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水体中主要污染物的来源及其危害

时间:2015-09-07 21:46 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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水体中主要污染物的来源及其危害

水体中的污染物按其种类和性质一般可分为四大类,即无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物和有机有毒物。除此以外,对水体造成污染的还有放射性物质、生物污染物质和热污染等。所谓有毒、无毒是根据对人体健康是否直接造成毒害作用而分的。严格来说,污水中的污染物质没有绝对无毒害作用的,所谓无毒害作用是相对而有条件的,如多数的污染物,在其低浓度时,对人体健康并没有毒害作用,而达到一定浓度后,即能够呈现出毒害作用。

一、无机无毒物

污水中的无机无毒物质大致可分为三种类型:一是属于砂粒、矿渣一类的颗粒状的物质;二是酸、碱无机盐类;三则是氮、磷等植物营养物质。

(一)颗粒状的污染物质

1.颗粒状污染物质的来源及特点

砂粒、土粒及矿渣一类的颗粒状的污染物质,是无毒害作用的,一般它们和有机性颗粒状的污染物质混在一起统称悬浮物或悬浮固体,在污水中悬浮物可能处于三种状态,部分轻于水的悬浮物浮于水面,在水面形成浮渣,部分密度大于水的悬浮物沉于水底,这部分悬浮物又称为可沉固体。另一部分悬浮物,由于相对密度接近于水乃在水中呈真正的悬浮状态。

由于悬浮固体在污水中人是能够看到的,而且它能够使水浑浊,因此,悬浮物是属于感官性的污染指标。

2.悬浮物的污染危害

悬浮物是水体的主要污染物之一。水体被悬浮物污染,可能造成以下主要危害:

(1)大大地降低了光的穿透能力,减少了水的光合作用并妨碍水体的自净作用;

(2)对鱼类产生危害,可能堵塞鱼鳃,导致鱼的死亡,制浆造纸废水中的纸浆对此最为明显;

(3)水中的悬浮物又可能是各种污染物的载体,它可能吸附一部分水中的污染物并随水流动迁移。

(二)酸、碱、无机盐类的污染物质

1.酸、碱来源

污染水体中的酸主要来自矿山排水及许多工业废水。矿山排水中的酸由硫化矿物的氧化作用而产生,产生的酸继续与其他成分反应生成各种盐,主要是硫酸盐。矿区排水携至河流中的酸实为酸性盐的水解产物。

其他如金属加工酸洗车间、黏胶纤维和酸性造纸等工业部门都可排放酸性工业废水。雨水淋洗含二氧化硫的空气后,汇入地表水体也能形成酸污染。

水体中的碱主要来源于碱法造纸、化学纤维、制碱、制革及炼油等工业废水。

酸性废水与碱性废水相互中和产生各种盐类,它们与地表物质相互反应,也可能生成无机盐类,因此酸和碱的污染必然伴随着无机盐类的污染。

2.酸、碱污染物进入水体的转化及危害

天然水体对排入的酸碱有较强的净化作用,因为酸、碱废水排入天然水体后能和水体中固相的各种矿物相互作用而被同化。这对保护天然水体如缓冲天然水的pH值的变化有重要意义。

酸碱污染水体,使水体的pH值发生变化,破坏自然缓冲作用,消灭或抑制微生物生长,妨碍水体自净,如长期遭受酸碱污染,水质逐渐恶化、周围土壤酸化,危害渔业生产。

酸、碱污染物不仅能改变水体的pH值,而且可大大增加水中的一般无机盐类和水的硬度。水中无机盐的存在能增加水的渗透压,对淡水生物和植物生长不利。水体的硬度增加对地下水的影响显著,使工业用水的水处理费用提高。如水的硬度增加,锅炉能源消耗增大,水垢传热系数是金属的1/50,当水垢厚度为1~5mm时,锅炉耗煤量将增加2%~20%,据北京统计,用于降低硬度而软化水,每年要耗资两亿多元。

(三)氮、磷等植物营养物

营养物质是指促使水中植物生长,从而加速水体富营养化的各种物质,主要是指氮、磷。

1.水体中植物营养物的来源

天然水体中过量的植物营养物质主要来自于农田施肥、农业废弃物、城市生活污水和某些工业废水。

污水中的氮可分为有机氮和无机氮两类。前者是含氮化合物,如蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等;后者则指氨氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮等,它们中大部分直接来自污水,但也有一部分是有机氮经微生物分解转化作用而形成的。

城市生活污水中含有丰富的氮、磷,每人每天带到生活污水中有一定数量的氮,粪便是生活污水中氮的主要来源。由于使用含磷洗涤剂,所以在生活污水中也含有大量的磷。生活污水中氮、磷的含量,与人们的生活习惯有关,且因地区和季节而不同。表6-2所列举的是我国某些城市污水中植物营养物质的含量。

在某些工业废水中也含有大量的氮、磷等植物营养物质,表6-3所列举的是某些工业废水中氮、磷的含量。

随着磷灰石、硝石和鸟粪层的开采,固氮工业的发展,豆科植物种植面积的扩大,日益增多的植物营养物质参加到地表物质循环中来。据联合国发表的资料,1963年工业固氮量每年约3000万吨,到2000年将达1亿吨;1972年世界磷肥产量达2109万吨。施入农田的化肥,只有一部分为农作物吸收。以氮肥为例,在一般情况下,未被植物利用的氮肥超过50%,在少数情况下,甚至超过80%。这样,未被植物吸收利用的化肥绝大部分被农田排水和地表径流带至地下水和地表水中。国外的某些研究表明,一些地区河湖水中硝酸盐的含量与上游地区前一年的农田施肥量呈正相关。

农业废弃物(植物秸秆、牲畜粪便等)也是水体中氮化合物的重要来源。据国外有关资料报道,一个机械化牛奶场,400头母牛每天可产生约14吨固体废物和4.5吨液体废物。一个自动化养鸡场中,10万只家禽每天可产生5吨废物,在所有这些废物中含有丰富的植物养分——氮和磷等。此外市区的雨水径流,常挟带狗猫屎尿、落叶尘埃、草坪上的化肥和溶于水中的汽车排气等,这些污水中也含有大量的氮和磷。据调查,每年流入美国威斯康辛州蒙大那湖中的磷约21吨,其中36%来自生活污水和工业废水,17%来自市区地面的雨水;流入湖中的氮约有215吨,其中10%来自生活污水和工业废水,6%来自流经地面的雨水。

2.氮、磷污染危害及水体的富营养化

植物营养物污染的危害是水体富营养化,富营养化是湖泊分类和演化的一种概念,是湖泊水体老化的一种自然现象。在自然界物质的正常循环过程中,湖泊将由贫营养湖发展为富营养湖,进一步又发展为沼泽地和干地,但这一历程需要很长的时间,在自然条件下需几万年甚至几十万年,但富营养化将大大地促进这一进程。如果氮、磷等植物营养物质大量而连续地进入湖泊、水库及海湾等缓流水体,将促进各种水生生物的活性,刺激它们异常繁殖(主要是藻类),这样就带来一系列的严重后果。

(1)藻类在水体中占据的空间越来越大,使鱼类活动的空间越来越少;衰死藻类将沉积塘底。

(2)藻类种类逐渐减少,并由以硅藻和绿藻为主转为以蓝藻为主,而蓝藻有不少种有胶质膜,不适于作鱼饵料,而其中有一些种属是有毒的。

(3)藻类过度生长繁殖,将造成水体中溶解氧的急剧变化,藻类的呼吸作用和死亡的藻类的分解作用消耗大量的氧,有可能在一定时间内使水体处于严重缺氧状态,严重影响鱼类生存。

在这里应当着重指出的是硝酸盐对人类健康的危害。硝酸盐本身是无毒的,但是,现在发现硝酸盐在人胃中可能还原为亚硝酸盐,亚硝酸盐与仲胺作用可生成亚硝胺,而亚硝胺则是致癌、致变异和致畸胎的所谓三致物质。此外,饮用水中硝酸氮过高还会在婴儿体内产生变性血色蛋白症,因此,国家规定饮用水中硝酸氮含量不得超过10mg/L。

湖泊水体的富营养与水体中的氮、磷含量有密切关系,据瑞典46个湖泊的调查研究资料证实,一般当总磷和无机氮分别为20mg/m3和300mg/m3,就可以认为水体已处于富营养化的状态。富营养化问题的关键,不是水中营养物的浓度,而是连续不断地流入水体中的营养盐的负荷量,因此不能完全根据水体中营养盐浓度来判断水体富营养化程度。

水体中植物营养物的极限负荷量有两种表示方法:单位体积负荷量[g/(m3·a)]与单位表面负荷量[g/(m2·a)],一般多用后者。据研究,如进入水体的磷大部分以生物代谢的方式流入时,则贫营养湖与富营养湖之间的临界负荷量是:总磷为0.2~0.5g/(m2·a),总氮为5~10g/(m2·a)。总之对发生富营养化作用来说,磷的作用远大于氮的作用,磷的含量不很高时就可以引起富营养化作用。
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