水中的污染物

水是一种宝贵的自然资源，不但为人类生活、动植物生长所不可缺少， 而且在工业生产上有多种用途，例如，可作为传递热量的介质、工艺过程中的溶剂、洗涤剂、吸收剂，也可用作生产的原料或反应介质。

由于水是一种很好的溶剂，所以天然水即使未被污染也是不纯的，总含有一些溶质。例如，海洋中的水含有各种元素的可溶性盐的总质量分数约为3.5％，其中主要为氯化钠。井水、泉水及地面上、江河中的水则往往含有泥砂悬浮物及钙、镁等元素的可溶性盐。除了水中的天然杂质以外，人类的生活和工农业生产又给水源带进了许多污染物，有固态的，也有液态的。固态的有各类矿物(粘土、石英等)微粒形成的胶态物质或悬浮物，一些有机物(腐植质、蛋白质等)和无机物(金属的水合氧化物等)形成的悬浮颗粒和污泥，以及各种夹杂物。对于液态的污染物，按化学成分可以分为无机污染物和有机污染物两类。

  1. 无机污染物

无机污染物中，毒性较显著的有汞、镉、铅、铬等重金属的离子和非金属砷的化合物以及氰化物。重金属离子的致害作用在于使人体中的酶失去活性，它们的共同特点是即使含量很小也有毒性，因为它们能在生物体内积累， 不易排出体外，因此危害很大。

水中的汞来源于汞极电解食盐厂、汞制剂农药厂、用汞仪表厂等的废水。汞中毒后，会引起神经损害、瘫痪、精神错乱、失明等症状，称为水俣病。汞的毒性的大小与其存在形态有关，+1 价汞的化合物如甘汞 Hg2Cl2(难溶于水)毒性小，而+2 价汞的毒性就大。水中的无机汞在微生物的作用下会转变成有机汞：

HgCl2＋CH4C 微生物 CH3HgCl＋HCl

有机汞如 CH3Hg+离子的毒性更大，50 年代发生在日本的水俣病就是无机汞转变为有机汞，累积性的汞中毒事件。我国规定工业废水中汞的最大允许排放浓度(以 Hg 计)为 0.05mg·dm-3。

水中镉的主要存在形态是 Cd2+，来源于金属矿山、冶炼厂、电镀厂、某

些电池厂、特种玻璃制造厂及化工厂等的废水。镉有很高的潜在毒性，饮用水中含量不得超过 0.01mg·dm-3，否则将因累积而引起贫血、肾脏损害，并且使大量钙质从尿中流失，引起骨质疏松。日本富山镉中毒事件就是镉污染所引起。中毒后骨骼变脆，全身骨节疼痛难忍，称为骨疼病。我国工业废水中镉的最大允许排放浓度(以 Cd 计)为 0.1mg·dm-3。

水中铅的主要存在形态为 Pb2+，来源于金属矿山、冶炼厂、电池厂、油漆厂等的废水。铅能毒害神经系统和造血系统，引起痉挛、精神迟钝、贫血等。我国工业废水中铅的最大允许排放浓度(以 Pb 计)为 1.0mg·dm-3。

水中铬的主要存在形态是铬酸根离子(CrO 2− ) 或重铬酸根离子

(Cr O 2_ )。来源于冶炼厂、电镀厂及制革、颜料等工业的废水。铬的毒害作

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用是引起皮肤溃疡、贫血、肾炎等，并可能有致癌作用。Cr3+是人体中的一种微量营养元素，但过量也会引起毒害。我国工业废水中铬的最大允许排放浓度(以+6 价 Cr 计)为 0.5mg·dm-3。

水中砷的主要存在形态是亚砷酸根离子(AsO 2− ) 和砷酸根离子

(AsO 3− )，AsO 3− 的毒性比 AsO 3− 的要大。冶金工业、玻璃陶瓷、制革、染料

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和杀虫剂生产的废水中都含有砷或砷的化合物。砷中毒会引起细胞代谢紊乱、肠胃道失常、肾衰退等。我国工业废水中砷的最大允许排放浓度(以 As 计)为 0.5mg·dm-3。

氰化物的毒性很强，在水中以 CN-存在。若遇酸性介质，则 CN-能生成毒性极强的挥发性氢氰酸 HCN。氰化物主要来源于电镀、煤气、冶金等工业的废水。CN-的毒性是由于它与人体中的氧化酶结合，使氧化酶失去传递氧的作用，引起呼吸困难，全身细胞缺氧而窒息死亡。口腔粘膜吸进约 50mg 氢氰酸， 瞬时即能致死。我国工业废水中氰化物的最大允许排放浓度(以 CN-计)为0.5mg·dm-3。

此外，在水中还有一些金属离子如：Cu2+、Zn2+、Fe3+、Mn2+、Ca2+和 Mg2+ 等，它们虽然都是人体营养上必要的微量元素，但过量时对人体也会引起毒害。此外，水中的 Ca2+、Mg2+还会增加水的硬度。含 Fe2+或 Fe3+量高的水不仅要产生水垢，还会形成锈斑。冶金和金属加工时的酸洗工序、合成纤维等工业所排放的酸性废水中含有 H+或其他离子酸，以及氯碱、造纸、印染、制革、炼油等工业所排放的碱性废水中含有 OH-、CO 2− 等离子均可使废水的 pH

值发生变化(pH 值过低或过高)，会消灭或抑制一些有助于水净化的细菌及微生物的生长，从而影响了水的自净能力(水中某些微生物能分解有机污染物而使水净化)，同时也增加了对水下设备和船舶的腐蚀作用。并使农作物生长受影响。我国规定对酸、碱废水 pH 值的最大允许排放标准是大于 6、小于 9。

  1. 有机污染物

有机污染物主要有碳氢化合物、蛋白质、脂肪、农药(包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂等)、多苯环化合物、合成洗涤剂等。

城市生活污水和食品、造纸等工业废水中含有大量的碳氢化合物、蛋白质、脂肪等。它们在水中的好氧微生物(指生活时需要氧气的微生物)的参与下，与氧作用分解(通常也称为降解)为结构简单的物质时，要消耗水中溶解的氧，所以常常称这些有机物为耗氧有机物。

微生物分解有机物的主要反应可简单表达如下：

碳氢化合物 + O2

好氧微生物

→

CO2 + H 2 O

含有机硫化合物 + O

好氧微生物

2 →

CO2 + H 2 O + SO2-

含有机氮化合物 + O2

好氧微生物

→

CO2 + H 2 O + NO-

水中含有大量耗氧有机物时，水中溶解的氧将急剧下降，降至低于4mg·dm-3 时，鱼就难以生存。若水中含氧量太低，这些有机物又会在厌氧微生物(指在缺氧的环境中才能生活的微生物)作用下，与水作用产生甲烷、硫化氢、氨等物质，即发生腐败，使水变质。

这类反应可简单地总表达如下：

含有机硫和氮的化合物+H2O 厌氧微生物

CO2+H2S+CH4+NH3

有机氯农药、多苯环化合物和合成洗涤剂在水中很难被微生物分解。因而称为难降解有机物。这些有机物被生物吸收后会导致累积中毒，通过食物链(即一种生物以另一种生物为食，另一种生物再以第三种生物为食⋯⋯，彼此形成一个以食物联结起来的链)逐步被浓缩而造成严重危害，个别的还有致癌作用。

酚类具有特殊的臭味，主要来自焦化、煤气、有机合成等工业废水。酚类毒害机理主要是能与细胞原浆中的蛋白质发生化学反应，形成不溶性蛋白质而使细胞失去活性。低浓度的酚可使细胞变性，高浓度的酚甚至可以导致死亡。我国规定工业废水中酚的最大允许排放浓度为 0.5mg·dm-3。

油类主要来源于石油工业、机械加工、汽车和飞机的保养维修、煤气、油脂加工等工业废水。由于油比水要轻，又不溶于水，因此覆盖在水面上形成薄膜层，每一吨石油可覆盖 12 平方公里的海面。阻止空气中的氧气溶解， 造成水中生物因缺氧而死亡。油膜还可降低海水的蒸发量，吸收更多的太阳辐射，能使海洋表面层水温升高，甚至导致大气气候异常。含油污水灌田， 因油膜的粘附会使农作物枯死。