研辅第四章水体卫生

第四章 水体卫生,第 四 章,第一节 水资源的种类及其卫生学特征 第二节 水质性状与评价指标 第三节 水体的污染源和污染物 第四节 水体污染的自净和转归 第五节 水体污染的危害 第六节 水环境卫生标准 第七节 水体卫生防护 第八节 水体污染的卫生调查、检测和监测,教 学 要 求,掌握：1. 水体污染来源及主要污染物对人体健康的危害(苯酚类和 多氯联苯化合物、水俣病等发病机制)。 2. 各类水体资源的特征、性状和卫生学意义； 3. 水中三氮的卫生学意义 4. 水与疾病(水有关生物地球化学性病、化学性中毒和 介水传染病)关系； 4. 地面水水质标准和污水排放标准的制订原则、研究方法、 内容， 5.水体污染的卫生学调查和监测方法。 熟悉：1.各类水体水质性状评价指标 (物理、化学、微生物学)； 2. 水体污染防护措施和水体污染调查及监督。 3. 水质监测指标及其卫生学意义；,我国水资源总量为28124亿m3。 其中江河径流量27115亿m3。 人均水资源仅2300 m3，约为世界人均水资源的1/4。是联合国的13个贫水国之一， 水资源分布不均：匮乏城市183个，贫水危机城市40个。每年有3亿亩农田受旱。 目前我国年总供水量为5600亿m3，预计到2030年人均水资源量将降到1760m3左右,我国水资源相对贫乏,我国污/废水排放绝对量大,我国工业和城镇生活废水2001年排放 总量为428.4亿吨。是全世界的1/10 （4260亿m3）。,第一节 水资源的种类及其卫生学特征,2. 地表水（surface water）：,是降水的地表径流和汇集后形成的水体。,透水层： 由颗粒较大的砂、砾石组成，能渗透 与存水， 不透水层：由颗粒致密的粘土层和岩石层构成。,是由于降水和地表水 经土壤地层渗透到地 面以下而形成。,3.地下水（Underground water）：,浅层地下水 深层地下水 泉水,重力（潜水）泉水多来自浅层地下水 水质与浅层地下水相似、易受污染， 水量不稳定。 压力（自流）泉水后者来自深层地下水， 泉水在农村常用作分散式给水的水源。,二 水资源的卫生学特征,1.降水：, 水质不稳定，收集和保存中易污染 (微生物较多)， 氯化物或硫酸盐含量较高; 矿物质含量较低，（水质软） 水量无保证，降水的化学成 分受大气中成分的影响 受季节地域影响，分布不均。, 水质感官性状不好，有机物多，细菌含量较高， 矿物质含量较低，水质软， 水浊度大，受污染机会较大，溶解氧含量高， 自净能力强，水量充足，取用方便。但受流经区 自然、人类活动等因素的影响。 气压不变时，地面水，水温愈低，“溶解氧”愈多; 河流中“溶解氧”冬季高于夏季。 夏季藻类生长繁殖时期，白天“溶解氧”多于晚上。,1.地表水：,二 水资源的卫生学特征, 浅层地下水和重力泉水： 水质较清洁，悬浮物、有机物较少，细菌含 量较少； 水质色度较低，含矿物质含量较多，硬度大； 水量不稳定，较易受污染，溶解氧少，自净 能力较差。,3.地下水：,二 水资源的卫生学特征, 深层地下水和压力泉水： 水质好、透明无色， 水质含矿物质多，硬度大。 水温恒定而低，有机物和细菌含量很少， 受污染机会极小，溶解氧量很少。自净能 力很差。,3.地下水：,二 水资源的卫生学特征,三 水体包含有三大类的物质 水体是多种物质组成的复杂体系，含下物质： 溶解性物质:包括 钙、镁、钠等各种无机盐类和氧、二氧化碳等水溶性气体； 胶体物质:如硅胶、腐殖质、酸、铝、铁的氢氧化物等； 非溶解性物质:如泥沙、细菌、藻类及悬浮物等。,第二节 水质性状与评价指标,一、物理性状的指标 二、化学性状的指标 三、微生物学性状的指标,一、物理性状的指标,（一）水温 可影响水中生物、水体自净和人类对水的利用。 （二）色 清洁水应是无色，色度不超过15-25度。 湖泊水色度可达60度以上。 （三）臭和味 清洁水无臭气和异味(生物死亡、有机物腐败 分解、溶于水中H2S等有嗅气体、溶于水的 矿物质)。 （四）浑浊度 清洁水应是透明，不应超过3度（混浊物和交体）。,二、化学性状的指标,（一）PH值 （二）总固体 （三）总硬度 （四）含氮化合物三氮 （五）溶解氧（DO） （六）化学耗氧量（COD）,（七）生化需氧量（BOD） （八）氯化物 （九）硫酸盐 （十）总有机碳和总需氧量 （十一）有害物质, 主要的化学性状的指标,（一）pH值 天然水pH值一般为7.2-8.5之间。 （二）总固体 总固体愈少、水愈清洁。 （三）总硬度 指溶于水中的钙、镁等盐类的总量。 可分为碳酸盐硬度（钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐） 和非碳酸盐硬度（钙、镁的硫酸盐、氯化物等）。 又可按水煮沸情况分为暂时硬度和永久硬度。规 定硬度不得超过450mg/L。,（四）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：是已经分解成较简单的有机氮。 当水中这2项指标升高时，说明水体新近受到 明显的有机物污染。 水体中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮称为三氮。, 主要的化学性状的指标,氨氮 亚硝酸盐 氮硝酸盐氮 卫生学意义 （）（） （） 水被粪便新近污染 （）（） （） 水被粪便污染，分解在进行 （）（） （） 水已污染，分解在进行，有新污染 （） （） （） 旧污染要完成，又有新污染 （） （） （） 旧的污染就要完成，危害 （） （） （） 污染物已有氧分解，未完成,无新污染 （） （） （） 污染物已有氧分解，自净过程正 （） （） （） 在进行清洁水。, 水中三氮的卫生学意义,(五) 溶解氧（DO） 指溶解于水中的氧量。 是作为评价水体受有机物污染及其自净程 度的间接指标; 空气中氧气和水温是影响DO的两大因素。, 主要的化学性状的指标,(六)化学耗氧量（COD） COD是在规定的条件下，用强氧化剂氧化1升水中有机物所消耗的氧量。 COD是评价水中有机物含量的间接指标。,（七）生化需氧量（BOD） BOD指水体中的有机物在有氧条件下，被微生物分解时所消耗的溶解氧量。 BOD是评价水体污染状况的一项重要指标，影响BDO的因素是水中的有机物和水温。, 主要的化学性状的指标,（八）氯化物 氯化物增高表明水可能受到人畜粪便、生活污水或工业废水的污染。 （九）硫酸盐 地面水中的含量突然升高时，表明水被生活污水，工业废水或硫酸铵化肥等污染的可能。卫生标准为小于250 mg/L。, 主要的化学性状的指标,（十）总有机碳和总需氧量 总有机碳（TOC） 指水中全部有机物的含碳量， 它可相对表示水中有机物的含量。 总需氧量（TOD） 指1L水中还原物质在一定条件下，氧化所消 耗氧的毫升数，是评价水体污染的一个重要 指标。其数值愈大，污染愈严重。, 主要的化学性状的指标,（十一）有害物质 主要指水体中重金属和难分解的有机 物，主要受工业废水的的污染。,（一）细菌总数 指1ml水在普通琼脂培养基中经37培养24小时后生长的细菌菌落数。它是相对评价是被生物性污染的指标。规定饮用是细菌总数不得超过100CFU/mL。,三、微生物学性状的指标,（二）总大肠菌群 是指一群需氧及兼厌氧的在37生长能使乳糖发酵、在24小时内产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌。 它是直接反映水体受人畜粪便污染的一项重要指标。标准为0个/100ml。,大肠菌群有以下两种表示方法： 大肠菌指数（coli-group index） 指1升水中所含的大肠菌群数目。饮用水标准规定小于3个/L水。 大肠菌群值： 指发现1个大肠菌群的最小水量，即多少毫升水中发现1个大肠菌群。两者关系是大肠菌群指数=1000/大肠菌群值。,三类大肠菌的比较 大肠菌群 粪链球菌 厌氧梭菌 卫生学意义 肠道内数量 最多 多 较少 环境中生存时间 相似 短 长 检验方法 较简便 水中出现说明 + - - 水被人畜粪便污染 - + - 新近污染，阴性也 不能说明水质安全 - - + 水体曾被人畜粪便污染， 但不能说明污染时间的长短 ,第三节 水体的污染源和污染物,水体污染 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，使水及水体底质的理化性质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。,水体类型 循环更替期 水体类型 循环更替期 海洋 2500年 湖泊 17年 深层地下水 1400年 沼泽 5年 极地冰川 9700年 土壤水 1年 高山冰川 1600年 河川水 16天 永冻带底冰 10000年 大气水 8天 生物水 几小时,地球各种水体的循环更替期,一、水体污染的主要来源,（一）工业废水 （二）生活污水 （三）农业污水 （四）其他,Point source: easily identifiable source, as in a specific pipe that can be identified. Non-point source: has its source over large areas, as in farm lands, grazing lands, roadsides.,一、水体污染的主要来源,（一）工业废水 是水污染的主要原因；见于生产过程的各个 环节：冷却水、洗涤废水、水力选矿废 水、水力除渣废水、生产浸出液。 特点：量大、集中、种类繁多。,（二）生活污水 指人们日常生活洗涤废水和粪尿污水等。它来自居住区、机关、商业、城镇公用设施废水及城市径流废水、医疗单位废水。,一、水体污染的主要来源,（三）农业污水 农畜牧业生产过程的污水及降水或灌 溉水流过农田或经农田渗漏排出的水。,（四）其他 工业生产过程中产生的固体废弃物、 城市垃圾、海上泄漏事故等。,一、水体污染的主要来源,二、水体的污染物,物理性污染 主要是水中非溶解性悬浮物、热污染和 放射性污染物。 化学性污染 主要包括无机物(汞、镉、砷、铬、磷、氰化物等) 有机物(酚类、苯类、卤烃类化合物、油类)两大类 生物性污染 主要指来自各种污水中可能带有的病原体和 其他致病微生物。可造成介水传染病流行。,第四节 水体污染的自净和转归,一、各种水体污染特点,二、我国水环境污染的概况,三、水体污染物的自净及其机制,四、水体污染的转归,（一）水体污染物的自净作用 水体自净是指受污染的水体通过物理、化学、生物学的作用，使污染物的浓度逐渐降低，水质恢复到污染前的状况。,三、水体污染物的自净及其机制,（二）水体自净的特征 污染物进入水体后就开始了自净过程， 该过程有弱到强，直至水质逐渐恢复 到正常状态。,三、水体污染物的自净及其机制,三、水体污染物的自净及其机制,（三）水体自净的机制 1.物理净化: 它包括稀释、混合、吸附、沉淀等作用。 2.化学净化: 污染物的分解与化合作用、氧化还原、水解与聚合以及中和作用使水体得到自净。 3.生物净化: 通过细菌、真菌、藻类、水草、原生动物、贝类，昆虫幼虫、鱼类等生物的代谢作用可使水体中污染物数量减少，直至消失，这就是生物净化过程。,（一）污染物迁移的概念 污染物所发生的空间位置的移动及其所引起的富集、分散和消失的过程，称为污染物的迁移。 迁移包括机械迁移、物理-化学迁移和生物迁移。 （二）污染物的转化 污染物在水体中通过物理的、化学的光化学和 生物学的作用改变或转变成另一种物质的过程 叫污染物的转化。,四、水体污染的转归,（三）DDT再水生食物链中的迁移和转化分析 水体资源的轻微污染可能引发危害更大的环境灾害; 长残留期的脂溶性化学物质具有极大的生物放大作用; 位于食物链最高位的人类将成为环境污染的最大受害者.,四、水体污染的转归,1. 解毒作用： 大部分污染物在环境中通过转化作用变 成无毒或毒性较低的简单化合物， 2. 活化作用： 少数毒物通过转化变成毒性更大化合物。,水体污染的结局,第五节 水体污染的危害,一、生物性污染的危害,三、物理性危害,二、化学性污染的危害,水体受生物性污染（含病原体的人畜粪便污染）后，最常见的危害是居民通过饮用水，被污染的水产品和接触等途径引起介水传染病的流行。 这类疾病包括霍乱，副霍乱，伤寒，副伤害，痢疾，肝炎等肠道传染病，血吸虫病等寄生虫病以及藻类毒素引起的中毒等。,一、生物性污染的危害,（一）生物性病原体的污染危害(第五章的介水传染病），如1993年美国 州连天雨涝使31.2人群感染隐孢子虫； （二）藻类毒素污染危害 （三）水体的富营养化 (Eutrophication or overnourishing of a water body ), 生物性污染的危害,（1）水体的富营养化 (Eutrophication or overnourishing of a water body ),含有大量氮、磷等营养物质的污水排入地面水以后，因湖泊、河流、海湾等水体缓流，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖繁殖、死亡，导致水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。 这种现象称为水体的富营养化。,（Nutrient enrichment of aquatic ecosystem. Occurs naturally as a lake or river ages. May be accelerated by human activities.）,水体的富营养化,由于占优势藻类的颜色不同，故水面上可呈 现绿色、红色、棕色、乳白色等。 水华（algal bloom）：这种现象出现在江河湖 泊中称为水华 赤潮 (red tide）：出现在海湾中称为赤潮。,（一）苯酚类化合物 1.指芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的化合物。 2.主要来源:来自炼焦、炼油、制取煤气、造纸及用苯酚作为原料的工业企业。 3.危害：急性中毒可表现为大量出汗、肺水肿、吞咽困难、肝及造血器官损害、腹泻、口腔炎及黑尿等。 慢性中毒表现为记忆力减退、皮疹、头昏、失眠、贫血等症状,二、常见水体化学性污染的危害,未经处理的工业废水（焦化厂、煤气厂、化工厂、制药厂、炼油厂、合成纤维厂、染料厂） 粪便和含氮的有机物在分解过程中，也可能产生少量酚类化合物。,酚类化合物（ Phenol ）,天然水中不含有酚（phenol），水中的酚 多为污水排放。我国规定挥发酚类的限值 为0.002mg/L。 （1）水中酚类化合物来源：,（2）酚类化合物的健康危害-1：,酚是一种原浆毒，可使蛋白质凝固，可由消化道及皮肤吸收中毒。 酚有特殊臭味而经饮水急性中毒少见，多为生产事故。 水中含酚0.001mg/L时，氯化消毒中可形成氯酚，使感觉阈显著增高，后者可引起记忆力减退、头昏、贫血和皮疹等症状，尿酚明显升高。, 急性中毒德临床表现：大量出汗、肺水肿、吞咽困难、肝及造血器官损害，可出现腹泻、口腔炎、尿色发黑、虚脱甚至死亡。 酚类种类很多，毒性的大小及表现各有不同。 一元酚为较强的神经毒物， 多元酚的毒性则较低。 五氯酚在动物实验中尚呈现有致畸作用。 酚类化合物污染水源后，除水感观性状恶化外，还可对水生生物产生较明显的危害，不仅能使鱼贝类产生臭味，且影响水产业的产量和质量。,（2）酚类化合物的健康危害表现-2：,（二）多氯联苯（Polychlorobiphenyls, PCBs ）,（1）概念： 多氯联苯是由氯置换联苯分子中的氢原子而形成的无色或淡黄色油状液体或树脂状化合物。性质稳定，基本不溶于水，不易水解和氧化。,二、常见水体化学性污染的危害,（2）污染来源： 工业常用作增型剂、绝缘剂、高温润滑剂、 橡胶软化剂以及油漆、油墨等添加剂等。 如未经处理任意排放，可造成水源污染。 （3）危害：中毒症状主要为皮疹、色素沉着、 浮肿、无力、呕吐甚至肝脏损害。它还 可通过胎盘屏障进入胎儿体内。 我国规定，多氯联苯的限值为2.0105mg/L。,（二）多氯联苯（Polychlorobiphenyls, PCBs ）,（3）多氯联苯的健康危害：,可通过食物链发生生物富集作用，蓄积在脂肪组织及各脏器中。 可通过胎盘屏障进入胎儿体内。 具有雌激素样作用，干扰内分泌、免疫机能。 我国台湾和日本曾发生过多氯联苯中毒事件，但都是多氯联苯污染食物引起的。 人摄入0.20.5g即出现中毒症状，表现为痤疮样皮疹、色素沉着、眼睑浮肿与眼分泌物增多、四肢麻木无力、胃肠道功 能紊乱、呕吐，等、 严重者可导致肝损害、出现黄疸、肝昏迷甚至死亡。,（二）多氯联苯（Polychlorobiphenyls, PCBs ）,多氯联苯中毒患者,三、物理性危害,水体的物理性污染最常见种类：, 热污染是工业企业向水体排, 放射性污染,（一）热污染（thermal pollution） 水体热污染主要来源于工业冷却水/高温废水所致排放 ，发电厂排出的冷却水。由于水体水温增加，可导致以下几个方面： 使化学反应和生化反应速度加快，使化学反应 和生化反应速度加快； 加快水分蒸发； 增加水体中悬浮物的沉降速度； 降低水中溶解氧含量； 水温升高，水中溶解氧减少，影响水中鱼类和 生物的生存和繁殖。,（二）放射性污染 水体中的放射性物质分为天然和人工两类 。 放射性污染主要来自核动力工厂排放的冷却水、向海洋投弃的放射性废物、核爆炸的散落物、核动力船舶事故泄漏的核燃料等。放射性污染物可附着在生物体表面，也可在生物体内蓄积。 水体中放射性可通过饮水或摄入被水污染的食物进入体内。,第六节 水环境卫生标准,水环境卫生标准体系是： 进行水质管理、水污染防治、水质 保护的重要组成部分。 强制性标准： 水环境质量标准、 水污染物排放标准、 水环境卫生标准、 推荐性标准： 水环境基础标准、 水检测分析方法标准 水环境标准样品标准等 也分为国家标准、及地方标准。,一、水环境质量标准,二、水污染排放标准,地面水环境质量标准、 渔业水质标准、 农田灌溉水质标准、 海水水质标准、 地下水水质标准、 生活饮用水卫生标准、,污水综合排放标准、 城镇污水处理厂污染物排放标准、 医疗机构水污染物排放标准、 以及行业有关的污染物排放标准；,一、水环境质量标准,1. 主要指标及其制订的依据: 基本项目包括水温、 PH值、溶解 氧、汞、粪大肠菌群等24项目。,（一）地表水环境质量标准,2. 我国制订地表水环境质量标准的研究原则: 防止通过地表水传播疾病； 防止地表水引起急、慢性中毒及远 期危害； 保证地表水感官形状良好； 保证地表水自净过程能正常进行。,一、水环境质量标准,（一）地表水环境质量标准,(1) 实验研究 (2) 流行病学调查 (3) 地面水水质卫生标准的计算方法 C1/M1+ C2/M2Cn/Mn1,一、水环境质量标准,3. 研究方法:,类：主要适用于源头水、国家自然保护区； 类：主要适用于集中式生活饮用水地表水水源地一级保护区珍稀水生生动栖息地、鱼吓类产卵场、仔幼鱼的索饵场等； 类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼吓类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区； 类：主要适用于工业用水区一般及人体非直接接触的娱乐用水区； 类：主要适用于农业用水区及一般景 观要求水域。,一、水环境质量标准,（二）水环境功能区划,二、水污染物排放标准,污水排放标准（GB8978-88）规定： 污水分一、二、三级标准排放， 特殊保护水域不得新建排放口； 重点保护水域排入执行一级标准； 一般保护水域排排入执行二级标准； 对排入城镇下水道的污水，并进入二级污水处理厂进行生物处理的污水三级标准 ；对未经污水处理厂的城镇下水道的污水，必须跟据