水污染之基本概念（一）

1-1水體的概念

水體是地表水圈的重要組成部分，指的是以相對穩定的陸地為邊界的天然水域，包括有一定流速的溝渠、江河和相對靜止的塘堰、水庫、湖泊、沼澤，以及受潮汐影響的三角洲與海洋。把水體當做完整的生態系統或綜合自然體來看待，其中包括水中的懸浮物質、溶解物質、底泥和水生生物等。
水體可劃分為“類型”的概念和“區域”的概念。

1. 按“類型”可劃分為：
(1)海洋水體：包括海和洋。
(2)陸地水體：包括地表水體 － 河流、湖泊、沼澤；地下水體。

2.“區域”的概念：

是指某一具體的被水覆蓋的地段，如日月潭、曾文水庫，按類型劃分它們同屬於陸地地表水體中的湖泊；按區域劃分它們是三個區域內的水體。
在水環境污染的研究中，區分水質與水體的概念十分重要。水質主要指水相的質量。通過水體的物理（色度、懸浮物等）、化學（有機和無機物含量）和生物（細菌、微生物、浮游生物、底棲生物）的特徵及組成狀況，反映了水體環境自然演化過程和人類活動影響的程度。水體則包含有除水相以外的固相物質，內容廣泛得多。例如重金屬元素污染物可從水相轉移到固相底泥中，水相中重金屬含量較低，而底泥受到重金屬污染。從水體範疇已受到重金屬的污染。

1-2　水體污染

當污染物進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體後，其含量超過了水體的自然淨化能力，使水體的水質和水體底質的物理、化學性質或生物群落組成發生變化，從而降低了水體的使用價值和使用功能的現象，被稱作為水體污染。
水體污染源指的是向水體排放污染物的場所、設備和裝置等。通常也包括污染物進入水體的途徑。水體污染最初主要是自然因素造成的，如地面水滲漏和地下水流動將地層中某些礦物質溶解，使水中的鹽份、微量元素或放射性物質濃度偏高而使水質惡化。在當前的條件下，工業、農業和交通運輸業高度發展，人口大量集中於城市，水體污染主要是人類的生產和生活活動造成的。

1-2-1　水體污染物質的來源

人類活動造成水體污染的來源主要有三方面：一是工業廢水；二是生活污水；三是農業廢水。
1. 工業廢水：各種工業企業在生產過程中排出的廢水，包括工藝過程用水、機器設備冷卻水、煙氣洗滌水、設備和場地清洗水及生產廢液等。廢水中所含的雜質包括生產廢液、殘渣以及部分原料、半成品、副產品等。成分極其複雜，污染物含量變化也很大。
對工業廢水的嚴格分類是很困難的，因為同一種工業類型可同時排出數種不同性質的污水，而一種污水又可有不同的物質和不同的污染效應。因此，可將工業廢水按成分分為三大類：(1)含無機物的廢水，包括冶金、建材、化工無機酸鹼生產的廢水等；(2)含有機物的廢水，包括食品工業、石油化工、湅油、焦化、煤氣、農藥、塑料、染料等工廠排水。
下面按照主要工業部門排放的工業廢水，簡要敘述其特性。
(1)採礦及選礦廢水：各種金屬礦、非金屬礦、煤礦的開採礦坑廢水，主要含有各種礦物質懸浮物和有關金屬溶解離子。硫化礦床的礦水中含有硫酸即酸性礦水，有較大的污染性。
選礦或洗煤的廢水即尾礦水，除含有大量的懸浮礦物粉末或金屬離子外，還含有各類浮選劑。懸浮顆粒物含量每升可達數萬以至十餘萬毫克，經沉澱後的水可重複利用，但酸性廢水及含重金屬離子的水有污染。
(2)金屬冶煉廢水：鋼鐵工業的煉鐵、煉鋼、軋鋼等過程的冷卻水及沖 鑄件、軋件的水污染性不大；洗滌水是污染質最多的廢水，如除塵、淨化煙氣的廢水常含大量的懸浮物，需經沉澱後可循環使用；有色金屬如銅、鉛、鋅以及鋁等的冶煉廢水水質同原料和採用工藝有關，一般含有相當量的金屬離子和鹽類，可污染水體。
(3)煉焦煤氣廢水：焦化廠、城市煤氣廠等在煉焦與煤氣發生過程中產生嚴重污染的廢水，含有大量酉分、氨、硫化物、氰化物、焦油、 等雜質，有多方面的污染效應。
(4)機械加工廢水：包括鑄造、機床、塗漆、電鍍等方面排出的廢水。主要是含機械潤滑毛、油脂，並可能含有病菌，耗氧量也很高，有時有含氮有機物，對水體污染是較強的。
2. 生活污水：隨著人口在城市和工業區的集中、城市生活污水的排放量劇增，已成為引起人體污染的另一項重要污染源。
生活污水是人們日常生活中產生的各種污水的混合液。其中包括廚房、洗滌室、浴室等排出的污水和廁所排出的含糞便污水等。其來源除家庭生活污水外，還有各種集體單位和公用事業等排出的污水。所謂城市污水是指排入城市污水管網的各種污水的總合，有生活污水，也有一定量的各種工業廢水，還有地面的降雨、融雪水，並夾雜各種垃极、廢物、污泥等。是一種成分極為複雜的混合廢水。
生活污水中雜質很多，但其總量只占0.1－1％，其餘都是水分。雜質的濃度與用水量多少有關。懸浮雜質有泥沙、礦物廢料和各種有機物（包括有人及牲畜的排泄物、食物和蔬菜殘渣等），膠體和高分子物質（包括有澱粉、糖類、纖維素、脂肪、蛋白質、油類、肥皂及洗滌劑等）；溶解物質則有各種含氮化合物、磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、尿素和其他有機物分解產物；產生臭味的有硫化物、硫化氫以及特殊的糞臭素。此外，還有大量的各種微生物，如細菌、病毒、原生動物以及病原菌等。生活污水一般呈弱鹹性，pH約為7.2－7.8。由此構成的生活污水外觀就是一種渾濁、黃綠以至黑色、帶有腐臭氣味的廢水。每人每日排放量生化需氧量為20－30g / (人．d)；懸浮物20－45g / (人．d)。
3. 農業廢水：農業生產用水量大，並且是非重複用水。農作物栽培、牲畜飼養、食品加工等過程中排出的污水和液態廢物稱為農業廢水。
在農業生產方面，噴灑農藥及施用化肥，一般只有少量（10－20％）附著或施用於農作物上，其餘絕大部分（80－90％）殘留在土壤和飄浮在大氣中，通過降雨、沉降和逕流的沖刷而進入地表水或地下水，造成污染。
農藥是農業污染的主要方面。各種類型農藥的施用，它存在於土壤、水體、大氣、農作物和水生生物體中，嚴重時造成污染。
濫施化肥也是造成承受水體嚴重污染的一個來源。在各類蔬菜和大田作物的生產中，氮肥的施用不斷增加，加之畜牧業的集約化，大型飼養場的增加，各種廢棄物的排放，無疑會使接受液態廢物的天然河溪水體造成污染。磷肥在農業生產中普遍使用，在土壤中通過地表逕流方式將磷化合物帶入天然水體，它可同硝酸鹽一起造成水體的優養化。
總之，農業污水中含有各種微生物、懸浮物、化肥、農藥、不溶解固體和鹽分等生物和化學污染物質。農業廢水是造成水體污染的面源，它覆蓋面廣、分散，並通過各種渠道影響地面水體。
 

水體污染來源有二種形式：
(1)點源－主要指工業污染源和生活污染源。其變化規律服從工業生產廢水和城鎮生活污水的排放規律，即季節性和隨機性。
(2)非點源--農村污水和灌溉水是水體污染的主要非點源。由於農田施用化肥和農藥，灌溉後排出的水或雨後逕流中，常含有農藥和化肥，對水體影響很大，如農藥污染、優養化。在污水灌溉區，河流、水庫、地下水均會出現污染。非點源的變化規律主要服從作物的分布和管理（農藥、施肥）。此外，由於地質溶解作用以及降水對大氣淋洗，使污染物進入水體，這也是一種面源。

1-2-2　水體污染的主要污染物

影響水體污染的主要污染物按釋放污染種類可分為物理、化學、生物等幾方面。
1.物理方面：指的是顏色、濕度、溫度、懸浮固體和放射性等。
(1)顏色：純淨的水是無色透明的。天然水經常呈現一定的顏色，它主要來源於植物的葉、根、莖、腐植質以及可溶性無機礦物質和泥沙。當各種工業廢水如紡織、印染、染料、造紙等廢水排入水體後，可使水色變得極為複雜。顏色可以說明所含污染物的含量。
(2)濁度：主要由膠體或細小的懸浮物所引起，不僅沉積速度慢而且很難沉積。由生活污水中鐵和錳的氫氧化物引起的濕度是十分有害的，必須用特殊方法才能除去。
(3)溫度：天然地表水的溫度一年中隨季節變化在0－35℃之間，地下水溫度比較穩定。由於排放的工業廢水引起天然水體溫度上升，嚴重的可形成熱污染。
(4)懸浮固體：由於各種廢水排入水體的膠體或細小的懸浮固體的存在。可影響水體的透明度，降低水中藻類的光合作用，限制水生生物的正常運動，減緩水底活性，導致水體底部缺氧，使水體同化能力降低。
2.化學方面：排入水體的化學物質，大致可分為無機無毒物質、無機有毒物質、有機耗氧物質及有機有毒物質。
(1)無機無毒物質：指排入水體中的酸、鹹及一般的無機鹽類。這些鹽類能使淡水資源的礦化度增高，影響各種用水水質。
生活污水和某些工業廢水中，經常含有一定量的磷和氮等植物營養物質，施用磷肥、氮肥的農田水中，也含有無機磷和無機氮的鹽類。這些物質可引起水體的富營養化，使水質惡化。
(2)無機有毒物質
¬重金屬：重金屬污染物排入水體環境中不易消失，通過食物鏈集的富集進入人體，再經較長時間積累可能促進慢性疾病的發作。很多金屬（Hg、Pb等）與人體內某些酉每的活性中心有著特別強的親合力，因為金屬極易取代巰基上的氫離子而與硫相結合，其致毒作用就在於使各種酉每失去活性。金屬毒性的大小與其濃度有關，一般來說，重金屬產生毒性的濃度範圍大致在1－10 mg / L之間，汞、鎘產生毒性範圍在0.01－0.001 mg / L以下。
目前已證實，約有20多種金屬可致癌，如鈹、鉻、鈷、鎘及砷、鈦、鐵、鎳、鈧、錳、鋯、鉛、鈀等都有致癌性。汞、鈮、鉭、鎂已知為特異性致癌物質。
­氰化物：氰化物是指含有氰基（CN－）的化合物，它是劇毒物質。水體中氰化物主要來源於電鍍廢水、焦爐和高爐的煤氣洗滌水，合成氨、有色金屬選礦、冶煉、化學纖維生產、製藥等各種工業廢水。在酸性溶液中氰化物可生成HCN而揮發。各種氰化物分解出CN－及HCN的難易程度是不相同的，其毒性也不相同。簡單的化合物如KCN、NaCN、Ca (CN)2可解離出CN－有劇烈毒性，較易分解的絡合物如Zn (CN)42－、Ni (CN)42－等也有相當的毒性，較穩定的絡合物如Fe (CN)42－、Fe (CN)62－和CNO－氧化物則基本無毒。水體中含氰化物0.1 mg / L能殺死蟲類，0.3 mg / L能殺死賴以自淨的微生物，而含0.3－0.5 mg / L時，魚類中毒死亡。人只要口服0.28g左右氰化鉀則可致死。氰化物危害極大，可在數秒之內出現中毒症狀。當含氰廢水排入水體後，會立即引起水生動物急性中毒甚至死亡。
®氟化物：如電鍍加工含氟廢水和含氟廢氣洗滌水排入水體後造成水污染。氟化物對許多生物具有明顯毒性。水體含氟量低時對人體有益，飲用水濃度超過1mg / L時則出現氟斑牙，更高時使人骨骼變形，引起氟骨症和損害腎臟等。
(3)耗氧有機物：天然水中的有機物一般指天然的腐殖物質及水生生物的生命活動產物。生活污水、食品加工和造紙等工業廢水中，含有大量的有機物，如碳水化合物、蛋白質、油脂、木質素、纖維素等。有機物的共同特點是這些物質直接進入水體後，通過微生物的生物化學作用而分解為簡單的無機物質二氧化碳和水，在分解過程中需要消耗水中的溶解氧，在缺氧條件下就發生腐敗分解、惡化水質，故常稱這些有機物為耗氧有機物。有機物的種類繁多，組成複雜，很難一一分辨，逐類進行測定。在實際工作中一般採用下列指標來表示水中耗氧有機物的含量：生物化學耗氧量（Biochemical Oxygen Demand，簡稱BOD），化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，簡稱COD）、總有機碳量（Total Oxygen Carbon，簡稱TOC）、總需氧量（Total Oxygen Demand，簡稱TOD）等。

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