第四章 水体卫生

　　水资源的种类及其卫生学特征

　　天然水所含物质可分为：

　　①溶解性物质;

　　②胶体物质;

　　③悬浮物质。

　　1. 降水(precipitation)

　　是指雨、雪、雹水，水质较好、矿物质含量较低，但水量无保证。

　　在降水过程中，水首先与大气接触，大气中的一些物质就会进入雨水中，大气受SO2、NOx等污染的地区降水中因含硫酸等物质而形成酸雨。

　　2. 地面水(surface water)

　　是降水在地表径流和汇集后形成的水体，包括江河水、湖泊水。水库水等。

　　地面水以降水为主要补充来源，此外与地下水也有相互补充关系。

　　地面水的水量和水质受流经地区地质状况、气候、人为活动等因素的影响较大。

　　地面水水质一般较软，含盐量较少。由于河水流经地表，能将大量泥沙及地表污染物冲刷携带至水中，故其浑浊度较大，细菌含量较高，且因其暴露于大气，流速快，故水中溶解氧含量也较高。

　　3. 地下水(groundwater)

　　是由于降水和地表水经土壤地层渗透到地面以下而形成。

　　地层是由透水性不同的粘土、砂石、岩石等构成。透水层是由颗粒较大的砂、砾石组成，能渗水与存水;不透水层则由颗粒细小致密的粘上层和岩石层构成。地下水可分为浅层地下水、深层地下水和泉水。

　　浅层地下水是指潜藏在地表下第一个不透水层上的地下水，是我国广大农村最常用的水源，水质物理性状较好，细菌数较地面水少，但在流经地层和渗透过程中，可溶解土壤中各种矿物盐类使水质硬度增加，水中溶解氧因被土壤中生物化学过程消耗而减少。

　　深层地下水是指在第一个不透水层以下的地下水，其水质透明无色，水温恒定，细菌数很少，但盐类含量高，硬度大。由于深层地下水水质较好，水量较稳定，常被用作城镇或企业的集中式供水水源。

　　泉水是地下水通过地表缝隙自行涌出的地下水。浅层地下水由于地层的自然塌陷或被溪

　　谷截断而使含水层露出，水自行外流即为潜水泉;深层地下水由不透水层或岩石的天

　　然裂隙中涌出，称自流泉。两者的水质、水量的特点分别与浅层和深层地下水相似。

　　水质的性状和评价指标

　　(一)物理性状指标

　　根据天然水的物理性状指标的测定结果，可判断水质的感官性状好坏，也可以说明水质是否受到污染。

　　1.水温

　　2.色

　　3.臭和味

　　臭和味有时不易截然分开。

　　洁净水无臭气和异味。

　　天然水中臭和味的主要来源有：

　　①水生动植物或微生物的繁殖和衰亡;

　　②有机物的腐败分解;

　　③溶解的气体如硫化氢等;

　　④溶解的矿物盐或混入的泥土。

　　4.浑浊度

　　水浑浊度是指悬浮于水中的胶体颗粒产生的散射现象，表示水中悬浮物和胶体物对

　　光线透过时的阻碍程度。

　　浑浊度主要取决于胶体颗粒的种类、大小、形状和折射指数，而与水中悬浮物含量的关系较小。浑浊度的标准单位是以1L水中含有相当于1mg标准硅藻土形成的浑浊状况，作为1个浑浊度单位，简称1度。

　　(二)化学性状指标

　　1. pH值

　　天然水的pH值一般在7.2～8.5之间。

　　2. 总固体

　　是指水样在一定温度下缓慢蒸发至干后的残留物总量，包括水中的溶解性固体和悬浮性固体。由有机物、无机物和各种生物体组成。

　　溶解性固体是水样经过滤后，再将滤液蒸干所得的残留物，其含量主要取决于溶于水中的矿物性盐类和溶解性有机物的多少。

　　悬浮性固体是水中不能通过滤器的固体物干重。水中总固体经烧灼后，其中的有机物被全部氧化分解而挥发，剩下的为矿物质。

　　烧灼的后的损失量大致可说明水中有机物的含量。

　　3. 硬度

　　硬度指溶于水中钙、镁盐类的总含量，以CaCO3(mg/L)表示。

　　碳酸盐硬度 钙、镁的重碳酸盐和碳酸盐;

　　非碳酸盐硬度 钙、镁的硫酸盐、氯化物等。

　　暂时硬度 水经煮沸后能去除的那部分硬度。

　　水煮沸时，水中重碳酸盐分解形成碳酸盐而沉淀，由于钙、镁的碳酸盐并非完全沉淀，暂时硬度往往小于碳酸盐硬度。

　　永久硬度指水煮沸后不能去除的硬度。

　　4. 含氮化合物

　　包括有机氮、蛋白氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。

　　有机氮是有机含氮化合物的总称。

　　蛋白氮是指已经分解成较简单的有机氮。

　　有机氮、蛋白氮主要来源于动植物，如动物粪便、植物腐败、藻类和原生动物等。当水中有机氮和蛋白氮显著增高时，说明水体新近受到明显的有机性污染。

　　氨氮是天然水被人畜粪便等含氮有机物污染后，在有氧条件下经微生物分解形成的中间产物。水中氨氮增高时，表示新近可能有人畜粪便污染。

　　亚硝酸盐氮是水中氨在有氧条件下经亚硝酸菌作用形成的，是氨硝化过程的中间产物。亚硝酸盐含量高，该水中有机物的无机化过程尚未完成，污染危害仍然存在。

　　硝酸盐氮是含氮有机物氧化分解的最终产物。

　　如水体中硝酸盐氮含量高，而氨氮、亚硝酸盐氮含量不高，表示该水体过去曾受有机物污染，现己完成自净过程。

　　若氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮均增高，提示该水体过去和新近均有污染，或过去受污染，目前自净正在进行。

　　氨的硝化过程是指含氮有机物在有氧条件下经微生物作用分解成氨，再经亚硝酸菌作用生成亚硝酸盐，后者再经硝酸菌作用生成硝酸盐的过程。人们可根据水体中氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮含量变化的意义进行综合分析、判断水质的污染状况。

　　5.溶解氧(dissolved oxygen，DO)

　　指溶解在水中的氧含量。其含量与空气中的氧分压，水温有关。

　　溶解氧含量可作为评价水体受有机性污染及其自净程度的间接指标。

　　水中溶解氧小于3～4mg/L时，鱼类就难以生存。

　　6.化学耗氧量(chemica1 oxygen demand，COD)

　　指在一定条件下，用强氧化剂如高锰酸钾或重铬酸钾等氧化水中有机物所消耗氧的量。它是测定水体中有机物含量的间接指标，代表水体中可被氧化的有机物和还原性无机物的总量。

　　化学耗氧量的测定方法简便快速，但不能反映有机污染物的化学稳定性及其在水中降解的实际情况，因为有机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)

　　指水中有机物在有氧条件下被需氧微生物分解时消耗的溶解氧量。水中有机物愈多，生化需氧量愈高。

　　5日生化需氧量(BOD520) 20℃培养5日后，1L水中减少的溶解氧量。

　　8.氯化物

　　9.硫酸盐

　　10.总有机碳和总需氧量

　　总有机碳(tota1 organic carbon，TOC)

　　是指水中全部有机物的含碳量，它只能相对表示水中有机物的含量，单位为mg/L，是评价水体有机需氧污染程度的综合性指标之一，但不能说明有机污染的性质。

　　总需氧量(tota1 oxygen demand，TOD)指一升水中还原物质(有机物和无机物)在一定条件下氧化时所消耗氧的毫升数，是评定水体被污染程度的一个重要指标。

　　TOC和TOD的检测有可能取代生化需氧量的测定方法，实现对其测定的快速自动化。

　　11.有害物质

　　主要指水体中重金属和难分解的有机物，如汞、镉、砷、铬、铅、酚、氰化物、有机氯和多氯联苯等。

　　(三)微生物学性状指标

　　1.细菌总数

　　指1ml水在普通琼脂培养基中经37℃培养24h后生长的细菌菌落数。它可以反映水体受生物性污染的程度。细菌总数只能作为水被生物性污染的参考指标。

　　2.总大肠菌群

　　是指一群需氧及兼性厌氧的在37℃生长时能使乳糖发酵、在24h内产酸产气的革兰氏阴性无芽胞杆菌。大肠菌群细菌不是单一的某一种属细菌，而是性状相似的一群细菌。

　　由于粪便中存在大量的大肠菌群细菌，因此这种细菌可作为粪便污染水体的指示菌。

　　目前利用提高培养温度的方法来区别不同来源的大肠菌群细菌:

　　粪大肠菌群 即培养于44.5士0.2℃的温水浴内能生长繁殖使乳糖发酵而产酸产气的大肠菌群细菌，来自人及温血动物粪便内的大肠菌群主要属粪大肠菌群，

　　总大肠菌群 培养于37℃生长繁殖发酵乳糖产酸产气的大肠菌群细菌。既包括存在于人及动物粪便的大肠菌群，也包括存在于其他环境中的大肠菌群。

　　水体的污染源和污染物

　　水体污染是指人类活动排放的污染物进入水体，其数量超过了水体的自净能力，使水和水体底质的理化特性和水环境中的生物特性、组成等发生改变，从而影响水的使用价值，造成水质恶化，乃至危害人体健康或破坏生态环境的现象。

　　(一)水体污染的主要来源

　　1.工业废水

　　2.生活污水

　　是指人们日常生活的洗涤废水和粪尿污水等。生活污水中含有大量有机物如纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等及微生物包括肠道病原菌、病毒、寄生虫卵等。污水中还含有大量无机物质如氯化物，硫酸盐、磷酸盐、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等。近年来由于大量使用含磷洗涤剂，使污水中磷含量显著增加，为水生植物提供充足的营养物质。水体受含磷、氮等的污水污染是造成湖泊水质恶化的主要原因之一。

　　3.农业污水

　　指农牧业生产排出的污水及降水或灌溉水流过农田或经农田渗漏排出的水。农业污

　　水主要含有氮、磷、钾等化肥、农药、粪尿等有机物及人畜肠道病原体等。天然水体中的有机物质、植物营养素、农药等主要来源于农业污水。

　　4.其他

　　(二)水体污染物

　　通过各种途径进入水体的污染物种类繁多，性质各异，一般分为物理性、化学性和生物性污染物。

　　水体的污染、自净和转归

　　(一)各种水体的污染特点

　　1.河流

　　河流的污染程度取决于河流的径污比(径流量与排人河流中污水量的比值)，河流的径污比大，稀释能力强，河流受污染的可能性和污染程度较小。河流污染范围不限于污染发生区，还可殃及下游地区，甚至可影响到海洋。

　　2.湖泊、水库

　　湖泊、水库以水面宽阔、流速缓慢、沉淀作用强，稀释混合能力较差，水交换缓慢为显著特点。由于湖泊、水库的上述特点，污染物进入后不易被湖水稀释混合而易沉入湖底，难于通过湖流的搬运作用经出湖口河道向下游输送。因此，湖泊的相对封闭性使污染物质易于沉积。湖泊的缓流水面使水的复氧作用降低，从而使湖水对有机物质的自净能力减弱。

　　水体富营养化(eutrophication)当湖泊、水库水接纳过多含磷、氮的污水时，水中磷、氮等营养元素过多，使藻类等浮游生物大量繁殖，可形成水体富营养化。此时，由于占优势的浮游生物的颜色不同，水面往往呈现红色、绿色、蓝色、棕色、乳白色等，这种情况出现在湖泊时称水华，发生在海湾时叫赤潮。藻类繁殖迅速、生长周期短，死亡后通过细菌分解，不断消耗水中溶解氧使水质恶化，危及鱼类及其他水生物的生存。藻类及其他生物残体在腐烂过程中，又把生物所需的磷、氮等营养物质释放到水中，供新一代藻类利用。

　　3.地下水

　　一旦地下水受到明显污染，即使查明了污染原因并消除了污染来源，地下水水质仍需较长时间才能恢复。这是因为被地层阻留的污染物还会不断释放到地下水中，且地下水流动极其缓慢、溶解氧含量低，微生物含量较少，自净能力较差。

　　4.海洋

　　海洋的污染源多而复杂。各种各样的工业废水和生活污水通过江河水注入海洋，其中污染物很难再转移出去，不易分解的污染物便在海洋中积累起来，或者被海洋生物富集，形成海洋的持续性污染，危害较为严重。海洋污染的另一特点是污染范围大。近海海域的赤潮大面积发生也已受到人们密切关注。