污水处理：保护环境的使命与责任

 水体污染与自净、水体中的主要污染物、污染物在水体中的迁移转化和水污染对人体健康的影响等。

　　1）水体污染与自净

　　水体污染(water body pollution)：主要是由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。�

　　水体自净(self-purification of water body)广义的是指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经一段时间后恢复到受污染前的状态；狭义的是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水质净化的作用。�

　　影响水体净化过程的因素很多，主要有河流、湖泊、海洋等水体的地形和水文条件，水中微生物的种类和数量，水温和复氧状况，污染物的性质和浓度等。水体自净机理包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以及生物化学过程。各种过程可同时发生、相互影响。

　　水体自净作用可分为三类：(1)物理自净。污染物进入水体后，不溶性固体逐渐沉至水底形成污泥；悬浮物、胶体和溶解性污染物则因混合稀释而逐渐降低浓度。(2)化学自净。污染物进入水体后，经络合、氧化还原、沉淀反应等而得到净化。如在一定条件下水中难溶性硫化物可以氧化为易溶性的硫酸盐。(3)生物自净。在生物的作用下，污染物的数量减少，浓度下降，毒性减轻、直至消失。例如，悬浮和溶解在水体中的有机污染物，在需氧微生物作用下，氧化分解为简单、稳定的无机物，如二氧化碳、水、硝酸盐和磷酸盐等，使水体得到净化。一般说来，物理和生物化学过程在水体自净中占主要地位。对有机物来说，生物自净作用是最重要的。水体自净作用可以在同一介质中进行，也可在不同介质之间进行。例如，河水自净过程大致如下：当污水进入河流之后，首先是混合稀释、扩散，以及反应生成的沉淀物质和吸附有污染物的固体沉入水底，使水中污染物浓度下降；水的最终净化主要靠微生物的作用。微生物把污染物质作为营养源，通过生物化学过程，把复杂化合物变成简单化合物，最终产物是二氧化碳、水等无机物。此外，各类水生生物摄取较大的固体食物或其他生物，包括细菌、植物，这在河水自净中也起着重要作用。藻类和其他绿色植物的光合作用，也有助于水的净化。

　　水体自净作用是有限的，当人类直接或间接排放的污染物大量进入水体，而超过它的自净作用时，就会造成水体污染。原则上，进入水体的污染物最终都能被净化，但由于环境差异，污染物的性质及污染程度不同，净化的难易和净化的速度也不同。了解污染物的性质与含量以及它们在水体中的存在形式、化学行为，对于研究水体的自净能力、采取措施防止和克服污染所造成的危害具有重大的意义。

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2）水体中的污染物

　　水体污染主要由人为污染造成的。污染物的种类繁多，包括无机和有机有毒物质、耗氧有机物、石油类、放射性物质、热污染以及病原微生物等。下面将就几类主要的水体污染物分别加以说明。

　　● 病原体污染物�

　　生活污水、畜禽饲养场污水以及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫。水体受到病原体的污染会传播疾病，如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。从前流行的瘟疫，有的就是水媒型传染病。如1848年和1854年英国两次霍乱流行，死亡万余人；1892年德国汉堡霍乱流行，死亡750余人，均是水污染引起的。

　　受病原体污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和大肠杆菌指数及菌值数为病原体污染的直接指标。病原体污染的特点是：(1)数量大；(2)分布广；(3)存活时间较长；(4)繁殖速度快；(5)易产生抗药性，很难绝灭；(6)传统的二级生化污水处理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。常见的混凝、沉淀、过滤、消毒处理能够去除水中99%以上病毒，如出水浊度大于0.5度时，仍会伴随病毒的穿透。病原体污染物可通过多种途径进入水体，一旦条件适合，就会引起人体疾病。

　　● 耗氧污染物�

　　在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用20℃时，五天生化需氧量(BOD5)表示。

● 植物营养物�

　　植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的"富营养化"对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。

　　富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，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。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短期内出现。�

　　植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农家肥)、工业废水、垃圾等。每人每天带进污水中的氮约50g。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水体中。天然水体中磷和氮(特别是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生长的控制因素。当大量氮、磷植物营养物质排入水体后，促使某些生物(如藻类)急剧繁殖生长，生长周期变短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物所分解，不断产生硫化氢等气体，使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物的大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把生物所需的氮、磷等营养物质释放到水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，水体富营养化后，即使切断外界营养物质的来源，也很难自净和恢复到正常水平。水体富养化严重时，湖泊可被某些繁生植物及其残骸淤塞，成为沼泽甚至干地。局部海区可变成"死海"，或出现"赤潮"现象。

　　常用氮、磷含量，生产率(O2)及叶绿素-α作为水体富营养化程度的指标。表3-7是用总磷、无机氮划分水体富养化程度的指标。防治富营养化，必须控制进入水体的氮、磷含量。