(三)水体污染的自净及其机制

　　1.水体污染的自净作用

　　水体自净(selfpurification)是指水体受污染后，污染物在水体的物理、化学和生物学作用下，使污染成分不断稀释、扩散、分解破坏或沉入水底，水中污染物浓度逐渐降低，水质最终又恢复到污染前的状况。

　　有机物的自净过程一般可分为三个阶段：第一阶段是易被氧化的有机物进行的化学氧化分解，本阶段在污染物进入水体后数小时即可完成。第二阶段是有机物在水中微生物作用下的生物化学氧化分解，本阶段持续时间的长短与水温、有机物浓度、微生物种类和数量等有关，一般要延续数日。通常用BOD5这一指标用以表示能被生物化学氧化的有机物的质量。第三阶段是含氮有机物的硝化过程，这个阶段最慢，一般要延续一个月左右。

　　2.水体自净过程的特征

　　污染物进入水体后就开始了自净过程，该过程由弱到强，直至水质逐渐恢复到正常状态。

　　3.水体自净的机制

　　水体自净的机制包括稀释、混合、吸附沉淀等物理作用，氧化还原、分解化合等化学作用，以及生物分解、生物转化和生物富集等生物学作用。各种作用可相互影响，同时发生并交互进行。一般而言，自净的初始阶段以物理和化学作用为主，后期则以生物学作用为主。

　　氧垂曲线 有机物进行生物净化的过程中，复氧与耗氧同时进行，水中溶解氧含量即为耗氧与复氧两过程相互作用的结果。因此，可以把溶解氧作为水体自净的一个指标。在水体有机物污染过程中，溶解氧变化可用氧垂曲线表示。氧垂曲线上的Cp点为溶解氧的最低点，在此点之前，耗氧作用大于复氧作用，水中溶解氧逐渐降低，水质逐渐恶化;Cp点以后，复氧作用大于耗氧作用，溶解氧逐渐恢复，水质逐渐好转。若Cp点溶解氧含量大于地面水卫生标准规定的数值(4mg/L)，表明废水中耗氧有机物的排放未超过水体的自净能力;若排入的有机物过多，超过河流的自净能力，则Cp点低于卫生标准规定的最低溶解氧含量，甚至在排放点下游的某一河段会出现无氧状态，此时水中厌氧菌对有机物进行厌氧分解，产生硫化氢。甲烷等，水质严重恶化、变黑发臭。

　　污水中的微生物进入水体后，由于阳光紫外线照射，水生生物间的拮抗作用，噬菌体的噬菌作用，以及不适宜的环境条件等因素的影响而逐渐死亡，病原微生物死亡更快。寄生虫卵进入水体后，除血吸虫卵、肺吸虫卵、姜片虫卵等能在水中孵化外，其他虫卵大多沉入水底，逐渐死亡。

　　(四)水体污染物的转归

　　污染物在水体中的转归是指污染物在水环境中的空间位移和形态改变。前者表现为量的变化，后者则是质的转化。这两种变化之间通常存在相互联系。

　　1.污染物的迁移

　　是指污染物从某一地点转移到另一地点，从一种介质转移到另一种介质的过程。

　　污染物的生物富集作用(bioenrichment)是指某些生物不断从环境中摄取浓度极低的金属元素或难分解的化合物在体内聚集起来，使该物质在生物体内达到相当高甚至引起其他生物(或人)中毒的浓度。水生生物往往通过生物蓄积、生物浓缩和生物放大作用使某一元素或难分解的化合物大大高于水相中的浓度。

　　2.污染物的转化

　　主要指污染物在水体中所发生的物理、化学、光化学和生物学作用。通过此等作用，污染物改变了原有的形态或分子结构，以致改变了污染物固有化学性质、毒性及生态学效应。

　　水体污染的危害

　　(一)生物性污染的危害

　　水体受生物性致病因子污染后，居民常通过饮用、接触等途径引起介水传染病的暴发流行，对人体健康造成危害。最常见的疾病包括霍乱、伤寒、痢疾、肝炎等肠道传染病及血吸虫病、贾第虫病等寄生虫病。

　　在富营养化水体中藻类大量繁殖聚集成团块，漂浮于水面，影响水的感观性状，在用作自来水水源时常常堵塞水厂的滤池，并使水质出现异臭异味。藻类产生的粘液可粘附于水生动物的腮上，影响其呼吸，导致窒息死亡。有些赤潮藻大量繁殖时分泌的有害物质如氨、硫化氢等可危害水体生态环境并使其他生物中毒及生物群落结构异常。由于藻类大量繁殖死亡后，在细菌分解过程中不断消耗水中的溶解氧，使氧含量急剧降低，引起鱼、贝类等因缺氧大量死亡。

　　有些藻类能产生毒素而贝类(蛤、蚶、蚌等)能富集此类毒素，人食用毒化了的贝类后可发生中毒甚至死亡。富营养化湖泊中的优势藻如蓝藻(又称蓝细菌)的某些种可产生藻类毒素。藻类毒素对人体健康的影响已受到人们的重视，因为此等毒素一旦进入水中，一般供水净化处理和家庭煮沸不能使之全部失活。

　　(二)化学性污染的危害

　　水体受工业废水污染后，水体中各种有毒化学物质如汞、砷、铬、酚、氰化物、多氯联苯及农药等通过饮水或食物链传递使人体发生急、慢性中毒。

　　1.汞和甲基汞

　　环境中的汞有元素汞和化合汞两种形态。汞及其无机化合物进入水环境后，以元素汞、一价汞和二价汞三种形式存在。在某些细菌作用下二价汞离子可产生甲基汞。化合态汞包括无机汞和有机汞化合物，后者最常见的有甲基汞、乙基汞、苯基汞等。

　　水体汞污染来源多为汞的开采冶炼、氯碱、化工、仪表、电子、颜料等工业企业

　　排出的废水及含汞农药的使用。

　　水中胶体颗粒、悬浮物、泥土细粒、浮游生物等能吸附汞，而后通过重力沉降进入底泥，底泥中的汞在微生物的作用下可转变为甲基汞或二甲基汞，甲基汞能溶于水，又可从底泥返回水中。因此，无论汞或甲基汞污染的水体均可造成危害。

　　水俣病 日本九州岛水俣地区因长期食用受甲基汞污染的鱼贝类而引起的慢性甲基汞中毒。

　　水俣病的发病机制 甲基汞污染水体后，通过水生食物链进入人体，在胃酸作用下，生成氯化甲基汞，经肠道吸收率可达95%～100%。吸收入血液的甲基汞与红细胞内的血红蛋白巯基结合，透过血脑屏障进入脑组织。损害最为严重的是小脑和大脑，特别是枕叶、脊髓后束和末梢神经。甲基汞在大脑的感觉区和运动区含量较高，尤其是大脑后叶蓄积量最高，致使患者视觉、听觉障碍。据估算引发成人(60kg体重)水俣病最低需汞量为25mg或头发中含汞50μg/g。

　　先天性水俣病 由于甲基汞可通过胎盘进入胎儿脑组织，从而对胎儿脑组织造成更广泛的损害，出生后成为先天性水俣病。由于甲基汞对胎儿损害遍及全脑，故先天性水俣病的病情比成人水俣病更为严重复杂。

　　2.酚

　　酚类化合物是指芳香烃中苯环上氢原子被羟基取代所生成的化合物。根据苯环上羟基数目分为一元酚、二元酚、三元酚等，含两个以上羟基的酚类称为多元酚。酚类中能与水蒸气一起挥发(沸点在230℃以下)的称挥发酚。不能同水蒸气一起挥发的称不挥发酚。

　　含酚废水主要来自炼焦、炼油、制取煤气、造纸，及用酚作为原料的工业企业。此外，酚类化合物还广泛用于消毒、灭螺、防腐等，在其运输、储存和使用过程中均可进入水体。

　　酚可通过皮肤和胃肠道吸收，吸收后的酚主要在肝脏氧化成苯二酚、苯三酚，并与葡萄糖醛酸等结合而失去毒性，然后随尿液排出。被吸收的酚在24h内代谢完毕，故酚类化合物的中毒多为各种事故引起的急性中毒。

　　急性酚中毒者主要表现为大量出汗、肺水肿、吞咽困难、肝及造血系统损害，黑尿等。长期饮用低浓度含酚的水，能引起记忆力减退，皮疹、疡痒、头昏、失眠、贫血等等。

　　五氯酚对实验动物还具有致畸胎作用。

　　酚污染水体能使水的感官性状明显恶化，产生异臭和异味。

　　酚还能使鱼贝类水产品产生异臭异味，降低其经济和食用价值。

　　水中酚达一定浓度时可影响水生动植物的生存，高浓度的酚(尤其是多元酚)能抑制水中微生物的生长繁殖，影响水体的自净作用。

　　3.多氯联苯

　　多氯联苯(polychlorinated biphenyls， PCBs)是由一些氯置换苯分子中的氢原子而形成的一类化合物，其化学性质的稳定程度随氯原子数的增加而增高，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀及绝缘、耐热、不易燃等优良性能。

　　PCBs主要随工业废水和城市污水进入水体。

　　由于PCBs在水环境中极为稳定，易于附着颗粒物上沉积于底泥中，然后缓慢向水中迁移，通过水生物摄取进入食物链系统，发生生物富集作用。而后PCBs通过食品这一途径进入人体。由于PCBs的脂溶性强，进入机体后可贮存于各组织器官中，尤其是脂肪组织中含量最高。

　　一些流行病学调查资料表明，人类接触PCBs可影响机体的生长发育，使免疫功能受损。PCBs对人危害的最典型例子是1968年发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，主要表现为皮疹、色素沉着、眼睑浮肿、眼分泌物增多及胃肠道症状等，严重者可发生肝损害，出现黄疽、肝昏迷甚至死亡。本次中毒事件中的孕妇食用被污染的米糠油后，有的出现胎儿死亡，活产新生儿表现为体重减轻，皮肤颜色异常，眼分泌物增多等，即所谓的“胎儿油症”。表明PCBs可通过胎盘进入胎儿体内。也可通过母乳进入婴儿体内而导致中毒。

　　地面水水质标准和污水排放标准

　　(一)地面水水质标准

　　我国现行的地面水水质标准主要有地面水水质卫生标准和地表水环境质量标准。此外，还有农田灌溉水质标准，海水水质标准和渔业水质标准等。

　　1.地面水水质卫生标准

　　此标准是对地面水(江河、湖泊、水库等淡水水域)水质提出的卫生要求和水中有害物质的限量规定。

　　我国制订地面水水质卫生标准的原则是：

　　①防止通过地面水传播疾病;

　　②防止通过地面水引起急性或慢性中毒及远期危害;

　　③保证地面水感官性状良好;

　　④保证地面水自净过程能正常进行。

　　2.地表水环境质量标准

　　此标准是为了控制水污染、保护水资源而制订的。

　　(二)污水排放标准

　　排放标准对污水中的污染物或有害因素规定了控制浓度或限量要求，用于限制污染源排放口的浓度。

　　水体卫生防护

　　1.推行“清洁生产”，开展污染源头预防

　　2.工业废水的利用与处理

　　(1)工业废水的利用

　　(2)工业废水的处理

　　工业废水的处理方法常按其原理分为物理、化学、物理化学和生物学四大类。

　　1.物理处理 其目的是要清除废水中的悬浮物和漂浮物。处理方法有机械阻留设备、除油池及沉淀池等。

　　2.化学处理是利用化学反应去除废水中溶解物或胶体物质的处理方法，包括混凝

　　沉淀。中和、氧化还原等。

　　3.物理化学处理 通过物理和化学的综合作用使废水得到净化处理，一般是指由物理方法和化学方法组成的废水处理系统，或指包括物理过程和化学过程的单项处理系统，其主要作用是用来处理废水中的溶解性物质，常用吸附、萃取、离子交换。电渗析等技术。

　　4.生物处理 此种废水处理法是通过微生物的代谢作用使废水中的有机污染物转化为稳定且无害的物质，又称为生物化学处理法。

　　废水处理按其处理程度可分为三级：

　　一级处理是从废水中去除漂浮物和部分悬浮状态的污染物，调节废水pH值，以减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷。经一级处理后，悬浮性固体去除率可达70%～80%，而生化需氧量仅能去除30%左右，一般不能达到排放标准。所以一级处理属于废水处理流程中的预处理阶段，必须进行二级处理。

　　二级处理为生物处理，能去除废水中大量有机污染物使废水得到进一步净化，是目前世界各地处理有机废水的主体工艺。通过二级处理，废水中的生化需氧量一般可去除80%～90%。

　　三级处理是废水的高级处理措施，其任务是进一步去除二级处理未能去除的污染物，其中包括微生物未能降解的有机物，以及磷、氮和可溶性无机物。处理方法根据三级处理出水的具体去向和用途分别采用不同的化学方法或物理化学方法等。

　　3、生活污水的利用与处理

　　生活污水的处理常用物理处理(格栅、筛网、沉淀池等)和生物处理(活性污泥法、生物滤池法)。

　　4、医院污水的处理

　　医院污水特别是传染病、结核病医院的污水和污泥采取严格的消毒处理措施。

　　水体污染的卫生调查、监测和监督

　　一、水体污染的调查

　　1.污染源调查

　　2.水体污染的调查

　　3.水体污染对居民健康影响的调查

　　二、水体污染的监测

　　以江河水系的监测为例：

　　(1)采样断面与采样点的选择：至少应设置3个采样断面：

　　①清洁或对照断面，设在污染源的上游;

　　②污染断面，设在污染源的下游，以了解水质污染状况和程度;

　　③自净断面，设在污染断面下游一定距离。

　　各断面的采样点数依河道宽度而定。

　　采样深度一般在水下0.2～0.5m。

　　(2)采样时间和次数：

　　至少应在平水期、枯水期和丰水期各采样一次，

　　每次连续2～3天。

　　(3)水质监测项目：

　　能反映水质天然性状的指标如水温、浑浊度、色度、pH、总硬度等，及一般卫生学指标如溶解氧、生化需氧量、总大肠菌群等，以及有毒物质指标如酚、氰化物、汞、铬、砷等。我国挥发性酚、氰化物、砷、汞、铬作为水质监测的必测项目。

　　(4)水体底质的监测：

　　底质中有害物质(特别是重金属)含量的垂直分布一般能反映水体污染历史状况。

　　(5)水生生物的监测：

　　通过生物监测有助于判断水污染状况和污染物毒性的大小。由于水中往往同时存在多种有害物质，其对水生生物的影响往往呈联合作用，生物监测可反映这些物质对生物的共同作用。

　　三、水体的卫生监督和管理

　　根据我国《水污染防治法》的规定，各级政府的环境保护部门对水污染防治实施统一监督与管理，卫生部门应协同环境保护部门实施卫生监督和管理。

　　四、水体污染紧急事故处理

　　当水体污染紧急事故发生时，应根据污染物的类型、性质及水体受污染的程度和范围

　　及污染源排放情况等，采取以下几方面的紧急措施。

　　(一)应尽快弄清水污染紧急事故的排放情况

　　(二)尽快查明污染区内受事故性排放影响的情况。

　　(三)及时采取有效措施，使污染事故造成的经济损失减少到最低限度。

　　(四)尽早采集排放源废水、受污染水域及邻近水域的水样，进行检验分析

　　例题：

　　1.水永久硬度指：( )

　　A.溶解性固体和悬浮性固体

　　B.钙、镁的重碳酸盐

　　C.钙、镁的硫酸盐和氧化物

　　D.水中不能除去的钙、镁盐类

　　E.溶解于水中的钙、镁盐类总和

　　2.影响水中溶解氧含量的主要因素为：( )

　　A.空气氧分压

　　B.水温

　　C.两者均是

　　D.两者均不是

　　3.同一生物体在不同阶段富集系数增加的过程是：( )

　　A.生物蓄积作用

　　B.生物浓缩作用

　　C.两者均是

　　D.两者均不是

　　参考答案

　　1.D　2.B　3.A