3水中污染物的分布和存在形態(tài)

第三章：水環(huán)境化學——污染物存在形態(tài)一、水和水分子結構的特異性二、天然水的基本特征1、天然水的組成（離子、溶解氣體、水生生物）2、天然水的化學特征3、天然水的性質4、天然水指標三、水中污染物的分布和存在形態(tài)1、20世紀60年代美國學者曾把水中污染物大體劃分為八類：①耗氧污染物（一些能夠較快被微生物降解成為二氧化碳和水的有機物）;②致病污染物（一些可使人類和動物患病的病原微生物與細菌）；③合成有機物；④植物營養(yǎng)物；⑤無機物及礦物質；⑥由土壤、巖石等沖刷下來的沉積物；⑦放射性物質；⑧熱污染。2、污染物毒性取決于形態(tài)?這些污染物進入水體后通常以可溶態(tài)或懸浮態(tài)存在，其在水體中的遷移轉化及生物可利用性均直接與污染物存在形態(tài)相關。例如，水俁病就是食用了含有甲基汞的魚所致。重金屬對魚類和其他水生生物的毒性，不是與溶液中重金屬總濃度相關，主要取決于游離（水合）的金屬離子，對鎘則主要取決于游離Cd2+濃度，對銅則取決于游離CU2+及其氫氧化物。而大部分穩(wěn)定配合物及其與膠體顆粒結合的形態(tài)則是低毒的，不過脂溶性金屬配合物是例外，因為它們能迅速透過生物膜，并對細胞產(chǎn)生很大的破壞作用。?近年來的研究表明，通過各種途徑進入水體中的金屬，絕大部分將迅速轉入沉積物或懸浮物內，因此許多研究者都把沉積物作為金屬污染水體的研究對象。目前已基本明確了水體固相中金屬結合形態(tài)通過吸附、沉淀、共沉淀等的化學轉化過程及某些生物、物理因素的影響。由于金屬污染源依然存在，水體中金屬形態(tài)多變，轉化過程及其生態(tài)效應復雜，因此金屬形態(tài)及其轉化過程的生物可利用性研究仍是環(huán)境化學的一個研究熱點。3、難降解有機物和金屬污染物環(huán)境中有機污染物的種類繁多，其環(huán)境化學行為至今還知之甚少。一些全球性污染物如多環(huán)芳烴、有機氯等，一直受到各國學者的高度重視。特別是一些有毒、難降解的有機物，通過遷移、轉化、富集或食物鏈循環(huán)，危及水生生物及人體健康。這些有機物往往含量低，毒性大，異構體多，毒性大小差別懸殊。下面簡要敘述難降解有機物和金屬污染物在水環(huán)境中的分布和存在形態(tài)。?有機污染物（摘要介紹）（1）農(nóng)藥：水中常見的農(nóng)藥主要為有機氯和有機磷I農(nóng)藥，此外還有氨基甲酸酯類I農(nóng)藥。它們通過噴施農(nóng)藥、地表徑流及農(nóng)藥工廠的廢水排入水體中。＞有機氯農(nóng)藥難以被化學降解和生物降解，在環(huán)境中滯留時間很長，又由于具有較低的水溶性和高的辛醇一水分配系數(shù)，很大一部分被分配到沉積物有機質和生物脂肪中。在世界各地區(qū)土壤、沉積物和水生生物中都已發(fā)現(xiàn)這類污染物，并有相當高的濃度。與沉積物和生物體中的濃度相比，水中農(nóng)藥的濃度是很低的。目前，有機氯農(nóng)藥如DDT由于它的持久性和通過食物鏈的累積性，已被許多國家禁用。例美國密執(zhí)安湖中DDT富集過程的含量變化環(huán)境介質DDT濃度（mg/L）濃縮倍數(shù)湖水0.000002 底泥0.0147000蝦0.04120500魚類3-61500000-3000000海鷗9949500000＞有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯農(nóng)藥與有機氯農(nóng)藥相比，較易被生物降解，在環(huán)境中滯留時間較短，在土壤和地表水中降解速率較快，殺蟲力較高，常用來消滅那些不能被有機氯殺蟲劑有效控制的害蟲。對于大多數(shù)氨基甲酸酯類和有機磷殺蟲劑來說，由于它們的溶解度較大，其沉積物吸附和生物累積過程是次要的，然而在水中濃度較高時，有機質含量高的沉積物和脂類含量高的水生生物也會吸收相當量的該類污染物。目前在地表水中能檢出的不多，污染范圍較小。除草劑可用來殺死雜草和水生植物。具有較高的水溶解度和低的蒸汽壓，通常不易發(fā)生生物富集、沉積物吸附和從溶液中揮發(fā)等反應。這類化合物的殘留物通常存在于地表水體中，除草劑及其中間產(chǎn)物是污染土壤、地下水以及周圍環(huán)境的主要污染物。(2)多氯聯(lián)苯(PCBs)：多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯氯化而成。氯原子在聯(lián)苯的不同位置取代1—10個氫原子，可以合成210種化合物，通常獲得的為混合物?；瘜W穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好，被廣泛用于作為變壓器和電容器的冷卻劑、絕緣材料、耐腐蝕的涂料等。極難溶于水，不易分解，但易溶于有機溶劑和脂肪，具有高的辛醇一水分配系數(shù)，能強烈一的分配到沉積物有機質和生物脂耐，因此，即使它在水中濃度很低時，在水生生物體內和沉積物中的濃度仍然可以很高。由于PCBs在環(huán)境中的持久性及對人體健康的危害，1973年以后，各國陸續(xù)開始減少或停止生產(chǎn)。(3)鹵代脂肪烴：大多數(shù)鹵代脂肪烴可揮發(fā)至大氣，并進行光解。在地表水中能進行生物或化學降解，但與揮發(fā)速率相比，其降解速率是很慢的。鹵代脂肪烴類化合物在水中的溶解度高，因而其辛醇—水分配系數(shù)低，在沉積物有機質或生物脂肪層中的分配的趨勢較弱，大多通過測定其在水中的含量來確定分配系數(shù)。此外，六氯環(huán)戊二烯和六氯丁二烯，在底泥中是長效劑，能被生物積累，而二氯溴甲烷、氯二溴甲烷和三溴甲烷等化合物在水環(huán)境中的最終歸宿，目前還不清楚。(4)單環(huán)芳香族化合物：多數(shù)單環(huán)芳香族化合物與鹵代脂肪烴一樣，在地表水中主要是揮發(fā)，然后是光解。它們在沉積物有機質或生物脂肪層中的分配趨勢較弱。在優(yōu)先污染物中已發(fā)現(xiàn)六種化合物，即氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4—二氯苯、1,2,4一三氯苯和六氯苯，可被生物積累?？偟膩碚f，單環(huán)芳香族化合物在地表水中不是持久性污染物，其生物降解和化學降解速率均比揮發(fā)速率低|(個別除外)，因此，對這類化合物吸附和生物富集均不是重要的遷移轉化過程。(5)苯酚類：具有高的水溶性、低辛醇一水分配系數(shù)等性質，大多數(shù)酚主要殘留在水中。然而，苯酚分子氯代程度增高時，則其化合物溶解度下冏辛醇一水分配系數(shù)增加，例如五氯苯酚等就易被生物累積。酚類化合物的主要遷移、轉化過程是生物降解和光解，在質沉積物中的吸附及生物富集作用通常很小(高氯代酚除外)。(6)多環(huán)芳烴類儼皿0：在水中溶解度很小，辛醇一水分配系數(shù)高，是地表水中滯|留性污染物，主要累積在沉積物、生物體內和溶解的有機質中|。已有證據(jù)表明多環(huán)芳烴化合物可以發(fā)生光解反應，其最終歸趨可能是吸附到沉積物中，然后進行緩慢的生物降解。多環(huán)芳烴的揮發(fā)過程與水解過程均不是重要的遷移轉化過程，顯然，沉積物是多環(huán)芳烴的蓄積庫，在地表水體中其濃度通常較低。金屬污染物(1)鎘：工業(yè)含鎘廢水的排放，大氣鎘塵的沉降和雨水對地面的沖刷，都可使鎘進入水體。鎘是水遷移性元素，除了硫化鎘外，其他鎘的化合物均能溶于水I。水體中鎘主要以Cd2+狀態(tài)存在。進入水體的鎘還可與無機和有機配位體生成多種可溶性配合物如CdOH+、Cd(OH)、HCdO-、CdO2-、CdCl+、CdCl、CdCl-、CdCl2-、Cd(NH)2+、Cd(NH)2+、2 2 2 2 3 4 33 34Cd(NH3)52+、Cd(HCO3)2、CdHCO3+、CdCO3、CdHS04+、CdS04等。實際上天然水體中鎘的溶解度受碳酸根或羥基濃度所制約。水體中懸浮物和沉積物對鎘有較強的吸附能力。已有研究表明，懸浮物和沉積物中隔的含量占水體總鎘量的90%以上。水生生物對鎘有很強的富集能力。據(jù)D.W.Fassett報道，對32種淡水植物的測定表明，所含鎘的平均濃度可高出鄰接水相1000多倍。水生生物吸附、富集是水體中重金屬遷移轉化的一種形式，通過食物鏈的作用可對人類造成嚴重威脅。眾所周知，日本的痛痛病就是由于長期食用含鎘量高的稻米所引起的中毒。(2)汞：天然水體中汞一般不超過1.0ug/L。污染主要來自生產(chǎn)汞的廠礦、有色金屬冶煉以及使用汞的生產(chǎn)部門排出的工業(yè)廢水。水體中汞以Hg2+、Hg(OH)2、CH3Hg+、CH3Hg(OH)、CH3HgCl、C6H}g+為主要形態(tài)。在懸浮物和沉積物中主要以Hg2+、HgO、HgS、CH3Hg(SR)、(CH3Hg)2S為主要形態(tài)。在生物相中，汞以Hg2+、CHHg+、CHHgCH為主要形態(tài)。。汞與其他元素等形成配合物是汞能隨水流333遷移的主要因素之一。當天然水體中含氧量減少時，水體氧化一還原電位可能降至50—200mV，從而使Hg2+易被水中有機質、微生物或其他還原劑還原為Hg，即形成氣態(tài)汞，并由水體逸散到大氣中。水中懸浮物能大量攝取溶解性汞，使其最終沉降到沉積物中。水體中汞的生物遷移在數(shù)量上是有限的，但由于微生物的作用，沉積物中的無機汞能轉變成劇毒的甲基汞而不斷釋放至水體中，甲基汞有很強的親脂性，極易被水生生物吸收，通過食物鏈逐級富集最終對人類造成嚴重威脅，它與無機汞的遷移不同，是一種危害人體健康與威脅人類安全的生物地球化學遷移。日本著名的水俁病就是食用含有甲基汞的魚造成的。(3)鉛：目前幾乎在地球上每個角落都能檢測出鉛。礦山開采、金屬冶煉、汽車廢氣、燃煤、油漆、涂料等都是環(huán)境中鉛的主要來源。巖石風化及人類的生產(chǎn)活動，使鉛不斷由巖石向大氣、水、土壤、生物轉移，從而對人體的健康構成潛在威脅。淡水中鉛的含量為0.06—120ug/L,中值為3ug/L。天然水中鉛主要以Pb2+狀態(tài)存在，其含量和形態(tài)明顯地受CO32-、SO42-、OH-和Cl-等含量的影響，鉛可以PbOH+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、PbCl+、PbCl2等多種形態(tài)存在。在中性和弱堿性的水中，鉛的濃度受氫氧化鉛所限制。水中鉛含量取決于Pb(OH)2的溶度積。在偏酸性天然水中，水中Pb2+濃度被硫化鉛所限制。水體中懸浮顆粒物和沉積物對鉛有強烈的吸附作用，因此鉛化合物的溶解度和水中固體物質對鉛的吸附作用是導致天然水中鉛含量低、遷移能力小的重要因素。(4)砷：巖石風化、土壤侵蝕、火山作用以及人類活動都能使砷進入天然水中。淡水中砷含量為0.2—230ug/L,平均為1.0ug/L。天然水中砷可以H3AsO3>H2AsO3-、H3AsO4>H2AsO4-、HasO42-、AsOj等形態(tài)存在，在適中的Eh值和pH呈中性的水中，砷主要以H3AsO3為主。但在中性或弱酸性富氧水體環(huán)境中則以H2AsO4-、HasO42-為主。砷可被顆粒物吸附、共沉淀而沉積到底部沉積物中。水生生物能很好富集水體中無機和有機砷化合物。水體無機砷化合物還可被環(huán)境中厭氧細菌還原而產(chǎn)生甲基化，形成有機砷化合物。但一般認為甲基砷及二甲基砷的毒性僅為砷酸鈉的1/200，砷的生物有機化過程，亦可認為是自然界的解毒過程。但是三甲基砷缺是有劇毒，并且容易揮發(fā)進入空氣。舉例：我國民間傳說，砷是一種興奮劑和強壯劑，飲用微量砷能夠強筋健骨(五氧化二砷，砒霜)，使婦女皮膚光潔白嫩，目前市場上就有利用含砷量很高的淤泥進行敷面美容的做法，一些生發(fā)劑中含有砷，是否由依據(jù)，目前沒有充分的科學證據(jù)。但是來自科學的證據(jù)：砷是一種非金屬元素，有毒，經(jīng)常把As、Hg、Cr、Cd、Pb并稱為“五大毒素”，長期接觸，會患病，甚至死亡。拿破侖之死，人們曾懷疑是砷造成的。1821年5月，拿破侖在圣赫勒拿島上死去，侍從們將其頭發(fā)剪下交與其家人，化驗發(fā)現(xiàn)含有很多砷，于是關于拿破侖被毒死的說法傳播開來。20世紀80年代，有研究者證明拿破侖頭發(fā)中的砷來自糊墻紙，囚禁拿破侖的小屋墻紙，使用了含有砷的原料，干燥的環(huán)境中，這種顏料不產(chǎn)生毒性，但是墻紙長期受潮發(fā)霉，毒菌就會使穩(wěn)定的砷的無機化合物變成三甲基砷，這種三甲基砷有劇毒，即使拿破侖未接觸多墻紙，毒物也會由空氣進入人體，并逐漸累積，造成中毒。(5)鉻：廣泛存在于環(huán)境中。冶煉、電鍍、制革、印染等工業(yè)將含鉻廢水排入水體，均會使水體受到污染。天然水中鉻的含量在1—40ug/L之間。主要以Cr3+、CrO2-、CrO：-、Cr2O72-四種離子形態(tài)存在，因此水體中鉻主要以三價和六價鉻的化合物為主。鉻存在形態(tài)決定著其在水體的遷移能力，三價鉻大多數(shù)被底泥吸附轉入固相，少量溶于水，遷移能力弱。六價鉻在堿性水體中較為穩(wěn)定并以溶解狀態(tài)存在，遷移能力強。因此，水體中若三價鉻占優(yōu)勢，可在中性或弱堿性水體中水解，生成不溶的氫氧化鉻和水解產(chǎn)物或被懸浮顆粒物強烈吸附，主要存在于沉積物中。若六價鉻占優(yōu)勢則多溶于水中。六價鉻毒性比三價鉻大。它可被還原為三價鉻，還原作用的強弱主要取決于DO、BOD_、COD值。DO值越小，BOD_值和COD值越高，則還原作用越強。因此，水中六價鉻，5 5可先被有機物還原成三價鉻，然后被懸浮物強烈吸附而沉降至底部顆粒物中，這也是水體中六價鉻的主要凈化機制之一。由于三價鉻和六價鉻之間能相互轉化，所以近年來又傾向考慮以總鉻量作為水質標準。(6)銅：冶煉、金屬加工、機器制造、有機合成及其他工業(yè)排放含銅廢水是造成水體銅污染的重要原因。水生生物對銅特別敏感，故漁業(yè)用水銅的容許濃度為0.01mg/L,是飲用水容許濃度的百分之一。淡水中銅的含量平均為3ug/L,其水體中銅的含量與形態(tài)都明顯地與OH-、CO32-和CI-等濃度有關，同時受pH的影響。如pH為5-7時，以堿式碳酸銅Cu2(OH)2cO3溶解度最大，二價銅離子存在較多；pH>7時，CuO溶解度最大，以Cu2+、CuOH+形態(tài)為主；當pH>8以上時，則Cu(OH)2、Cu(OH)3-、CuCOj及Cu(CO3)22-等銅形態(tài)逐漸增多。水體中大量無機和有機顆粒物，能強烈的吸附或螯合銅離子，使銅最終進入底部沉積物中，因此，河流對銅有明顯的自凈能力。(7)鋅：天然水中鋅含量為2—330ug/L,但不同地區(qū)和不同水源的水體，鋅含量有很大差異。各種工業(yè)廢水的排放是引起水體鋅污染的主要原因。天然水中鋅以二價離子狀態(tài)存在，但在天然水的pH范圍內，鋅都能水解生成多核羥基配合物Zn(OH)(n-2),還可與水中的C1_、有機酸和氨基酸等形成可溶性配合物。鋅可被水體中懸浮顆粒物吸附，或生成化學沉積物向底部沉積物遷移，沉積物中鋅含量為水中的1萬倍。水生生物對鋅有很強的吸收能力，因而可使鋅向生物體內遷移，富集倍數(shù)達103—105倍。4、水中主要化學污染物的污染特征序號污染類型污染物污染特征廢水來源1酸堿污染無機酸堿或有機酸堿PH異常礦山、石油、化工、化肥、造紙、電鍍、酸洗、酸雨2重金屬污染Hg、Cr、Cd、Pb、Zn毒性礦山、冶金、電鍍、儀表、顏料3非金屬污染As、CN、F、S、Se毒性化工、火電站、農(nóng)藥、化肥等工業(yè)4需氧有機物污染糖類、蛋白類、油脂、木質素耗氧、缺氧食品、紡織、造紙、制革、化工、生活污水、農(nóng)田排水5農(nóng)藥污染有機氯農(nóng)藥、PCBs、有機磷農(nóng)藥嚴重時生物滅絕農(nóng)藥、化工、煉油、農(nóng)田排水6易分解有機物污染酚類、苯、醛類耗氧、異味、毒性制革、煉油、化工、煤礦、化肥、生活污水、地面徑流7油類污染石油及其制品飄浮、乳化、顏色石油開采、煉油、油輪四、典型水污染的特征美國國家環(huán)保局將水中污染物分為8類。不管怎樣進行分類，比較典型的是有機物的污染特征是耗氧，有毒物的污染特征是生物毒性。本講將水中的污染物分為以下幾種類型。1、病原微生物污染?病原微生物污染主要指的是含有各種細菌、病毒等各類病原菌的工業(yè)廢水和生活污水所造成的污染，如生物制品、洗毛、制革、屠宰等工廠和醫(yī)院排出的工業(yè)廢水和糞便污水。?傳染病病原體在水中存活的時間，一般可以由1天至200多天，少數(shù)病原體甚至在水中可以存活幾十年。?病原微生物污染特點是，數(shù)量大，分布廣，存活時間長，繁殖速度快，易產(chǎn)生抗藥性而很難滅絕。即使經(jīng)二級生化污水處理及加氯消毒，某些病原微生物及病毒仍能存活。傳統(tǒng)的給水處理能去除99％以上，但如果水的渾濁度比較大，水中懸浮物可以包藏細菌及病毒，使其不易被殺滅。?病原微生物的主要危害是致病，而且易暴發(fā)性地流行?；颊叨酁轱嬘猛凰吹娜耍?955年印度新德里自來水廠的水源被肝炎病毒污染，三個月內共發(fā)病2萬9千多人。19世紀中葉，英國倫敦先后兩次霍亂大流行，死亡共2萬多人。1988年在我國上海市流行的甲肝，就是人們大量食用被病原微生物污染的毛蚶后引發(fā)的。舉例：古羅馬瘟疫為何如此猖獗：古羅馬曾經(jīng)流行過幾次瘟疫。公元前33年、公元65年、公元79年和公元162年瘟疫曾多次光顧羅馬，使鼎盛時期有100萬人口的城市經(jīng)常變得蕭條冷落。當時羅馬遠郊的幾個大坑是專門埋葬死于瘟疫的人。原來，當時整個羅馬城沒有完善的排水設施，只有一條大排水溝接納城市所有的生活污水，并且經(jīng)常擔當著垃圾箱的角色。人們不僅往溝里倒污水，還把垃圾和糞便一并倒在里面，使這條流動的大壕溝成了各種病原體的攜帶者。它流到哪里，就把疾病帶到哪里。于是，羅馬就成了瘟疫等流行病的多發(fā)區(qū)。2、需氧有機物污染?某些工業(yè)廢水和生活污水中往往含有大量的有機物質，如蛋白質、脂肪、糖、木質素等，它們在排入水體后，在有溶解氧的情況下，經(jīng)水中需氧微生物的生化氧化最后分解成C02和硝酸鹽等，或者是有些還原性的無機化合物如亞硫酸鹽、硫化物、亞鐵鹽和氨等，在水中經(jīng)化學氧化變成高價離子存在。在上述這些過程中，均會大量消耗水中的溶解氧，給魚類等水生生物帶來危害，并可使水發(fā)生惡臭現(xiàn)象。因此，這些有機物和無機物統(tǒng)稱為需氧污染物。在20℃，101kPa的氣壓時，水中的溶解氧僅為8.32mg/L。由于有機污染物過多，必然使溶解氧耗盡，使水中生物缺氧而死亡。因此需氧有機污染物是水體中存在最多最復雜的污染物的集合體。由于水中需氧污染物組成復雜，且難以準確的分別測定出其組成和含量。加之其主要污染特征就是耗氧。因此采用如下一些需氧指標來表示水中需氧污染物的含量。(1)溶解氧(簡稱DO)溶解于水中的氧氣稱為“溶解氧”。(2)生化需氧量(BOD)水中微生物攝取有機物使之氧化分解時所消耗的氧量。(3)化學需氧量(COD)用化學氧化劑(如重鉻酸鉀或高錳酸鉀)氧化水中有機物(芳香族化合物在反應中不能被完全氧化應除去)及某些還原性離子所消耗的氧化劑的氧量，用CODMn(稱為化學需氧量COD)或CODM。(稱為高錳酸鹽指數(shù))表示?；瘜W需氧量愈高，說明水中耗氧物質含量愈高。如果廢水中有機質的組成相對穩(wěn)定，那么化學需氧量和生化需氧量之間應有一定的比例關系。(4)總有機碳(TOC)和總需氧量(TOD)由于采用BOD5測試方法不能準確反映水體被需氧有機質污染的程度，而用總有機碳和總需氧量測定方法比較準確快速。(5)理論需氧量(ThOD)根據(jù)化學方程式計算的有機物完全氧化時所需要氧的量。這是一個對廢水作全化學分析以后的理論計算值。廢水中氧參數(shù)間關系：ThOD=100%,TOD=92%,CODcr=83%,BOD20=65%，BOD5=58%3、富營養(yǎng)化污染天然水中過量的植物營養(yǎng)物主要來自于農(nóng)田施肥、農(nóng)業(yè)廢棄物、城市生活污水、雨雪對大氣的淋洗和徑流對地表物質的淋溶與沖刷。目前，我國禽畜養(yǎng)殖業(yè)所排廢水的COD已經(jīng)接近全國工業(yè)廢水COD排放總量。養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)成為我國新的污染大戶。據(jù)估計，一頭豬每天排放的廢水量相當于7人生活產(chǎn)生的廢水，一頭牛每天排放的廢水量更超過22人生活產(chǎn)生的廢水。富營養(yǎng)化是指水流緩慢和更新期長的地表水中，由于接納大量的生物所需要的氮磷等營養(yǎng)物引起藻類等浮游生物迅速繁殖，最終可能導致魚類和其他生物大量死亡的水體污染現(xiàn)象。例如天然湖泊+由于雨雪對大氣的淋洗和徑流對地表物質的溶淋和沖刷，總有一定量的營養(yǎng)物質被匯人地表水中。因此，天然湖泊也可以實現(xiàn)由貧營養(yǎng)湖向富營養(yǎng)湖的轉化，但是，天然存在的富營養(yǎng)化是經(jīng)過數(shù)千年乃至數(shù)百萬年的地質年代而發(fā)生的現(xiàn)象，其速度十分緩慢。所以，一般的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，不是指天然存在的富營養(yǎng)化過程，而是由于人類活動引起的。對湖泊、水庫、內海、河口等地區(qū)的水體，水流緩慢，停留時間長，既適于植物營養(yǎng)元素的增加，又適于水生植物的繁殖，在有機物質分解過程中大量消耗水中的溶解氧，水的透明度降低，促使某些藻類大量繁殖，甚至覆蓋整個水面，可使水體缺氧，以致使大多數(shù)水生動、植物不能生存而死亡。這種由有機物質的分解釋放出養(yǎng)分而使藻類及浮游植物大量生長的現(xiàn)象，就是水體的“富營養(yǎng)化”。一般地說，總磷和無機氮分別超過20mg/m3和300mg/m3就認為水體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。水體的富營養(yǎng)化可使致死的動植物遺骸在水底腐爛沉積，同時在還原的條件下，厭氣菌作用產(chǎn)生HS等難聞的臭毒氣，使水質不斷惡化，最后可能會使某些湖泊衰老2死亡，變成沼澤，甚至干枯成早地。另外，由于大量的動植物有機體的產(chǎn)生和它們自身的遺體被分解，要消耗水中的溶解氧，以致于使水體達到完全缺氧狀態(tài)。分布于水體表層及上層的藻類浮游植物種類逐漸減少，而數(shù)量卻急劇增加，由以硅藻和綠藻為主轉變?yōu)橐运{藻為主(藍藻不是魚類的好餌料)，水體底層由于缺氧進行厭氧分解，產(chǎn)生各種有毒的、惡臭的代謝產(chǎn)物，這種因藻類繁殖引起水色改變就是所謂藻華(水華)現(xiàn)象或稱赤潮現(xiàn)象。?舉例：觸目驚心的赤潮中毒事件1971年春夏季節(jié)，在美國佛羅里達州中西部沿岸水域發(fā)生過一次短裸甲藻赤潮，使1500km2海域內的生物幾乎全部滅絕。這種短裸甲藻含有神經(jīng)性貝毒，人們若食用含有這種毒素的軟體動物，可在3h內出現(xiàn)中毒癥狀。在有毒赤潮細胞中，有一種西加魚毒。目前，全球因誤食西加魚毒而中毒的患者每年達萬人。此類病情一般在食用有毒魚類后1—6h內發(fā)作，也有些人因呼吸衰竭或血液循環(huán)破壞而急性死亡。4、感官性污染物（含惡臭污染）感官性污染物主要指感官反應，例如水的顏色、臭味（含惡臭）、透明度、異味等。人們飲用水中如果含有酚類，則可以與水中的消毒劑氯氣反應生成氯酚，它具有一種令人難以忍受的氣味，在GB5749—85《生活飲用水衛(wèi)生標準》中，對于劇毒物CN一標準為小于0.05mg/L,而對于揮發(fā)酚類的要求則是小于0.002mg/L,就是考慮到感官感覺的因素。惡臭是一種普遍的污染危害，惡臭是指引起多數(shù)人不愉快感覺的氣味，它是典型的公害之一。人能嗅到的惡臭物多達4000多種，危害大的有幾十種。惡臭產(chǎn)生的原因是由于發(fā)臭物質都具有“發(fā)臭團”的分子結構，例如硫代（=S）、巰基（一SH）、硫氰基（一SCN）等等。因發(fā)臭團的不同，臭氣也各有不同：腐敗的魚臭（胺類）、臭腐類（硫化氫）、刺激臭（氨、醛類）等。5、酸、堿、鹽污染污染水體的酸主要來自于礦山排水及人造纖維、酸法造紙、酸洗廢液等工業(yè)廢水，雨水淋洗含酸性氧化物的空氣后，匯入地表水體也能造成酸污染。礦石排水中酸由硫化礦物的氧化作用而產(chǎn)生，無論是在地下或露天開采中，酸形成的機制是相同的。礦區(qū)排水更準確地說是一種混合鹽類（主要是硫酸鹽的混合物）的溶液，所以礦區(qū)排水攜至河流中的酸實質上是強酸弱堿鹽類的水解產(chǎn)物。污染水體中堿的主要來源是堿法造紙、化學纖維、制堿、制革、煉油等工業(yè)廢水。酸性廢水與堿性廢水中和可產(chǎn)生各種一般鹽類，酸、堿性廢水與地表物質相互反應也可生成一般無機鹽類，因此酸、堿的污染必然伴隨著無機鹽類的污染。但與此同時，天然水體中的一些固相礦物能與酸、堿廢水進行復分解反應，減弱酸、堿的腐蝕作用，對于保護天然水體和緩沖天然水pH變化范圍起到主要的作用。水體遭到酸、堿污染后，會使水中酸堿度發(fā)生變化，即pH發(fā)生變化。當pH<6.5及pH>8.5時，水的自然緩沖作用遭到破壞，使水體的自凈能力受到阻礙，消滅和抑制細菌及微生物的生長，對水中生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，使水生生物的種群發(fā)生變化，魚類減產(chǎn)，甚至絕跡。酸、堿性水質還可以腐蝕水中各種設備及船舶。?酸堿污染物不僅能改變水體的pH，而且大大增加了氯化物和其他各種無機鹽類在水中的溶解度，從而造成水體含鹽量增高，硬度變大，水的滲透壓增大。采用這種水灌溉時，會使農(nóng)田鹽漬化，對淡水生物和植物生長有不良影響?；瘜W工業(yè)地區(qū)硬度逐年增高，農(nóng)作物逐年減產(chǎn)，即與大量無機鹽的流失有關。再加上排人水體中的酸和堿發(fā)生中和反應，提高了水中的含鹽量，使水處理費用提高，降低水的使用價值。6、毒污染毒污染是水污染中特別重要的一大類，種類繁多。但其共同特點是對生物有機體的毒性危害。造成水體毒污染的污染物可以分為四個類型。（1）非金屬無機毒物CN-、F-等是非金屬無機毒物類的代表。>氰化物在工業(yè)上用途廣泛，如可用于電鍍、礦石浮選等，同時，也是多種化工產(chǎn)品的原料，因而很容易對水體造成污染。氰化物是劇毒物質，大多數(shù)氰的衍生物毒性更強，人一次口服0.里左右（敏感偽人只需0.06g）的氰化鈉（鉀）就會致死。氰化物對人和動物的急性中毒主要是通過消化道吸人后，分解成氰化氫，迅速進入血液，立即與紅細胞中細胞色素氧化酶結合，造成細胞缺氧。中樞神經(jīng)系統(tǒng)對缺氧特別敏感，故由呼吸中樞的缺氧引起的呼吸衰竭乃是氰化物急性中毒致死的主要原因。水中氰化物對魚類有很大毒性，常常在很低的濃度，便可引起魚的死亡。>氟是地殼中分布較廣的一種元素，天然水中含氟為0.4?0.95mg/L。少量氟對人體是有益的，一般如果水中含氟量大于1.5mg/L,就會造成毒污染。如果人體每日攝人量超過4mg,即可在體內蓄積而導致慢性中毒。氟有以下幾方面的毒作用：①破壞鈣、磷代謝；②斑釉齒；③抑制酶的活性。⑵重金屬與類金屬無機毒物主要有Hg、Cd、Pb、Cr、As等。一般常把密度大于5g/cm3,在周期表中原子序數(shù)大于20的金屬元素，稱為重金屑。目前最引起人們注意的是HB、Cd、Pb、Cr、As五大毒物的污染。重金屬進入水體后，只會發(fā)生價態(tài)和存在形式的變化，而不會被微生物降解而生成其他的新物質。它通過食物鏈可以在生物體內逐步富集，或被水中懸浮物吸附后沉入水底，積存在底泥中，所以水體底泥中含有重金屬量會高于上面的水層。此外，有些重金屑如無機汞還能通過微生物作用轉化為毒性更大的有機汞（甲基汞）。HgfCHjHg+fCHjHg-CHj一甲基汞和二甲基汞）舉例：關于鎘的污染問題：鎘是一種銀白色，有光澤的金屬，具有質軟、耐磨、耐腐蝕的特性。在自然界中存在含鎘的礦石，因此，環(huán)境中存在鎘的自然污染源。鎘不但可以通過水污染使人中毒，而且可以通過含鎘的煙塵向外擴散，如含鎘的煙塵降落到牧場上，會讓牛羊中毒，人再通過飲用中毒的牛奶或食用中毒的牛羊肉而傳染上“鎘”病。打個噴嚏都會骨折的鎘?。烘k對人體的危害是潛在的，它不容易被人們發(fā)現(xiàn)。當人們食用了被鎘污染的食物或水后，鎘便會潛入人體，并在肝臟、腎臟和骨骼中一點點沉淀下來，當人體中鎘的含量達到一定程度時，就會導致骨痛病。骨痛病發(fā)作時，哪怕是一點兒輕微的動作，如咳嗽或打噴嚏，都會使病人的骨骼折斷甚至彎曲變形，就連一呼一吸，也會使病人痛苦不堪，有些人就是因為無法忍受病痛折磨而自殺身亡的。（3）易分解有機毒物：水中易分解有機毒物主要有揮發(fā)性酚、醛、苯等。酚及其化合物屬于一種原生質毒物，在體內與細胞原漿中的蛋白質發(fā)生化學反應，形成變性蛋白質，使細胞失去活性。低濃度時能使細胞變性，并可深入內部組織，侵犯神經(jīng)中樞，刺激骨髓，最終導致全身中毒；高濃度時能使蛋白質疑固，引起急性中毒，甚至造成昏迷和死亡。對含酚飲水進行氯化消毒時可形成氯酚，它有特異的臭味而使人拒飲。氯酚的嗅覺