水体污染与防治

水体污染与防治水是生物维持生命的必要物质,没有水就没有生命，水占人体重量的65%，,其中由于不断遭到污染以及过度开采,以致可供使用的水资源日益枯竭。造成严峻的其重要而又限巨的任务。一、水体污染水体污染的概念水体是指河流、湖泊、池塘、水库、沼泽、海洋以及地下水等水的聚积体。在环境学中，水体不仅包括水本身,还包括了水中的悬浮物、溶解物质、胶体物一个沼泽、一条河流、甚至一滴水我们都可称之为水体.如黄河，我们可以称之为黄河水体；长江，我们可以称之为长江水体等等.水体所处环境不同使得水体中消灭多种多样的生物群。力量，经过体系内部一系列的连锁反响和相互作用,又会建立起的平衡。水质恶化，对人类环境和水的利用产生不良影响这就是水的污染。1984的定义,即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的转变，从而影响水的有效利用，危害人体安康，或者破坏生态环境，造.造成水体污染的因素有两种，一是自然缘由，二是人为缘由。这里我们主要争论人为因素所造成的水体污染问题。水体污染源源分成下面几种类型。〔1〕工业污染源不同,工艺过程不同造成的。〕所产生的废水主要有冷却水、洗涤水和冲洗水等。冷却水中的直接冷却水由于与产品接触，其中含有油、铁的氧化物、悬浮物等；洗涤水为除尘和净化煤气、烟气用水，其中含有酚、氰、硫化氰酸盐、硫化物、钾盐、焦油悬浮物、氧化铁、石灰、氟化物、硫酸等;冲洗水中含有酸、碱、油脂、悬浮物和锌、锡、铬等。在上述废水中，含氰、酚废水危害最大。从有色冶金工业所排出的废水中,多含汞、砷、锡、铬等元素，是水体中重下水中成为水体中的污染物质。化学工业的产品很多，因此化学工业废水的成分也很简单,在废水中常含有多种有害、有毒,甚至剧毒物质，如氰、酚、砷、汞等.虽然有的物质难以降解,但却能通过食物链在生物体内富集，造成危害，如DDT,化工废水中有的具有较强的酸度，有的则显较强的碱性，PH很高，易造成水体富养分化。在电力工业中，电厂冷却水则是热污染源。,易形成油污染。解决的污染源。(2〕城市生活污水为洗涤水、冲刷器物所产生的污水,因此,主要由一些无毒有机物,如糖类、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、尿素等组成.其中氮、磷、硫较高。此外还伴有各种合中一些病原体，如病菌、病毒、寄生虫等，都对人的安康有较大危害。农村污水和浇灌水浇灌后或经雨水将家药和化肥带入水体造成农药污染或富养分化.在污染浇灌区、河流、水库、地下水都会消灭污染.此外,由于地质溶解作用以及降水淋洗使污染物进入水体.〔4)船舶废水船舶在水域中航行时，会对水域造成污染,其主要污染物是油，其次还有因洗刷船舶带来的污水.水体污染物生活污水、畜禽饲养场、屠宰场，以及制革、洗毛和医院等排出的废水中常的痢疾、伤寒、副伤寒、霍乱、副霍乱等；病毒引起的小儿麻痹、传染性肝炎；其它病原体引起的姜片虫病、血吸虫病、阿米巴痢疾、钩端螺旋体病等。〔2)需氧物质污染物要消耗水体中的溶解氧,因此叫做需氧物质.这类污染物的主要危害是造成水中溶解氧削减,影响鱼类和其它水生生物生长.当水中溶解氧耗尽后，有机质将进展厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等，气味难闻，使水质进一步恶化。〔3)有毒化学物质有毒化学物质可以分为三类。①重金属汞(Hg〕、镉〔Cd〕、锌〔Zn)、砷〔Ac)、硒〔Se〕和铜(Cu)等称为亲硫元素，与硫有较大的亲合力，形成硫化物。它们是水体中常见的而且是危害很大的污染物,由于简洁发生价态变化，在水中常发生各种化学反响，很不稳定。它们对人体的主要危害是,进入人体后，抑制酶的生长，破坏人体酶的正常活动.在这些元素中的汞、镉、铜危害较大.②酚和氰酚类化合物,广泛含于冶金焦化、炼油、塑料、农药等工业废水中。酚类属于有较高毒性的化合物，主要破坏细胞原浆，低浓度酚使蛋白质变质，高用。长期饮用含酚污染的水,可引起头昏、出疹、瘙痒、贫血和各种神经系统病症。产生氰化氢,使细胞呼吸受到麻痹,引起窒息和死亡。氰与酚一样,虽是很毒的污染物，但在水体中较易降解。pH值低,溶解氧高，水温高时，氰的降解较快。此外，某些细菌能引起氰的分解。中降解，据争论认为对人体有致癌作用。酸性、碱性物质和盐类各种酸、碱、盐等无机化合物进入水体，使淡水资源的矿化度增高,影响各种用水的水质。水体中酸、碱、盐等污染物的增加，主要来源有三方面：①工业废水排入水体。②工业废渣经雨水冲刷带入水体.③大气降水将大气中的酸、碱、盐带入水体。石油污染主要发生在海洋,危害是多方面的，如在水面形成油膜，阻碍了水体与大气之间的气体交换；油类粘附在鱼类、藻类和浮游生物上,致使海洋生物死亡,并破坏海鸟生活环境，导致海鸟死亡和种群数量下降.石油污染还会使水产品品质下降，造成经济损失。放射性污染核爆炸降落到水体中的散落物等.在开采、提炼和使用放射性物质时，因处理不当，也会造成污染.水中的放射性污染物可以附着在生物体外表，也可以进入物体内蓄积起来。热污染工矿企业向水体排放高温废水就构成热污染.由于水体受热污染影响，温度增高，水中化学反响、生化反响的速度加快，造成水中溶解氧削减,影响鱼类的生存和生殖。例如，鳟鱼的生殖温度在14℃以下,一般水生生物生存的上限温度33～35℃。此外，水温增高还会增加一些有毒物质,如氰化物、重金属离子等毒性增加。二、污染物在水体中的迁移转化方向转化。①分散在水体中;渐渐稀释；②分解和转化为其它物质；③沉淀在底泥中;④消耗水中的溶解氧，使水质恶化;⑤富养分化，污染物不同迁移转化的方问题。自然有机物的降解进入水体的自然有机化合物,如糖类、纤维素、脂肪、蛋白质等,一般较易通过生物降解.有机物降解的共同规律是：首先,在细胞体外发生水解，然后在细胞内部连续水解和氧化.降解的后期产物都是生成各种有机酸。在有氧条件下，这CO,HO及NO-,进展2 2 3反硝化，酸性发酵过程，其最终产物除CO和HO外，还有NH2 2 3这就是有机污染物在水体中进展生物降解时的根本状况。有机污染物对水体污染的量度——水质指标有机质在水体中需要消耗大量溶解氧进展降解,降解的过程中释放氮、磷等养分物质，促使藻类丛生。其结果使水体通气不良，溶解氧进一步下降,引起水质恶化；鱼类大量死亡。溶解氧是水体净化的重要因素之一，溶解氧高有利于对水体中各类污染物的降解，从而使水体较快得以净化；反之，溶解氧低，水体中污染物降解较缓慢.依据测定，在比较清洁的河流和湖泊中，溶解氧一般在7.5mg/L以上；当溶解氧在4mg/L渔类用水的依据.日本用溶解氧为7.5mg/L，5mg/L,2mg/L，作为河流、湖泊、海洋6mg/L、5mg/L、3mg/L、2mg/L，为分级标准.度时,大气中的氧溶入水体。在水体和大气之间的界面上常常进展气体交换，水是水体中氧的主要来源。另一方面是水生植物通过光合作用向水中放出的氧.但氧的消耗量很大，因此,水体中不断进展着脱氧〔溶解氧削减)和复氧〔溶解氧增加〕的过程。在自然条件下,水在流淌时，复氧过程比较快速，较易补充水中氧的消耗,使水体中溶解氧保持肯定的水平,反之，在静水条件下，复氧过程缓慢，水质恶化。分别介绍这两个指标.〔如重铬酸钾或高锰酸钾在肯定条件下氧化水中有60％左右的有机物质。两种方法都不能反映有机污染出来。因此，在争论有机物污染的水体水质时，多承受生化需氧量。生化需氧量是指地面水体中微生物分解有机物的过程中消耗水中的深解氧阶段，主要是有机物转化为二氧化碳、水和氨等,其次阶段则主要是氨被转化为2020BOD.依据试验,520需氧量大约是第一阶段生化需氧量的70％，因此，通常以5天生化需氧量作为检验指标,BODBOD

均在试管中测定，与自然水体条件5 20 5的差异较大，因此有肯定局限性，不过相对来说仍不失为评价水质的重要指标。BOD约为55仅为9.7mg/L..有肯定比例关系。一般地说，各需氧量之间有下面关系：COD〔重铬酸钾法〕＞BOD

＞BOD＞COD〔高锰酸钾法〕。并且，COD〔重铬酸钾法)与BOD

差值，可约20 5 20略表示不能被微生物分解的有机物需氧量。碳氢化合物的降解局部则随海浪激荡形成乳化油滴.这些油滴，附着在水体中的颗粒物或水生生物上，下沉或集中，逐步扩展污染范围.烃类在水中的变化主要有两种：一种是在光照下氧化，这种方式作用缓慢;另一种是依靠微生物降解,通过微生物的作用将其转化为酸类、醇类以及其它较易分解的化合物.然后再进一步降解.重金属在水体中的转化重金属元素在水体中的转化是通过一系列化学反响来实现的,这些反响有水解、络合、沉淀、氧化复原以及胶体化学效应等等。在反响中,重金属发生着形态和价态的变化。(1〕水解、络合与沉淀反响重金属离子往往与肯定数目的水分子络合在一起，形成以水分子为子，有肯定浓度的氢氧根，这给此种置换供给了较大的时机。这种生成羟基络合物的反响也就是水解反响。水解反响是逐级进展的.在适宜的pH值条件下,Fe〔OH〕Cr〔OH〕Cd〔OH)3 3 2等。Fe3+、Al3+、C32Cu2+Pb2+Zn2+H2+Ni2+等,pH解反响。pHpH淀物，在不同水质的条件下，重金属还可以生成碳酸盐硫化物等沉淀。〔2〕重金属的胶体化学效应效应。影响重金属污染物在水体中的迁移转化过程。Fe〔OH〕Al〔OH〕MnOSi(OH〕SO等等。它们具有络合吸附力量,可以3 3 2 4 2把重金属离子吸附在胶体的外表，使之随无机胶体一起悬浮或沉淀.无机胶体对金属离子的吸附与电荷有关。但电荷的数量及正负电性又打算于溶液的pH值。以作为多核配位体与重金属离子生成多配位的环状构造螯合物。羰基等很多含氧基团,对重金属离子有较高的螯合力量，使被螯合的重金属离子在肯定程度上失去了独立活动的力量.高分子螯合剂,也可以对重金属离子发生络合、螯合作用。胶和悬浮液体系，能长时间地分散在水体中而不沉淀,它拥有较宽阔的界面和双层构造，因而对重金属有较强的吸附力量.此外，在配位络合作用下，粘土矿物还是先由粘土矿物所吸附，都会促进粘土矿物更广泛的结合.这种以矿物微粒为中心，吸附水中各种无机和有机胶体,其中包括重金属离子各种化合态，构成各种综合聚拢体的过程在水体底泥的形成和沉积中起重要作用.60％～90％以上的重金属离子是与各类胶体相结合的。重水体中沉降下来，进入水体底层,最终成为沉积物。,无机配位体氯离子等增多,腐殖质增加或工业废水中有机配位体排入可能使重金以看作是一种危急的二次污染源。〔3)重金属的氧化复原反响的价态也发生变化.在水体中重金属元素是升价还是降价，与水体中的氧和有机物的状况有关。影响较大的还有二氧化碳、氮、硫、锰等化合物.此外，在水体pH农药的降解能长期保持在水体中,对水体影响很大。水生物降解农药的一个重要降解过程.某些化学键断裂，形成自由基,与水中物质作用，发生异构化、代换和氧化等作用.水解和异构化等作用.例如，在水体下层，腐殖质可引起农药中某些官能团发生DDTT生物降解6—6多种微生物能分解农药.分解农药的微生物 表6-6微生物微生物农药极毛杆菌属酚棒状杆2，4-D、百草枯菌属芽孢杆茅草枯、灭草隆菌属节核细三氯醋酸、茅草枯、2，4-D、2，4，5—T、敌稗、二硝甲酚菌属黄杆菌2，4-D、2，4—D属诺卡氏茅草枯、2,4-D、2，4—DB、敌稗菌属木霉属三氯醋酸、茅草枯、毒莠定三、水体污染的掌握城市污水和工业废水是造成水体污染的主要缘由。据统计，1990年,全国废水排放量〔不包括乡镇企业〕354t，249t，效的措施,而后者尚无较好的解决方法.掌握废水排放的措施结合经济进展的产业构造调整，推广技术改造与革,淘汰污染量大、技术程中，主要措施有以下几种:改革或改进生产工艺,削减污染物质改革或改进生产工艺,使生产中尽可能不用水或少用水；转变生产原料,从而产中去除印染废水的排放。重复利用废水，使废水排放量减到最低水平中加以利用；二是将废水逐级屡次利用.例如,可以依据工艺中不同工段对水质的用,从而削减废水的排放。回收废水中有用物质如，从含酚废水中回收酚，从碱法造纸的“黑液”中回收碱等。加强对水体及污染源的监测与治理加强对水体及污染源的监测，制定和健全废水排放的法规,加强排污治理。从制度和治理上掌握随便排污和超标排污的现象。充分利用水体自净力量以河流为例，河流的自净作用主要是指排入河流的污染物浓度,在河水流向下游时的浓度自然降低的现象。假设在一段河流中排污,用系统分析的方法，在肯定水质要求下,充分利用河流的自净力量,合理布点组织废水排放。废水处理方法在目前的生产水平条件下，工业生产中产生废水和生活污水是不行避开的.为保证水体不被污染就必需对这些废水在排入水体之前加以处理.去除各种污染法的不同机理可以分为下面四种类型。〔1)物理方法通过物理作用来去除废水中的污染物称为物理处理法.常用的方法是利用过滤、沉淀、浮选等技术分别废水中的悬浮污染物.〔2)化学处理法通过一些化学反响去除废水中污染物质或使其转化为其它物质从而化有害为无害、有毒为无毒等，称为化学处理法.常用的方法有中和法、氧化法、分散法、石灰解析法等。①中和法主要用来除废水的酸、碱性。②氧化法主要是通过氧化作用加速污染物的降解和转化.一般有三种方式:一是空气氧化法,马上废水暴露在空气中，利用空气氧化；二是化学氧化法，即在氧化和复原反响，以消退污染物质.③化学分散法这是处理废水常用的一种方法。当废水中含有很多胶体物质,用物理方法不易除去时，常加分散剂,如硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、明矾、铝酸钠、氧化铁等，以去除胶体带的电荷，使之变成絮状，快速下沉。④电解分散法电解分散法与化学分散法根本一样,即去除胶体上的电荷,使其发生分散作用.不过，后者是促使胶体下沉，前者是促使肢体聚拢于液体外表.电解分散法常用于去除废水中的乳化油。通过电解作用使阳极电板上产生矾花,即氢氧化铁，阴极产生氢气.矾花和气体气泡不断上升，将乳化油带至液面产生分散、吸附和浮托等作用，因此又称电浮选法.〔3〕物理化学法物理化学法有离子交换法、吸附法、萃取法、分别技术等。①离子交换法这个方法是使硬水软化的传统方法,现在是深度处理废水和回子交换作用，把废水中期望除去的或回收的阳离子或RH+M+=RM+H+RH——交换树脂M+R——树脂母体然后用水或其它液体淋洗树脂，将其中重金属洗出,树脂复原。离子交换树脂有自然和人工合成产物两种.此外，自然的蒙脱石、沸石、多、本钱低等优点。脱石、氧化铝和骨粉等.的处理方法，例如,用重质苯、异丙醚等革取废水中的酚。④泡沫分别这种方法是把空气吹入废水中,或者在废水中投放外表活性物质,,不断刮去泡沫，就能到达去除污染物的目的。法四种形式.电渗析法电渗析是在离子交换法根底上进展起来的一项分别技术。溶液用于海水和苦咸水除盐、制取去离子水等。集中渗析集中渗析即为浓差渗析,利用半透膜(只能透过溶剂或只透过溶质的膜〕使溶液中的溶质由高浓度一侧,通过膜向低浓度一侧迁移。此法主要用于酸、碱废液的处理、回收和有机、无机电解质的分别、纯化。反渗透反渗透是以压力为推动力，把水溶液中的水分别出来，同时分别、浓缩溶液中的分子态或离子态物质的方法.、制取高纯水和分别细菌、病毒等方面得到广泛应用。超过滤法超过滤法是以压力为推动力,使水溶液中大分子物质和水分别。其本质是机械筛滤.在这种方法中,膜外表孔隙大小是主要掌握因素.(4〕生物处理法解,到达废水净化的目的.依据废水处理过程中起作用的微生物对氧