第四章 水體衛(wèi)生

　　水資源的種類及其衛(wèi)生學特征

　　天然水所含物質可分為：

　�、偃芙庑晕镔|;

　�、谀z體物質;

　�、蹜腋∥镔|。

　　1. 降水(precipitation)

　　是指雨、雪、雹水，水質較好、礦物質含量較低，但水量無保證。

　　在降水過程中，水首先與大氣接觸，大氣中的一些物質就會進入雨水中，大氣受SO2、NOx等污染的地區(qū)降水中因含硫酸等物質而形成酸雨。

　　2. 地面水(surface water)

　　是降水在地表徑流和匯集后形成的水體，包括江河水、湖泊水。水庫水等。

　　地面水以降水為主要補充來源，此外與地下水也有相互補充關系。

　　地面水的水量和水質受流經(jīng)地區(qū)地質狀況、氣候、人為活動等因素的影響較大。

　　地面水水質一般較軟，含鹽量較少。由于河水流經(jīng)地表，能將大量泥沙及地表污染物沖刷攜帶至水中，故其渾濁度較大，細菌含量較高，且因其暴露于大氣，流速快，故水中溶解氧含量也較高。

　　3. 地下水(groundwater)

　　是由于降水和地表水經(jīng)土壤地層滲透到地面以下而形成。

　　地層是由透水性不同的粘土、砂石、巖石等構成。透水層是由顆粒較大的砂、礫石組成，能滲水與存水;不透水層則由顆粒細小致密的粘上層和巖石層構成。地下水可分為淺層地下水、深層地下水和泉水。

　　淺層地下水是指潛藏在地表下第一個不透水層上的地下水，是我國廣大農(nóng)村最常用的水源，水質物理性狀較好，細菌數(shù)較地面水少，但在流經(jīng)地層和滲透過程中，可溶解土壤中各種礦物鹽類使水質硬度增加，水中溶解氧因被土壤中生物化學過程消耗而減少。

　　深層地下水是指在第一個不透水層以下的地下水，其水質透明無色，水溫恒定，細菌數(shù)很少，但鹽類含量高，硬度大。由于深層地下水水質較好，水量較穩(wěn)定，常被用作城鎮(zhèn)或企業(yè)的集中式供水水源。

　　泉水是地下水通過地表縫隙自行涌出的地下水。淺層地下水由于地層的自然塌陷或被溪

　　谷截斷而使含水層露出，水自行外流即為潛水泉;深層地下水由不透水層或巖石的天

　　然裂隙中涌出，稱自流泉。兩者的水質、水量的特點分別與淺層和深層地下水相似。

　　水質的性狀和評價指標

　　(一)物理性狀指標

　　根據(jù)天然水的物理性狀指標的測定結果，可判斷水質的感官性狀好壞，也可以說明水質是否受到污染。

　　1.水溫

　　2.色

　　3.臭和味

　　臭和味有時不易截然分開。

　　潔凈水無臭氣和異味。

　　天然水中臭和味的主要來源有：

　�、偎�生動植物或微生物的繁殖和衰亡;

　　②有機物的腐敗分解;

　�、廴芙獾臍怏w如硫化氫等;

　�、苋芙獾牡V物鹽或混入的泥土。

　　4.渾濁度

　　水渾濁度是指懸浮于水中的膠體顆粒產(chǎn)生的散射現(xiàn)象，表示水中懸浮物和膠體物對

　　光線透過時的阻礙程度。

　　渾濁度主要取決于膠體顆粒的種類、大小、形狀和折射指數(shù)，而與水中懸浮物含量的關系較小。渾濁度的標準單位是以1L水中含有相當于1mg標準硅藻土形成的渾濁狀況，作為1個渾濁度單位，簡稱1度。

　　(二)化學性狀指標

　　1. pH值

　　天然水的pH值一般在7.2～8.5之間。

　　2. 總固體

　　是指水樣在一定溫度下緩慢蒸發(fā)至干后的殘留物總量，包括水中的溶解性固體和懸浮性固體。由有機物、無機物和各種生物體組成。

　　溶解性固體是水樣經(jīng)過濾后，再將濾液蒸干所得的殘留物，其含量主要取決于溶于水中的礦物性鹽類和溶解性有機物的多少。

　　懸浮性固體是水中不能通過濾器的固體物干重。水中總固體經(jīng)燒灼后，其中的有機物被全部氧化分解而揮發(fā)，剩下的為礦物質。

　　燒灼的后的損失量大致可說明水中有機物的含量。

　　3. 硬度

　　硬度指溶于水中鈣、鎂鹽類的總含量，以CaCO3(mg/L)表示。

　　碳酸鹽硬度 鈣、鎂的重碳酸鹽和碳酸鹽;

　　非碳酸鹽硬度 鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物等。

　　暫時硬度 水經(jīng)煮沸后能去除的那部分硬度。

　　水煮沸時，水中重碳酸鹽分解形成碳酸鹽而沉淀，由于鈣、鎂的碳酸鹽并非完全沉淀，暫時硬度往往小于碳酸鹽硬度。

　　永久硬度指水煮沸后不能去除的硬度。

　　4. 含氮化合物

　　包括有機氮、蛋白氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。

　　有機氮是有機含氮化合物的總稱。

　　蛋白氮是指已經(jīng)分解成較簡單的有機氮。

　　有機氮、蛋白氮主要來源于動植物，如動物糞便、植物腐敗、藻類和原生動物等。當水中有機氮和蛋白氮顯著增高時，說明水體新近受到明顯的有機性污染。

　　氨氮是天然水被人畜糞便等含氮有機物污染后，在有氧條件下經(jīng)微生物分解形成的中間產(chǎn)物。水中氨氮增高時，表示新近可能有人畜糞便污染。

　　亞硝酸鹽氮是水中氨在有氧條件下經(jīng)亞硝酸菌作用形成的，是氨硝化過程的中間產(chǎn)物。亞硝酸鹽含量高，該水中有機物的無機化過程尚未完成，污染危害仍然存在。

　　硝酸鹽氮是含氮有機物氧化分解的最終產(chǎn)物。

　　如水體中硝酸鹽氮含量高，而氨氮、亞硝酸鹽氮含量不高，表示該水體過去曾受有機物污染，現(xiàn)己完成自凈過程。

　　若氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮均增高，提示該水體過去和新近均有污染，或過去受污染，目前自凈正在進行。

　　氨的硝化過程是指含氮有機物在有氧條件下經(jīng)微生物作用分解成氨，再經(jīng)亞硝酸菌作用生成亞硝酸鹽，后者再經(jīng)硝酸菌作用生成硝酸鹽的過程。人們可根據(jù)水體中氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮含量變化的意義進行綜合分析、判斷水質的污染狀況。

　　5.溶解氧(dissolved oxygen，DO)

　　指溶解在水中的氧含量。其含量與空氣中的氧分壓，水溫有關。

　　溶解氧含量可作為評價水體受有機性污染及其自凈程度的間接指標。

　　水中溶解氧小于3～4mg/L時，魚類就難以生存。

　　6.化學耗氧量(chemica1 oxygen demand，COD)

　　指在一定條件下，用強氧化劑如高錳酸鉀或重鉻酸鉀等氧化水中有機物所消耗氧的量。它是測定水體中有機物含量的間接指標，代表水體中可被氧化的有機物和還原性無機物的總量。

　　化學耗氧量的測定方法簡便快速，但不能反映有機污染物的化學穩(wěn)定性及其在水中降解的實際情況，因為有機物的降解主要靠水中微生物的作用。

　　7.生化需氧量(biochemica1 oxygen demand，BOD)

　　指水中有機物在有氧條件下被需氧微生物分解時消耗的溶解氧量。水中有機物愈多，生化需氧量愈高。

　　5日生化需氧量(BOD520) 20℃培養(yǎng)5日后，1L水中減少的溶解氧量。

　　8.氯化物

　　9.硫酸鹽

　　10.總有機碳和總需氧量

　　總有機碳(tota1 organic carbon，TOC)

　　是指水中全部有機物的含碳量，它只能相對表示水中有機物的含量，單位為mg/L，是評價水體有機需氧污染程度的綜合性指標之一，但不能說明有機污染的性質。

　　總需氧量(tota1 oxygen demand，TOD)指一升水中還原物質(有機物和無機物)在一定條件下氧化時所消耗氧的毫升數(shù)，是評定水體被污染程度的一個重要指標。

　　TOC和TOD的檢測有可能取代生化需氧量的測定方法，實現(xiàn)對其測定的快速自動化。

　　11.有害物質

　　主要指水體中重金屬和難分解的有機物，如汞、鎘、砷、鉻、鉛、酚、氰化物、有機氯和多氯聯(lián)苯等。

　　(三)微生物學性狀指標

　　1.細菌總數(shù)

　　指1ml水在普通瓊脂培養(yǎng)基中經(jīng)37℃培養(yǎng)24h后生長的細菌菌落數(shù)。它可以反映水體受生物性污染的程度。細菌總數(shù)只能作為水被生物性污染的參考指標。

　　2.總大腸菌群

　　是指一群需氧及兼性厭氧的在37℃生長時能使乳糖發(fā)酵、在24h內(nèi)產(chǎn)酸產(chǎn)氣的革蘭氏陰性無芽胞桿菌。大腸菌群細菌不是單一的某一種屬細菌，而是性狀相似的一群細菌。

　　由于糞便中存在大量的大腸菌群細菌，因此這種細菌可作為糞便污染水體的指示菌。

　　目前利用提高培養(yǎng)溫度的方法來區(qū)別不同來源的大腸菌群細菌:

　　糞大腸菌群 即培養(yǎng)于44.5士0.2℃的溫水浴內(nèi)能生長繁殖使乳糖發(fā)酵而產(chǎn)酸產(chǎn)氣的大腸菌群細菌，來自人及溫血動物糞便內(nèi)的大腸菌群主要屬糞大腸菌群，

　　總大腸菌群 培養(yǎng)于37℃生長繁殖發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣的大腸菌群細菌。既包括存在于人及動物糞便的大腸菌群，也包括存在于其他環(huán)境中的大腸菌群。

　　水體的污染源和污染物

　　水體污染是指人類活動排放的污染物進入水體，其數(shù)量超過了水體的自凈能力，使水和水體底質的理化特性和水環(huán)境中的生物特性、組成等發(fā)生改變，從而影響水的使用價值，造成水質惡化，乃至危害人體健康或破壞生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象。

　　(一)水體污染的主要來源

　　1.工業(yè)廢水

　　2.生活污水

　　是指人們?nèi)粘Ｉ�活的洗滌廢水和糞尿污水等。生活污水中含有大量有機物如纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質等及微生物包括腸道病原菌、病毒、寄生蟲卵等。污水中還含有大量無機物質如氯化物，硫酸鹽、磷酸鹽、銨鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽等。近年來由于大量使用含磷洗滌劑，使污水中磷含量顯著增加，為水生植物提供充足的營養(yǎng)物質。水體受含磷、氮等的污水污染是造成湖泊水質惡化的主要原因之一。

　　3.農(nóng)業(yè)污水

　　指農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)排出的污水及降水或灌溉水流過農(nóng)田或經(jīng)農(nóng)田滲漏排出的水。農(nóng)業(yè)污

　　水主要含有氮、磷、鉀等化肥、農(nóng)藥、糞尿等有機物及人畜腸道病原體等。天然水體中的有機物質、植物營養(yǎng)素、農(nóng)藥等主要來源于農(nóng)業(yè)污水。

　　4.其他

　　(二)水體污染物

　　通過各種途徑進入水體的污染物種類繁多，性質各異，一般分為物理性、化學性和生物性污染物。

　　水體的污染、自凈和轉歸

　　(一)各種水體的污染特點

　　1.河流

　　河流的污染程度取決于河流的徑污比(徑流量與排人河流中污水量的比值)，河流的徑污比大，稀釋能力強，河流受污染的可能性和污染程度較小。河流污染范圍不限于污染發(fā)生區(qū)，還可殃及下游地區(qū)，甚至可影響到海洋。

　　2.湖泊、水庫

　　湖泊、水庫以水面寬闊、流速緩慢、沉淀作用強，稀釋混合能力較差，水交換緩慢為顯著特點。由于湖泊、水庫的上述特點，污染物進入后不易被湖水稀釋混合而易沉入湖底，難于通過湖流的搬運作用經(jīng)出湖口河道向下游輸送。因此，湖泊的相對封閉性使污染物質易于沉積。湖泊的緩流水面使水的復氧作用降低，從而使湖水對有機物質的自凈能力減弱。

　　水體富營養(yǎng)化(eutrophication)當湖泊、水庫水接納過多含磷、氮的污水時，水中磷、氮等營養(yǎng)元素過多，使藻類等浮游生物大量繁殖，可形成水體富營養(yǎng)化。此時，由于占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)紅色、綠色、藍色、棕色、乳白色等，這種情況出現(xiàn)在湖泊時稱水華，發(fā)生在海灣時叫赤潮。藻類繁殖迅速、生長周期短，死亡后通過細菌分解，不斷消耗水中溶解氧使水質惡化，危及魚類及其他水生物的生存。藻類及其他生物殘體在腐爛過程中，又把生物所需的磷、氮等營養(yǎng)物質釋放到水中，供新一代藻類利用。

　　3.地下水

　　一旦地下水受到明顯污染，即使查明了污染原因并消除了污染來源，地下水水質仍需較長時間才能恢復。這是因為被地層阻留的污染物還會不斷釋放到地下水中，且地下水流動極其緩慢、溶解氧含量低，微生物含量較少，自凈能力較差。

　　4.海洋

　　海洋的污染源多而復雜。各種各樣的工業(yè)廢水和生活污水通過江河水注入海洋，其中污染物很難再轉移出去，不易分解的污染物便在海洋中積累起來，或者被海洋生物富集，形成海洋的持續(xù)性污染，危害較為嚴重。海洋污染的另一特點是污染范圍大。近海海域的赤潮大面積發(fā)生也已受到人們密切關注。