第二章环境污染 第一节水污染 水污染可定义为:大量污染物质排入水体,其含量超过了水体 的本底含量和自净能力,造成水质恶化,从而破坏了水体的正常功 能,称为水污染。 为了研究水体被污染的情况,必须先了解未受污染水体的水质状 况,以及天然水体所具有的自净能力 、天然水的物质组成和水体的自净作用 水是指海洋、河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水等地表与 地下贮水体的总称。水体包括水和水中各种物质、水生生物及底质。 从自然地理的角度看,水体是指地表水覆盖的自然综合体。 水体可分为海洋水体和陆地水体,陆地水体又可分为地表水体和地 下水体。本章研究的主要是陆地水体,而且是与人类生活密切相关 的河流、湖泊、水库和地下水
第二章 环境污染 第一节 水污染 水污染可定义为：大量污染物质排入水体，其含量超过了水体 的本底含量和自净能力，造成水质恶化，从而破坏了水体的正常功 能，称为水污染。 为了研究水体被污染的情况，必须先了解未受污染水体的水质状 况，以及天然水体所具有的自净能力。 一、天然水的物质组成和水体的自净作用 水是指海洋、河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水等地表与 地下贮水体的总称。水体包括水和水中各种物质、水生生物及底质。 从自然地理的角度看，水体是指地表水覆盖的自然综合体。 水体可分为海洋水体和陆地水体，陆地水体又可分为地表水体和地 下水体。本章研究的主要是陆地水体，而且是与人类生活密切相关 的河流、湖泊、水库和地下水
(一)天然水的物质组成 在自然界,不存在化学概念上的纯水。天然水是在特定的自然 条件下形成的、含有许多溶解性物质和非溶解性物质、组成成分极 其复杂的综合体。这些物质可以是固态的、液态的或者是气态的, 它们大多以分子态、离子态或胶体微粒态存在于水中。 天然水中含有地壳中的大部分元素,但其含量变化范围很大。 水中溶解性固体主要有C1-、S42-、HCO3-、CO32-、Na+、K+、 Ca2+、Mg2+地质条件限制,其优势离子变化很大 天然水中除含有八种主要离子外,还含有一些微量元素。就天然水 而 般系指含量小于10ng/L的元素。主要有Br、I、Cu、Co、 Ni、F、Fe等。 溶解于天然水中的气体主要是0,和CO2,还有少量的N2、H2S和 溶解性气体能够影响水生生物的生存和繁殖以及水中物质的溶 解、化合等化学和生化行为
（一）天然水的物质组成 在自然界，不存在化学概念上的纯水。天然水是在特定的自然 条件下形成的、含有许多溶解性物质和非溶解性物质、组成成分极 其复杂的综合体。这些物质可以是固态的、液态的或者是气态的， 它们大多以分子态、离子态或胶体微粒态存在于水中。 天然水中含有地壳中的大部分元素，但其含量变化范围很大。 水中溶解性固体主要有Cl－、SO4 2－、HCO3 －、CO3 2－、Na＋ 、K＋ 、 Ca2＋ 、Mg2＋ 地质条件限制，其优势离子变化很大。 天然水中除含有八种主要离子外，还含有一些微量元素。就天然水 而言，一般系指含量小于10mg/L的元素。主要有Br、I、Cu、Co、 Ni、F、Fe等。 溶解于天然水中的气体主要是O2和CO2，还有少量的N2、H2 S和 CH4。溶解性气体能够影响水生生物的生存和繁殖以及水中物质的溶 解、化合等化学和生化行为
天然水的物质组成决定于它的形成环境,也就是说一方面决定于与 水接触的物质的成分和溶解度;另一方面决定于这一作用进行的条 件,即化学及物理化学作用,包括溶解-沉淀,氧化-还原,水相 气相间离子平衡,固-液两相之间离子交换,有机物的矿质化,生 物化学作用等。通过上述各种作用,使天然水富集或析出各种离子 和分子 天然水物质组成的过程在大气圈中就开始了,但改变其组成的最主 要过程是降落到地表之后开始的 影响天然水组成的因素可以分为直接和间接两种。直接因素主要有 岩石、土壤和生物有机体,这些因素可使水增加或减少某些离子和 分子。例如,流经石灰岩地区的天然水中富含Ca2和HCO2;当水透 过土壤时溶解氧的含量减少,而CO的含量增多;生物排泄物和残体 增加了水中的某些组分含量,生物呼吸作用影响着水中气体的含量
天然水的物质组成决定于它的形成环境，也就是说一方面决定于与 水接触的物质的成分和溶解度；另一方面决定于这一作用进行的条 件，即化学及物理化学作用，包括溶解-沉淀，氧化-还原，水相- 气相间离子平衡，固-液两相之间离子交换，有机物的矿质化，生 物化学作用等。通过上述各种作用，使天然水富集或析出各种离子 和分子。 天然水物质组成的过程在大气圈中就开始了，但改变其组成的最主 要过程是降落到地表之后开始的。 影响天然水组成的因素可以分为直接和间接两种。直接因素主要有 岩石、土壤和生物有机体，这些因素可使水增加或减少某些离子和 分子。例如，流经石灰岩地区的天然水中富含Ca2+和HCO3 -；当水透 过土壤时溶解氧的含量减少，而CO2的含量增多；生物排泄物和残体 增加了水中的某些组分含量，生物呼吸作用影响着水中气体的含量
影响天然水组成的间接因素主要有气候和水文特征。气候是一切水 化学作用进行的背景,同时对地表水和地下水化学组成的地理分异 起着总控制作用。 河流、湖泊、海水、地下水的水文动态补给及交替条件的不同,使 水的组成有很大差异。例如,河水流速快,与河床接触时间短,河 水中离子含量一般较低;地下水流速缓慢,与周围岩石接触时间长 ,水中溶解物的含量比地表水高,但气体组成相对减少;而湖水的 化学组成比河水与地下水更为复杂。 (二)天然水体的自净作用 各类天然水都有一定的自净能力。污染物质进入天然水体后,通过 系列物理、化学和生物因素的共同作用,使水中污染物质的浓度 降低,这种现象称为水体的自净。但是在一定的时间和空间范围内 如果污染物质大量排入天然水体并超过了水体的自净能力,就会 造成水体污染
影响天然水组成的间接因素主要有气候和水文特征。气候是一切水 化学作用进行的背景，同时对地表水和地下水化学组成的地理分异 起着总控制作用。 河流、湖泊、海水、地下水的水文动态补给及交替条件的不同，使 水的组成有很大差异。例如，河水流速快，与河床接触时间短，河 水中离子含量一般较低；地下水流速缓慢，与周围岩石接触时间长 ，水中溶解物的含量比地表水高，但气体组成相对减少；而湖水的 化学组成比河水与地下水更为复杂。 （二）天然水体的自净作用 各类天然水都有一定的自净能力。污染物质进入天然水体后，通过 一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度 降低，这种现象称为水体的自净。但是在一定的时间和空间范围内 ，如果污染物质大量排入天然水体并超过了水体的自净能力，就会 造成水体污染
水体的自净作用按其净化机制可分为三类: 1)物理净化:天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用,使 污染物质的浓度降低 (2)化学净化:天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等 作用,使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低 (3)生物净化:天然水体中的生物活动过程,使污染物质的浓度 降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用
水体的自净作用按其净化机制可分为三类： （1）物理净化：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使 污染物质的浓度降低。 （2）化学净化：天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等 作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。 （3）生物净化：天然水体中的生物活动过程，使污染物质的浓度 降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用
水体的自净作用按其发生场所可分为四类: (1)水中的自净作用:污染物质在天然水中的稀释、扩散、氧化 还原或生物化学分解等 (2)水与大气间的自净作用:天然水中某些有害气体的挥发释放 和氧气溶入等 (3)水与底质间的自净作用:天然水中悬浮物质的沉淀和污染物 被底质吸附等 (4)底质中的自净作用:底质中微生物的作用使底质中有机污染 物发生分解等 天然水体的自净作用包含着十分广泛的内容,它们同时存在、同时 发生并相互影响
水体的自净作用按其发生场所可分为四类： （1）水中的自净作用：污染物质在天然水中的稀释、扩散、氧化 、还原或生物化学分解等。 （2）水与大气间的自净作用：天然水中某些有害气体的挥发释放 和氧气溶入等。 （3）水与底质间的自净作用：天然水中悬浮物质的沉淀和污染物 被底质吸附等。 （4）底质中的自净作用：底质中微生物的作用使底质中有机污染 物发生分解等。 天然水体的自净作用包含着十分广泛的内容，它们同时存在、同时 发生并相互影响
、水污染 (一)污水的水质指标 水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为了反映水体被污 染的程度,通常用悬浮物(SS)、有机物(BOD、COD、T0C等) 酸碱度(pH)、细菌和有毒物质等指标来表示 (1)悬浮物是污水中呈固体状的不溶性物质,它是水体污染的基 本指标之一。悬浮物降低水的透明度,降低生活和工业用水的质量 ,影响水生生物的生长 (2)废水中有机物浓度也是一个重要的水质指标。但由于有机物 的组成比较复杂,要分别测定各种有机物的含量十分困难,通常采 用生物化学需氧量、化学需氧量和总有机碳等三个指标来表示有机 物的浓度。 生物化学需氧量,简称生化需氧量,用BOD表示( Biochemical 0 xygen Demand)。指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气 量。BOD越高,表示水中需氧有机物质越多。 有机污染物的生物化学氧化作用分两个阶段进行:第一阶段,主要 是有机物被转化为无机物CO2和NH等;第二阶段,主要是NH3被转化 为HNO2和HNO3
二、水污染 （一）污水的水质指标 水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为了反映水体被污 染的程度，通常用悬浮物（SS）、有机物（BOD、COD、TOC等）、 酸碱度（pH）、细菌和有毒物质等指标来表示。 （1）悬浮物是污水中呈固体状的不溶性物质，它是水体污染的基 本指标之一。悬浮物降低水的透明度，降低生活和工业用水的质量 ，影响水生生物的生长。 （2）废水中有机物浓度也是一个重要的水质指标。但由于有机物 的组成比较复杂，要分别测定各种有机物的含量十分困难，通常采 用生物化学需氧量、化学需氧量和总有机碳等三个指标来表示有机 物的浓度。 生物化学需氧量，简称生化需氧量，用BOD表示（Biochemical Oxygen Demand）。指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气 量。BOD越高，表示水中需氧有机物质越多。 有机污染物的生物化学氧化作用分两个阶段进行：第一阶段，主要 是有机物被转化为无机物CO2和NH3等；第二阶段，主要是NH3被转化 为HNO2和HNO3
生化反应如下: RCH (NH)C00H-+0.-RCOOH-+C0+NH 2NH23+302→2HNO2+2H202HNO2+02→2HNO3 废水的生化需氧量通常指第一阶段有机物生化作用所需的氧量。因 为微生物活动与温度密切相关,因此测定BOD时一般以20℃作为标 准温度。在此温度条件下,一般生活污水中的有机物,需要20天左 右才能基本上完成第一阶段的氧化分解过程。这不利于实际测定工 作。所以目前国内外都以5天作为测定BOD的标准时间,简称5日生 化需氧量,用BOD表示。其理论根据是一般有机物的5日生化需氧量 ,约占第一阶段生化需氧量的70%,基本反映了水中有机污染物的 实际情况。 化学需氧量,用COD表示( Chemical0 xygen Demand)。指化学氧 化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。COD越高,表示有机物 质越多。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾(K2CrO2)或高锰酸钾 (KMnO,)
生化反应如下： RCH（NH2）COOH＋O2→RCOOH＋CO2＋NH3 2NH3＋3O2→2HNO2＋2H2 O 2HNO2＋O2→2HNO3 废水的生化需氧量通常指第一阶段有机物生化作用所需的氧量。因 为微生物活动与温度密切相关，因此测定BOD时一般以20℃作为标 准温度。在此温度条件下，一般生活污水中的有机物，需要20天左 右才能基本上完成第一阶段的氧化分解过程。这不利于实际测定工 作。所以目前国内外都以5天作为测定BOD的标准时间，简称5日生 化需氧量，用BOD5表示。其理论根据是一般有机物的5日生化需氧量 ，约占第一阶段生化需氧量的70％，基本反映了水中有机污染物的 实际情况。 化学需氧量，用COD表示（Chemical Oxygen Demand）。指化学氧 化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。 COD越高，表示有机物 质越多。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾（K2 Cr2 O7）或高锰酸钾 （KMnO4）
BOD在一般情况下能较确切地反映水污染情况,但它受到时间(时 间长)和废水性质(毒性强)的限制;COD的测定不受废水条件的 限制,并能在2—3小时内完成,但它不能反映出微生物所能氧化的 有机物量。因此,在研究有杋物污染时,可根据实际情况而确定采 用BOD还是COD。 为了解决BOD、COD测定指标的不足,目前很多国家的科学工作者正 在研究各种水质的总有机碳( Total organic Carbon,简称TOC) 和总需氧量( Total0 xygen Demand,简称TO)与BOD和COD之间的 关系,以实现自动快速测定目的。 (3)p值。污水的pH值对污染物的迁移转化、污水处理厂的污水 处理、水中生物的生长繁殖等均有很大的影响,因此成为重要的污 水指标之
BOD在一般情况下能较确切地反映水污染情况，但它受到时间（时 间长）和废水性质（毒性强）的限制；COD的测定不受废水条件的 限制，并能在2—3小时内完成，但它不能反映出微生物所能氧化的 有机物量。因此，在研究有机物污染时，可根据实际情况而确定采 用BOD还是COD。 为了解决BOD、COD测定指标的不足，目前很多国家的科学工作者正 在研究各种水质的总有机碳（Total Organic Carbon，简称TOC） 和总需氧量（Total Oxygen Demand，简称TOD）与BOD和COD之间的 关系，以实现自动快速测定目的。 （3）pH值。污水的pH值对污染物的迁移转化、污水处理厂的污水 处理、水中生物的生长繁殖等均有很大的影响，因此成为重要的污 水指标之一
(4)细菌。根据外部形态可将细菌分为:球茵,杄菌、螺旋菌 按摄取营养的方式可分为自养细菌,异养细菌。按温度因素可分为 低温细菌、中温细菌、高温细菌。按氧因素可分为好氧细菌、厌氧 细菌、兼性细菌 污水中大部分细菌寄生在死亡机体上,这些细菌是无害的;另一部 分细菌,如霍乱、伤寒、痢疾菌等则寄生在活的有机体上,对人 畜是有害的。衡量水体是否被细菌污染可用两种指标表示,一是1 毫升水中细菌的总数;二是大肠菌的数量。大肠菌是在流行病学上 评价潜在危险性的重要因素。许多国家规定,饮用水中不得检岀大 肠菌 (5)有毒物质。各个国家都根据实际情况制定出地面水中有毒物 质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无机有毒物(主要指重金 属)和有机有毒物(主要指酚类化合物、农药)。 除以上5种表示水体污染的指标外,还有温度、颜色、放射性物质 浓度等,也是反映水体污染的指标
（4）细菌。根据外部形态可将细菌分为：球茵，杆菌、螺旋菌。 按摄取营养的方式可分为自养细菌，异养细菌。按温度因素可分为 低温细菌、中温细菌、高温细菌。按氧因素可分为好氧细菌、厌氧 细菌、兼性细菌。 污水中大部分细菌寄生在死亡机体上，这些细菌是无害的；另一部 分细菌，如霍乱、伤寒、痢疾菌等则寄生在活的有机体上，对人、 畜是有害的。衡量水体是否被细菌污染可用两种指标表示，一是1 毫升水中细菌的总数；二是大肠菌的数量。大肠菌是在流行病学上 评价潜在危险性的重要因素。许多国家规定，饮用水中不得检出大 肠菌。 （5）有毒物质。各个国家都根据实际情况制定出地面水中有毒物 质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无机有毒物（主要指重金 属）和有机有毒物（主要指酚类化合物、农药）。 除以上5种表示水体污染的指标外，还有温度、颜色、放射性物质 浓度等，也是反映水体污染的指标
