水资源质量评价课件.ppt

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1、第七章 天然水质与保护（160）,主讲人：许武成,水质，是指水的物理、化学和生物性质，包括水的温度、颜色、透明度、味道、气味、和无机物质、有机物质、和微生物的成分与含量等。水质直接决定着水的用途和利用价值。水资源质量评价又称水环境质量评价，简称水质评价，是指根据水体的用途，选定恰当的指标，按照对应用途的质量标准，采用一定的评价方法对水资源质量进行定性或定量的评定和描述。自然界的水体在水循环过程中，通过降水、蒸发、径流和下渗等，水质发生着复杂的变化，形成了天然水质。自然界的水体都具有一定的自净能力，在自然条件下污染物的浓度一般不会太高。随着工农业的发展和城市规模的扩大，人类排入水体的污染物越来越

2、多。当水体自净作用不能使水质得以恢复时，就会形成水体污染，导致水资源的紧缺。因此，水质问题是区域水资源研究的一项重要内容。水资源质量评价的目的，就是通过对水质作出评定，以指明水资源质量的优劣和主要问题，为水资源规划管理和开发利用提供依据。,第一节 天然水质,一、水的性质水的物理、化学和生物性质是天然水质的具体表现，所以通常把水体中溶存的各种物理、化学、生物的物质以及由此产生的特性称为水的性质。水的性质分析是了解水质状况和污染类型的基本途径，也是水质评价和保护的基础。,（一）水的主要物理性质,水的物理性质：指水的力、热、电、光等性质。水具有不同于一般物质的物理性质，这些异常的物理性质使水在自然界

3、中和生物体内，表现出某些独特的效应与作用。,1.水温,温度是表示物体冷热程度的物理量，其单位为或。水温是各个水体非常重要物理性质，水体的温度影响到水中生物、水体自净和人类对水的利用。水体的温度取决于各个水体的热量收支状况，其中太阳辐射是地球上各种水体的主要热源之一。尽管在一定的限度内，适当提高水温会促进水生生物的生长发育，有利于水产养殖业的发展。但是，若水体接纳过多的热量，将会导致水的物理、化学和生物过程发生改变，进而引起水质恶化。,水体中多余的热量主要来源于工业高温废水，如热电站、核电站、冶金和焦化工业等生产中排出的废水。水温过高可造成2个方面的不良影响：第一，温度升高，水生生物的活性增加，

4、溶解氧减少。由于水温过高，水中溶解氧减少，同时水中有机物加快分解，增加氧的消耗。当水中溶解氧含量低于某一标准值时，鱼类等水生生物就难以生存。当水与周围空气处于平衡状态时，溶解氧的饱和浓度随着温度的增高而降低，而水生生物的代谢速度也随之增强。一般说来，在030范围内，温度每升高10，生物代谢速度和化学反应速度将会提高1倍，影响水中离子的平衡。水温升高的结果，是使得水中溶解氧减少，危及鱼类等水生生物的生存。第二，水温升高会加大水中某些有毒物质的毒性。例如，水温每升高10，氰化钾的毒性将提高一倍。,2.嗅味,嗅味是判断水质优劣的主要指标之一，属于感官性能指标。洁净的水是没有气味的，水受污染后会产生各

5、种气味，饮用水质标准和地面水环境质量标准都规定水不得有异嗅。人的嗅觉相当灵敏，即使水中某些带气味的物质浓度很低，也能嗅到。所以嗅味是种判断水污染（尤其是有机质污染）的简单方法。用嗅味强度可评定水的污染程度，根据人对水中气味的反应，可将嗅味强度分为无嗅、极弱、微弱、明显、强烈和极强6个等级（表6-1）,7-1水体中嗅味强度等级表,3.水色,水色是水的光学性质指标之一。纯水是一种无色透明的液体，自然界中的水之所以呈现各种颜色，是其中含有悬浮物质和浮游生物的结果。水的颜色取决于水质点的光学性质和水中所含悬浮物、浮游生物的颜色。例如，黄海之水呈青黄色，是由黄河带来的黄土泥沙决定的；海洋发生“赤潮”时水

6、呈红色，是由海水中含有大量蓝绿藻决定的；含有各种藻类的水体呈绿色、褐色或红色；有造纸、印染废水排入的水体呈深褐色、黑色。因此，根据水的颜色，可以推测水中悬浮杂质的种类和数量。水色具有一定的地理分布规律，尤其是海水，热带多呈蓝色（12号），温带、寒带多呈青绿色（36号），极地多呈绿色（910号）。水色是水体对光的选择性吸收和散射作用的结果。自然界的水体对各种光的吸收作用是有选择性的，红、黄光最易被吸收，蓝、绿光吸收能力弱，所以蓝光容易透过表层射入水体深处，其中一部分被反射到水面，因而水体多呈蓝、绿色。,水色通常是将水样和水色计进行比较而测得。水色计是包括各种色度标准溶液的仪器。水色计中的标准溶液

7、由蓝、黄、褐3种基本颜色的溶液按一定比例配成而成，共有21种不同的色级，分别密封在21支无色透明玻璃管内，置于敷有白色衬里的两开盒子中，盒子的左边为111号，右边为1221号，从深蓝色至褐色，依次编号。号码越小，水色越近蓝色，习惯上称水色高；号码越大，水色越近褐色，称水色低。色度的定量指标是色度，单位为度，清洁水的色度一般为1525度，饮用水的色度不得超过15度。,4.透明度,透明度表示水体透光性能的强弱。河流、湖泊、水库和海洋等地表水体的透明度一般用透明度板来目测确定。透明度板又称“塞克板”，是30直经的白色圆盘，是测量水体透明度的一种仪器。观测时，将其系在有刻度的绳上，沉入水中，以下沉目光

8、刚不能见深度和提起刚能见深度的平均值作为水的透明度。用这种方法测得的水的透明度受天气条件和观测者视力影响，精度不高，只有相对意义，它是目力所见深度，而不是光线可透入深度。地下水的透明度一般用十字图形法测定，测定方法是将取得的地下水样装入带刻度的专用透明玻璃管内，透过水层能清晰看到底部3cm粗的十字图形标记，此时的水层厚度即为透明度读数，一般以cm计。地下水的透明度一般分为4级，测定厚度大于60 cm者为透明，3060 cm厚度者为微混浊，30 cm深度以内能看见者为混浊，水很浅也看不见者为极混浊。水色和透明度都是反映水体光学性质的指标，而且都受水中悬浮物浮游生物的影响，二者之间有着一定的关系（

9、表6-2）。水色号码越小，水色越高，透明度也越大。,、其他物理性质,如味道、放射性、电导率等。,（二）水的主要化学性质,1、天然水的化学成分天然水经常与大气、土壤、岩石及生物体接触，在运动过程中，把大气、土壤、岩石中的许多物质溶解或挟持，使其共同参与了水分循环，成为一个极其复杂的体系。目前天然水体中已发现80多种元素。天然水中各种物质按性质通常分为三大类：1）悬浮物质（100毫微米（纳米）107米）粒径大于100纳米（10-7米）的物质颗粒，在水中呈悬浮状态，例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。有的细菌可致病。2）胶体物质（粒径为1100纳米）粒

10、径为1001纳米（10-7米）的多分子聚合体，为水中的胶体物质。其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物。有机胶体主要是腐殖酸。3）溶解物质粒径小于1纳米（10-7米）的物质，在水中成分子或离子的溶解状态，包括各种盐类、气体和某些有机化合物。,天然水中形成各种盐类的主要离子是K+、Na+、Ca2+、Mg2+四种阳离子,还有Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等微量元素；水中溶解的气体有O2、CO2、N2，特殊条件下也有H2S、CH4等。总之，无论哪种天然水，八种主要离子的含量都占溶解质总量的9599以上。单位体积天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量

11、或烘干后残余物的重量称为矿化度。各种溶解质在天然水中的累积和转化，是天然水的矿化过程。,、反映水质的主要化学指标,（1）pH值天然水的酸碱度一般用PH值来表示。按PH值大小，天然水可分为五级：PH5，强酸性水；PH介于57，弱酸性水；PH7，中性水；PH值介于79，弱碱性水；PH9，强碱性水。,（2）硬度,天然水的硬度是由水中钙、镁离子含量来确定。分总硬度、暂时硬度和永久硬度三种。总硬度：指水中钙、镁离子总含量。暂时硬度：指把水加热煮沸以后，因脱碳酸作用而沉淀下来的钙镁离子总量。Ca2+/Mg2+2HCO3CaCO3(MgCO3)+CO2+H2O永久硬度：指把水加热煮沸以后，仍不发生沉淀的钙镁

12、离子总含量。总硬度暂时硬度永久硬度硬度的单位有两种：一种是德国度，相当于每升水中含10毫克CaO或7.2毫克MgO；另一种是每升水中所含钙镁离子的毫克当量数来表示。1毫克当量/升2.8德国度,根据水的硬度，可将水分为5级（表7-2）。若水中Ca+、Mg+的数量过多，水加热后会形成钙、镁的碳酸盐沉淀，即水垢，对工业锅炉极为不利，也会影响洗涤剂的效用。近年来有研究表明，水的硬度与心血管疾病（动脉硬化、高血压等）的死亡率呈负相关关系。因此，这一指标越来越引起人们的重视。,表7-2水的硬度分级（P165),（3）矿化度,矿化度是水化学成分测定的重要指标，用于评价水中总含盐量，是农田灌溉用水适用性评价的

13、主要指标之一.该项指标一般只用于天然水.矿化度的测定方法有重量法,电导法,阳离子加和法,离子交换法,比重计法等.水的矿化度通常以1升水中含有各种盐分的总克数来表示(克/升)。根据矿化度的大小，水可分为以一下五种。类型 矿化度（克/升）淡水 小于1克/升 弱咸水 13克/升 咸水 310克/升 强咸水 1050克/升 卤水 大于50克/升,矿化度大小与主要离子成分存在密切关系。低矿化度水以HCO3为主，中矿化度水以SO42为主，高矿化度水以Cl为主,（三）水的主要生物性质,1.细菌总数以单位体积水中的细菌总量表示。水体中细菌总数反映水体受细菌污染的程度。细菌总数不能说明污染的来源，必须结合大肠菌

14、群数来判断水体污染的来源和安全程度。2.大肠菌群大肠菌群是大肠菌及其他相似细菌的总称，其数量一般以每升水中大肠菌群数来表示。大肠菌群分布较广，在温血动物粪便和自然界广泛存在。调查研究表明，大肠菌群细菌多存在于温血动物粪便、人类经常活动的场所以及有粪便污染的地方。如水体中发现了大肠菌群，说明水体已受到粪便污染，可能伴有病源微生物存在。如果水中没有大肠菌群，病源菌就不可能存在。水是传播肠道疾病的一种重要媒介，而大肠菌群被视为最基本的粪便传染指示菌群。大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌（伤寒、痢疾、霍乱等）存在的可能性。,二、天然水质的形成与溶质径流,自然界中纯净的水是不存在

15、的，所有水体中均含有来自自然界的和人类社会的各种物质。蒸发到达空中的洁净水汽，凝结过程中要求有凝结核的存在；凝成水滴形成降水的过程中，要淋洗大量空气，吸纳一定数量的可溶性物质和非溶解性物质；降水到达地面沿着地表和地下形成径流的过程中，要氧化、溶解大量物质，改变原来的物理和化学性质，从而形成了天然水质。水体中的溶解物质以离子、分子和胶体的形式呈真溶液和胶体溶液状态随水流的迁移称为溶质径流或化学径流，溶解物质随水流迁移的数量称为溶质径流量。不同学者对全球溶质径流总量的估算结果差异较大，介于2510850108t之间。马克西莫维奇1949年的估计值与FB洛帕金1950年的估计值较为接近，分别为371

16、08t和36108t，一般认为这一数值是较为正确的。我国的年离子径流总量约为4.23108t，其中81.2%流入太平洋。,影响溶质径流量的自然因素主要有流域面积、产水率和水的矿化度，影响溶质径流化学组成的自然因素主要有风化壳产物的种类和性质。这些影响因素的空间分布是不均匀的，时间变化是不稳定的，因而溶质径流的数量和化学组成也存在区域差异和时间变化。就不同自然地带而言，苔原带的面积较小，河流的水量不大，气温较低，河水的矿化度不高，溶质径流量也较小，仅为0.62108t/a；热带和亚热带湿润地区河流的矿化度不高但水量巨大，荒漠带地区的水量不大但河水的矿化度很高，所以溶质径流量均较大，分别为6.21

17、08t/a和7.5108t/a。,三、自然水体的水质特征,大气降水含有多种离子、分子及微生物和灰尘。大气水的化学成分和性质有以下特点：1、在天然水中，雨水的矿化度较低，杂质含量不高雨水矿化度一般为2050毫克/升，在海滨有时超过100毫克/升。在天然条件下，大气降水中的杂质含量一般不高，且随着水汽输送距离的增加而不断减小，近海和干燥地区较高。2、溶解气体的含量近于饱和水汽蒸发上升及雨滴在凝结降落过程中与空气充分接触，在一定温度、压力条件下，O2、N2、CO2 在降水中都近于饱和。3、降水普遍显酸性空气中CO2的含量为0.03，当雨雪中饱和的CO2达到电离平衡时，其pH值为5.6，故显酸性。大气

18、降水的pH值小于5.6即为酸雨。酸雨中含有多种无机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，它是人为排放的SO2和NO、NO2转化而成的。大量燃烧矿物燃料、金属冶炼和化工生产，在无净化的情况排放废气，都可能酿成酸雨危害。,（一）大气降水的水质特征,、大气降水的水质特征基本上能够反映大气层物质组成状况，降水中的杂质含量在降水初期较大大气中的水汽以气溶胶杂质、微尖为凝结凝华核而成为水滴、冰晶，在其降落过程中，又要洗涤近地面大气中的物质，因此大气降水的水质对披露大气污染状况很有帮助。降水中的杂质含量比水汽高，降水初期尤其如此。随着降水过程的进行，其含量逐渐减小，最终趋于“稳定”。、大气降水中的物质来源广降水中的物质

19、来源：海面上汽包崩解和浪花卷起的泡沫飞溅弥散在空中，水滴蒸发成极细的干盐粒。每年从海面溅入大气的盐分估计有1010吨；风从地面吹起的扬尘；火山爆发喷入大气的易溶物质及尘埃；人类活动向大气排放的废气和烟尘。,（二）河流的水质特征,1.矿化度较低，污染后易于恢复河流与其他陆地水体相比，循环更新周期相对较短，水流与地表物质接触的时间相对较短，水面蒸发较弱，因此矿化度较低，遭受污染后易于恢复，有利于水质的保护。一般河水矿化度小于1克/升，平均只有0.150.35克/升。在各种补给水源中，地下水的矿化度比较高，而且变化大；冰雪融水的矿化度最低，由雨水直接形成的地表径流矿化度也很小。2.化学成分受大气降水

20、化学成分的影响较大在流域内水文、气象条件的影响下，河水化学成分的变化迅速。河水在流动过程中，其化学成分随着水量的增减和支流或坡面水流的汇入而变化。气象条件影响下的大气降水不仅可以改变河流的水文动态，而且也为河水增补了大气中的溶解物质。河水与大气的良好接触，使河水中经常含有大气的化学成分，在一定程度上改变了河流水质。3.微量气体成分受水生生物的影响水生生物的生命活动过程为河水提供了大量有机物质及大气中所没有的微量气体成分，但是生物过程对水中离子和气体成分的作用较弱，气体成分多以分子形态存在。,4.化学组成的时空变化较大河水化学成分与水流的补给源密切相关。河水不仅与其他地表水之间有着交换过程，而且

21、与地下水有着水力联系，使得其化学成分复杂多样，主要表现为河水化学组成的沿程变化和时间变化均比较大。5.与人类活动有密切关系河流是人类社会的主要水源，也是人类活动频繁的场所，在许多地区还是废水的排放通道，被污染的机会多，污染物来源广泛、种类复杂。河流一旦遭受污染，既会对人类社会的水源安全产生威胁，也会对人类的生存环境形成破坏，对人类生产和生活活动产生重大影响。,（三）湖泊的水质特征,湖泊是陆地表面天然洼陷中流动缓慢的水体。湖泊的形态和规模、吞吐状况及所处的地理环境，造成了湖水化学成分及其动态的特殊性。湖水的化学成分和含盐量与海水、河水、地下水有明显差异。湖水与海水的化学成分不同，其主要离子之间并

22、无恒定的比例关系，而是因自然条件的不同而不同。不同湖泊的离子含量与比例常有很大差别，甚至同一湖泊的不同湖区也有所不同。湖水接受河水补给，但其化学成分与河水也不同。原因是湖泊形态与河流不同，使湖水循环交替缓慢（周期长），水在湖泊中停滞的时间长；湖水面积广，蒸发量大，使矿化度增高；湖水与湖底淤泥之间存在离子交换作用，湖水中生物作用强烈。湖水的化学成分也不同于地下水。,1.湖水的矿化度有差异按照矿化度，通常将湖泊分为淡水湖（1克/升）、微咸水湖（124.7克/升）、咸水湖（24.735克/升）、盐湖（35克/升）几种类型。不同类型的湖泊，其地理分布具有地带性规律。在湿润地区，年降水量大于年蒸发量，湖

23、泊多为吞吐湖，水流交替条件好，湖水矿化度低，为淡水湖。在干旱地区，湖面年蒸发量远大于年降水量，内陆湖的入湖径流全部耗于蒸发，导致湖水中盐分积累，矿化度增大，形成咸水湖或盐湖。不同地区湖泊具有不同的化学成分和矿化度。湖水与海水在化学成分上的差异，主要体现在湖水主要离子之间，无一定比例关系。,2.湖中生物作用强烈营养元素（N、P）在湖水、生物体、底质中循环，各地的淡水湖泊都有不同程度的富营养化的趋势。3.湖水交替缓慢，深水湖有分层性随着水深的增加，溶解氧的含量降低，CO2的含量增加。在湖水停滞区域，会形成局部还原环境，以致湖水中游离氧消失，出现H2S、CH4类的气体。、湖泊规模对湖水化学成份有影响

24、 湖泊规模大小会对湖水化学成分的变化产生影响，一般而言，大湖的水化学成份比小湖稳定。小湖的水质具有强烈的区域特征，大湖的水质接近于所在区域水质的平均状况。,（四）地下水的水质特征,1.含水层地质条件是水质的主要形成因素地下水的水质主要取决于含水层的地质条件。大气降水和地表物质的影响仅限于接近地表的含水层。随着埋藏深度的增大，温度和压力的影响随之增大，而生物的作用随之减弱。2.矿化度高，水质成分多样地下水的矿化度高，水质成分具有多样性和复杂性。在特殊的地质环境条件下，某种或某些元素含量特别高，甚至使地下水成为有特殊意义的矿水。3.水质动态变化较小大多数深层地下水的水质动态变化较小，化学成分较为稳

25、定。4.受人类活动影响较小地下水的水质受人类活动的影响较小，不易被污染，但一旦遭受污染，不易恢复。,（五）海洋的水质特征162,1.化学成分种类较为齐全，时间变化小海洋是地表溶质径流的最终归宿，汇集了风化壳中所有的化学元素。海水盐度的时间变化很小，增加速度较慢，但在以后的地质时代中会进一步提高。2.溶解物质中Cl-和Na+含量最大，主要离子含量间的比例恒定海水中的溶解物质主要以离子状态存在，其中Cl-和Na+的含量最大。由于海水的各种运动，使得海水得以充分混合，同时海水体积巨大，局部条件不会对整个海洋产生大的影响，因此海水中主要离子含量之间的比例几乎是常数，即海水组成的恒定性。3.海水的矿化度

26、存在空间差异虽然海水组成在某种程度上具有恒定性，但是海水的矿化度并非完全均一，不同海区或同一海区不同深度的矿化度不尽相同，这种变化具有一定的地理规律。4.溶质径流和生物沉淀作用对近海和河口水域的化学成分影响显著海水中化学物质的平衡关系主要取决于陆地溶质径流及生物沉淀作用。生物沉淀作用在近海及海湾水域特别强烈，对氮的化合物及磷的化合物影响尤为显著。在河口地区，河水中的机械悬浮物及有机质与富含电解质的海水发生混合，会形成凝聚沉淀。,四、水体的自净作用P162,（一）水体自净作用的概念水体自净作用是指水体中污染物的浓度随着时间和空间的变化而自然降低的现象。自然界中，各种水体都具有一定的自净能力。例如

27、，进入河流的污染物质在河水向下游流动的过程中，由于物理的化学的和生物的作用，其浓度将不断降低，当流经一定的距离后，河水的质量将恢复原貌，即得到了自我净化。从净化的机制来看，水体自净作用有物理净化、化学净化和生物净化3类。物理净化是指由于稀释、扩散、混合、沉淀、挥发等物理作用而使污染物浓度降低的现象，其中以稀释作用最为重要。化学净化是指由于氧化、还原、分解、化合、酸碱反应、吸附和凝聚等化学作用而使污染物浓度降低的现象。生物净化是指由于生物活动而使染物浓度降低的现象，其中以水生微生物对有机物的氧化分解作用最为重要。,（二）自然水体的自净作用,1.河流的自净作用河流具有一定的流速，有利于污染物质的稀

28、释混合，但沉淀作用较弱。在受潮汐影响的河口段，水流具有双向流动的特点，不利于污染物的排泄。2.地下水的自净作用地下水的自净作用是其在运动过程中所含污染物质逐渐减少的过程，这种改变形成的原因主要有土壤和岩层的过滤作用、土壤颗粒表面的吸附作用和离子交换作用、化学反应所产生的沉淀作用、土壤表层微生物的分解作用等。由于地下水的循环速度较慢，生物和化学条件较为稳定，在地表水中容易分解的污染物一旦进入地下水，常经久不消，并会随地下水流扩散至很远，扩大污染范围。因此，地下水污染后，污染源常不易查出，消除污染也十分困难且需要很长时间。所以，防止地下水污染十分重要。,3.湖泊与水库的自净作用湖泊、水库的深度较大

29、，水流流速较小，自净作用以沉淀为主。湖泊和水库的水温垂直分布有季节性的分层和对流现象，这对其自净作用有着特殊的影响。4.海洋的自净作用海洋是一切污染物的最终归宿，各种形式、各种来源的污染物最终大部分都要进入海洋。污染物今日海洋后，不能再转移到其他地方，而是要长期存在于海洋中，或被分解，会累积起来。海洋水体庞大，理化性质和运动形式独特，这对其自净作用有着巨大影响。例如，海水密度较大，常使由陆地排入海洋的污水集中于表层，而后随洋流运移到很远的地方。,第二节水体污染 165,一、水质污染的概念与分类（一）水质（体）污染的概念,水体中所含溶解物质和悬浮物质对水质都有一定的影响，这些影响有的是有利于的，

30、有的是有害的，其中可引起水质向着不利于人类的方向变化的物质称为水质污染物，它们的水质影响的结果是使水质恶化。当水质恶化到一定的程度，使水体丧失了其原有的利用价值，即称为水体污染。由此可见，所谓水体污染，是指进入水体外来物质的数量达到了破坏水体原有用途的程度。自然界的水的一个突出特征就是具有流动性。在流动过程中，水与水道固体边界、大气之间相接触，将溶解并获得岩石、土壤和大气中的部分物质成分。另外，人类在利用水的过程中，将部分物质成分输入水中，然后又以废水的形式将其排放到自然水体之中。水处于不断的循环之中，水的不断循环和反复利用，使污染物不断地进入水体。当污染物积累到一定的程度，就会引起水体污染。

31、,水体污染的概念,水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和自净能力即水体的环境容量，从而导致水体的物理特征、化学特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在人类生活和生产中的作用。环境学中把水体当作包括水中悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物等的完整生态系统或自然综合体。水体按类型还可划分为海洋水体和陆地水体，陆地水体又分为地表水体和地下水体，地表水体包括河流、湖泊等。水体污染是指一定量的污水、废水、各种废弃物等污染物质进入水域，超出了水体的自净和纳污能力，从而导致水体及其底泥的物理、化学性质和生物群落组成发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统和水

32、体的功能，从而降低水体使用价值的现象。造成水体污染的因素是多方面的：向水体排放未经过妥善处理的城市生活污水和工业废水；施用的化肥、农药及城市地面的污染物，被雨水冲刷，随地面径流进入水体；随大气扩散的有毒物质通过重力沉降或降水过程而进入水体等。其中第一项是水体污染的主要因素。,造成水体污染的因素有自然的和人为的两种。自然因素主要是指可造成某种元素大量富集而引起水体污染的特殊地质条件，如元素氟富集于地下水和泉中，火山喷发导致区域内汞的含量增加，放射性矿床使流经其上的水流的放射性物质作用的增加，干旱地区风蚀作用使水中悬浮物质的增加，河口区海水对淡水的侵入使水的盐分的增加等。人为因素是指可产生并向水体

33、排放“三废”（废水、废气、废渣）从而引起水体污染的人类活动。“三废”之中，废水是水体的主要污染源，主要来源有工业废水、农业废水和生活污水3类。这3类污染源各具特点，对水体的污染程度和类型不尽相同，治理难度也有区别。工业废水中的污染物主要来源于工业生产流程，并随废水通过排污管道排入水体。工业废水量大而集中，种类繁多，成份复杂，可形成的水体污染的类型也多种多样，对其收集相对容易，但处理困难。农业废水中的污染物主要是农药和化肥，并随雨水或灌溉水进入水体，造成水体污染。农业废水量大而分散，种类很少，成份单一，处理容易，但收集困难。生活污水量小而集中，种类较少，收集和处理相对较为容易。生活污水的一个突出

34、特征是含有大量的细菌、病毒等致病微生物，可造成慢性流行病的感染和传播。,（二）水质污染的分类,根据引起水体污染的物质的性质，水体污染可以分为物理污染、化学污染和生物污染3类。物理污染是指污染物进入水体所引起的水的物理性状的改变，如水温、水色、透明度、味道、嗅味、导电性、放射性等的改变。化学污染是指污染物进入水体所引起的水的化学性质的改变，如酸碱度、硬度、矿化度、溶解氧量、重金属含量、无机物质成分、有机物质成分等的改变。化学污染种类多，毒性大，能引起人体急性、亚急性和慢性中毒。生物污染是指排入水体的病原微生物对水体的污染，如大肠杆菌、细菌等引起的污染。根据污染源的特征，可将水体污染分为点源污染和

35、面源污染2类。点源污染主要是指工业废水和生活污水所引起的污染，其排放量和排放方式在很大程度上受到人为的控制。面源污染主要是指农业废水所引起的污染，其污染物的具体发生地不易明确，只能指出大致发生范围，且污染物的运移在时空上是不连续的和不确定的，故而难以控制。,（三）水质污染的危害,1.对人体健康的危害水质污染对人体健康的危害大致可以分为3种情况。（1）引起传染疾病的蔓延。水源一旦受到携带大量细菌的生活污水或一些工业废水的污染，就会引起多种疾病的传播。通过水媒介而传播的疾病称为介水传染病，如婴儿腹泻、肝炎、伤寒、副伤寒、痢疾、腺病、霍乱、麦纳丝虫病等。上述病菌在水中的生存能力很强，而且许多水生生物

36、会帮助病原菌、病原虫分裂繁殖。由于水的流动性大，流域面广，所以容易造成疾病的蔓延。1897年德国汉堡因饮用水带有传染病菌，造成了16000人患病、9000人死亡的重大水污染事件。（2）引起人的急性中毒生活污水和工农业废水中的污染物种类很多，其中有些是剧毒物质，如氰化钾、有机磷、砷等，饮用水或食品中含有少量此类物质就能够使人急性中毒，甚至死亡。水体中的物质有的是会产生相互作用的。（3）引起人的慢性中毒人们由于长期食用被污染了的水和食品而受到的各种间接危害就是水污染引起的慢性中毒，它的潜在危害很大。许多污染物，如汞、镉、铅、铬、滴滴涕等，在水环境中的含量极低，不易被人类所发现，但是经过食物链的富集

37、，就会在生物体内积累起来，久之就会引起人体慢性中毒。,2.对工农业生产的危害水质污染对工农业生产的危害表现在两个方面。（1）影响产品质量水质下降会造成某些工业产品质量的下降，与水质关系密切的产品尤其如此，如罐头、酒类、印刷品等。许多例子表明，一些地区的农产品因受到水污染的影响而质量下降，水产品受到水的污染味道变差，一些污水灌溉区的农产品因含有有害物质而不能食用。（2）造成生产损失水体污染会对一些生产过程产生多方面的影响，从而造成生产损失。例如，水的硬度升高会影响蒸汽锅炉，制革、纺织等工业的生产，水的酸性增大会腐蚀船只、桥梁，水的含盐量增高会影响农作物的正常生长，从而给生产带来损失。3.对生态环

38、境的危害水体污染对生态环境的破坏也有多方面的表现。例如，蛋白质、脂肪、木质素等需氧有机物虽属无毒有机物，但在氧化分解过程中会消耗水中的溶解氧，形成厌氧环境，产生甲烷、氨和硫化氢等有害物质，使水体变黑发臭，还可导致鱼类及其他水生生物因缺氧而死亡、赤潮和蓝藻爆发等水体污染事件。水中固体悬浮物增多不仅淤塞河道、妨碍航运、洪水季节造成泛滥，而且影响水源利用。悬浮物质一方面能够截断光线、减少生产植物的光合作用，并能伤害鱼类。固体悬浮还会增大水体的浑浊度，破坏城乡景观，恶化人类生活环境，降低水体的旅游价值。,二、水体的主要污染物,水体中的污染物种类繁多，可从不同的角度进行分类。根据污染物的化学性质和毒性，

39、可以简单地分为无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物和有机有毒物。环境科学与环境工程领域，常用的污染物分类方法有2种。,（一）水体污染物的环境工程学分类 环境工程学根据污染物质或能量所造成的不同类型环境问题及其相应的治理措施，对水体污染物进行了类型划分见167（表7-3）。,凡使水体的水质、生物质、底质质量恶化的各种物质均可称为水体污染物或水污染物。,（二）根据对环境污染危害的情况不同,根据对环境污染危害的情况不同，可将水污染物分为以下几个类别：固体污染物、生物污染物、需氧有机污染物、富营养性污染物、感官污染物、酸碱盐类污染物、有毒污染物、油类污染物、热污染物等。,1.固体污染物,固体物质在水中有

40、三种存在形态:溶解态（直径小于1 nm）、胶体态（直径介于1100nm）、悬浮态（直径大于1000nm）。在水质分析中，常用一定孔径的滤膜过滤的方法将固体微粒分为两部分:被滤膜截留的悬浮固体(SSSuspended Solids)和透过滤膜的溶解性固体(DS-Dissolved Solids)，二者合称总固体(TS-Total Solids)。这时，一部分胶体包括在悬浮物内，另一部分包括在溶解性固体内。悬浮物在水体中沉积后，会淤塞河道，危害水体底栖生物的繁殖，影响渔业生产。灌溉时，悬浮物会阻塞土壤的孔隙，不利于作物生长。大量悬浮物的存在，还干扰废水处理和回收设备的工作。在废水处理中，通常采用筛

41、滤、沉淀等方法使悬浮物与废水分离而除去。水中的溶解性固体主要是盐类，亦包括其它溶解的污染物。含盐量高的废水，对农业和渔业生产有不良影响。,2.生物污染物,生物污染物系指废水中的致病微生物及其它有害的生物体。主要包括病毒、病菌、寄生虫卵等各种致病体。此外，废水中若生长有铁菌、硫菌、藻类、水草及贝壳类动物时，会堵塞管道、腐蚀金属及恶化水质，也属于生物污染物。生物污染物主要来自城市生活废水、医院废水、垃圾及地面径流等方面。病原微生物的水污染危害历史最久，至今仍是危害人类健康和生命的重要水污染类型。洁净的天然水一般含细菌是很少的，病原微生物就更少，受病原微生物污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌

42、、病虫卵和病毒，他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菌指数为病原微生物污染的间接指标。病原微生物的特点是：数量大、分布广、存活时间较长、繁殖速度很快、易产生抗药性，很难消灭。因此，此类污染物实际上通过多种途径进人人体，并在体内生存，一旦条件适合，就会引起人体疾病。,3.需氧污染物,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、木质素等有机化合物在微生物作用下，最终将分解为简单的无机物，如二氧化碳和水。这些物质在分解过程中，需要消耗大量的氧，故称需氧污染物。水中需氧污染物过多，将会造成水中溶解氧缺乏，影响鱼类等水生生物的正常生活。需氧污染物是水体中经常和普遍存在的

43、污染物质，主要来源于生活污水、牲畜污水及食品、造纸、制革、印染、焦化、石化等工业废水。从排放量来看，生活污水是这类污染物的主要来源。实际工作中，一般采用以下指标来表示需氧污染物的含量。,（1）溶解氧溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）是指溶解于水中的分子态氧，通常用每升水中所含氧气的毫克数表示。水中溶解氧主要来源于水生植物的光合作用和大气。它是水生物生存的基本条件。水中溶解氧含量多，适于微生物生长，水体的自净能力也强。当DO含量低于4mg/L时，可导致鱼类便窒息死亡。水中缺氧时，厌氧细菌繁殖，水体将会变臭。水中DO值越高，表明水质越好。（2）生化需氧量生化需氧量是“生物化学需氧量（

44、Biochemical Oxygen Demand）”的简称，常记为BOD，表示水中有机污染物经微生物分解所需的氧量，以mg/L为单位。微生物的活动与温度有关，测定BOD时，一般以20作为标准温度。在这样的温度条件下，一般生活污水中的污染物完成分解过程需要20天左右。为了省时，一般以5天作为标准测定时间，测得的BOD称为五日生化需氧量（BOD5）。BOD间接反映了水中可被微生物分解的有机物总量，其值越高，水中需氧有机物越多，水质越差。,（3）化学需氧量化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）是指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。目前常用的氧化剂为重铬酸钾和高

45、锰酸钾。由于水中各种有机物进行化学反应的难易程度不同，COD只是表示在规定条件下可被氧化物质的耗氧量总和。如果废水中有机质的组分相对稳定，那么COD与BOD之间应有一定的比例关系。（4）总有机碳总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）是指水体中有机物含碳的总量。水中有机物的种类很多，目前还不能全部进行分离鉴定。常以TOC表示。TOC是一个快速检定的综合指标，它以碳的数量表示水中含有机物的总量。由于它不能反映水中有机物的种类和组成，因而不能反映总量相同的总有机碳所造成的不同污染后果。,.营养性污染物,营养性污染物是指可引起水体富营养化的物质，主要是指氮、磷等元素，其他尚有钾、

46、硫等。此外，可生化降解的有机物、维生素类物质、热污染等也能触发或促进富营养化过程。从农作物生长的角度看，植物营养物是宝贵的物质，但过多的营养物质进人天然水体，将使水质恶化、影响渔业的发展和危害人体健康。一般来说，水中氮和磷的浓度分别超过0.2和0.02mg/L，会促使藻类等绿色植物大量繁殖，在流动缓慢的水域聚集而形成大片的水华(在湖泊、水库)或赤潮(在海洋)；而藻类的死亡和腐化又会引起水中溶解氧的大量减少，使水质恶化，鱼类等水生生物死亡；严重时，由于某些植物及其残骸的淤塞，会导致湖泊逐渐消亡。这就是水体的营养性污染(又称富营养化)。水中营养物质的来源，主要来自化肥。施入农田的化肥只有一部分为农

47、作物所吸收，其余绝大部分被农田排水和地表径流携带至地下水和河、湖中。其次，营养物来自于人、畜、禽的粪便及含磷洗涤剂。此外，食品厂、印染厂、化肥厂的染料厂、洗毛厂、制革厂、炸药厂等排出的废水中均含有大量氮、磷等营养元素。,5.感官污染物,废水中能引起异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象的物质，虽无严重危害，但能引起人们感官上的极度不快，被称为感官性污染物。对于供游览和文体活动的水体而言，感官性污染物的危害则较大。异色、浑浊的废水主要来源于印染厂、纺织厂、造纸厂、焦化厂、煤气厂等。恶臭废水主要来源于炼油厂、石化厂、橡胶厂、制药厂、屠宰厂、皮革厂。当废水中含有表面活性物质时，在流动和曝气过程中将产生泡沫，如

48、造纸废水、纺织废水等。各类水质标准中，对色度、臭味、浊度、漂浮物等指标都作了相应的规定。,6.酸、碱、盐类污染物,酸碱污染物主要由工业废水排放的酸碱以及酸雨带来。酸碱污染物使水体的pH值发生变化，破坏自然缓冲作用，消灭或抑制细菌及微生物的生长，妨碍水体自净，使水质恶化、土壤酸化或盐碱化。各种生物都有自己的pH适应范围，超过该范围，就会影响其生存。对渔业水体而言，pH值不得低于6或高于9.2，当pH值为5.5时，一些鱼类就不能生存或繁殖率下降。农业灌溉用水的pH值应为4.58.5。此外酸性废水也对金属和混凝土材料造成腐蚀。酸与碱往往同时进入同一水体，从pH值角度看，酸、碱污染因中和作用而自净了，

49、但会产生各种盐类，又成了水体的新污染物。无机盐的增加能提高水的渗透压，对淡水生物、植物生长都有影响。在盐碱化地区，地面水、地下水中的盐将进步危害土壤质量，酸、碱、盐污染造成的水的硬度的增长在某些地质条件下非常显著。,7.有毒污染物,废水中能对生物引起毒性反应的物质，称为有毒污染物，简称为毒物。工业上使用的有毒化学物已经超过12000种，而且每年以500种的速度递增。毒物可引起生物急性中毒或慢性中毒，其毒性的大小与毒物的种类、浓度、作用时间、环境条件(如温度、pH值、溶解氧浓度等)、有机体的种类及健康状况等因素有关。大量有毒物质排入水体，不仅危及鱼类等水生生物的生存，而且许多有毒物质能在食物链中

50、逐级转移、浓缩，最后进人人体，危害人的健康。,废水中的毒物可分为无机毒物、有机毒物和放射性物质等三类。(1)无机毒物：包括金属和非金属两类。金属毒物主要为重金属(汞、镉、镍、锌、铜、锰、钴、钛、钒等)及轻金属铍。非金属毒物有砷、硒、氰化物、氟化物、硫化物、亚硝酸盐等。砷、硒因其危害特性与重金属相近，故在环境科学中常将其列入重金属范畴。重金属不能被生物所降解，其毒性以离子态存在时最为严重，故常称其为重金属离子毒物。重金属能被生物富集于体内，有时还可被生物转化为毒性更大的物质(如无机汞被转化为烷基汞)，是危害特别大的一类污染物。(2)有机毒物：这类毒物大多是人工合成有机物，难以被生化降解，毒性很大