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什么是水體的自凈和水體污染水在自然界中不斷徨，從而不斷面更替和獲得自身凈化。表1列出了各種水體的更替期。水體中的污染物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散、稀釋、沉淀、氧化還原、分解等物理化學(xué)過(guò)程及微生物的分解、水生生物的吸收等作用后，濃度自然，就這就是水體的自凈作用。這一過(guò)程還包括水中的一氧碳、硫化氫等氣體向大氣釋放和空氣中的氧、二氧化碳溶解于水的過(guò)程。水的自凈與氣象、水文、地質(zhì)條件如降雨量、徑流量、潮汐、水體更替周期有關(guān)。
水體自凈過(guò)程的特征
廢水和污染物進(jìn)入水體后，即開始自凈過(guò)程，自凈機(jī)制包括物理自凈、化學(xué)和物理化學(xué)凈生物和生化自凈。該過(guò)程由弱到強(qiáng)，直到趨于恒定。自凈過(guò)程的主要特征：1）污染物濃度逐漸下降；2）一些有毒污染物可經(jīng)各種物理、化學(xué)和生物作用，轉(zhuǎn)變?yōu)榈投净驘o(wú)毒物質(zhì)；3）重金屬污染物以溶解態(tài)被吸附或轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗菪曰衔?，沉淀后進(jìn)入底泥；4）部分復(fù)雜有機(jī)物被微生物利用和分解，變成二氧化碳和水；5）不穩(wěn)定污染物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化合物；6）自凈過(guò)程初期，水中溶解氧含量急劇下降，到達(dá)點(diǎn)后又緩慢上升，逐漸恢復(fù)至正常水平；7）隨著自凈過(guò)程及有毒物質(zhì)濃度或數(shù)量的下降，生物種類和個(gè)體數(shù)量逐漸隨之回升，最終趨于正常的生物分布。
排入水體的污染物質(zhì)一旦超過(guò)了水體的自凈能力，使水體惡化，達(dá)到了影響水體原有用途的程度，這時(shí)可以說(shuō)，水被污染了。
表1 地球各種水體的循環(huán)更替期
水體中主要污染物及其來(lái)源 水體類型
循環(huán)更替期
水體類型
循環(huán)更替期
海洋
2500年
湖泊
17年
深層地下水
1400年
沼澤
5年
極地冰川
9700年
土壤水
1年
積雪高山冰川
1600年
河川水
16天
永凍帶底冰
10000年
大氣水
8天
生物水
幾小時(shí)
水全污染物可分為四大類：
1、無(wú)機(jī)無(wú)毒物：酸、堿、一般無(wú)機(jī)鹽、氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；
2、無(wú)機(jī)有毒物：重金屬、砷、、氟化物等；
3、有機(jī)無(wú)毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等；
4、有機(jī)有毒物：、多環(huán)芳烴、PCB、有機(jī)氯農(nóng)藥等。
有機(jī)物污染的特征是耗氧，有毒物的污染特征表現(xiàn)為生物毒性。
1)水體化學(xué)污染物
①需氧污染物
地表水的溶解氧含量，一般不低于4毫克、升，清潔的淡水中溶解如本書附錄所示。國(guó)外一些地區(qū)依溶解氧、生化需氧量等指標(biāo)的不同，將河流水質(zhì)進(jìn)行分類，如表2所示。
水體中所含的碳?xì)浠衔?、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)化合物中水中微生物等作用下，最終分解為二氧化碳、水等簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，同時(shí)消耗大量的氧；而水體中的亞硫酸鹽、硫化物、亞鐵鹽和氨類等還原性物質(zhì)，在發(fā)生化學(xué)氧化時(shí)，也要消耗水中的溶解氧。這些物質(zhì)就統(tǒng)稱為需氧污染。水中溶解氧的下降，勢(shì)必影響魚類及其他水生生物的正常生活，水質(zhì)惡化。一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)魚類要求生活在溶解氧在4毫克/升以上的水中(如河鱒為3～12毫克/升，鯉魚為6～8毫克/升，青、草、鰱、鳙魚為5毫克/升以上)。當(dāng)溶解氧<1毫克/升時(shí)，大部分魚類窒息死亡。溶解氧消失時(shí)，水中嫌氣細(xì)菌毓起來(lái)，有機(jī)物分解放出甲烷和硫化氫，水體更發(fā)臭了。
需氧污染物主要來(lái)自城鄉(xiāng)生活污水和造紙、食品、印染、制革、焦化、石油化工等工業(yè)廢水。
表2 河流分類
②重金屬 分類
BOD5(毫克/升)
氨氮(毫克/升)
懸浮固體(毫克/升)
很清潔
<1
0.04
4
清
潔
～2
0.24
15
尚清潔
～3
0.67
15
可
疑
～5
2.5
21
劣
>10
6.7
35
重金屬，特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著和生物毒性。它們?cè)谒w中不能被微生物降解，而只能發(fā)生各種形態(tài)相互轉(zhuǎn)化和分散、富集過(guò)程(即遷移)。重金屬污染的特點(diǎn)是：(1)除被懸浮物帶走的外，會(huì)因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成為長(zhǎng)期的次生污染源；(2)水中各種無(wú)機(jī)配位體(氯離子、硫酸離子、氫氧離子等)和有機(jī)配位體(腐蝕質(zhì)等)會(huì)與其生成絡(luò)合物或螯合物，導(dǎo)致重金屬有更大的水溶解度而使已進(jìn)入底泥的重金屬又可能重新釋放出來(lái)；(3)重金屬的價(jià)態(tài)不同，其活性與毒性不同。其形態(tài)又隨pH和氧化還原條件而轉(zhuǎn)化。
(4)在其危害環(huán)境方面的特點(diǎn)是：微量濃度即可產(chǎn)生毒性(一般為1～10毫克/升，汞、鎘為0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用會(huì)轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的有機(jī)金屬化合物(如洋－甲基汞)；可被 生物富集，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，造成慢性路線。親硫重金屬元素(汞、鎘、鉛、鋅、硒、銅、砷等)與人體組織某些酶的巰基(-SH)有特別大的親合力，能抑制酶的活性，親鐵元素(鐵、鎳)可在人體的腎、脾、肝內(nèi)累積，抑制精氨酶的活性。六價(jià)鉻可能是蛋白質(zhì)和核酸的沉淀劑，可抑制細(xì)胞內(nèi)還原酶，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白，可能致癌，過(guò)量的釩和錳(親巖元素)則能損害神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能。
③一般有機(jī)物
a油類 油類已成為水體，特別是海洋污染的主要物質(zhì)。石油進(jìn)入水體，除了〖揮發(fā)一部分外，在水面形成油膜(低分子烴類可溶于水)，由于風(fēng)浪 作用，又可生成乳化油(其油滴平均直徑約0.5～25微米)。油能粘住魚卵和魚，降低孵化率并使魚畸形、死亡。如海水中含油100毫克/升，可使95%的美洲大海蝦幼體于24小時(shí)內(nèi)死亡(LD50為1毫克/升)；含油0.01毫克/升可使魚蝦貝類有石油臭味。油類還會(huì)附海獸和魚類的呼吸器官，使其窒息而死?？傊皖悤?huì)降低水生生物的品質(zhì)和數(shù)量，影響水資源的。
b 酚類 屬于可被天然分解的有機(jī)物。其分解速度取決于其結(jié)構(gòu)(單元酚分解較二元酚、三元酚易)、初始濃度、微生物條件、溫度、曝氣條件等因素，酚類生物分解宜的水溫是15～25℃。
c 天然水體對(duì)有較強(qiáng)的自凈作用。我國(guó)各地有氰電鍍廢水含氰經(jīng)常為30～35毫克/升；某些焦化廠粗苯和純苯分離水含氰1～96毫克/升；化肥廠煤氣洗氣水含氰180毫克/升。
④ 酸堿及一般無(wú)機(jī)鹽類
酸主要來(lái)自礦坑廢水、工廠酸洗水、硫酸廠、粘膠纖維、酸法造紙等，酸雨也是某些地區(qū)水體酸化的主要來(lái)源。堿主要來(lái)自造紙、化纖、煉油等工業(yè)。酸堿污染不僅可腐蝕船舶和水上構(gòu)筑物，改變水生生物的生活條件，還可大大增加水的硬度(生成無(wú)機(jī)鹽類)，影響水的用途，增加工業(yè)用水處理費(fèi)用等。
⑤ 植物營(yíng)養(yǎng)物
植物營(yíng)養(yǎng)物主要指氮、磷化合物。主要業(yè)源是化肥、農(nóng)業(yè)廢棄物、生活污水和造紙制革、印染、食品、洗毛等工業(yè)廢水。如，城市居民每人每天排放污水中的氮約50克。美國(guó)生活污水中50～75%的磷是洗滌劑產(chǎn)生的(一般洗衣粉中含有10～35%的三聚磷酸鈉Na5P3O10)。
植物營(yíng)養(yǎng)物污染主要表現(xiàn)為水體富營(yíng)養(yǎng)化。水體營(yíng)養(yǎng)化程度與磷、氮含量關(guān)，磷的作用大于氮。一般業(yè)說(shuō)，總磷和無(wú)機(jī)氮分別超過(guò)20毫克/米3，300毫克/米3，就可以認(rèn)為水體處于富營(yíng)養(yǎng)化。有人建議，氮和磷的允許濃度分別為10和300毫克/米3。
⑥其它化學(xué)污染物
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