水體污染與防治

1、水體污染與防治  水是生物維持生命的必要物質(zhì)，沒有水就沒有生命，水占人體重量的65，由此可見水對(duì)人類是多么重要。水是寶貴的自然資源。地球上所的有水中，其中淡水僅占2.7。水資源盡管可以更新和通過水的循環(huán)得到補(bǔ)充長(zhǎng)期利用，但是，由于不斷遭到污染以及過度開采，以致可供使用的水資源日益枯竭。造成嚴(yán)重的社會(huì)問題。因此防止水體污染和合理開采使用水資源，是擺在我們面前的一項(xiàng)極其重要而又限巨的任務(wù)。  一、水體污染  1水體污染的概念水體是指河流、湖泊、池塘、水庫(kù)、沼澤、海洋以及地下水等水的聚積體。在環(huán)境學(xué)中，水體不僅包括水本身，還包括了水中的懸浮物、溶解物質(zhì)、膠體物質(zhì)、底質(zhì)（

2、泥）和水生物等。應(yīng)把它看作是完整的生態(tài)系統(tǒng)或完整的自然綜合體。水體按其類型不同可以分成陸地水體和海洋水體以及地表水體和地下水體。一個(gè)沼澤、一條河流、甚至一滴水我們都可稱之為水體。如黃河，我們可以稱之為黃河水體；長(zhǎng)江，我們可以稱之為長(zhǎng)江水體等等。水體所處環(huán)境不同使得水體中出現(xiàn)多種多樣的生物群。自然環(huán)境是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡體系，它對(duì)其中各種物質(zhì)的變化具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，經(jīng)過體系內(nèi)部一系列的連鎖反應(yīng)和相互作用，又會(huì)建立起新的平衡。水體也有這種在一定程度下能自身調(diào)節(jié)和降低污染的能力，通常稱之為水體的自凈能力。但是，當(dāng)進(jìn)入水體的外來雜質(zhì)含量超過了這種水體自凈能力時(shí)，就會(huì)使水質(zhì)惡化，對(duì)人類環(huán)境和水的利用產(chǎn)生

3、不良影響這就是水的污染。1984年頒布的中華人民共和國(guó)水污染防治法中為“水污染”下了明確的定義，即水體因某種物質(zhì)的介入，而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康，或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。造成水體污染的因素有兩種，一是自然原因，二是人為原因。這里我們主要討論人為因素所造成的水體污染問題。2水體污染源在向水體排放污染物的過程中，根據(jù)人類活動(dòng)的不同形式，可以將水體污染源分成下面幾種類型。（1）工業(yè)污染源各種工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水排入水體就造成了工業(yè)污染源。不同的工業(yè)所產(chǎn)生的工業(yè)廢水中所含污染物的成分有很大差異，這是由于各種工業(yè)加工的原料不同

4、，工藝過程不同造成的。冶金工業(yè)（包括黑色冶金工業(yè)、有色冶金工業(yè)）所產(chǎn)生的廢水主要有冷卻水、洗滌水和沖洗水等。冷卻水中的直接冷卻水由于與產(chǎn)品接觸，其中含有油、鐵的氧化物、懸浮物等；洗滌水為除塵和凈化煤氣、煙氣用水，其中含有酚、氰、硫化氰酸鹽、硫化物、鉀鹽、焦油懸浮物、氧化鐵、石灰、氟化物、硫酸等；沖洗水中含有酸、堿、油脂、懸浮物和鋅、錫、鉻等。在上述廢水中，含氰、酚廢水危害最大。從有色冶金工業(yè)所排出的廢水中，多含汞、砷、錫、鉻等元素，是水體中重金屬物質(zhì)的來源。此外，有色冶金遺留的大量礦渣，經(jīng)雨水沖洗，流入地表和地下水中成為水體中的污染物質(zhì)?；瘜W(xué)工業(yè)的產(chǎn)品很多，因此化學(xué)工業(yè)廢水的成分也很復(fù)雜，在廢

5、水中常含有多種有害、有毒，甚至劇毒物質(zhì)，如氰、酚、砷、汞等。雖然有的物質(zhì)難以降解，但卻能通過食物鏈在生物體內(nèi)富集，造成危害，如DDT、多氯聯(lián)苯等。此外，化工廢水中有的具有較強(qiáng)的酸度，有的則顯較強(qiáng)的堿性，PH值不穩(wěn)定，這些廢水對(duì)水體的生態(tài)環(huán)境、水體中的建筑設(shè)施和農(nóng)作物都有危害。一些廢水中含氮、磷均很高，易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。在電力工業(yè)中，電廠冷卻水則是熱污染源。在煉油工業(yè)中，有大量含油廢水排出，由于排放量大，常超出水體的自凈能力，易形成油污染。工業(yè)污染源向水體中排放的廢水具有量大、面廣、成分復(fù)雜的特點(diǎn)，是重點(diǎn)解決的污染源。（2）城市生活污水城市居民聚集地區(qū)所產(chǎn)生的生活污水是另一類污染源。這種污染源

6、排放的多為洗滌水、沖刷器物所產(chǎn)生的污水，因此，主要由一些無毒有機(jī)物，如糖類、淀粉、纖維素、油脂、蛋白質(zhì)、尿素等組成。其中氮、磷、硫較高。此外還伴有各種合成洗滌劑。它們對(duì)人體有一定危害。在生活污水中還含有相當(dāng)數(shù)量的微生物，其中一些病原體，如病菌、病毒、寄生蟲等，都對(duì)人的健康有較大危害。（3）農(nóng)村污水和灌溉水農(nóng)村污水和灌溉水是水體污染的主要來源。由于農(nóng)田施用化學(xué)農(nóng)藥和化肥，灌溉后或經(jīng)雨水將家藥和化肥帶入水體造成農(nóng)藥污染或富營(yíng)養(yǎng)化。在污染灌溉區(qū)、河流、水庫(kù)、地下水都會(huì)出現(xiàn)污染。此外，由于地質(zhì)溶解作用以及降水淋洗使污染物進(jìn)入水體。（4）船舶廢水船舶在水域中航行時(shí)，會(huì)對(duì)水域造成污染，其主要污染物是油，其

7、次還有因洗刷船舶帶來的污水。3水體污染物生活污水、畜禽飼養(yǎng)場(chǎng)、屠宰場(chǎng)，以及制革、洗毛和醫(yī)院等排出的廢水中常含有各種病原體，如病菌、病毒、寄生蟲等。水體受到病原體污染，會(huì)傳播疾病。歷史上流行的瘟疫，有的就是水媒型傳染病。水體引起的傳染病主要有細(xì)菌引起的痢疾、傷寒、副傷寒、霍亂、副霍亂等；病毒引起的小兒麻痹、傳染性肝炎；其它病原體引起的姜片蟲病、血吸蟲病、阿米巴痢疾、鉤端螺旋體病等。（2）需氧物質(zhì)污染物所謂需氧物質(zhì)污染物是指一些在食品加工、造紙等工業(yè)廢水和生活污水中，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)以懸浮或溶解狀態(tài)存在于污水中，需要通過微生物的生物化學(xué)作用而分解。在其分解過

8、程中，需要消耗水體中的溶解氧，因此叫做需氧物質(zhì)。這類污染物的主要危害是造成水中溶解氧減少，影響魚類和其它水生生物生長(zhǎng)。當(dāng)水中溶解氧耗盡后，有機(jī)質(zhì)將進(jìn)行厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、氨和硫醇等，氣味難聞，使水質(zhì)進(jìn)一步惡化。（3）有毒化學(xué)物質(zhì)有毒化學(xué)物質(zhì)可以分為三類。重金屬汞（Hg）、鎘（Cd）、鋅（Zn）、砷（Ac）、硒（Se）和銅（Cu）等稱為親硫元素，與硫有較大的親合力，形成硫化物。它們是水體中常見的而且是危害很大的污染物，由于容易發(fā)生價(jià)態(tài)變化，在水中常發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)，很不穩(wěn)定。它們對(duì)人體的主要危害是，進(jìn)入人體后，抑制酶的生長(zhǎng)，破壞人體酶的正?；顒?dòng)。在這些元素中的汞、鎘、銅危害較大。酚和氰酚類化合

9、物，廣泛含于冶金焦化、煉油、塑料、農(nóng)藥等工業(yè)廢水中。酚類屬于有較高毒性的化合物，主要破壞細(xì)胞原漿，低濃度酚使蛋白質(zhì)變質(zhì)，高濃度酚能使蛋白質(zhì)沉淀，對(duì)各種細(xì)胞有直接損害，對(duì)皮膚和粘膜有強(qiáng)烈的腐蝕作用。長(zhǎng)期飲用含酚污染的水，可引起頭昏、出疹、瘙癢、貧血和各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。氰類化合物，在電鍍、煤氣、焦化、高爐等工業(yè)廢水中均含有氰；如氰氫酸及有機(jī)氰化物都是劇毒物質(zhì)。大多數(shù)氰的衍生物毒性更強(qiáng)，因?yàn)樗鼈兡茉诩◇w內(nèi)產(chǎn)生氰化氫，使細(xì)胞呼吸受到麻痹，引起窒息和死亡。氰與酚一樣，雖是很毒的污染物，但在水體中較易降解。pH值低，溶解氧高，水溫高時(shí)，氰的降解較快。此外，某些細(xì)菌能引起氰的分解。有機(jī)氮化合物、多環(huán)芳香烴、

10、有機(jī)氯化合物這些化學(xué)物質(zhì)一般難以在水體中降解，據(jù)研究認(rèn)為對(duì)人體有致癌作用。（4）酸性、堿性物質(zhì)和鹽類各種酸、堿、鹽等無機(jī)化合物進(jìn)入水體，使淡水資源的礦化度增高，影響各種用水的水質(zhì)。水體中酸、堿、鹽等污染物的增加，主要來源有三方面：工業(yè)廢水排入水體。工業(yè)廢渣經(jīng)雨水沖刷帶入水體。大氣降水將大氣中的酸、堿、鹽帶入水體。石油污染主要發(fā)生在海洋，危害是多方面的，如在水面形成油膜，阻礙了水體與大氣之間的氣體交換；油類粘附在魚類、藻類和浮游生物上，致使海洋生物死亡，并破壞海鳥生活環(huán)境，導(dǎo)致海鳥死亡和種群數(shù)量下降。石油污染還會(huì)使水產(chǎn)品品質(zhì)下降，造成經(jīng)濟(jì)損失。（6）放射性污染放射性物質(zhì)主要來源是核動(dòng)力裝置排出的

11、冷卻水，向海洋傾倒放射性廢物及核爆炸降落到水體中的散落物等。在開采、提煉和使用放射性物質(zhì)時(shí)，因處理不當(dāng)，也會(huì)造成污染。水中的放射性污染物可以附著在生物體表面，也可以進(jìn)入物體內(nèi)蓄積起來。（7）熱污染工礦企業(yè)向水體排放高溫廢水就構(gòu)成熱污染。由于水體受熱污染影響，溫度增高，水中化學(xué)反應(yīng)、生化反應(yīng)的速度加快，造成水中溶解氧減少，影響魚類的生存和繁殖。例如，鱒魚的繁殖溫度在14以下，一般水生生物生存的上限溫度3335。此外，水溫增高還會(huì)增加一些有毒物質(zhì)，如氰化物、重金屬離子等毒性增強(qiáng)。  二、污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化  污染物進(jìn)入水體以后會(huì)發(fā)生一系列變化，通過各種變化，污染物向以下幾

12、個(gè)方向轉(zhuǎn)化。分散在水體中；逐漸稀釋；分解和轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)；沉淀在底泥中；消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化；富營(yíng)養(yǎng)化，污染物不同遷移轉(zhuǎn)化的方式也不相同，并且污染物的遷移轉(zhuǎn)化有時(shí)可以沿幾個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行。例如，某一污染物質(zhì)在轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)的同時(shí)也會(huì)被分散和稀釋等。了解污染物在水體中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律十分重要，它可以幫助我們更經(jīng)濟(jì)、更有效地解決污染物造成的環(huán)境問題。1天然有機(jī)物的降解進(jìn)入水體的天然有機(jī)化合物，如糖類、纖維素、脂肪、蛋白質(zhì)等，一般較易通過生物降解。有機(jī)物降解的共同規(guī)律是：首先，在細(xì)胞體外發(fā)生水解，然后在細(xì)胞內(nèi)部繼續(xù)水解和氧化。降解的后期產(chǎn)物都是生成各種有機(jī)酸。在有氧條件下，這些有機(jī)酸可以進(jìn)行徹底氧

13、化，其最終產(chǎn)物是CO2，H2O及NO3-等；在缺氧條件下，進(jìn)行反硝化，酸性發(fā)酵過程，其最終產(chǎn)物除CO2和H2O外，還有NH3、有機(jī)酸、醇等。這就是有機(jī)污染物在水體中進(jìn)行生物降解時(shí)的基本情況。2有機(jī)污染物對(duì)水體污染的量度水質(zhì)指標(biāo)有機(jī)質(zhì)在水體中需要消耗大量溶解氧進(jìn)行降解，降解的過程中釋放氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促使藻類叢生。其結(jié)果使水體通氣不良，溶解氧進(jìn)一步下降，引起水質(zhì)惡化；魚類大量死亡。溶解氧（DO）是指溶解于水中的氧的含量，它以每升水中氧氣的毫克數(shù)表示。溶解氧是水體凈化的重要因素之一，溶解氧高有利于對(duì)水體中各類污染物的降解，從而使水體較快得以凈化；反之，溶解氧低，水體中污染物降解較緩慢。根據(jù)測(cè)定，

14、在比較清潔的河流和湖泊中，溶解氧一般在7.5mg/L以上；當(dāng)溶解氧在5mg/L以下時(shí)，各種浮游生物不能生存；而大多數(shù)魚類要求溶解氧在4mg/L以上；當(dāng)溶解氧在2mg/L以下時(shí)，水體就會(huì)發(fā)臭。這些數(shù)據(jù)是評(píng)定地面水，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁類用水的依據(jù)。日本用溶解氧為7.5mg/L，5mg/L，2mg/L，作為河流、湖泊、海洋水體分級(jí)指標(biāo)。我國(guó)地面水以溶解氧6mg/L、5mg/L、3mg/L、2mg/L，為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。水中溶解氧主要來源于兩方面：一方面是在水體中溶解氧（DO）小于其溶解度時(shí)，大氣中的氧溶入水體。在水體和大氣之間的界面上經(jīng)常進(jìn)行氣體交換，水體將二氧化碳排入大氣，大氣中的氧溶入水體。這與生物的呼吸

15、作用十分相似，是水體中氧的主要來源。另一方面是水生植物通過光合作用向水中放出的氧。但是由于水體中經(jīng)常發(fā)生氧化作用，從而消耗水中的氧，特別是有機(jī)質(zhì)的降解，對(duì)氧的消耗量很大，因此，水體中不斷進(jìn)行著脫氧（溶解氧減少）和復(fù)氧（溶解氧增加）的過程。在自然條件下，水在流動(dòng)時(shí)，復(fù)氧過程比較迅速，較易補(bǔ)充水中氧的消耗，使水體中溶解氧保持一定的水平，反之，在靜水條件下，復(fù)氧過程緩慢，水中含氧得不到及時(shí)補(bǔ)充，處于嫌氣狀態(tài)。當(dāng)工業(yè)廢水和生活污水?dāng)y帶大量有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入水體時(shí)，水體脫氧嚴(yán)重，這時(shí)即使在流動(dòng)的河水中，由于復(fù)氧過程彌補(bǔ)不了這樣大幅度的脫氧，也會(huì)出現(xiàn)溶解氧迅速下降，造成魚類和需氧生物死亡及水質(zhì)惡化。由于有機(jī)污染

16、物的降解是造成水體脫氧的主要因素，因此，水體中的有機(jī)污染物在氧化時(shí)所需氧量的多少，即可以表現(xiàn)出水體水質(zhì)的情況。表達(dá)有機(jī)物的需氧量有兩種指標(biāo)：一是化學(xué)需氧量（COD），另一個(gè)是生化需氧量（BOD），下面分別介紹這兩個(gè)指標(biāo)?；瘜W(xué)需氧量是用氧化劑（如重鉻酸鉀或高錳酸鉀）在一定條件下氧化水中有機(jī)污染物質(zhì)和一些還原物質(zhì)所需的氧量，以每升水樣消耗氧的毫克數(shù)表示?；瘜W(xué)需氧量是常用的評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)?；瘜W(xué)需氧量具有測(cè)定方法簡(jiǎn)便、迅速的特點(diǎn)。氧化劑鉻酸鉀能較完全地氧化水中的有機(jī)物質(zhì)，而且可以氧化其它還原物質(zhì)。氧化劑高錳酸鉀只能氧化60左右的有機(jī)物質(zhì)。兩種方法都不能反映有機(jī)污染物在水中降解的實(shí)際情況，因?yàn)?，兩?/p>

17、都沒有把微生物所能氧化有機(jī)物的量表示出來。因此，在研究有機(jī)物污染的水體水質(zhì)時(shí)，多采用生化需氧量。生化需氧量是指地面水體中微生物分解有機(jī)物的過程中消耗水中的深解氧的量。微生物對(duì)有機(jī)物的降解要經(jīng)歷一定時(shí)間，一般地可以分為兩個(gè)階段：第一階段，主要是有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和氨等，第二階段則主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。由于氨的進(jìn)一步氧化對(duì)環(huán)境影響較小，所以生化需氧量通常只指第一階段有機(jī)物經(jīng)生物化學(xué)氧化所需的氧量。水體中微生物的耗氧量受水體水溫的影響。一般當(dāng)水溫在20時(shí)完成第一階段，需20天左右的時(shí)間，因此有時(shí)用20天生化需氧量作為檢驗(yàn)指標(biāo)，記作BOD20。根據(jù)試驗(yàn)，在最初5天中，生化需氧量大約是

18、第一階段生化需氧量的70，因此，通常以5天生化需氧量作為檢驗(yàn)指標(biāo)，記作BOD5。無論是BOD20。還是BOD5均在試管中測(cè)定，與天然水體條件的差別較大，因此有一定局限性，不過相對(duì)來說仍不失為評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)。生化需氧量的概念在水質(zhì)管理中極為重要。例如，一般生活污水的BOD5約為200mg/L、工業(yè)廢水的BOD5可高達(dá)數(shù)千mg/L，而在20時(shí)水中溶解氧的飽和濃度僅為9.7mg/L。這樣，水中的溶解氧便會(huì)很快耗盡，引起水生生物死亡及厭氧分解。如果廢水中各種有機(jī)物的組成相對(duì)穩(wěn)定，那么化學(xué)需氧量與生化需氧量之間有一定比例關(guān)系。一般地說，各需氧量之間有下面關(guān)系：COD（重鉻酸鉀法）BOD20BOD5C

19、OD（高錳酸鉀法）。并且，COD（重鉻酸鉀法）與BOD20差值，可約略表示不能被微生物分解的有機(jī)物需氧量。3碳?xì)浠衔锏慕到馐褪撬w中分布廣，危害較大的污染物。石油中含有烷烴和芳香烴等。石油進(jìn)入水體后就浮于水面，在水面擴(kuò)展、漂流。其中一部分揮發(fā)在大氣中，另一部分則隨海浪激蕩形成乳化油滴。這些油滴，附著在水體中的顆粒物或水生生物上，下沉或擴(kuò)散，逐步擴(kuò)展污染范圍。烴類在水中的變化主要有兩種：一種是在光照下氧化，這種方式作用緩慢；另一種是依靠微生物降解，通過微生物的作用將其轉(zhuǎn)化為酸類、醇類以及其它較易分解的化合物。然后再進(jìn)一步降解。4重金屬在水體中的轉(zhuǎn)化重金屬元素在水體中的轉(zhuǎn)化是通過一系列化學(xué)反應(yīng)

20、來實(shí)現(xiàn)的，這些反應(yīng)有水解、絡(luò)合、沉淀、氧化還原以及膠體化學(xué)效應(yīng)等等。在反應(yīng)中，重金屬發(fā)生著形態(tài)和價(jià)態(tài)的變化。（1）水解、絡(luò)合與沉淀反應(yīng)重金屬離子往往與一定數(shù)目的水分子絡(luò)合在一起，形成以水分子為子，成為金屬離子的配位體。在這些陰離子中氫氧根離子有較強(qiáng)的置換性，而水中經(jīng)常有一定濃度的氫氧根，這給此種置換提供了較大的機(jī)會(huì)。這種生成羥基絡(luò)合物的反應(yīng)也就是水解反應(yīng)。水解反應(yīng)是逐級(jí)進(jìn)行的。在適宜的pH值條件下，可以生成金屬氫氧化物沉淀，如Fe（OH）3、Cr（OH）3、Cd（OH）2等。在水溶液中，高價(jià)金屬離子如Fe3+、Al3+、Cr3+都趨向于強(qiáng)烈水解，而2價(jià)離子如Cu2+、Pb2+、Zn2+、Hg2

21、+、Ni2+等，在天然水體pH值范圍內(nèi)可以發(fā)生不同程度的水解反應(yīng)。重金屬氫氧化物的沉淀直接受溶液pH值控制，在合適的pH值范圍內(nèi)形成沉淀物，在不同水質(zhì)的條件下，重金屬還可以生成碳酸鹽硫化物等沉淀。（2）重金屬的膠體化學(xué)效應(yīng)在水體中，以膠體狀態(tài)存在的物質(zhì)種類很多，它們都可以產(chǎn)生各種膠體化學(xué)效應(yīng)。影響重金屬污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化過程。無機(jī)膠體的吸附天然水體中含有一定量的鐵、鋁、錳、硅等，通過溶液化學(xué)反應(yīng)，可形成氫氧化物或水合氧化物溶膠體和凝膠物，懸浮分散在水中。例如Fe（OH）3、Al（OH）3、MnO2、Si（OH）4、SO2等等。它們具有絡(luò)合吸附能力，可以把重金屬離子吸附在膠體的表面，使之隨

22、無機(jī)膠體一起懸浮或沉淀。無機(jī)膠體對(duì)金屬離子的吸附與電荷有關(guān)。但電荷的數(shù)量及正負(fù)電性又決定于溶液的pH值。有機(jī)高分子的螯合。天然水體的有機(jī)高分子主要是腐殖質(zhì)及蛋白質(zhì)、纖維素、淀粉等的分解物或污水排出物，它們擁有各種含氧、氨、磷的官能基團(tuán)，可以作為多核配位體與重金屬離子生成多配位的環(huán)狀結(jié)構(gòu)螯合物。不論是在水中還是在底泥中均含有腐殖質(zhì)。由于腐殖質(zhì)中含有羧基、酚基、羰基等許多含氧基團(tuán)，對(duì)重金屬離子有較高的螯合能力，使被螯合的重金屬離子在一定程度上失去了獨(dú)立活動(dòng)的能力。此外，如細(xì)菌、藻類、浮游生物等一類微生物可以分泌出各種有機(jī)配位體和高分子螯合劑，也可以對(duì)重金屬離子發(fā)生絡(luò)合、螯合作用。礦物微粒吸附。天然

23、水體中含有大量的礦物微粒，這些微粒在水中形成溶膠和懸浮液體系，能長(zhǎng)時(shí)間地分散在水體中而不沉淀，它擁有較寬闊的界面和雙層結(jié)構(gòu)，因而對(duì)重金屬有較強(qiáng)的吸附能力。此外，在配位絡(luò)合作用下，粘土礦物對(duì)水體中的腐殖質(zhì)也有吸附能力。重金屬離子化合物不論是先由腐殖質(zhì)所螯合，還是先由粘土礦物所吸附，都會(huì)促進(jìn)粘土礦物更廣泛的結(jié)合。這種以礦物微粒為中心，吸附水中各種無機(jī)和有機(jī)膠體，其中包括重金屬離子各種化合態(tài)，構(gòu)成各種綜合聚集體的過程在水體底泥的形成和沉積中起重要作用。沉淀和重新溶入水中。水體中的膠體化學(xué)效應(yīng)對(duì)重金屬的遷移、轉(zhuǎn)化過程起著重要作用，約有6090以上的重金屬離子是與各類膠體相結(jié)合的。重金屬化合物被吸附在有

24、機(jī)膠體、無機(jī)膠體和礦物微粒上以后，就隨它們?cè)谒w運(yùn)動(dòng)，當(dāng)這些膠體微粒能夠相互聚集在一起，形成比較粗大的絮狀物時(shí)，就可能在水體中沉降下來，進(jìn)入水體底層，最終成為沉積物。重金屬隨膠體物質(zhì)沉入底泥，并不一定絕對(duì)穩(wěn)定地存在于沉積物中。水體中條件變化時(shí)還可能重新進(jìn)入水體，再次產(chǎn)生污染效應(yīng)。例如，水溶液的水質(zhì)變化，無機(jī)配位體氯離子等增多，腐殖質(zhì)增加或工業(yè)廢水中有機(jī)配位體排入可能使重金屬離子生成絡(luò)合物或螯合物又進(jìn)入水體。因此，被重金屬嚴(yán)重污染的水體底泥可以看作是一種危險(xiǎn)的二次污染源。（3）重金屬的氧化還原反應(yīng)重金屬在水體中還會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，隨著這種反應(yīng)的進(jìn)行，重金屬元素的價(jià)態(tài)也發(fā)生變化。在水體中重金屬元

25、素是升價(jià)還是降價(jià)，與水體中的氧和有機(jī)物的情況有關(guān)。影響較大的還有二氧化碳、氮、硫、錳等化合物。此外，在水體中的氧化還原反應(yīng)同pH值有密切關(guān)系。5農(nóng)藥的降解農(nóng)藥是水體中常見的污染物。有些農(nóng)藥在水體中較易分解，有些則比較穩(wěn)定，能長(zhǎng)期保持在水體中，對(duì)水體影響很大。（1）水生物降解水解作用許多農(nóng)藥，如有機(jī)磷和有機(jī)氮，在水體中易發(fā)生水解作用，這是農(nóng)藥的一個(gè)重要降解過程。光化作用有機(jī)氯、有機(jī)氮和有機(jī)磷等農(nóng)藥在陽光作用下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。某些化學(xué)鍵斷裂，形成自由基，與水中物質(zhì)作用，發(fā)生異構(gòu)化、代換和氧化等作用。觸媒作用農(nóng)藥在環(huán)境中無機(jī)和有機(jī)化合物的觸媒作用下，發(fā)生還原、氧化、水解和異構(gòu)化等作用。例如，在水體

26、下層，腐殖質(zhì)可引起農(nóng)藥中某些官能團(tuán)發(fā)生還原作用；基性氨基酸和還原性鐵卟啉能促使有機(jī)磷發(fā)生水解作用，DDT發(fā)生脫氫氯作用；鐵、錳和鈷的硫化物能催化農(nóng)藥發(fā)生氧化和還原反應(yīng)；銅離子能引起某些有機(jī)磷農(nóng)藥水解；粘粒上的酸根式基性離子在異狄氏劑異構(gòu)化以及莠去津和DDTT的水解中起觸媒作用。這些反應(yīng)對(duì)底泥中農(nóng)藥的降解有較大意義。（2）生物降解微生物對(duì)農(nóng)藥在環(huán)境中的降解起著極重要的作用。從表6-6可以看出，有多種微生物能分解農(nóng)藥。分解農(nóng)藥的微生物         表6-6微生物農(nóng)藥極毛桿菌屬三氯醋酸、2，4-D、滅草隆、五氯酚、百

27、草枯、敵草快、二硝甲酚棒狀桿菌屬2，4-D、百草枯芽孢桿菌屬茅草枯、滅草隆節(jié)核細(xì)菌屬三氯醋酸、茅草枯、2，4-D、2，4，5-T、敵稗、二硝甲酚黃桿菌屬茅草枯、2，4-D、2，4-D丁酸、柳芽丹諾卡氏菌屬茅草枯、2，4-D、2，4-DB、敵稗木霉屬三氯醋酸、茅草枯、毒莠定   三、水體污染的控制  城市污水和工業(yè)廢水是造成水體污染的主要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990年，全國(guó)廢水排放量（不包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)）為354億t，其中工業(yè)廢水排放量為249億t，生活污水排放量為105億t。因此防止水體污染的主要措施是控制廢水排放，除了控制城市污水和工業(yè)廢水這些點(diǎn)污染源的排放，對(duì)因雨水沖刷

28、將大氣中或土壤中的污染物帶入水體這類面污染源也應(yīng)積極設(shè)法治理。目前，對(duì)于前者已有了不少有效的措施，而后者尚無較好的解決方法。1控制廢水排放的措施結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推廣技術(shù)改造與革新，淘汰污染量大、技術(shù)落后的生產(chǎn)工藝；采用節(jié)水、循環(huán)用水和回收利用工藝，把污染物削減在生產(chǎn)過程中，主要措施有以下幾種：（1）改革或改進(jìn)生產(chǎn)工藝，減少污染物質(zhì)改革或改進(jìn)生產(chǎn)工藝，使生產(chǎn)中盡可能不用水或少用水；改變生產(chǎn)原料，從而不產(chǎn)生或少產(chǎn)生污染物質(zhì)。例如，在電鍍工藝中，采用無氰電鍍法，以使電鍍廢水中不含氰類物質(zhì)。又如采用無水印染工藝以代替有水印染工藝，從而使印染生產(chǎn)中清除印染廢水的排放。（2）重復(fù)利用廢水，使廢

29、水排放量減到最低水平重復(fù)利用廢水包括兩種情況：一是循環(huán)利用，即將廢水回收，繼續(xù)在該工段中加以利用；二是將廢水逐級(jí)多次利用。例如，可以根據(jù)工藝中不同工段對(duì)水質(zhì)的不同要求，將一個(gè)工段中的廢水輸往另一工段作為該工段用水，這樣水被多次利用，從而減少?gòu)U水的排放。（3）回收廢水中有用物質(zhì)回收廢水中有用物質(zhì)，使之變廢為寶，化害為利，這樣既可以減少生產(chǎn)成本增加經(jīng)濟(jì)收益，又可以降低水污染物質(zhì)的濃度，同時(shí)也減輕廢水處理的負(fù)擔(dān)。例如，從含酚廢水中回收酚，從堿法造紙的“黑液”中回收堿等。（4）加強(qiáng)對(duì)水體及污染源的監(jiān)測(cè)與管理加強(qiáng)對(duì)水體及污染源的監(jiān)測(cè)，制定和健全廢水排放的法規(guī)，加強(qiáng)排污管理。從制度和管理上控制隨意排污和超

30、標(biāo)排污的現(xiàn)象。2充分利用水體自凈能力以河流為例，河流的自凈作用主要是指排入河流的污染物濃度，在河水流向下游時(shí)的濃度自然降低的現(xiàn)象。如果在一段河流中排污，用系統(tǒng)分析的方法，在一定水質(zhì)要求下，充分利用河流的自凈能力，合理布點(diǎn)組織廢水排放。3廢水處理方法在目前的生產(chǎn)水平條件下，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生廢水和生活污水是不可避免的。為保證水體不被污染就必須對(duì)這些廢水在排入水體之前加以處理。清除各種污染物有多種方法，這些方法是針對(duì)不同性質(zhì)和形式的污染物而建立的。按照這些方法的不同機(jī)理可以分為下面四種類型。（1）物理方法通過物理作用來清除廢水中的污染物稱為物理處理法。常用的方法是利用過濾、沉淀、浮選等技術(shù)分離廢水中的

31、懸浮污染物。（2）化學(xué)處理法通過一些化學(xué)反應(yīng)清除廢水中污染物質(zhì)或使其轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)從而化有害為無害、有毒為無毒等，稱為化學(xué)處理法。常用的方法有中和法、氧化法、凝聚法、石灰解析法等。中和法主要用來除廢水的酸、堿性。氧化法主要是通過氧化作用加速污染物的降解和轉(zhuǎn)化。一般有三種方式：一是空氣氧化法，即將廢水暴露在空氣中，利用空氣氧化；二是化學(xué)氧化法，即在廢水中加高錳酸鉀、液氯、臭氧等強(qiáng)氧化劑使其發(fā)生氧化反應(yīng)；三是電解氧化法，即利用電解的基本原理，使廢水中有害物質(zhì)通過電解過程，在陰陽兩級(jí)分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，以消除污染物質(zhì)?；瘜W(xué)凝聚法這是處理廢水常用的一種方法。當(dāng)廢水中含有許多膠體物質(zhì)，用物理方法不易

32、除去時(shí)，常加凝聚劑，如硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、明礬、鋁酸鈉、氧化鐵等，以清除膠體帶的電荷，使之變成絮狀，迅速下沉。電解凝聚法電解凝聚法與化學(xué)凝聚法基本相同，即清除膠體上的電荷，使其發(fā)生凝聚作用。不過，后者是促使膠體下沉，前者是促使肢體聚集于液體表面。電解凝聚法常用于去除廢水中的乳化油。通過電解作用使陽極電板上產(chǎn)生礬花，即氫氧化鐵，陰極產(chǎn)生氫氣。礬花和氣體氣泡不斷上升，將乳化油帶至液面產(chǎn)生凝聚、吸附和浮托等作用，因此又稱電浮選法。（3）物理化學(xué)法物理化學(xué)法有離子交換法、吸附法、萃取法、分離技術(shù)等。離子交換法這個(gè)方法是使硬水軟化的傳統(tǒng)方法，現(xiàn)在是深度處理廢水和回收其中有用物質(zhì)的重要方法之一。常用

33、于除去或回收廢水中的重金屬。即利用離子交換作用，把廢水中希望除去的或回收的陽離子或交換，如：RH+M+=RM+H+RH交換樹脂M+金屬交換離子R樹脂母體然后用水或其它液體淋洗樹脂，將其中重金屬洗出，樹脂復(fù)原。離子交換樹脂有天然和人工合成產(chǎn)物兩種。此外，天然的蒙脫石、沸石、多水高嶺土和伊利石等均有離子交換吸附能力，也可用于處理廢水，并具有來源容易、成本低等優(yōu)點(diǎn)。吸附法吸附法是采用固體多孔吸附劑，吸附廢水中的味、臭、色、油、酚等污染物的處理方法。屬于這類吸附劑的有活性炭、活性硅石、硅酸、白土、蒙脫石、氧化鋁和骨粉等。萃取法采用某種有機(jī)溶劑，從廢水中除去或回收可溶于該溶劑中的污染物的處理方法，例如，

34、用重質(zhì)苯、異丙醚等革取廢水中的酚。泡沫分離這種方法是把空氣吹入廢水中，或者在廢水中投放表面活性物質(zhì)，使水中形成許多泡沫，水中表面活性或非活性污染物質(zhì)吸附在泡沫上，升至水面，不斷刮去泡沫，就能達(dá)到去除污染物的目的。膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)可分為電滲析法、擴(kuò)散滲析法、反滲透法和超過濾法四種形式。a電滲析法電滲析是在離子交換法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)分離技術(shù)。溶液中的離子在直流電場(chǎng)的作用下，有選擇地通過離子交換膜進(jìn)行定向遷移，此法多用于海水和苦咸水除鹽、制取去離子水等。b擴(kuò)散滲析擴(kuò)散滲析即為濃差滲析，利用半透膜（只能透過溶劑或只透過溶質(zhì)的膜）使溶液中的溶質(zhì)由高濃度一側(cè)，通過膜向低濃度一側(cè)遷移。此法主要用于酸、堿廢液的處理、回收和有機(jī)、無機(jī)電解質(zhì)的分離、純化。c反滲透反滲透是以壓力為推動(dòng)力，把水溶液中的水分離出來，同時(shí)分離、濃縮溶液中的分子態(tài)或離子態(tài)物質(zhì)的方法。反滲透法在化工分離技術(shù)、硬水軟化、制取高純水和分離細(xì)菌、病毒等方面得到廣泛應(yīng)用。d超過濾法超過濾法是以壓力為推動(dòng)力，使水溶液中大分子物質(zhì)和水分離。其本質(zhì)是機(jī)械篩濾。在這種方法中，膜表面孔隙大小是主要控制因素。（4）生物處理法生物處理法也稱生化處理法。生物處理法是處理廢水中應(yīng)用最久、最廣和相當(dāng)有效的一種方法。它是利用自然界存在的各種微生物，將廢水中有機(jī)物進(jìn)行降解，達(dá)到廢水凈化的目的。根據(jù)廢水處理過程中起作用的微