水环境学
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第一节 污染物的分类及危害

一、污染物分类

通常,天然水体所包含的各种阴阳离子、气体、微量元素以及胶体、悬浮物质等对人体和生物的健康影响不大。然而,在人类利用和改造自然的过程中,消耗了一定的纯净水体并排放了含有大量有毒有害物质的污废水,从而直接或间接改变了水体的化学成分。

进入水体的污染物种类繁多,危害各异,其分类方法依不同的要求可有多种。按污染的属性进行分类,可分为物理性污染物、化学性污染物和生物性污染物三类,其下又细分为无机无毒污染物、耗氧有机物(有机无毒物)、有毒物质、生源物质、放射性污染物、油类污染物、生物污染物、固体污染物、感官性污染物和热污染10种,详见表3-1。

表3-1 水体中主要污染物质及特征

续表

二、水污染的危害

水体受污染后,能使水环境系统产生物理性、化学性和生物性的危害。所谓物理性危害,是指恶化感官性状,减弱浮游植物的光合作用,以及热污染、放射性污染带来的一系列不良影响;化学性危害,是指化学物质降低水体自净能力,毒害动植物,破坏生态系统平衡,引起某些疾病和遗传变异,腐蚀工程设施等;生物性危害,主要指病源微生物随水传播,造成疾病蔓延。

耗氧有机物绝大多数无毒,但消耗溶解氧过多时,将造成水体缺氧、水质恶化,致使鱼类等水生生物窒息而死亡。目前水污染造成的死鱼事件,几乎绝大多数是由于这种类型污染所致。除乌鳢、鳝鱼、泥鳅等低等鱼类在必要时可以利用空气中的氧以外,绝大部分鱼要求溶解氧含量为3~4mg/L,鲤鱼要求6~8mg/L,我国特有的饲养品种,如青鱼、草鱼、鳙鱼等要求溶解氧含量5mg/L以上。当溶解氧不足时,就试图逃离,当溶解氧下降到1mg/L时,大部分鱼类就会窒息死亡。当水体中的氧耗尽时,有机物将在厌氧微生物作用下分解,产生CH4、NH3、H2S等有毒物质,使水体变黑发臭,令人厌恶,严重毒化周围环境。

水体中氮、磷等营养元素增多会引起富营养化现象。富营养化是指湖泊、水库和海湾等封闭性或半封闭性水体内的营养元素富集,导致水体生产力提高,藻类异常繁殖,使水质恶化的过程。水体呈富营养化状态时,藻类大量繁殖,并成片成团地覆盖水体表面,水体透明度明显下降,溶解氧降低,对鱼类生长极为不利,严重缺氧时会使鱼类死亡。然而,过饱和的溶解氧又会使鱼类产生阻碍血液流通的生理疾病,甚至死亡。

重金属毒性强,饮用水含微量重金属,即可对人体产生毒性效应。一般重金属产生毒性的浓度范围大致是1~10mg/L。毒性强的汞、镉产生毒性的浓度为0.1~0.01mg/L。多数重金属半衰期长,一段时期内不易消失,进入水体后,也不能被微生物所降解,这是重金属与有机污染物最显著的区别。此外,水体中的微量重金属可被水生生物(如鱼类等)摄取吸收,并可通过食物链(如人吃鱼等)逐级放大,以致达到很高的富集系数和毒性影响。例如,日本的“水俣病”就是甲基汞通过鱼、贝类等食物摄入人体后引起中毒所致;“骨痛病”则是由于镉中毒引起的骨骼软化所致。

近年来,为了防治农业病虫害,许多地方大量使用难分解有机有毒农药,这些农药化学性能稳定、不易分解消失,可长期残留在土壤和作物上,或受雨水冲刷进入水体,危害水生生物的生长和生存。以有机氯农药为例,常见的有机氯农药有DDT、六六六等,多数农药具有剧毒、高效、难分解、易残留等特性,其中DDT可以在人体中累积,造成慢性中毒,影响神经系统,破坏肝功能,造成生理障碍。此外,难分解有机毒物质与重金属相似,也能在食物链中高度富集,最终危害人体健康。

石油类污染物进入水体后会影响水生生物的生长,降低水资源的使用价值。大面积的油膜将阻碍大气中的氧气进入水体,从而降低水体的自净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大,并使鱼虾类产生石油味,降低水产品的使用价值。此外,石油类污染物中还包含一些多环芳烃致癌物质,可经水生生物富集后危害人体健康。

酚类化合物具有较弱的毒性。长期摄入超过人体解毒剂量的酚,会引起慢性中毒。苯酚对鱼的致死浓度为5~20mg/L,当浓度为0.1~0.5mg/L时,鱼类食用有酚味。

氰化物具有剧毒性,0.12g氰化钾或氰化钠可使人立即致死。水体中氰化物含量超标能抑制细胞呼吸,引起细胞内窒息,造成人体组织严重缺氧的急性中毒。

病原微生物可引起各类肠道传染病,如霍乱、伤寒、痢疾、胃肠炎及阿米巴、蛔虫、血吸虫等寄生虫病。另外还有致病的肠道病毒、腺病毒、传染性肝炎病毒等。