(三)水體污染的自凈及其機制

　　1.水體污染的自凈作用

　　水體自凈(selfpurification)是指水體受污染后，污染物在水體的物理、化學和生物學作用下，使污染成分不斷稀釋、擴散、分解破壞或沉入水底，水中污染物濃度逐漸降低，水質最終又恢復到污染前的狀況。

　　有機物的自凈過程一般可分為三個階段：第一階段是易被氧化的有機物進行的化學氧化分解，本階段在污染物進入水體后數(shù)小時即可完成。第二階段是有機物在水中微生物作用下的生物化學氧化分解，本階段持續(xù)時間的長短與水溫、有機物濃度、微生物種類和數(shù)量等有關，一般要延續(xù)數(shù)日。通常用BOD5這一指標用以表示能被生物化學氧化的有機物的質量。第三階段是含氮有機物的硝化過程，這個階段最慢，一般要延續(xù)一個月左右。

　　2.水體自凈過程的特征

　　污染物進入水體后就開始了自凈過程，該過程由弱到強，直至水質逐漸恢復到正常狀態(tài)。

　　3.水體自凈的機制

　　水體自凈的機制包括稀釋、混合、吸附沉淀等物理作用，氧化還原、分解化合等化學作用，以及生物分解、生物轉化和生物富集等生物學作用。各種作用可相互影響，同時發(fā)生并交互進行。一般而言，自凈的初始階段以物理和化學作用為主，后期則以生物學作用為主。

　　氧垂曲線 有機物進行生物凈化的過程中，復氧與耗氧同時進行，水中溶解氧含量即為耗氧與復氧兩過程相互作用的結果。因此，可以把溶解氧作為水體自凈的一個指標。在水體有機物污染過程中，溶解氧變化可用氧垂曲線表示。氧垂曲線上的Cp點為溶解氧的最低點，在此點之前，耗氧作用大于復氧作用，水中溶解氧逐漸降低，水質逐漸惡化;Cp點以后，復氧作用大于耗氧作用，溶解氧逐漸恢復，水質逐漸好轉。若Cp點溶解氧含量大于地面水衛(wèi)生標準規(guī)定的數(shù)值(4mg/L)，表明廢水中耗氧有機物的排放未超過水體的自凈能力;若排入的有機物過多，超過河流的自凈能力，則Cp點低于衛(wèi)生標準規(guī)定的最低溶解氧含量，甚至在排放點下游的某一河段會出現(xiàn)無氧狀態(tài)，此時水中厭氧菌對有機物進行厭氧分解，產生硫化氫。甲烷等，水質嚴重惡化、變黑發(fā)臭。

　　污水中的微生物進入水體后，由于陽光紫外線照射，水生生物間的拮抗作用，噬菌體的噬菌作用，以及不適宜的環(huán)境條件等因素的影響而逐漸死亡，病原微生物死亡更快。寄生蟲卵進入水體后，除血吸蟲卵、肺吸蟲卵、姜片蟲卵等能在水中孵化外，其他蟲卵大多沉入水底，逐漸死亡。

　　(四)水體污染物的轉歸

　　污染物在水體中的轉歸是指污染物在水環(huán)境中的空間位移和形態(tài)改變。前者表現(xiàn)為量的變化，后者則是質的轉化。這兩種變化之間通常存在相互聯(lián)系。

　　1.污染物的遷移

　　是指污染物從某一地點轉移到另一地點，從一種介質轉移到另一種介質的過程。

　　污染物的生物富集作用(bioenrichment)是指某些生物不斷從環(huán)境中攝取濃度極低的金屬元素或難分解的化合物在體內聚集起來，使該物質在生物體內達到相當高甚至引起其他生物(或人)中毒的濃度。水生生物往往通過生物蓄積、生物濃縮和生物放大作用使某一元素或難分解的化合物大大高于水相中的濃度。

　　2.污染物的轉化

　　主要指污染物在水體中所發(fā)生的物理、化學、光化學和生物學作用。通過此等作用，污染物改變了原有的形態(tài)或分子結構，以致改變了污染物固有化學性質、毒性及生態(tài)學效應。

　　水體污染的危害

　　(一)生物性污染的危害

　　水體受生物性致病因子污染后，居民常通過飲用、接觸等途徑引起介水傳染病的暴發(fā)流行，對人體健康造成危害。最常見的疾病包括霍亂、傷寒、痢疾、肝炎等腸道傳染病及血吸蟲病、賈第蟲病等寄生蟲病。

　　在富營養(yǎng)化水體中藻類大量繁殖聚集成團塊，漂浮于水面，影響水的感觀性狀，在用作自來水水源時常常堵塞水廠的濾池，并使水質出現(xiàn)異臭異味。藻類產生的粘液可粘附于水生動物的腮上，影響其呼吸，導致窒息死亡。有些赤潮藻大量繁殖時分泌的有害物質如氨、硫化氫等可危害水體生態(tài)環(huán)境并使其他生物中毒及生物群落結構異常。由于藻類大量繁殖死亡后，在細菌分解過程中不斷消耗水中的溶解氧，使氧含量急劇降低，引起魚、貝類等因缺氧大量死亡。

　　有些藻類能產生毒素而貝類(蛤、蚶、蚌等)能富集此類毒素，人食用毒化了的貝類后可發(fā)生中毒甚至死亡。富營養(yǎng)化湖泊中的優(yōu)勢藻如藍藻(又稱藍細菌)的某些種可產生藻類毒素。藻類毒素對人體健康的影響已受到人們的重視，因為此等毒素一旦進入水中，一般供水凈化處理和家庭煮沸不能使之全部失活。

　　(二)化學性污染的危害

　　水體受工業(yè)廢水污染后，水體中各種有毒化學物質如汞、砷、鉻、酚、氰化物、多氯聯(lián)苯及農藥等通過飲水或食物鏈傳遞使人體發(fā)生急、慢性中毒。

　　1.汞和甲基汞

　　環(huán)境中的汞有元素汞和化合汞兩種形態(tài)。汞及其無機化合物進入水環(huán)境后，以元素汞、一價汞和二價汞三種形式存在。在某些細菌作用下二價汞離子可產生甲基汞�；�合態(tài)汞包括無機汞和有機汞化合物，后者最常見的有甲基汞、乙基汞、苯基汞等。

　　水體汞污染來源多為汞的開采冶煉、氯堿、化工、儀表、電子、顏料等工業(yè)企業(yè)

　　排出的廢水及含汞農藥的使用。

　　水中膠體顆粒、懸浮物、泥土細粒、浮游生物等能吸附汞，而后通過重力沉降進入底泥，底泥中的汞在微生物的作用下可轉變?yōu)榧谆�汞或二甲基汞，甲基汞能溶于水，又可從底泥返回水中。因此，無論汞或甲基汞污染的水體均可造成危害。

　　水俁病 日本九州島水俁地區(qū)因長期食用受甲基汞污染的魚貝類而引起的慢性甲基汞中毒。

　　水俁病的發(fā)病機制 甲基汞污染水體后，通過水生食物鏈進入人體，在胃酸作用下，生成氯化甲基汞，經腸道吸收率可達95%～100%。吸收入血液的甲基汞與紅細胞內的血紅蛋白巰基結合，透過血腦屏障進入腦組織。損害最為嚴重的是小腦和大腦，特別是枕葉、脊髓后束和末梢神經。甲基汞在大腦的感覺區(qū)和運動區(qū)含量較高，尤其是大腦后葉蓄積量最高，致使患者視覺、聽覺障礙。據估算引發(fā)成人(60kg體重)水俁病最低需汞量為25mg或頭發(fā)中含汞50μg/g。

　　先天性水俁病 由于甲基汞可通過胎盤進入胎兒腦組織，從而對胎兒腦組織造成更廣泛的損害，出生后成為先天性水俁病。由于甲基汞對胎兒損害遍及全腦，故先天性水俁病的病情比成人水俁病更為嚴重復雜。

　　2.酚

　　酚類化合物是指芳香烴中苯環(huán)上氫原子被羥基取代所生成的化合物。根據苯環(huán)上羥基數(shù)目分為一元酚、二元酚、三元酚等，含兩個以上羥基的酚類稱為多元酚。酚類中能與水蒸氣一起揮發(fā)(沸點在230℃以下)的稱揮發(fā)酚。不能同水蒸氣一起揮發(fā)的稱不揮發(fā)酚。

　　含酚廢水主要來自煉焦、煉油、制取煤氣、造紙，及用酚作為原料的工業(yè)企業(yè)。此外，酚類化合物還廣泛用于消毒、滅螺、防腐等，在其運輸、儲存和使用過程中均可進入水體。

　　酚可通過皮膚和胃腸道吸收，吸收后的酚主要在肝臟氧化成苯二酚、苯三酚，并與葡萄糖醛酸等結合而失去毒性，然后隨尿液排出。被吸收的酚在24h內代謝完畢，故酚類化合物的中毒多為各種事故引起的急性中毒。

　　急性酚中毒者主要表現(xiàn)為大量出汗、肺水腫、吞咽困難、肝及造血系統(tǒng)損害，黑尿等。長期飲用低濃度含酚的水，能引起記憶力減退，皮疹、瘍癢、頭昏、失眠、貧血等等。

　　五氯酚對實驗動物還具有致畸胎作用。

　　酚污染水體能使水的感官性狀明顯惡化，產生異臭和異味。

　　酚還能使魚貝類水產品產生異臭異味，降低其經濟和食用價值。

　　水中酚達一定濃度時可影響水生動植物的生存，高濃度的酚(尤其是多元酚)能抑制水中微生物的生長繁殖，影響水體的自凈作用。

　　3.多氯聯(lián)苯

　　多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyls， PCBs)是由一些氯置換苯分子中的氫原子而形成的一類化合物，其化學性質的穩(wěn)定程度隨氯原子數(shù)的增加而增高，具有耐酸、耐堿、耐腐蝕及絕緣、耐熱、不易燃等優(yōu)良性能。

　　PCBs主要隨工業(yè)廢水和城市污水進入水體。

　　由于PCBs在水環(huán)境中極為穩(wěn)定，易于附著顆粒物上沉積于底泥中，然后緩慢向水中遷移，通過水生物攝取進入食物鏈系統(tǒng)，發(fā)生生物富集作用。而后PCBs通過食品這一途徑進入人體。由于PCBs的脂溶性強，進入機體后可貯存于各組織器官中，尤其是脂肪組織中含量最高。

　　一些流行病學調查資料表明，人類接觸PCBs可影響機體的生長發(fā)育，使免疫功能受損。PCBs對人危害的最典型例子是1968年發(fā)生在日本的米糠油中毒事件，受害者因食用被PCBs污染的米糠油(2000～3000mg/kg)而中毒，主要表現(xiàn)為皮疹、色素沉著、眼瞼浮腫、眼分泌物增多及胃腸道癥狀等，嚴重者可發(fā)生肝損害，出現(xiàn)黃疽、肝昏迷甚至死亡。本次中毒事件中的孕婦食用被污染的米糠油后，有的出現(xiàn)胎兒死亡，活產新生兒表現(xiàn)為體重減輕，皮膚顏色異常，眼分泌物增多等，即所謂的“胎兒油癥”。表明PCBs可通過胎盤進入胎兒體內。也可通過母乳進入嬰兒體內而導致中毒。

　　地面水水質標準和污水排放標準

　　(一)地面水水質標準

　　我國現(xiàn)行的地面水水質標準主要有地面水水質衛(wèi)生標準和地表水環(huán)境質量標準。此外，還有農田灌溉水質標準，海水水質標準和漁業(yè)水質標準等。

　　1.地面水水質衛(wèi)生標準

　　此標準是對地面水(江河、湖泊、水庫等淡水水域)水質提出的衛(wèi)生要求和水中有害物質的限量規(guī)定。

　　我國制訂地面水水質衛(wèi)生標準的原則是：

　�、俜乐雇ㄟ^地面水傳播疾病;

　�、诜乐雇ㄟ^地面水引起急性或慢性中毒及遠期危害;

　�、郾ＷC地面水感官性狀良好;

　�、鼙ＷC地面水自凈過程能正常進行。

　　2.地表水環(huán)境質量標準

　　此標準是為了控制水污染、保護水資源而制訂的。

　　(二)污水排放標準

　　排放標準對污水中的污染物或有害因素規(guī)定了控制濃度或限量要求，用于限制污染源排放口的濃度。

　　水體衛(wèi)生防護

　　1.推行“清潔生產”，開展污染源頭預防

　　2.工業(yè)廢水的利用與處理

　　(1)工業(yè)廢水的利用

　　(2)工業(yè)廢水的處理

　　工業(yè)廢水的處理方法常按其原理分為物理、化學、物理化學和生物學四大類。

　　1.物理處理 其目的是要清除廢水中的懸浮物和漂浮物。處理方法有機械阻留設備、除油池及沉淀池等。

　　2.化學處理是利用化學反應去除廢水中溶解物或膠體物質的處理方法，包括混凝

　　沉淀。中和、氧化還原等。

　　3.物理化學處理 通過物理和化學的綜合作用使廢水得到凈化處理，一般是指由物理方法和化學方法組成的廢水處理系統(tǒng)，或指包括物理過程和化學過程的單項處理系統(tǒng)，其主要作用是用來處理廢水中的溶解性物質，常用吸附、萃取、離子交換。電滲析等技術。

　　4.生物處理 此種廢水處理法是通過微生物的代謝作用使廢水中的有機污染物轉化為穩(wěn)定且無害的物質，又稱為生物化學處理法。

　　廢水處理按其處理程度可分為三級：

　　一級處理是從廢水中去除漂浮物和部分懸浮狀態(tài)的污染物，調節(jié)廢水pH值，以減輕廢水的腐化程度和后續(xù)處理工藝負荷。經一級處理后，懸浮性固體去除率可達70%～80%，而生化需氧量僅能去除30%左右，一般不能達到排放標準。所以一級處理屬于廢水處理流程中的預處理階段，必須進行二級處理。

　　二級處理為生物處理，能去除廢水中大量有機污染物使廢水得到進一步凈化，是目前世界各地處理有機廢水的主體工藝。通過二級處理，廢水中的生化需氧量一般可去除80%～90%。

　　三級處理是廢水的高級處理措施，其任務是進一步去除二級處理未能去除的污染物，其中包括微生物未能降解的有機物，以及磷、氮和可溶性無機物。處理方法根據三級處理出水的具體去向和用途分別采用不同的化學方法或物理化學方法等。

　　3、生活污水的利用與處理

　　生活污水的處理常用物理處理(格柵、篩網、沉淀池等)和生物處理(活性污泥法、生物濾池法)。

　　4、醫(yī)院污水的處理

　　醫(yī)院污水特別是傳染病、結核病醫(yī)院的污水和污泥采取嚴格的消毒處理措施。

　　水體污染的衛(wèi)生調查、監(jiān)測和監(jiān)督

　　一、水體污染的調查

　　1.污染源調查

　　2.水體污染的調查

　　3.水體污染對居民健康影響的調查

　　二、水體污染的監(jiān)測

　　以江河水系的監(jiān)測為例：

　　(1)采樣斷面與采樣點的選擇：至少應設置3個采樣斷面：

　�、偾鍧嵒驅φ諗嗝�，設在污染源的上游;

　　②污染斷面，設在污染源的下游，以了解水質污染狀況和程度;

　�、圩詢魯嗝�，設在污染斷面下游一定距離。

　　各斷面的采樣點數(shù)依河道寬度而定。

　　采樣深度一般在水下0.2～0.5m。

　　(2)采樣時間和次數(shù)：

　　至少應在平水期、枯水期和豐水期各采樣一次，

　　每次連續(xù)2～3天。

　　(3)水質監(jiān)測項目：

　　能反映水質天然性狀的指標如水溫、渾濁度、色度、pH、總硬度等，及一般衛(wèi)生學指標如溶解氧、生化需氧量、總大腸菌群等，以及有毒物質指標如酚、氰化物、汞、鉻、砷等。我國揮發(fā)性酚、氰化物、砷、汞、鉻作為水質監(jiān)測的必測項目。

　　(4)水體底質的監(jiān)測：

　　底質中有害物質(特別是重金屬)含量的垂直分布一般能反映水體污染歷史狀況。

　　(5)水生生物的監(jiān)測：

　　通過生物監(jiān)測有助于判斷水污染狀況和污染物毒性的大小。由于水中往往同時存在多種有害物質，其對水生生物的影響往往呈聯(lián)合作用，生物監(jiān)測可反映這些物質對生物的共同作用。

　　三、水體的衛(wèi)生監(jiān)督和管理

　　根據我國《水污染防治法》的規(guī)定，各級政府的環(huán)境保護部門對水污染防治實施統(tǒng)一監(jiān)督與管理，衛(wèi)生部門應協(xié)同環(huán)境保護部門實施衛(wèi)生監(jiān)督和管理。

　　四、水體污染緊急事故處理

　　當水體污染緊急事故發(fā)生時，應根據污染物的類型、性質及水體受污染的程度和范圍

　　及污染源排放情況等，采取以下幾方面的緊急措施。

　　(一)應盡快弄清水污染緊急事故的排放情況

　　(二)盡快查明污染區(qū)內受事故性排放影響的情況。

　　(三)及時采取有效措施，使污染事故造成的經濟損失減少到最低限度。

　　(四)盡早采集排放源廢水、受污染水域及鄰近水域的水樣，進行檢驗分析

　　例題：

　　1.水永久硬度指：( )

　　A.溶解性固體和懸浮性固體

　　B.鈣、鎂的重碳酸鹽

　　C.鈣、鎂的硫酸鹽和氧化物

　　D.水中不能除去的鈣、鎂鹽類

　　E.溶解于水中的鈣、鎂鹽類總和

　　2.影響水中溶解氧含量的主要因素為：( )

　　A.空氣氧分壓

　　B.水溫

　　C.兩者均是

　　D.兩者均不是

　　3.同一生物體在不同階段富集系數(shù)增加的過程是：( )

　　A.生物蓄積作用

　　B.生物濃縮作用

　　C.兩者均是

　　D.兩者均不是

　　參考答案

　　1.D　2.B　3.A