水质监测技术基础

　　水体(water body)是江河湖海、地下水、冰川等的总称，是被水复盖地段的自然综合体。它不仅包括水，还包括水中溶解物质、悬浮物、底泥、水生生物等。水与水体是两个紧密联系又有区别的概念。从水体概念去研究水环境污染，才能得出全面、准确的认识。 水是自然界的基本要素，是人类和生物赖以生存的基本条件。

　　水资源是可再生资源，但不是取之不尽的。人类能直接利用的水资源仅是只占总水储量中2.53%的淡水中的0.34%的江河湖泊及浅层地下水(表1)。我国的水资源分布具有地区、进程上的不均匀性，是水资源相对较少的国家。平均年降水深633毫米(800毫米，亚洲740毫米)，多年平均年河川径流总量26600多亿立方。人均占有水量只相当于世界人均占有河川年径流量的1/4。所以，防治水污染，就成为保护水资源一个重大课题。

　　2.什么是水体的自净和水体污染water pollution ?

　　水 在自然界中不断徨，从而不断面更替和获得自身净化。表1列出了各种水体的更替期。水体中的污染物质经扩散、稀释、沉淀、氧化还原、分解等物理化学过程及微 生物的分解、水生生物的吸收等作用后，浓度自然，就这就是水体的自净作用。这一过程还包括水中的一氧碳、硫化氢等气体向大气释放和空气中的氧、二氧化碳溶 解于水的过程。水的自净与气象、水文、地质条件如降雨量、径流量、潮汐、水体更替周期有关。

　　水体自净过程的特征 废水和污染物进入水体后，即开始自净过程，自净机制包括物理自净、化学和物理化学净生物和生化自净。该过程由弱到强，直到趋于恒定。自净过程的主要特 征：1)污染物浓度逐渐下降;2)一些有毒污染物可经各种物理、化学和生物作用，转变为低毒或无毒物质;3)重金属污染物以溶解态被吸附或转变为不容性化 合物，沉淀后进入底泥;4)部分复杂有机物被微生物利用和分解，变成二氧化碳和水;5)不稳定污染物转变成稳定的化合物;6)自净过程初期，水中溶解氧含 量急剧下降，到达**点后又缓慢上升，逐渐恢复至正常水平;7)随着自净过程及有毒物质浓度或数量的下降，生物种类和个体数量逐渐随之回升，终趋于正常 的生物分布。

　　排入水体的污染物质一旦超过了水体的自净能力，使水体恶化，达到了影响水体原有用途的程度，这时可以说，水被污染了。

　　表1 地球各种水体的循环更替期

　　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

　　积雪高山冰川 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

　　水体中主要污染物及其来源

　　水全污染物可分为四大类：

　　1、无机无毒物：酸、碱、一般无机盐、氮、磷等植物营养物质;

　　2、无机有毒物：重金属、砷、氟化物等;

　　3、有机无毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白质等;

　　4、有机有毒物：苯酚、多环芳烃、PCB、有机氯农药等。 有机物污染的特征是耗氧，有毒物的污染特征表现为生物毒性。 1)水体化学污染物

　　①需氧污染物

地表水的溶解氧含量，一般不低于4毫克、升，清洁的淡水中溶解如本书附录所示。国外一些地区依溶解氧、生化需氧量等指标的不同，将河流水质进行分类，如表 2所示。 水体中所含的碳氢化合物、脂肪、蛋白质等有机化合物中水中微生物等作用下，*终分解为二氧化碳、水等简单的无机物，同时消耗大量的氧;而水体中的亚硫酸 盐、硫化物、亚铁盐和氨类等还原性物质，在发生化学氧化时，也要消耗水中的溶解氧。这些物质就统称为需氧污染。水中溶解氧的下降，势必影响鱼类及其他水生 生物的正常生活，水质恶化。一般来说，大多数鱼类要求生活在溶解氧在4毫克/升以上的水中(如河鳟为3～12毫克/升，鲤鱼为6～8毫克/升，青、草、 鲢、鳙鱼为5毫克/升以上)。当溶解氧<1毫克/升时，大部分鱼类窒息死亡。溶解氧消失时，水中嫌气细菌毓起来，有机物分解放出甲烷和硫化氢，水体 更发臭了。 需氧污染物主要来自城乡生活污水和造纸、食品、印染、制革、焦化、石油化工等工业废水。

 表2 河流分类

　　分类 BOD5(毫克/升) 氨氮(毫克/升) 悬浮固体(毫克/升)

　　很清洁 <1 0.04 4

　　清 洁 ～2 0.24 15

　　尚清洁 ～3 0.67 15

　　可 疑 ～5 2.5 21

　　劣 >10 6.7 35

　　②重金属

重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的 特点是：(1)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀 作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源;(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成 络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来;(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧 化还原条件而转化。 (4)在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1～10毫克/升，镉为0.01～0.001毫克/升);在微生物作用会转化为毒性更 强的有机金属化合物(如洋-甲基汞);可被 生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑 制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高 铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。

③一般有机物

a油类 油类已成为水体，特别是海洋污染的主要物质。石油进入水体，除了〖挥发一部分外，在水面形成油膜(低分子烃类可溶于水)，由于风浪 作用，又可生成乳化油(其油滴平均直径约0.5～25微米)。油能粘住鱼卵和鱼，降低孵化率并使鱼畸形、死亡。如海水中含油100毫克/升，可使95%的 美洲大海虾幼体于24小时内死亡(LD50为1毫克/升);含油0.01毫克/升可使鱼虾贝类有石油臭味。油类还会附海兽和鱼类的呼吸器官，使其窒息而 死。总之，油类会降低水生生物的品质和数量，影响水资源的。 b 酚类 属于可被天然分解的有机物。其分解速度取决于其结构(单元酚分解较二元酚、三元酚易)、初始浓度、微生物条件、温度、曝气条件等因素，酚类生物分解*适宜 的水温是15～25℃。 我国各地有氰电镀废水含氰经常为30～35毫克/升;某些焦化厂粗苯和纯苯分离水含氰1～96毫克/升;化肥厂煤气洗 气水含氰180毫克/升。

④ 酸碱及一般无机盐类 酸主要来自矿坑废水、工厂酸洗水、硫酸厂、粘胶纤维、酸法造纸等，酸雨也是某些地区水体酸化的主要来源。碱主要来自造纸、化纤、炼油等工业。酸碱污染不仅 可腐蚀船舶和水上构筑物，改变水生生物的生活条件，还可大大增加水的硬度(生成无机盐类)，影响水的用途，增加工业用水处理费用等。

 ⑤ 植物营养物 植物营养物主要指氮、磷化合物。主要业源是化肥、农业废弃物、生活污水和造纸制革、印染、食品、洗毛等工业废水。如，城市居民每人每天排放污水中的氮约 50克。美国生活污水中50～75%的磷是洗涤剂产生的(一般洗衣粉中含有10～35%的三聚磷酸钠Na5P3O10)。 植物营养物污染主要表现为水体富营养化。水体营养化程度与磷、氮含量关，磷的作用大于氮。一般业说，总磷和无机氮分别超过20毫克/米3，300毫克/米 3，就可以认为水体处于富营养化。有人建议，氮和磷的**允许浓度分别为10和300毫克/米3。

　　⑥其它化学污染物

　　3.什么是水体一次污染和二次污染 ?

　　一次污染物又称“原生污染物”，是由污染源直接排放进入环境的，其物理和化学性状未发生变化的污染物质。环境污染主要是由一次污染物造成的，其来源清楚， 可以采取措施加以控制。二次污染物也称“次生污染物”，是一次污染物在物理、化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应，所形成的物化 特征与一次污染物不同的新污染物，通常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重，如水体中无机汞化合物通过微生物作用可转变为更有毒的甲基汞化合物，进入 人体易被吸收，不易降解，排泄很慢，容易在脑中积累;大气中的二氧化硫和水蒸汽可氧化为硫酸，进而生成硫酸雾，其刺激作用比二氧化硫强10倍。

　　4.什么是点污染源、线污染源和面污染源?

　　点污染源

　　是指集中由排污口排入水体的污染源。它又分为固定的点污染源(如工厂、矿山、医院、居民点、废渣堆等)和移动的点污染源(如轮船、汽车、飞机、火车等)。 造成水体点污染源主要有以下几种工业：食品工业、造纸工业、化学工业、金属制品工业、钢铁工业、皮革工业、染色工业等。点污染源排放污水的方式主要有4 种：直接排污水进入水体;经下水道与城市生活污水混合后排入水体;用排污渠将污水送至附近水体;渗井排入。

　　线污染源

　　是指呈线状分布的污染源。如输油管道、污水沟道以及公路、铁路、航线等线状污染源。线污染源所形成的危害大大低于点污染源，但一旦形成污染源，其后果也是极其可怕的。

　　面污染源

　　指在一个大面积范围排放污染物的污染物。如喷洒在农田里的农药、化肥等污染物，经雨水冲刷随地表径流进入水体，从而形成水体污染。

　　5.什么是化学性污染 ?

　　污染杂质为化学物品而造成的水体污染。化学性污染根据具体污染杂质可分为6类： (1)无机污染物质：污染水体的无机污染物质有酸、碱和一些无机盐类。酸碱污染使水体的pH值发生变化，妨碍水体自净作用，还会腐蚀船舶和水下建筑物，影响渔业。

　　(2)无机有毒物质：污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的物质，主要有汞、镉、铅、砷等元素。

　　(3)有机有毒物质：污染水体的有机有毒物质主要是各种有机农药、多环芳烃、芳香烃等。它们大多是人工合成的物质，化学性质很稳定，很难被生物所分解。

　　(4)需氧污染物质：生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和酚、醇等有机物质可在微生物的作用下进行分解。在分解过程中需要大量氧气，故称之为需氧污染物质。

　　(5)植物营养物质：主要是生活与工业污水中的含氮、磷等植物营养物质，以及农田排水中残余的氮和磷。

　　(6)油类污染物质：主要指石油对水体的污染，尤其海洋采油和油轮事故污染*甚。