水体污染

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1、第二节、 水体污染未经 处理 的高 浓度 生产 废水桶中为被污染的井水一、水体的概念水体是指地面水（河流、湖泊、沼泽、水库）、地下水和海洋的总称。其中陆地水体尤其是与人类生活密切相关的河流、湖泊、水库和地下水是主要研究对象。在环境科学领域，水体是完整的生态系统或完整的自然综合体。不仅包括水本身，还包括水中的溶解物质、悬浮物、胶体物质、底质（泥）和水生生物等。第三节、 水体污染在环境污染的研究中，区分“水”和“水体”两个概念十分重要。例如，在河流重金属污染的研究中，通过各种途径进入水体的重金属污染物易于从水中转移到底泥里，水中的重金属含量一般都不高，但地沉积物中重金属很容易得到积累。若着眼于水，

2、似乎水污染并不严重，但是从整个水体看，污染就可能很严重。可见，水体污染不仅仅是水污染，还包括底泥污染和水生生物污染。二、 天然水的组成v微量元素： I, Br, F, Fe, Cu, Ni, Pb, Zn, Mn等。天然水的组成主要有：v主要离子k+, Na+，Ca2+, Mg2+, HCO3-, CO32-,Cl-和SO42-等8种离子 。v溶解性气体主要是O2、CO2, 及少量的 N2,; H2S; CH4v营养物质 NH4+,NO2-,NO3-,HPO42-,PO43 -v胶体 SiO2nH2O,Fe(OH)2nH2O, Al2O3 nH2O 以及腐殖质等。v悬浮物质 砂粒，粘土，细菌，

3、藻类及 原生动物等。 天然水的物质组成三、天然水体的自净作用 污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和 生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度降低， 这种现象称为水体的自净。 自净作用按净化机制分为3类：物理净化：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用。化学净化：天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚 等作用。生物净化：天然水体中的生物活动过程，特别重要的是水 中微生物对有机物的氧化分解作用。 物理 净化化学 净化生物 净化水体自净作用稀释 扩散 沉淀 挥发氧化 还原 分解 凝聚 中和生物活动水中的自净作用水与大气间的自净作用水与底质间的自净作用底质中的自净作用在水中发生物理、 化学

4、、生物作用气体的挥发、释放 和氧气溶入沉淀和吸附微生物氧化分解自净作用按发生场所可分为4类：四、水体污染所谓水体污染就是指大量污染物进入水体，其含量超过了水体的本底值或水体的自净能力，造成水质恶化，从而破坏了水体的正常功能。1、污水的水质指标 水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为 了反映水体被污染的程度，通常用悬浮物（SS）、 有机物（COD、BOD、TOC）、酸碱度（PH值）、细菌和有毒物质等指标来表示。 污染的分类化学性 污染物理性 污染生物性 污染酸 碱 污 染重 金 属 污 染有 机 物 污 染毒 物 污 染悬 浮 物 污 染热 污 染放 射 性 污 染水体污染致 病 细 菌病

5、 毒 污 染（1）悬浮物：是污水中呈固体状的不溶性物质，它是水体污染的基本指标之一。悬浮物降低水的透明度，降 低生活和工业用水的质量，影响水生生物的生长。 （2）有机物：由于有机物的组成比较复杂，要分析测 定各种有机物的含量比较困难，通常用生物化学需氧 量、化学需氧量和总有机碳等三个指标来表示有机物 的浓度。 生物化学需氧量，简称为生化需氧量，用BOD表示。 是指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气量。 BOD越高，表示水中需氧有机物越多。 有机物经微生物分解的过程通常为两个阶段：第一阶段 有机物CO2、H2O、NH3等RCH（NH2）COOH+O2=RCOOH+CO2+NH3第二阶段 NH

6、3NO2-、NO3-2NH3+3O2=2HNO2+2H2O2HNO2+O2=2HNO3第二阶段对环境卫生的影响较小，废水的BOD通常只指 第一阶段有机物生物氧化所需溶解氧的数量。 200C时，一般生活污水中需20天左右才能基本完成第一阶 段的分解过程。一般有机物五日生化需氧量约占第一阶段 生化需氧量的75，目前普遍以5天作为测定BOD的标准时 间，所测定值称为五日生化需氧量（BOD5）。化学需氧量(COD)化学需氧量是指用化学氧化剂氧化水中有机物时，所 需氧化剂的数量，用O2mg/L表示。常用的化学氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾，前者测定值通常低于后者。COD不受水质条件的影响，测定费时少，但因不

7、能完全氧化有机物以及不能正确反应生物氧化时的耗氧量，因 此不如BOD确切。 总有机碳(TOC)总有机碳表示水体中所有有机污染物的含碳量，也是评价水体中有机污染物的一个综合指标。总需氧量（TOD）TOD表示水体有机物中C、H、N、S全部被氧化时即生成CO2、H2O、SO2和NO时所需氧气的量。 （3）PH值：污水的PH值对污染物的迁移转化、污水 处理厂的污水处理、水中生物的生长繁殖等均有很大 的影响，因此成为重要的污水指标之一。 （4）细菌。一部分细菌是无害的；另一部分细菌， 对人、畜是有害的。 （5）有毒物质。各国都根据实际情况制定出地面水 中有毒物质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无 机有

8、毒物质（主要是重金属）和有机有毒物质（主要 是指酚类化合物、农药等）。 除了上述五种表示水体污染的指标外，还有温度、颜 色、总氮(TN)、总磷(TP)、放射性物质浓度等，也是 反映水体污染的指标。 2水体污染源 水体污染源分为自然污染源和人为污染源两大类型 。 自然污染源：自然界本身的地球化学变化异常释放有害物质或造成有害影响的场所。 人为污染源： 工业污染源： 生活污染源 农业污染源 3水体中的污染物质 水体污染物的分类方法不一。如从卫生学角度，多按化学性污染物、物理性污染物和生物性污染物划分；从化学角度，多按无机有毒物质、无机无毒物质、有机有毒物质、有机无毒物质等划分。(1)(1)、无机无

9、毒物、无机无毒物 主要指排入水体的酸、碱及一般无机盐类和氮、 磷等植物营养物质。酸碱 酸主要来自矿山排水及许多工业废水 。碱 主要来自碱法造纸、化学纤维制造、制碱 、制革等工业的废水。酸碱污染会改变水 体的pH值，抑制细菌和其它微生物的生长 ，影响水体的生物自净作用，还会腐蚀船 舶和水下建筑物，影响渔业，破坏生态平 衡，并使水体不适于作饮用水源或其它工 、农业用水。（2 2）无机有毒物质）无机有毒物质 这类物质具有强烈的生物毒性，排入水体后常会影响 水中生物，并可通过食物链危害人体健康。这类污染物都具 有明显的累积性，可使污染影响持久和扩大。 最典型的无机有毒物质是重金属和氰化物等。 氰化物（

10、CN） 水体中氰化物主要来源于电镀、炼焦、煤气、金银选矿及 某些化工厂排放的废水等。氰化物是剧毒物质，各种氰化 物分离出CN-及HCN的难易程度不同，因而毒性也不相同 。氰化物会抑制细胞呼吸，造成人体组织严重缺氧，口服 0.3-0.5mg就会致死。对鱼类和其他水生生物也有很大毒性 。（3 3）有机无毒物）有机无毒物 有机无毒物主要指耗氧有机物。天然水中的有机物一 般是水中生物生命活动产物。这些物质的共同特点是，没有毒性，进入水体后， 在微生物的作用下，最终分解为简单的无机物质，并在 生物氧化分解过程中消耗水中的溶解氧。因此，这些物质过多地进入水体，会造成水体中溶 解氧严重不足甚至耗尽，从而恶化

11、水质，并对水中生物 的生存产生影响和危害。 （4）有机有毒物质 有机有毒污染物质的种类很多，且这类物质的污染影 响、作用也不同。酚类化合物 酚是芳香族碳氧化合物，苯酚是其中最简单的一种。 酚类化合物是有机合成的重要原料之一，具有广泛的用途 。 酚作为种原生质毒物，可使蛋白质凝固，主要作用 于神经系统。水体受酚污染后，会严重影响各种水生生物 的生长和繁殖，使水产品产量和质量降低。 多氯联苯（PCB）PCB是一种化学性能极为稳定的化合物。它进入人体 主要蓄积在脂肪组织及各种脏器内。多氯联苯可引起皮肤 损害和肝脏损害等中毒症状。严重者可发生急性肝坏死而 致肝昏迷和肝肾综合症，甚至死亡。 米糠油事件：

12、 发生于1968年日本北九州市、爱知县一带，因食 用油厂在生产米糠油时，使用多氯联苯作脱臭工艺中 的热载体，这种毒物混入米糠油中被人食用后中毒， 患病者超过 1万人，16人死亡。 多环芳烃类指多环结构的碳氢化合物，种类很多，如苯并芘、二 苯并芘、苯并蒽等。其中以苯并（）芘（简记BP ） 最受关注，3，4-苯并（）芘已被证实是强致癌物质之 一。在地表水中，已知的多环芳烃类有20多种，其中有七 、八种具有致癌作用。（5）热污染 热电厂等的冷却水是热污染的主要来源。这种废水直 接排入天然水体，可引起水温升高，造成水中溶解氧减少 ，还会使水中某些毒物的毒性升高。水温升高对鱼类的影 响最大，可引起鱼类的

13、种群改变与死亡。（6）放射性物质 自然界中的许多元素和同位素具有天然放射性，一般来 说其放射剂量性都很微弱，对生物没有什么危害。 人工放射性污染主要来源于铀矿开采和精炼、原子能工 业、放射性同位素的使用等。这些放射性污染物放出的、 、 等射线可损害人体组织，并可蓄积在人体内造成长 期危害，促成贫血、白血球增生、恶性肿瘤等各种病症。（7）病原微生物污染 “病原生物”是指能引起疾病的微生物和寄生虫的总称 。生活污水、医院污水以及屠宰肉类加工等污水，含有各类 病毒、细菌、寄生虫等病原微生物，流入水体会传播各种疾 病。第四节 主要污染物在水环境中的变化 一、需氧污染物在水环境中的变化 生活污水和工业废

14、水中所含的碳氢化合物、脂肪、蛋白质、木质素等有机化合物，可在微生物作用下分解生成 简单的无机物CO2、H2O等。这些有机物在分解的过程中需消耗大量的溶解氧，因而称为需氧污染物。 引起的水质变化表现为: 水体透明度下降 水体发黑、发臭 有气体从水中冒出 水体表面有浮渣一）需氧有机物的生物降解作用 需氧有机物一般分为3大类：碳水化合物、蛋白质和脂肪 蛋白质的生物降解如果是在缺氧水体中，硝化作用不能 进行，会在反硝化细菌的作用下，发生反硝化作用。 上述的三种有机物的生物降解作用有其共同特点：首先 在细胞外发生水解，复杂化合物分解成简单物质，然后 进入细胞内部作进一步分解。分解产物有两方面作用， 一是

15、被合成为细胞材料，二是生成能量，供细菌生长繁 殖。 二）需氧有机污染物降解与溶解氧平衡在污染河流中耗氧作用和复氧作用影响着水中溶解氧含量耗氧作用： 主要是耗氧有机物降解时耗氧，此外还包括水生生物的呼 吸、底泥厌气分解产生的有机酸和还原性气体释放到水 中以及废水中还原性物质等引起水体耗氧。复氧作用： 空气中的氧溶于水和水生植物光合作用放出氧，使DO增加 。 巴特希和英格莱姆用图描述了被生活污水污染的河流中 BOD与DO的相互关系。 第一段（ao）：有机物浓度高，耗氧速率大于复氧速率 ，DO大幅度下降；O点溶解氧最低-氧垂点 第二段（oa）：有机物浓度降低，耗氧速率小于复氧速 率，DO开始逐渐回升

16、。 第三段（b以后）：溶解氧回升至起始阶段。1、有机物耗氧动力学当沿水流方向输移的有机物量扩散稀释量，Q河,q污不变 ，T水不变时，有机物的生化降解的耗氧量正比于河水中 有机物量由dc/dt =-kc 积分可得： ct=co10-ktc o初始时刻的有机物浓度；ctt时刻水中残留的有机浓度；k耗氧速率常数，单位：d-1；t天数温度越高,生物活性越强，k越大 25时，k=0.159d-1。半衰期约为2天14时，k=0.075d-1。半衰期为4天有机物生化降解的半衰期t1/2有机物浓度降为原来的50%所需的时间。由 ct=co10-kt 1/2=10-kt t1/2=lg2/k=0.301/k20时，普通生活污水的k=0.1d-1。该条件下,有机物生化降解的半衰期为3天2、复氧作用定律复氧过程受溶解和扩散作用的控制。即溶解速度与亏氧量成正比，扩散速度与河水中两点间的溶解氧浓 度差成正比。亏氧（dissolved oxy