水体污染
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。
概述 作为环境介质的水通常不是纯净的,其中含有各种物理的、化学的和生物的成分。水中各种成分及其含量不同,水的感官性状(色、臭、味、浑浊度等)、物理化学性能(温度、pH 值、电导率、氧化还原电势、放射性等)、化学成分(无机物和有机物)、水中生物组成(种类、数量等)和水体底泥状况也就有差别。
早期的水体污染主要是人口稠密的大城市的生活污水造成的。产业革命以后,工业排放的废水和废物成为水体污染物的主要来源。随着工业生产的发展,水污染范围不断扩大,污染程度日益严重。20世纪50年代以后,在一些水域和地区,由于水体严重污染而危及人类的生产和生活。70年代以来,人们采取了一些防治污染措施,部分水体的污染程度虽有所减轻,但全球性的水污染状况还在发展,尤其工业废弃物对水体的污染还具有潜在的危险性。若干水资源因受到污染而降低或丧失了使用价值,使水资源更加短缺。
按污染物划分的污染类型 水体污染物的分类方法不一。如从卫生学角度,多按化学性污染物、物理性污染物和物性污染物划分;从化学角度,多按无机有毒物质、无机有害物质、有机有毒物质、有机有害物质和病原体等划分。环境工程学则基本上是依污染物质或能量(如热污染)所造成的各类型环境问题以及不同的治理措施,对水体污染类型作如下分类:
病原体污染 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。水体受到病原体污染,会传播疾病。历史上流行的瘟疫,有的就是水媒型传染病,如1848年和1854年英国两次霍乱流行,各死亡约万余人;1892年德国汉堡霍乱流行,死亡7500余人,都由于水污染引起。由水体引起的传染病主要有病菌引起的痢疾、伤寒、副伤寒、霍乱、副霍乱等;病毒引起的小儿麻痹、传染性肝炎等;其他病原体引起的有姜片虫病、血吸虫病、阿米巴痢疾、钩端螺旋体病等。
需氧物质污染 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,因而被称为需氧污染物。这类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,有机物将进行厌氧分解,产生硫化氢和硫醇等难闻气味,使水质进一步恶化。
植物营养物质污染 生活污水和某些工业废水中, 经常含有一定量的磷和氮等植物营养物质。施用磷肥、氮肥的农田水中,也含有磷或氮。含洗涤剂的污水也有不少的磷。这些物质都可引起水体富营养化,使水质恶化。
石油污染 主要发生在海洋,危害是多方面的。如在水面上形成油膜,能阻碍水体的复氧作用。油类粘附在鱼鳃上,可使鱼窒息;粘附在藻类、浮游生物上,可使它们死亡。油类会抑制水鸟产卵和孵化,破坏它们羽毛的不浸水性能。石油污染还能使水产品质劣化。
热污染 是工矿企业向水体排放高温废水造成的。热污染使水温升高,水中化学反应、生化反应的速度随之加快,溶解氧减少,影响鱼类的生存和繁殖。例如鳟鱼虽在24℃的水中生活,但其繁殖温度则要低于14℃。一般水生生物能够生存的水温上限是33~35℃。水温升高会使氰化物、重金属离子等毒物的毒性增强。
放射性污染 是放射性物质进入水体造成的。放射性物质主要来源于核动力工厂排出的冷却水,向海洋投弃的放射性废物,核爆炸降落到水体的散落物,核动力船舶事故泄漏的核燃料。开采、提炼和使用放射性物质时,如果处理不当,也会造成污染。水中的放射性污染物可以附着在物体表面,也可进入生物体内蓄积起来。
有毒化学物质污染 主要是重金属和难分解的有机物的污染等。重金属在工厂矿山生产过程中随废水排出,通过各种途径进入水体造成污染。重金属有汞、镉、铬、铅、钒、钴、钡等,其中以汞和镉、铅危害较大。其他还有硒、镍、锰等。砷由于毒性大,也列入危害大的重金属之列。有毒重金属在自然界中一般不易消失,它们能通过食物链而被富集。这类物质除直接作用于人体引起疾病外,某些金属还可能有促进慢性病发展的作用。难分解的有机物主要是有机氯化合物、多环有机化合物、有机氮化合物(芳香胺类)和有机重金属化合物等。其中有不少难分解有机物是致癌物。难分解有机物污染水体,对人类危害极大。
盐污染 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,影响各种用水水质。盐污染主来自生活污水和工矿业废水,以及某些工业废渣。但70年代以来,由于酸雨的规模日益扩大,造成土壤酸化,地下水矿化度因而增高。 按水体划分的污染类型 按水体类型可分为:
河流污染 河流是陆地上最重要的水体。世界上的大工业区和城市大都建立在河流之滨,依靠河流供水、运输,也将废水排入河流。如今工业地区的河流和人口密集地区的河流受到不同程度的污染。例如美国约有16500个下水道系统和 30多万个工厂将废水排入河流等水体中。美国全国52条主要河流都受到不同程度的污染,据1970年资料,其中有10条河流受污染的河道长度为总长度的90%。1980年中国全国水质调查,对798座城镇的不完全统计,1979年日平均排放废水量为7258万吨(不包括电厂冷却水和矿井废水),其中工业废水占81.2%,生活污水占18.8%。90%以上的废污水未经处理直接排入水域。1981年估计,全国日排废污水量已接近1亿吨。中国78条主要河流,有54条遭到污染,其中有14条污染严重。
河流污染有如下特点:
① 污染程度随径流量变化:河流的径流量和排入河流中的污水、污物量决定了稀释比。在排污量相同的情况下,如果河流的径流量大,污染程度就轻,反之就重。河流的径流量随时间而变化,因此河流的污染程度也随时间而变化。 ② 污染物扩散快:河水是流动的,上游遭受污染会很快影响到下游。从污染对水生生物的生活习性(如鱼的洄游)的影响来看,一段河流受到污染,可以影响到整个河道生态环境。因此,河流污染影响范围不限于污染发生区及其下游地区。
③ 污染影响大:河流是主要的饮用水源,河水中的污染物可以通过饮水危害人类;不但如此,河流还可以通过物链和通过河水灌溉农田危害人类。 美国哈得孙河上漂浮着垃圾和死鱼。
湖泊(水库)污染 湖泊、水库是陆地上水交换缓慢的水体,其中非排水湖(如里海)对入湖物质的积累状况与海洋相同。排水湖也常因流速慢、流量小,某些污染物会长期停留湖中,发生量的积累和质的变化,改变水体状况和造成危害。 湖泊污染的主要现象是水体的富营养化。美国伊利湖是较典型的富营养化湖泊。伊利湖面积约为 26000平方公里,周围有底特律等五大城市,沿岸居民1300万,每天排入湖中的污水736万吨,其中含有大量有机质、磷酸盐、硝酸盐和卤化物等,造成湖水富营养化,使水中生态系统发生变化。
湖泊、水库受工业排放物污染也很严重。如世界上最大的湖泊——里海,周围开采石油的钻井逐年增多,沿岸已有炼油厂100多个,大量油污排入海中。20世纪30年代每年捕鱼量为50万吨,60年代下降到23万吨。名贵的鲟鱼捕获量1970年只有20世纪初的1/4。此外,如鲷鱼减少了一半,鲤鱼减少到1/5,鲈鱼减少到1/9,白鲑基本绝迹。相反地低等的鱼类却大量增加,如小□鱼产量同期增长了35倍。 海洋污染 海洋约占地球总面积的71%,是地球上最大的水体。目前受污染最严重的是靠近工业发达地区的海域,尤其是波罗的海、地中海北部、美东北部沿岸海域和日本的濑户内海。波罗的海是与外海海水交换作用较弱的内海,面积36.6万平方公里,为苏联、芬兰、瑞典、丹麦、波兰、德意志联邦共和国和德意志民主共和国等工业国家所包围。这些国家向波罗的海排放的废水量很大,仅苏联每天就达300万吨。波罗的海已成为一个被重金属和农药等严重污染的海域。此外,磷酸盐污染也很严重,每年排入的磷总量为2万多吨,浮游生物因而大量繁殖。它们死亡后沉入海的深层,分解时消耗了深层的溶解氧,加上波罗的海在60米深处有一个盐跃层,限制了氧气向深层传递,造成某些海域的无氧区,甚至产生硫化氢气体。这种情况如果继续下去,波罗的海60米以下的深层将成为无生命的“死海”。
日本濑户内海,据调查有2/3的海底已经没有或者几乎没有生物。在无生物的海底积有发臭的污泥。濑户内海的大阪湾、吴湾等海域的底泥中还积有大量的汞、铅、铜等重金属。濑户内海的水质污染也很严重,三田尻湾海水的化学需氧量(COD)高达248毫克/升,溶解氧却只有0.3毫克/升,湾内的渔业资源已全被破坏。濑户内海赤潮频繁,在1955年以前的几十年间发生过5次,1965年一年中就发生44次,1970年发生79次,而1976年一年中竟发生326次。
海洋污染有如
① 污染源多而复杂:除了在海上航行的船只、海上油井外,还有沿海和内陆地区的城市和工矿企业排放的污染物,最后大都进入海洋。如陆地上的污染物可通过河流进入海洋。大气污染物也可以通过气流运行到海洋上空,随雨水降入海洋。海水中检测出的DDT,大部是通过大气进入海域的。
② 污染的持续性强,危害性大:海洋是各地区污染物的最后归宿。污染物进入海洋后,很难再转移出去。不能溶解和不易分解的污染物(如重金属和有机氯农药等),便在海洋中积累起来,数量逐年增多,还能通过迁移转化而扩大危害。据估计,目前已有100万吨以上的DDT进入海洋,被海洋生物所富集,对人类构成了潜在的威胁。
③ 污染范围大:世界上的各个海洋是互相沟通的,海水也在不停地运动着,污染物在海洋中可以扩散到任何角落。海洋环境中原来不存在多氯联苯,现在可从在北冰洋和南极洲捕获的鲸鱼体中检出,也可以在太平洋复活节岛附近海域采集到的浮游生物体中检出,可见,这种污染物已由近岸扩散到远洋。
地下水污染 地下水和地表水都是水资源的组成部分,两者互相转化,是难以截然分开的。地下水具有水质洁净,分布广泛,温度变化小,利于储存和开采等特点,愈来愈成为城镇、工业区,尤其是干旱和半干旱地的主要供水水源。在中国,据80个大中城市统计,以地下水作为供水水源的城市占60%以上,如北京、沈阳、西安、银川、石家庄、济南等。近年来,这些城市的地下水都遭到不同程度的污染,污染物主要来自工业废水和生活污水。地下水硬度升高,并且含有酚、硝酸盐、汞、铬、砷、锰、氰等。因为过量开采,造成大面积地下水位下降,甚至引起局部地区地面沉降
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