第二章 环境污染
第一节 水污染
水污染可定义为：大量污染物质排入水体，其含量超过了水体
的本底含量和自净能力，造成水质恶化，从而破坏了水体的正常功
能，称为水污染。
为了研究水体被污染的情况，必须先了解未受污染水体的水质状
况，以及天然水体所具有的自净能力。
一、天然水的物质组成和水体的自净作用
水是指海洋、河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水等地表与
地下贮水体的总称。水体包括水和水中各种物质、水生生物及底质。
从自然地理的角度看，水体是指地表水覆盖的自然综合体。
水体可分为海洋水体和陆地水体，陆地水体又可分为地表水体和地
下水体。本章研究的主要是陆地水体，而且是与人类生活密切相关
的河流、湖泊、水库和地下水。
（一）天然水的物质组成
在自然界，不存在化学概念上的纯水。天然水是在特定的自然
条件下形成的、含有许多溶解性物质和非溶解性物质、组成成分极
其复杂的综合体。这些物质可以是固态的、液态的或者是气态的，
它们大多以分子态、离子态或胶体微粒态存在于水中。
天然水中含有地壳中的大部分元素，但其含量变化范围很大。
水中溶解性固体主要有 Cl－, SO42－, HCO3－, CO32－, Na＋, K＋,
Ca2＋, Mg2＋ 地质条件限制，其优势离子变化很大。
天然水中除含有八种主要离子外，还含有一些微量元素。就天然水
而言，一般系指含量小于 10mg/L的元素。主要有 Br,I,Cu,Co、
Ni,F,Fe等。
溶解于天然水中的气体主要是 O2和 CO2,还有少量的 N2,H2S和
CH4。 溶解性气体能够影响水生生物的生存和繁殖以及水中物质的溶
解、化合等化学和生化行为。
天然水的物质组成决定于它的形成环境，也就是说一方面决定于与
水接触的物质的成分和溶解度；另一方面决定于这一作用进行的条
件，即化学及物理化学作用，包括溶解 -沉淀，氧化 -还原，水相 -
气相间离子平衡，固 -液两相之间离子交换，有机物的矿质化，生
物化学作用等。通过上述各种作用，使天然水富集或析出各种离子
和分子。
天然水物质组成的过程在大气圈中就开始了，但改变其组成的最主
要过程是降落到地表之后开始的。
影响天然水组成的因素可以分为直接和间接两种。直接因素主要有
岩石、土壤和生物有机体，这些因素可使水增加或减少某些离子和
分子。例如，流经石灰岩地区的天然水中富含 Ca2+和 HCO3-； 当水透
过土壤时溶解氧的含量减少，而 CO2的含量增多；生物排泄物和残体
增加了水中的某些组分含量，生物呼吸作用影响着水中气体的含量
。
影响天然水组成的间接因素主要有气候和水文特征。气候是一切水
化学作用进行的背景，同时对地表水和地下水化学组成的地理分异
起着总控制作用。
河流、湖泊、海水、地下水的水文动态补给及交替条件的不同，使
水的组成有很大差异。例如，河水流速快，与河床接触时间短，河
水中离子含量一般较低；地下水流速缓慢，与周围岩石接触时间长
，水中溶解物的含量比地表水高，但气体组成相对减少；而湖水的
化学组成比河水与地下水更为复杂。
（二）天然水体的自净作用
各类天然水都有一定的自净能力。污染物质进入天然水体后，通过
一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度
降低，这种现象称为水体的自净。但是在一定的时间和空间范围内
，如果污染物质大量排入天然水体并超过了水体的自净能力，就会
造成水体污染。
水体的自净作用按其净化机制可分为三类：
（ 1）物理净化：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使
污染物质的浓度降低。
（ 2）化学净化：天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等
作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。
（ 3）生物净化：天然水体中的生物活动过程，使污染物质的浓度
降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。
水体的自净作用按其发生场所可分为四类：
（ 1）水中的自净作用：污染物质在天然水中的稀释、扩散、氧化
、还原或生物化学分解等。
（ 2）水与大气间的自净作用：天然水中某些有害气体的挥发释放
和氧气溶入等。
（ 3）水与底质间的自净作用：天然水中悬浮物质的沉淀和污染物
被底质吸附等。
（ 4）底质中的自净作用：底质中微生物的作用使底质中有机污染
物发生分解等。
天然水体的自净作用包含着十分广泛的内容，它们同时存在、同时
发生并相互影响。
二、水污染
（一）污水的水质指标
水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为了反映水体被污
染的程度，通常用悬浮物（ SS）,有机物（ BOD,COD,TOC等）、
酸碱度（ pH）,细菌和有毒物质等指标来表示。
（ 1）悬浮物是污水中呈固体状的不溶性物质，它是水体污染的基
本指标之一。悬浮物降低水的透明度，降低生活和工业用水的质量
，影响水生生物的生长。
（ 2）废水中有机物浓度也是一个重要的水质指标。但由于有机物
的组成比较复杂，要分别测定各种有机物的含量十分困难，通常采
用生物化学需氧量、化学需氧量和总有机碳等三个指标来表示有机
物的浓度。
生物化学需氧量，简称生化需氧量，用 BOD表示（ Biochemical
Oxygen Demand）。 指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气
量。 BOD越高，表示水中需氧有机物质越多。
有机污染物的生物化学氧化作用分两个阶段进行：第一阶段，主要
是有机物被转化为无机物 CO2和 NH3等；第二阶段，主要是 NH3被转化
为 HNO2和 HNO3。
生化反应如下：
RCH（ NH2） COOH＋ O2→RCOOH ＋ CO2＋ NH3
2NH3＋ 3O2→2HNO 2＋ 2H2O 2HNO2＋ O2→2HNO 3
废水的生化需氧量通常指第一阶段有机物生化作用所需的氧量。因
为微生物活动与温度密切相关，因此测定 BOD时一般以 20℃ 作为标
准温度。在此温度条件下，一般生活污水中的有机物，需要 20天左
右才能基本上完成第一阶段的氧化分解过程。这不利于实际测定工
作。所以目前国内外都以 5天作为测定 BOD的标准时间，简称 5日生
化需氧量，用 BOD5表示。其理论根据是一般有机物的 5日生化需氧量
，约占第一阶段生化需氧量的 70％，基本反映了水中有机污染物的
实际情况。
化学需氧量，用 COD表示（ Chemical Oxygen Demand）。 指化学氧
化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。 COD越高，表示有机物
质越多。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾（ K2Cr2O7） 或高锰酸钾
（ KMnO4）。
BOD在一般情况下能较确切地反映水污染情况，但它受到时间（时
间长）和废水性质（毒性强）的限制； COD的测定不受废水条件的
限制，并能在 2— 3小时内完成，但它不能反映出微生物所能氧化的
有机物量。因此，在研究有机物污染时，可根据实际情况而确定采
用 BOD还是 COD。
为了解决 BOD,COD测定指标的不足，目前很多国家的科学工作者正
在研究各种水质的总有机碳（ Total Organic Carbon,简称 TOC）
和总需氧量（ Total Oxygen Demand,简称 TOD） 与 BOD和 COD之间的
关系，以实现自动快速测定目的。
（ 3） pH值。污水的 pH值对污染物的迁移转化、污水处理厂的污水
处理、水中生物的生长繁殖等均有很大的影响，因此成为重要的污
水指标之一。
（ 4）细菌。根据外部形态可将细菌分为：球茵，杆菌、螺旋菌。
按摄取营养的方式可分为自养细菌，异养细菌。按温度因素可分为
低温细菌、中温细菌、高温细菌。按氧因素可分为好氧细菌、厌氧
细菌、兼性细菌。
污水中大部分细菌寄生在死亡机体上，这些细菌是无害的；另一部
分细菌，如霍乱、伤寒、痢疾菌等则寄生在活的有机体上，对人、
畜是有害的。衡量水体是否被细菌污染可用两种指标表示，一是 1
毫升水中细菌的总数；二是大肠菌的数量。大肠菌是在流行病学上
评价潜在危险性的重要因素。许多国家规定，饮用水中不得检出大
肠菌。
（ 5）有毒物质。各个国家都根据实际情况制定出地面水中有毒物
质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无机有毒物（主要指重金
属）和有机有毒物（主要指酚类化合物、农药）。
除以上 5种表示水体污染的指标外，还有温度、颜色、放射性物质
浓度等，也是反映水体污染的指标。
（二）水体污染源
水体污染源分为自然污染源和人为污染源两大类型。
自然污染源指自然界本身的地球化学异常释放有害物质或造成有害
影响的场所。
人为污染源指由于人类活动产生的污染物对水体造成的污染。人为
污染源包括工业污染源、生活污染源和农业污染源。
工业污染源：由于不同企业、不同产品、不同工艺、不同原料、不
同管理方式，排放的废水水质、水量差异很大。工业废水是水体最
重要的污染源。它具有量大、面广、成分复杂、毒性大，不易净化
、难处理等特点。
生活污染源：主要是生活中各种洗涤水，一般固体物质小于 1％，
并多为无毒的无机盐类、需氧有机物类、病原微生物类及洗涤剂。
生活污水的最大特点是含氮、磷、硫多，细菌多，用水量具有季节
变化规律。
（三）水体中的污染物质
造成水体的水质、生物、底质质量恶化的各种物质称为, 水体污
染物, 。随着工业发展和监测技术的提高，水体中的污染物质不
断增加。其中化学性污染物是当代最重要的一大类，其种类多、
数量大、毒性强，有一些是致癌物质，严重地影响着人体健康。
水体中的污染物，大体可以分为四大类，即无机无毒物，无机有
毒物、有机无毒物、有机有毒物。
无机无毒物主要指排入水体的酸、碱及一般无机盐类和氮、磷等
植物营养物质。水体中酸、碱、盐等无机物的污染，主要来自冶
金、化学纤维、造纸、印染、炼油、农药等工业废水及酸雨。
酸、碱污染破坏水体的自然缓冲作用，杀死或抑制细菌和微生物
的生长，妨碍水体的自净作用，腐蚀管道和船舶。酸、碱污染不
仅改变了水体的 pH值，而且可增加水中的无机盐和硬度。水体的
pH小于 6.5或大于 8.5时，都会使水生生物受到不良影响，严重时
造成鱼虾绝迹。水体含盐量增高，会影响工农业及生活用水的水
质，用其灌溉农田会使土地盐碱化。
氰化物是剧毒物质。水体中的氰化物主要来自化学、电镀、煤气、
炼焦、选矿等工业排放的含氰废水。天然水体对氰化物有较强的自
净作用，其途径有两个：一是挥发排出，二是氧化分解（生化氧化
），其反应如下：
CN-＋ CO2＋ H2O→HCN↑ ＋ HCO-3
在一般水质和 pH值条件下，这种净化机制所产生的净化量可占水体
中氰化物总自净量的 90％左右。
这种净化过程所造成的氰化物自净量只占水体中氰化物总自净量的
10％左右，但是在夏季（温度高，光照好），生化氧化过程的自净
量可达到 30％左右。
含氰废水对鱼类和其它水生生物都有很大毒性。
天然水中不含有酚,水体中的酚类化合物主要来源于焦化厂、石油
化工和塑料等工业排放的含酚废水。另外，粪便和含氮有机物的分
解过程也产生少量酚类化合物。
天然水体中的酚化合物主要是靠生物化学氧化来分解。酚的生物化
学氧化经过复杂的阶段，生成一系列中间产物。酚的分解速度决定
于酚化合物的结构、起始浓度、微生物状况、水温及曝气条件等一
系列因素。
酚是一种细胞原浆毒，它可使细胞蛋白质变性，失去活力，能破坏
植物细胞的渗透性，抑制植物的生长，使植株变形。长期人或动物
饮用污染的水或食用污染水体中生长的水产食物，则有可能发生慢
性酚中毒。浓度低时使人头痛、失眠、腹泄、贫血、肝脏和神经系
统遭到破坏；浓度高时使动物和人死亡。 表现在贝类产量下降、海
带腐烂、鱼肉有酚味，浓度高时引起水产品大量死亡。高浓度的含
酚废水灌溉农田对农作物有毒害作用，能抑制光合作用和酶的活性
，妨碍细胞功能，破坏植物生长素的形成，影响植物对水分的吸收
，从而导致植物不能正常生长、产量下降。过量地摄入酚，人会慢
性中毒，发生呕吐、腹泄、头痛头晕等症状。
放射性物质有天然来源和人工来源两类。自然界中的许多
元素和同位素都具有天然放射性，一般来讲放射性剂量都
很低，对生物没有什么危害。人工放射性物质主要来源于
采矿、选矿和精炼厂的废水，以及核试验、核反应堆、核
电站、核动力船舰的废水。大气中核爆炸的溅落物，原子
核反应堆的放射性废物。
这些放射性污染物主要是释放出 α, β, γ 等射线损害人
体组织, 并能在人体内蓄积造成长期危害, 引起贫血, 不
育, 死胎, 恶性肿瘤等各种放射性病症, 严重者造成死亡 。
能影响鱼类生长, 同时导致食物链的恶化, 具有强烈的致
癌作用和致畸作用 。
病原微生物主要来自生活污水和医院废水以及制革、屠宰业的废水。
病原微生物又称, 病原体,,, 病原生物,,是能引起疾病的微生
物和寄生虫的总称。病原微生物主要有三类：病菌（如痢疾杆菌）；
病毒（如流行性感冒病毒）；寄生虫（如疟原虫、蛔虫）。病原微
生物是水体污染中的主要污染物之一，对人来讲，传染病的发病率
和死亡率都很高。生物性污染除引起感官性状恶化外，可使传播各
种传染病和寄生虫病，可以将这类疾病分为三类：一是细菌引起的
疾病，如霍乱、伤寒和副伤寒、痢疾以及其他肠道传染病等。二是
病毒引起的疾病，最常见的是甲型病毒（病毒性肝炎）、肠道病毒
（如脊髓灰质炎）、腺病毒（传染性眼结膜炎）等。病毒在水中虽
不繁殖，但有较强的存活能力，如脊髓灰质炎病毒，在污染水中于
4℃ 条件下能存活 188天以上。三是寄生虫引起的疾病，如血吸虫病
和阿米巴痢疾等。
致癌物是威胁人类健康的主要因素之一。污染物质中大多含有致癌
物质。例如焦化厂炼焦废水中的焦油含有多种致癌芳香烃；印染厂
印染废水中染料含有多种致癌的芳香胺；植物营养物中的亚硝基化
合物；农药中的有机氯化合物；重金属中的铬、镍等都有强烈的致
癌作用。
四 主要污染物在水环境中的迁移转化
(一 )、需氧污染物
需氧污染物主要指生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、
蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物，在微生物作用下最终分解为
简单的无机物质，即二氧化碳和水等。因这些有机物质在分解过程
中需要消耗大量的氧气，故又被称为需氧污染物。虽然需氧有机污
染物没有毒性，但若水中含量过多，势必造成水中溶解氧的减少，
从而影响鱼类和其它水生生物的正常活动，需氧有机污染物是水体
中普遍存在的污染物之一。
1、需氧有机物的生物降解作用
需氧有机污染物一般分为三大类，即碳水化合物、蛋白质和脂肪，
其它有机化合物大多为它们的降解产物。上述三大类物质的生物降
解作用有其共同特点：首先在细胞体外发生水解，复杂的化合物分
解成较简单的化合物，然后再透入细胞内部进一步发生分解。分解
产物有两方面的作用，一是被合成为细胞材料，二是变成能量释放
，供细菌生长繁殖。
需氧有机污染物的生物降解过程比较复杂，根据各类化合物在有氧
或无氧条件下进行反应的共性，可归纳出大致的降解步骤和最终产
物。例如碳水化合物生物降解步骤和最终产物为：
碳水化合物是 C,H,O组成的不含氮的有机物，可分为多糖
［（ C6H10O5） n,如淀粉］、二糖［（ C12H22O11）,如乳糖］、单糖
［（ C6H12O6）,如葡萄糖］。在不同酶的参与下，淀粉首先在细胞
外水解成为乳糖，然后在细胞内或细胞外再水解成为葡萄糖。葡萄
糖经过糖解过程转变为丙酮酸。在有氧条件下，丙酮酸完全氧化为
水和二氧化碳。在无氧条件下，丙酮酸不能完全氧化，最终产物是
有机酸、醇、酮。对水环境影响较大的就是这部分产物。
脂肪和油类的生物降解步骤和最终产物为：
脂肪和油类的组成与碳水化合物相同，由 C,H,O组成。脂肪的生
物降解步骤和最终产物比碳水化合物更具多样性。脂肪首先在细胞
外水解，生成甘油和相应的脂肪酸。然后上述物质再分别水解成为
丙酮酸和醋酸。在有氧条件下，丙酮酸和醋酸完全氧化，生成水和
二氧化碳，在无氧条件下，完成发酵过程，生成各种有机酸。
蛋白质的组成与碳水化合物和脂肪油类不同，除含有 C,H,O外，
还含有 N。 蛋白质是由各种氨基酸分子组成的复杂有机物，含有氨
基和羧基，并由肽键连接起来。蛋白质的生物降解首先是在水解的
作用下脱掉氨和羧基，形成氨基酸。氨基酸进一步分解脱氨基，生
成氨。通过硝化作用形成亚硝酸，最后进一步氧化为硝酸。如果在
缺氧水体中硝化作用不能进行，就会在反硝化细菌作用下发生反硝
化作用。
一般来讲，含氮有机物的降解比不含氮的有机物难，而且降解产物
污染性强，同时与不含氮的有机物的降解产物发生作用，从而影响
整个降解过程。
（二）需氧有机污染物降解与溶解氧平衡
需氧有机污染物的降解过程制约着水体中溶解氧的变化过程
，因此，研究此问题对进行水污染评价、水产资源危害及水
体自净作用都有重要意义。
在污染河流中耗氧作用和复氧作用影响着水中溶解氧的含量
。耗氧作用指有机物分解和有机体呼吸时耗氧，使水中溶解
氧降低；复氧作用（也称再曝气作用）指空气中的氧溶于水
和水生植物的光合作用放出氧，使水中溶解氧增加。耗氧作
用和复氧作用的综合决定着水中氧的实际含量。
二、植物营养物
在自然条件下，由于雨、雪对大气的淋洗和径流对地表物质淋溶与
冲刷，总会使微量的 N,P,K等植物营养物质汇入水体中。
天然水中过量的植物营养物质主要是由于人类活动造成的，它们来
自农田施肥、农业生产的废弃物、城市生活污水和某些工业废水。
从农作物生长的角度看，植物营养物质是宝贵的肥料。但过多的植
物营养物进入水体，将造成水质恶化，影响渔业发展，危害人体健
康。
（一）水体富营养化概述
富营养化是指湖泊等水体接纳过量的氮、磷等营养物质，使藻类及
其它水生生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变化，造成水
质恶化，加速湖泊老化，导致湖泊生态系统和水功能的破坏。
随着时间的推移，湖泊中的氮、磷等营养物质逐渐累积，由营养物
质少的贫营养湖向营养物质多的富营养湖演变，最后发展成为沼泽
和干地。不过，在自然条件下，自然物质的正常循环过程中，这种
湖泊演变的进程非常缓慢，通常是以地质年代来计算。 水体中氮、
磷含量的多少与水体富营养化程度密切相关。
（二）氮、磷化合物在水体中的转化
水体中氮、磷营养物质过多，是水体发生富营养化的直接原因。因
此，研究水体中氮、磷的平衡、分布和循环，生物吸收和沉淀，底
质中氮、磷形态，有机物分解和释放等规律，对水体的富营养化过
程和防治都有重要意义。
水体富营养化的关健不仅在于水体中营养物的浓度，更重要的是连
续不断流入水体中的营养物氮、磷的负荷量。以湖泊为例，湖泊氮、
磷负荷量的计算，按照物质平衡原则，在某一时期内，输入湖泊的
氮、磷总量与输出湖泊的氮、磷总量之差，就是湖泊内氮、磷的积
累量。
进入湖泊的氮、磷物质加入生态系统的物质循环，构成水生生物个
体和群落，并经由自养生物 -异养生物和微生物所组成的营养级依
次转化迁移。氮在生态系统中具有气、液、固三相循环，被称为,完
全循环,，而磷只存在液、固相形式的循环。湖泊底质和水体之间处
在物质交换过程之中，而且底质中磷的释放是湖泊水体中磷的重要
来源之一。
水体中含有过多的 N,P等植物必需的元素, 就会使藻类植物和其他
浮游生物大量繁殖 。 这些生物死之后, 被微生物分解, 最终产生出
硫化氢, 甲烷等有毒物质, 致使鱼类和其他小生物大量死亡 。 发生
富营养化的池塘和湖泊, 由于某些蓝藻的过度生长, 使水面形成绿
色藻层；蓝藻释放的毒素能毒杀鱼虾和贝类等, 并使水体恶臭, 这
种现象叫做, 水华, 。
海洋近岸海区，发生富营养化现象，使腰鞭毛藻类（如裸沟藻和夜
光虫）等大量繁殖，密集在一起，使海水呈粉红色或红褐色，并使
鱼虾和贝类大量死亡，称为赤潮，对渔业危害极大。近年来，我国
近海发生多次赤潮。
三、石油类物质
（一）石油类物质的污染概况
随着石油事业的发展，油类物质对水体的污染愈来愈严重。而在各
类水体中海洋受到的油污染最突出。
目前，在世界各地的港口、海湾和沿岸，在油船和其它船舶的主要
航线附近以及海底油田周围，都可以经常看到油膜和油块。
根据报告，每年有 200— 2000万吨的油由海源和陆源排入海洋。科
学界比较一致的看法是每年 300— 600万吨。根据 OECD的报告，海
洋油污染中海源和陆源各占 50％左右。但许多科学家持反对意见，
认为海洋石油污染主要来自陆源。
海源油污染主要产生于运输过程中，由此每年排入海洋的油大约为
150万吨。其中船舶正常带入（洗仓水，压仓水等各种来源）海洋
的油约为 110万吨；事故性（触礁、碰撞、搁浅、失火等）带入海
洋的油约为 40万吨。有人认为此项估计数据偏低。
陆源油污染主要来自工业废水，每年由此项带入海洋的油约 140万
吨。其次是大气中飘浮石油烃类的降落，每年进入海洋的油类为 30
万吨。
（二）石油在水体中的迁移转化
石油有“工业的血液”之称。石油中 90％是各种烃的复杂混合物，它
的基本组成元素为碳、氢、硫、氧和氮。大部分石油含 84％ — 86％
的碳,12％ — 14％的氢,1％ — 3％的硫、氧和氮。
根据石油中各种烃的沸点不同，按一定温度范围分成不同的馏分，
各馏分的馏出温度、成分及名称见表 6.19
表 6.19 各镏分的镏出温度、成分及名称
石油类物质进入水体后发生一系列复杂的迁移转化过程，主要包括
扩展、挥发、溶解、乳化、光化学氧化、微生物降解、生物吸收和
沉积等。
扩展过程：油在海洋中的扩展形态由其排放途径决定。船舶正常行
驶时需要排放废油，这属于流动点源的连续扩展；油从污染源（搁
浅、触礁的船或陆地污染源）缓慢流出，这属于点源连续扩展；船
舶或贮油容器损坏时，油立刻全部流出来，这属于点源瞬时扩展。
扩展作用的结果，一方面扩大了污染范围，另一方面使油 -气、油 -
水接触面积增大，使更多的油通过挥发、溶解、乳化作用进入大气
或水体中，从而加强了油类的降解过程。挥发过程：挥发的速度取
决于石油中各种烃的组分、起始浓度、面积大小和厚度以及气象状
况等。试验结果表明：石油中低于 C15的所有烃类（例如石油醚、汽
油、煤油等），在水体表面很快全部挥发掉； C15— C25的烃类（例
如柴油、润滑油、凡士林等），在水中挥发较少；大于 C25的烃类，
在水中极少挥发。挥发作用是水体中油类污染物质自然消失的途径
之一，它可去除海洋表面约 50％的烃类。
溶解过程：与挥发过程相似，溶解过程决定于烃类中碳的数目多少。
石油在水中的溶解度实验表明，在蒸馏水中的一般规律是：烃类中
每增加 2个碳、溶解度下降 10倍。在海水中也服从此规律，但其溶
解度比在蒸馏水中低 12％ — 30％。溶解过程虽然可以减少水体表面
的油膜，但却加重了水体的污染。
乳化过程：指油 -水通过机械振动（海流、潮汐、风浪等），形成微
粒互相分散在对方介质中，共同组成一个相对稳定的分散体系。乳
化过程包括水包油和油包水两种乳化作用。顾名思义，水包油乳化
是把油膜冲击成很小的涓滴分布水中。而油包水乳化是含沥青较多
的原油将水吸收形成一种褐色的粘滞的半固体物质。乳化过程可以
进一步促进生物对油类的降解作用。
光化学氧化过程：主要指石油中的烃类在阳光（特别是紫外光）照
射下，迅速发生光化学反应，先离解生成自由基，接着转变为过氧
化物，然后再转变为醇等物质。该过程有利于消除油膜，减少海洋
水面油污染。
微生物降解过程：与需氧有机物相比，石油的生物降解较困难，但
比化学氧化作用快 10倍。微生物降解石油的主要过程有：烷烃的降
解，最终产物为二氧化碳和水；烯烃的降解，最终产物为脂肪酸；
芳烃的降解，最终产物为琥珀酸或丙酮酸和 CH3CHO； 环已烷的降
解，最终产物为己二酸。石油物质的降解速度受油的种类、微生物
群落、环境条件的控制。同时，水体中的溶解氧含量对其降解也有
很大影响。
生物吸收过程：浮游生物和藻类可直接从海水中吸收溶解的石
油烃类，而海洋动物则通过吞食、呼吸、饮水等途径将石油颗粒带
入体内或被直接吸附于动物体表。生物吸收石油的数量与水中石油
的浓度有关，而进入体内各组织的浓度还与脂肪含量密切相关。石
油烃在动物体内的停留时间取决于石油烃的性质。
沉积过程：沉积过程包括两个方面，一是石油烃中较轻的组分
被挥发、溶解，较重的组分便被进一步氧化成致密颗粒而沉降
到水底。二是以分散状态存在于水体中的石油，也可能被无机
悬浮物吸附而沉积。这种吸附作用与物质的粒径有关，同时也
受盐度和温度的影响，即随盐度增加而增加，随温度升高而降
低。沉积过程可以减轻水中的石油污染，沉入水底的油类物质
，可能被进一步降解，但也可能在水流和波浪作用下重新悬浮
于水面，造成二次污染。
污染物是石油及炼制残渣, 石油污染在水面形成薄膜, 使水中
溶解氧量减少, 恶化水质, 危害水生动物, 尤其是鱼类 。
四、重金属
重金属是地球上最为普遍，具有潜在生态危害的一类污染物。
与其它污染物相比，重金属不但不能被微生物分解，反而能够富
集于生物体内，并可以将某些重金属转化为毒性更强的金属有机
化合物。
（一）重金属的概念及特征
重金属的定义目前还没有严格统一的提法。但一般认为金属的比
重大于 5（或大于 4）者为重金属。
重金属元素很多，在环境污染研究中所说的重金属主要是指 Hg、
Cd,Pb,Cr以及类金属 As等生物毒性显著的元素。也包括具有一
定毒性的一般重金属，如 Zn,Cu,Co,Ni,Sn等，目前，最引人
注意的是 Hg,Cd,Pb,As,Cr等。
重金属在环境中的行为和影响主要有以下特征：
（ 1）重金属是构成地壳的元素，在自然界具有非常广泛的分布，
它遍布于土壤、大气、水体和生物体中。
（ 2）重金属作为有色金属，在人类的生产和生活中有着广泛的应
用，各种各样的重金属污染源由此而存在于环境中。
（ 3）重金属大多属于过渡性元素，在自然环境中具有不同的价态
、活性和毒性效应。通过水解反应，重金属易生成沉淀物。重金属
还可以与无机、有机配位体反应，生成络合物和螯合物。
（ 4）重金属对生物体和人体的危害特点在于：第一，毒性效应；
第二，生物不能降解，却能将某些重金属转化为毒性更强的金属有
机化合物；第三，食物链的生物富集放大作用；第四，通过多种途
径进入人体，并积蓄在某些器官中，造成慢性中毒。
（二）重金属在水体中的迁移转化
重金属迁移指重金属在自然环境中空间位置的移动和存在形态的转
化，以及由此引起的富集与分散问题。
重金属在水环境中的迁移，按照物质运动的形式，可分为机械迁移
、物理化学迁移和生物迁移三种基本类型。
机械迁移是指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运
。迁移过程服从水力学原理。
物理化学迁移是指重金属以简单离子、络离子或可溶性分子，在环
境中通过一系列物理化学作用（水解、氧化、还原、沉淀、溶解、
络合、螯合、吸附作用等）所实现的迁移与转化过程。这是重金属
在水环境中的最重要迁移转化形式。这种迁移转化的结果决定了重
金属在水环境中的存在形式、富集状况和潜在生态危害程度。
生物迁移是指重金属通过生物体的新陈代谢、生长、死亡等过程所
进行的迁移。这种迁移过程比较复杂，它既是物理化学问题，也服
从生物学规律。所有重金属都能通过生物体迁移，并由此使重金属
在某些有机体中富集起来，经食物链的放大作用，构成对人体危害
。
重金属在水环境中的物理化学迁移包括下述几种作用：
沉淀作用：重金属在水中可经过水解反应生成氢氧化物，也可以同
相应的阴离子生成硫化物或碳酸盐。这些化合物的溶度积都很小，
容易生成沉淀物。沉淀作用的结果，使重金属污染物在水体中的扩
散速度和范围受到限制，从水质自净方面看这是有利的，但大量重
金属沉积于排污口附近的底泥中，当环境条件发生变化时有可能重
新释放出来，成为二次污染源。
吸附作用：天然水体中的悬浮物和底泥中含有丰富的无机胶体和有
机胶体。由于胶体有巨大的比表面、表面能和带大量的电荷，因此
能够强烈地吸附各种分子和离子。无机胶体主要包括各种粘土矿物
和各种水合金属氧化物，其吸附作用主要分为表面吸附、离子交换
吸附和专属吸附。有机胶体主要是腐殖质。胶体的吸附作用对重金
属离子在水环境中的迁移有重大影响，是使许多重金属从不饱和的
溶液中转入固相的最主要途径。
络合作用：天然水体中存在着许多天然和人工合成的无机与有
机配位体，它们能与重金属离子形成稳定度不同的络合物和螯
合物。无机配位体主要有 Cl-,OH-,CO32-,SO42-,HCO3-,F-、
S2-等。有机配位体是腐殖质。腐殖质能起络合作用的是各种含
氧官能团，如－ COOH、－ OH、－ C＝ O、－ NH2等。各种无
机、有机配位体与重金属生成的络合物和螯合物可使重金属在
水中的溶解度增大，导致沉积物中重金属的重新释放。重金属
的次生污染在很大程度上与此有关。
氧化还原作用：氧化还原作用在天然水体中有较重要的地位。
由于氧化还原作用的结果，使得重金属在不同条件下的水体中
以不同的价态存在，而价态不同，其活性与毒性也不同。
1 汞污染及其危害
汞污染主要来自化工厂, 氯碱厂, 农药厂, 冶炼厂及汞仪表厂等
工厂排出的废水 。
金属形式的汞并不很毒, 大多数汞能通过消化道而不被吸收 。 当
工业废水排入河流中后, 废水中的汞可以沉积于底泥中 。 在无氧的
条件下, 底泥中的无机汞, 可以经厌氧菌的作用可转化成甲基汞 [
(CH3)2Hg],它和汞本身不同, 甲基汞的吸收率几乎等于 100％, 其
毒性几乎比金属汞大 100倍, 而且不易排泄掉 。 甲基汞可以通过生
物富集作用, 造成更大的危害 。
汞及其化合物，对植物的叶、茎、芽和花瓣均造成伤害。使鸟类
的繁殖功能下降，严重进使鸟类死亡。损害人体内酶的功能和中枢
神经系统的功能，造成致畸和遗传性危害。使人患水俣病、肝炎和
血尿等。也能通过胎盘使胎儿发生先天性汞中毒，亦中通过母乳使
婴儿中毒，使他们发育不良，智力减退，畸形甚至发生脑瘫痪。
2 铬及其化合物的危害
低浓度的铬对植物的生长发育有利，高浓度的铬对植物的生长有
利；高浓度的铬使鱼类死亡，使患过敏性皮炎，湿疹，肠胃炎和溃
疡以及癌症。
3 镉污染及危害
镉污染主要来自厂矿的, 三废, 。 如铅锌矿, 有色金属冶炼厂,
电镀厂, 铜镉合金制造厂, 荧光颜料厂等, 三废, 中, 都含有镉 。
镉对人体健康的危害, 主要是由于水中镉经生物浓集 。 进入人类
的食物链而引起中毒, 受含镉废水污染的河流, 其底泥, 蛤类, 鱼
类以及用该河水灌溉的农作物中, 含镉量均比非污染区高 。 镉进入
人体后能长期贮存于全身各器官, 而主要蓄积于肝, 肾, 以后渐转
肾脏 。 镉随尿排出, 能引起中毒性肾损害, 肾小管变形萎缩, 重吸
收不全, 使尿钙和尿磷增多, 继而出现钙代谢障碍而导致骨质疏松
和骨质软化等 。
4 铅及其化合物的危害
能影响植物光合作用和蒸腾作用的进行, 使农作物的产量下降 。
能损害人和动物肝脏和心脏, 使发育变得迟缓 。 使头部肌肉, 关节
,脾, 骨髓和神经系统患病, 严重时使动物和人死亡 。
.5 砷及其化合物的危害
能使植物改变颜色, 使叶片枯萎, 造成农作物产量的下降 。 能破
坏动物和人酶的功能, 引起神经系统和毛细血管发生器质性病变,
使动物和人患癌症 。
五,热污染
许多工业生产过程中产生的废余热散发到环境中，会把环境温度提
高到不理想或生物不适应的程度。例如发电厂燃料最常用的方法是
由抽水机江湖中的水抽上来，淋在冷却管上，然后把受热的水还回
天然水体中去。从冷却系统通过的水本射就热得杀死大多数生物。
而实验证明，水温的微小变化对生态系统有着深远的影响，破坏生
态系统。
六、中国水资源污染
我国有 82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严惩细菌超
过卫生标准的占 75%，受到有机物污染的饮用水人口约 1.6亿。长期
以来，人们一直认为自来水是安全卫生的。但是，因为水污染，如
今的自来水已不能算是卫生的了。一项调查显示，在全世界自来水
中，测出的化学污染物有 2221种之多，其中有些确认为致癌物或促
癌物。从自来水的饮用标准看，我国尚处较低水平，自来水目前仅
能采用沉淀、过滤、加氯消毒等方法，将江河水或地下水简单加工
成可饮用水。自来水加氯可有效杀除病菌，同时也会产生较多的卤
代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引起人类患各种
胃肠癌的最大根源。 目前，城市污染的成分十分复杂，受污染的水
域中除重金属外，还含有甚多农药、化肥、洗涤剂等有害残留物，
即使是把自来水煮沸了，上述残留物仍驱之不去，而煮沸水中增加
了有害物的浓度，降低了有益于人体健康的溶解氧的含量，而且也
使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加，因此，饮用开水的安全系数
也是不高的。据最新资料透露，目前我国主要大城市只有 23%的居
民饮用水符合卫生标准，小城镇和农村饮用水合格率更低。水污染
防治当务之急，应确保饮用水合格。
1.城乡居民的饮用水安全受到严重威胁
由于我国水环境污染严重，使城乡居民饮水安全受到威胁。据
卫生部门的调查统计,我国有 65.4%的人口饮用不合标准的水 。
1989年国家环保局组织对全国环境保护重点城市饮用水水源保护情
况进行调查，结果发现有 48%的地表水源,20%的地下水源达不到
标准。由于水源地污染而引起的社会问题相当突出。其中比较典型
的是 1994年,1995年，淮河干流连续发生的水污染事故，引起淮南、
蚌埠、盱眙等市县上百万人一段时间没水喝，当地群众反映十分强
烈。太湖近年来蓝藻频发，造成无锡自来水厂取水困难，部分水厂
停产。海河流域有不少地区已经成为“污水县 "，“污水乡 "，当地群
众饮水发生困难。
2.跨行政区的水污染纠纷日趋尖锐
严重的水污染造成一些地区水污染事故频繁，从而引发了许多
污染纠纷，其中尤为跨行政区的水污染纠纷危害最大。 仅以省界水
污染纠纷为例，如山东德州与河北吴桥的污染纠纷、浙江庆元与福
建松溪的污染纠纷、江苏吴江与浙江嘉兴的污染纠纷等，这些纠纷
直接影响了当地社会安定。
3.对工、农业生产产生严重影响
我国是水资源相对贫乏的国家，人均水资源量相当于世界人均
占有量的四分之一，居世界第 88位。随着工农业的发展和人民生活
水平的提高,水资源紧缺的矛盾日趋紧张。而目前日趋严重的水污
染又进一步加剧了水资源短缺的矛盾。 严重的水污染使当地缺水矛
盾尖锐化，给工农业生产造成严重损失。此外，由于水资源紧缺，
7些城市和地区多年来一直用污水进地灌溉，仅海河流域污灌面积
就达 1000万亩。 长期污灌，使得污灌区土壤遭到污染,从而使农作
物带有一定残毒，有的甚至无法食用。 水污染对渔业同样产生了严
重的影响,一些污染严重的河段已经鱼虾绝迹。
4.对人民群众健康产生严重威胁
水污染严重的地区，一方面饮水安全受到威胁，另一方面长期
污灌，造成地表水、地下水、土填、农牧渔产品等的污染和农业生
态环境的破坏，对人体健康已构成了威胁。据一些地区居民健康普
查结果,污染区居民的肠道疾病率、癌症发病率及婴儿先天性崎变
、畸胎的发生率均比对照区有明显的增高。
七、水污染的危害
据世界卫生组织 （ WHO） 调查表明：全世界 80%的疾病和 50%的儿
童死亡都与饮用水被污染有关 。 由于饮用不良 水质导致的消化疾病,
传染病, 皮肤病, 糖尿病, 癌症, 结石病, 心结石病, 9000万人患
肝炎, 3000万人死于肝癌和胃癌 。 在我国, 因为水质污染而引起的
各种疾病越来越多, 解决水质污染问题迫在眉睫 。
1994年 7月，淮河上游的河南境内突降暴雨，颍上水库水位急骤上
涨超过防洪警戒线，因此开闸泄洪将积蓄于上游一个冬春的 2亿立
方米水放了下来。水经之处河水泛浊，河面上泡沫密布，顿时鱼虾
丧失。下游一些地方居民饮用了虽经自来水厂处理，但未能达到饮
用标准的河水后，出现恶心、腹泻、呕吐等症状。经取样检验证实
上游来水水质恶化，沿河各自来水厂被迫停止供水达 54天之久，百
万淮河民众饮水告急，不少地方花高价远途取水饮用，有些地方出
现居民抢购矿泉水的场面，这就是震惊中外的淮河水污染事件。
(1)危害人的健康水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，
使人急性或慢性中毒。砷、铬、铵类、苯并 (a)芘等，还可诱发癌症。
被寄生虫、病毒或其它致病菌污染的水，会引起多种传染病和寄生
虫病。重金属污染的水，对人的健康均有危害。被镉污染的水、食
物，人饮食后，会造成肾、骨骼病变，摄入硫酸镉 20毫克，就会造
成死亡。铅造成的中毒，引起贫血，神经错乱。六价铬有很大毒性，
引起皮肤溃疡，还有致癌作用。饮用含砷的水，会发生急性或慢性
中毒。砷使许多酶受到抑制或失去活性，造成机体代谢障碍，皮肤
角质化，引发皮肤癌。有机磷农药会造成神经中毒，有机氯农药会
在脂肪中蓄积，对人和动物的内分泌、免疫功能、生殖机能均造成
危害。稠环芳烃多数具有致癌作用。氰化物也是剧毒物质，进入血
液后，与细胞的色素氧化酶结合，使呼吸中断，造成呼吸衰竭窒息
死亡。我们知道，世界上 80%的疾病与水有关。伤寒、霍乱、胃肠
炎、痢疾、传染性肝类是人类五大疾病，均由水的不洁引起。
(2)对工农业生产的危害水质污染后，工业用水必须投入更多的处理
费用，造成资源、能源的浪费，食品工业用水要求更为严格，水质
不合格，会使生产停顿。这也是工业企业效益不高，质量不好的因
素。农业使用污水，使作物减产，品质降低，甚至使人畜受害，大
片农田遭受污染，降低土壤质量。海洋污染的后果也十分严重，如
石油污染，造成海鸟和海洋生物死亡。
(3)水的富营养化的危害在正常情况下，氧在水中有一定溶解度。
溶解氧不仅是水生生物得以生存的条件，而且氧参加水中的各种氧
化 -还原反应，促进污染物转化降解，是天然水体具有自净能力的重
要原因。含有大量氮、磷、钾的生活污水的排放，大量有机物在水
中降解放出营养元素，促进水中藻类丛生，植物疯长，使水体通气
不良，溶解氧下降，甚至出现无氧层。以致使水生植物大量死亡，
水面发黑，水体发臭形成, 死湖,,, 死河,,, 死海,,进而变
成沼泽。这种现象称为水的富营养化。富营养化的水臭味大、颜色
深、细菌多，这种水的水质差，不能直接利用，水中断鱼大量死亡。
第一节 水污染
水污染可定义为：大量污染物质排入水体，其含量超过了水体
的本底含量和自净能力，造成水质恶化，从而破坏了水体的正常功
能，称为水污染。
为了研究水体被污染的情况，必须先了解未受污染水体的水质状
况，以及天然水体所具有的自净能力。
一、天然水的物质组成和水体的自净作用
水是指海洋、河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水等地表与
地下贮水体的总称。水体包括水和水中各种物质、水生生物及底质。
从自然地理的角度看，水体是指地表水覆盖的自然综合体。
水体可分为海洋水体和陆地水体，陆地水体又可分为地表水体和地
下水体。本章研究的主要是陆地水体，而且是与人类生活密切相关
的河流、湖泊、水库和地下水。
（一）天然水的物质组成
在自然界，不存在化学概念上的纯水。天然水是在特定的自然
条件下形成的、含有许多溶解性物质和非溶解性物质、组成成分极
其复杂的综合体。这些物质可以是固态的、液态的或者是气态的，
它们大多以分子态、离子态或胶体微粒态存在于水中。
天然水中含有地壳中的大部分元素，但其含量变化范围很大。
水中溶解性固体主要有 Cl－, SO42－, HCO3－, CO32－, Na＋, K＋,
Ca2＋, Mg2＋ 地质条件限制，其优势离子变化很大。
天然水中除含有八种主要离子外，还含有一些微量元素。就天然水
而言，一般系指含量小于 10mg/L的元素。主要有 Br,I,Cu,Co、
Ni,F,Fe等。
溶解于天然水中的气体主要是 O2和 CO2,还有少量的 N2,H2S和
CH4。 溶解性气体能够影响水生生物的生存和繁殖以及水中物质的溶
解、化合等化学和生化行为。
天然水的物质组成决定于它的形成环境，也就是说一方面决定于与
水接触的物质的成分和溶解度；另一方面决定于这一作用进行的条
件，即化学及物理化学作用，包括溶解 -沉淀，氧化 -还原，水相 -
气相间离子平衡，固 -液两相之间离子交换，有机物的矿质化，生
物化学作用等。通过上述各种作用，使天然水富集或析出各种离子
和分子。
天然水物质组成的过程在大气圈中就开始了，但改变其组成的最主
要过程是降落到地表之后开始的。
影响天然水组成的因素可以分为直接和间接两种。直接因素主要有
岩石、土壤和生物有机体，这些因素可使水增加或减少某些离子和
分子。例如，流经石灰岩地区的天然水中富含 Ca2+和 HCO3-； 当水透
过土壤时溶解氧的含量减少，而 CO2的含量增多；生物排泄物和残体
增加了水中的某些组分含量，生物呼吸作用影响着水中气体的含量
。
影响天然水组成的间接因素主要有气候和水文特征。气候是一切水
化学作用进行的背景，同时对地表水和地下水化学组成的地理分异
起着总控制作用。
河流、湖泊、海水、地下水的水文动态补给及交替条件的不同，使
水的组成有很大差异。例如，河水流速快，与河床接触时间短，河
水中离子含量一般较低；地下水流速缓慢，与周围岩石接触时间长
，水中溶解物的含量比地表水高，但气体组成相对减少；而湖水的
化学组成比河水与地下水更为复杂。
（二）天然水体的自净作用
各类天然水都有一定的自净能力。污染物质进入天然水体后，通过
一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度
降低，这种现象称为水体的自净。但是在一定的时间和空间范围内
，如果污染物质大量排入天然水体并超过了水体的自净能力，就会
造成水体污染。
水体的自净作用按其净化机制可分为三类：
（ 1）物理净化：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使
污染物质的浓度降低。
（ 2）化学净化：天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等
作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。
（ 3）生物净化：天然水体中的生物活动过程，使污染物质的浓度
降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。
水体的自净作用按其发生场所可分为四类：
（ 1）水中的自净作用：污染物质在天然水中的稀释、扩散、氧化
、还原或生物化学分解等。
（ 2）水与大气间的自净作用：天然水中某些有害气体的挥发释放
和氧气溶入等。
（ 3）水与底质间的自净作用：天然水中悬浮物质的沉淀和污染物
被底质吸附等。
（ 4）底质中的自净作用：底质中微生物的作用使底质中有机污染
物发生分解等。
天然水体的自净作用包含着十分广泛的内容，它们同时存在、同时
发生并相互影响。
二、水污染
（一）污水的水质指标
水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为了反映水体被污
染的程度，通常用悬浮物（ SS）,有机物（ BOD,COD,TOC等）、
酸碱度（ pH）,细菌和有毒物质等指标来表示。
（ 1）悬浮物是污水中呈固体状的不溶性物质，它是水体污染的基
本指标之一。悬浮物降低水的透明度，降低生活和工业用水的质量
，影响水生生物的生长。
（ 2）废水中有机物浓度也是一个重要的水质指标。但由于有机物
的组成比较复杂，要分别测定各种有机物的含量十分困难，通常采
用生物化学需氧量、化学需氧量和总有机碳等三个指标来表示有机
物的浓度。
生物化学需氧量，简称生化需氧量，用 BOD表示（ Biochemical
Oxygen Demand）。 指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气
量。 BOD越高，表示水中需氧有机物质越多。
有机污染物的生物化学氧化作用分两个阶段进行：第一阶段，主要
是有机物被转化为无机物 CO2和 NH3等；第二阶段，主要是 NH3被转化
为 HNO2和 HNO3。
生化反应如下：
RCH（ NH2） COOH＋ O2→RCOOH ＋ CO2＋ NH3
2NH3＋ 3O2→2HNO 2＋ 2H2O 2HNO2＋ O2→2HNO 3
废水的生化需氧量通常指第一阶段有机物生化作用所需的氧量。因
为微生物活动与温度密切相关，因此测定 BOD时一般以 20℃ 作为标
准温度。在此温度条件下，一般生活污水中的有机物，需要 20天左
右才能基本上完成第一阶段的氧化分解过程。这不利于实际测定工
作。所以目前国内外都以 5天作为测定 BOD的标准时间，简称 5日生
化需氧量，用 BOD5表示。其理论根据是一般有机物的 5日生化需氧量
，约占第一阶段生化需氧量的 70％，基本反映了水中有机污染物的
实际情况。
化学需氧量，用 COD表示（ Chemical Oxygen Demand）。 指化学氧
化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。 COD越高，表示有机物
质越多。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾（ K2Cr2O7） 或高锰酸钾
（ KMnO4）。
BOD在一般情况下能较确切地反映水污染情况，但它受到时间（时
间长）和废水性质（毒性强）的限制； COD的测定不受废水条件的
限制，并能在 2— 3小时内完成，但它不能反映出微生物所能氧化的
有机物量。因此，在研究有机物污染时，可根据实际情况而确定采
用 BOD还是 COD。
为了解决 BOD,COD测定指标的不足，目前很多国家的科学工作者正
在研究各种水质的总有机碳（ Total Organic Carbon,简称 TOC）
和总需氧量（ Total Oxygen Demand,简称 TOD） 与 BOD和 COD之间的
关系，以实现自动快速测定目的。
（ 3） pH值。污水的 pH值对污染物的迁移转化、污水处理厂的污水
处理、水中生物的生长繁殖等均有很大的影响，因此成为重要的污
水指标之一。
（ 4）细菌。根据外部形态可将细菌分为：球茵，杆菌、螺旋菌。
按摄取营养的方式可分为自养细菌，异养细菌。按温度因素可分为
低温细菌、中温细菌、高温细菌。按氧因素可分为好氧细菌、厌氧
细菌、兼性细菌。
污水中大部分细菌寄生在死亡机体上，这些细菌是无害的；另一部
分细菌，如霍乱、伤寒、痢疾菌等则寄生在活的有机体上，对人、
畜是有害的。衡量水体是否被细菌污染可用两种指标表示，一是 1
毫升水中细菌的总数；二是大肠菌的数量。大肠菌是在流行病学上
评价潜在危险性的重要因素。许多国家规定，饮用水中不得检出大
肠菌。
（ 5）有毒物质。各个国家都根据实际情况制定出地面水中有毒物
质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无机有毒物（主要指重金
属）和有机有毒物（主要指酚类化合物、农药）。
除以上 5种表示水体污染的指标外，还有温度、颜色、放射性物质
浓度等，也是反映水体污染的指标。
（二）水体污染源
水体污染源分为自然污染源和人为污染源两大类型。
自然污染源指自然界本身的地球化学异常释放有害物质或造成有害
影响的场所。
人为污染源指由于人类活动产生的污染物对水体造成的污染。人为
污染源包括工业污染源、生活污染源和农业污染源。
工业污染源：由于不同企业、不同产品、不同工艺、不同原料、不
同管理方式，排放的废水水质、水量差异很大。工业废水是水体最
重要的污染源。它具有量大、面广、成分复杂、毒性大，不易净化
、难处理等特点。
生活污染源：主要是生活中各种洗涤水，一般固体物质小于 1％，
并多为无毒的无机盐类、需氧有机物类、病原微生物类及洗涤剂。
生活污水的最大特点是含氮、磷、硫多，细菌多，用水量具有季节
变化规律。
（三）水体中的污染物质
造成水体的水质、生物、底质质量恶化的各种物质称为, 水体污
染物, 。随着工业发展和监测技术的提高，水体中的污染物质不
断增加。其中化学性污染物是当代最重要的一大类，其种类多、
数量大、毒性强，有一些是致癌物质，严重地影响着人体健康。
水体中的污染物，大体可以分为四大类，即无机无毒物，无机有
毒物、有机无毒物、有机有毒物。
无机无毒物主要指排入水体的酸、碱及一般无机盐类和氮、磷等
植物营养物质。水体中酸、碱、盐等无机物的污染，主要来自冶
金、化学纤维、造纸、印染、炼油、农药等工业废水及酸雨。
酸、碱污染破坏水体的自然缓冲作用，杀死或抑制细菌和微生物
的生长，妨碍水体的自净作用，腐蚀管道和船舶。酸、碱污染不
仅改变了水体的 pH值，而且可增加水中的无机盐和硬度。水体的
pH小于 6.5或大于 8.5时，都会使水生生物受到不良影响，严重时
造成鱼虾绝迹。水体含盐量增高，会影响工农业及生活用水的水
质，用其灌溉农田会使土地盐碱化。
氰化物是剧毒物质。水体中的氰化物主要来自化学、电镀、煤气、
炼焦、选矿等工业排放的含氰废水。天然水体对氰化物有较强的自
净作用，其途径有两个：一是挥发排出，二是氧化分解（生化氧化
），其反应如下：
CN-＋ CO2＋ H2O→HCN↑ ＋ HCO-3
在一般水质和 pH值条件下，这种净化机制所产生的净化量可占水体
中氰化物总自净量的 90％左右。
这种净化过程所造成的氰化物自净量只占水体中氰化物总自净量的
10％左右，但是在夏季（温度高，光照好），生化氧化过程的自净
量可达到 30％左右。
含氰废水对鱼类和其它水生生物都有很大毒性。
天然水中不含有酚,水体中的酚类化合物主要来源于焦化厂、石油
化工和塑料等工业排放的含酚废水。另外，粪便和含氮有机物的分
解过程也产生少量酚类化合物。
天然水体中的酚化合物主要是靠生物化学氧化来分解。酚的生物化
学氧化经过复杂的阶段，生成一系列中间产物。酚的分解速度决定
于酚化合物的结构、起始浓度、微生物状况、水温及曝气条件等一
系列因素。
酚是一种细胞原浆毒，它可使细胞蛋白质变性，失去活力，能破坏
植物细胞的渗透性，抑制植物的生长，使植株变形。长期人或动物
饮用污染的水或食用污染水体中生长的水产食物，则有可能发生慢
性酚中毒。浓度低时使人头痛、失眠、腹泄、贫血、肝脏和神经系
统遭到破坏；浓度高时使动物和人死亡。 表现在贝类产量下降、海
带腐烂、鱼肉有酚味，浓度高时引起水产品大量死亡。高浓度的含
酚废水灌溉农田对农作物有毒害作用，能抑制光合作用和酶的活性
，妨碍细胞功能，破坏植物生长素的形成，影响植物对水分的吸收
，从而导致植物不能正常生长、产量下降。过量地摄入酚，人会慢
性中毒，发生呕吐、腹泄、头痛头晕等症状。
放射性物质有天然来源和人工来源两类。自然界中的许多
元素和同位素都具有天然放射性，一般来讲放射性剂量都
很低，对生物没有什么危害。人工放射性物质主要来源于
采矿、选矿和精炼厂的废水，以及核试验、核反应堆、核
电站、核动力船舰的废水。大气中核爆炸的溅落物，原子
核反应堆的放射性废物。
这些放射性污染物主要是释放出 α, β, γ 等射线损害人
体组织, 并能在人体内蓄积造成长期危害, 引起贫血, 不
育, 死胎, 恶性肿瘤等各种放射性病症, 严重者造成死亡 。
能影响鱼类生长, 同时导致食物链的恶化, 具有强烈的致
癌作用和致畸作用 。
病原微生物主要来自生活污水和医院废水以及制革、屠宰业的废水。
病原微生物又称, 病原体,,, 病原生物,,是能引起疾病的微生
物和寄生虫的总称。病原微生物主要有三类：病菌（如痢疾杆菌）；
病毒（如流行性感冒病毒）；寄生虫（如疟原虫、蛔虫）。病原微
生物是水体污染中的主要污染物之一，对人来讲，传染病的发病率
和死亡率都很高。生物性污染除引起感官性状恶化外，可使传播各
种传染病和寄生虫病，可以将这类疾病分为三类：一是细菌引起的
疾病，如霍乱、伤寒和副伤寒、痢疾以及其他肠道传染病等。二是
病毒引起的疾病，最常见的是甲型病毒（病毒性肝炎）、肠道病毒
（如脊髓灰质炎）、腺病毒（传染性眼结膜炎）等。病毒在水中虽
不繁殖，但有较强的存活能力，如脊髓灰质炎病毒，在污染水中于
4℃ 条件下能存活 188天以上。三是寄生虫引起的疾病，如血吸虫病
和阿米巴痢疾等。
致癌物是威胁人类健康的主要因素之一。污染物质中大多含有致癌
物质。例如焦化厂炼焦废水中的焦油含有多种致癌芳香烃；印染厂
印染废水中染料含有多种致癌的芳香胺；植物营养物中的亚硝基化
合物；农药中的有机氯化合物；重金属中的铬、镍等都有强烈的致
癌作用。
四 主要污染物在水环境中的迁移转化
(一 )、需氧污染物
需氧污染物主要指生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、
蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物，在微生物作用下最终分解为
简单的无机物质，即二氧化碳和水等。因这些有机物质在分解过程
中需要消耗大量的氧气，故又被称为需氧污染物。虽然需氧有机污
染物没有毒性，但若水中含量过多，势必造成水中溶解氧的减少，
从而影响鱼类和其它水生生物的正常活动，需氧有机污染物是水体
中普遍存在的污染物之一。
1、需氧有机物的生物降解作用
需氧有机污染物一般分为三大类，即碳水化合物、蛋白质和脂肪，
其它有机化合物大多为它们的降解产物。上述三大类物质的生物降
解作用有其共同特点：首先在细胞体外发生水解，复杂的化合物分
解成较简单的化合物，然后再透入细胞内部进一步发生分解。分解
产物有两方面的作用，一是被合成为细胞材料，二是变成能量释放
，供细菌生长繁殖。
需氧有机污染物的生物降解过程比较复杂，根据各类化合物在有氧
或无氧条件下进行反应的共性，可归纳出大致的降解步骤和最终产
物。例如碳水化合物生物降解步骤和最终产物为：
碳水化合物是 C,H,O组成的不含氮的有机物，可分为多糖
［（ C6H10O5） n,如淀粉］、二糖［（ C12H22O11）,如乳糖］、单糖
［（ C6H12O6）,如葡萄糖］。在不同酶的参与下，淀粉首先在细胞
外水解成为乳糖，然后在细胞内或细胞外再水解成为葡萄糖。葡萄
糖经过糖解过程转变为丙酮酸。在有氧条件下，丙酮酸完全氧化为
水和二氧化碳。在无氧条件下，丙酮酸不能完全氧化，最终产物是
有机酸、醇、酮。对水环境影响较大的就是这部分产物。
脂肪和油类的生物降解步骤和最终产物为：
脂肪和油类的组成与碳水化合物相同，由 C,H,O组成。脂肪的生
物降解步骤和最终产物比碳水化合物更具多样性。脂肪首先在细胞
外水解，生成甘油和相应的脂肪酸。然后上述物质再分别水解成为
丙酮酸和醋酸。在有氧条件下，丙酮酸和醋酸完全氧化，生成水和
二氧化碳，在无氧条件下，完成发酵过程，生成各种有机酸。
蛋白质的组成与碳水化合物和脂肪油类不同，除含有 C,H,O外，
还含有 N。 蛋白质是由各种氨基酸分子组成的复杂有机物，含有氨
基和羧基，并由肽键连接起来。蛋白质的生物降解首先是在水解的
作用下脱掉氨和羧基，形成氨基酸。氨基酸进一步分解脱氨基，生
成氨。通过硝化作用形成亚硝酸，最后进一步氧化为硝酸。如果在
缺氧水体中硝化作用不能进行，就会在反硝化细菌作用下发生反硝
化作用。
一般来讲，含氮有机物的降解比不含氮的有机物难，而且降解产物
污染性强，同时与不含氮的有机物的降解产物发生作用，从而影响
整个降解过程。
（二）需氧有机污染物降解与溶解氧平衡
需氧有机污染物的降解过程制约着水体中溶解氧的变化过程
，因此，研究此问题对进行水污染评价、水产资源危害及水
体自净作用都有重要意义。
在污染河流中耗氧作用和复氧作用影响着水中溶解氧的含量
。耗氧作用指有机物分解和有机体呼吸时耗氧，使水中溶解
氧降低；复氧作用（也称再曝气作用）指空气中的氧溶于水
和水生植物的光合作用放出氧，使水中溶解氧增加。耗氧作
用和复氧作用的综合决定着水中氧的实际含量。
二、植物营养物
在自然条件下，由于雨、雪对大气的淋洗和径流对地表物质淋溶与
冲刷，总会使微量的 N,P,K等植物营养物质汇入水体中。
天然水中过量的植物营养物质主要是由于人类活动造成的，它们来
自农田施肥、农业生产的废弃物、城市生活污水和某些工业废水。
从农作物生长的角度看，植物营养物质是宝贵的肥料。但过多的植
物营养物进入水体，将造成水质恶化，影响渔业发展，危害人体健
康。
（一）水体富营养化概述
富营养化是指湖泊等水体接纳过量的氮、磷等营养物质，使藻类及
其它水生生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变化，造成水
质恶化，加速湖泊老化，导致湖泊生态系统和水功能的破坏。
随着时间的推移，湖泊中的氮、磷等营养物质逐渐累积，由营养物
质少的贫营养湖向营养物质多的富营养湖演变，最后发展成为沼泽
和干地。不过，在自然条件下，自然物质的正常循环过程中，这种
湖泊演变的进程非常缓慢，通常是以地质年代来计算。 水体中氮、
磷含量的多少与水体富营养化程度密切相关。
（二）氮、磷化合物在水体中的转化
水体中氮、磷营养物质过多，是水体发生富营养化的直接原因。因
此，研究水体中氮、磷的平衡、分布和循环，生物吸收和沉淀，底
质中氮、磷形态，有机物分解和释放等规律，对水体的富营养化过
程和防治都有重要意义。
水体富营养化的关健不仅在于水体中营养物的浓度，更重要的是连
续不断流入水体中的营养物氮、磷的负荷量。以湖泊为例，湖泊氮、
磷负荷量的计算，按照物质平衡原则，在某一时期内，输入湖泊的
氮、磷总量与输出湖泊的氮、磷总量之差，就是湖泊内氮、磷的积
累量。
进入湖泊的氮、磷物质加入生态系统的物质循环，构成水生生物个
体和群落，并经由自养生物 -异养生物和微生物所组成的营养级依
次转化迁移。氮在生态系统中具有气、液、固三相循环，被称为,完
全循环,，而磷只存在液、固相形式的循环。湖泊底质和水体之间处
在物质交换过程之中，而且底质中磷的释放是湖泊水体中磷的重要
来源之一。
水体中含有过多的 N,P等植物必需的元素, 就会使藻类植物和其他
浮游生物大量繁殖 。 这些生物死之后, 被微生物分解, 最终产生出
硫化氢, 甲烷等有毒物质, 致使鱼类和其他小生物大量死亡 。 发生
富营养化的池塘和湖泊, 由于某些蓝藻的过度生长, 使水面形成绿
色藻层；蓝藻释放的毒素能毒杀鱼虾和贝类等, 并使水体恶臭, 这
种现象叫做, 水华, 。
海洋近岸海区，发生富营养化现象，使腰鞭毛藻类（如裸沟藻和夜
光虫）等大量繁殖，密集在一起，使海水呈粉红色或红褐色，并使
鱼虾和贝类大量死亡，称为赤潮，对渔业危害极大。近年来，我国
近海发生多次赤潮。
三、石油类物质
（一）石油类物质的污染概况
随着石油事业的发展，油类物质对水体的污染愈来愈严重。而在各
类水体中海洋受到的油污染最突出。
目前，在世界各地的港口、海湾和沿岸，在油船和其它船舶的主要
航线附近以及海底油田周围，都可以经常看到油膜和油块。
根据报告，每年有 200— 2000万吨的油由海源和陆源排入海洋。科
学界比较一致的看法是每年 300— 600万吨。根据 OECD的报告，海
洋油污染中海源和陆源各占 50％左右。但许多科学家持反对意见，
认为海洋石油污染主要来自陆源。
海源油污染主要产生于运输过程中，由此每年排入海洋的油大约为
150万吨。其中船舶正常带入（洗仓水，压仓水等各种来源）海洋
的油约为 110万吨；事故性（触礁、碰撞、搁浅、失火等）带入海
洋的油约为 40万吨。有人认为此项估计数据偏低。
陆源油污染主要来自工业废水，每年由此项带入海洋的油约 140万
吨。其次是大气中飘浮石油烃类的降落，每年进入海洋的油类为 30
万吨。
（二）石油在水体中的迁移转化
石油有“工业的血液”之称。石油中 90％是各种烃的复杂混合物，它
的基本组成元素为碳、氢、硫、氧和氮。大部分石油含 84％ — 86％
的碳,12％ — 14％的氢,1％ — 3％的硫、氧和氮。
根据石油中各种烃的沸点不同，按一定温度范围分成不同的馏分，
各馏分的馏出温度、成分及名称见表 6.19
表 6.19 各镏分的镏出温度、成分及名称
石油类物质进入水体后发生一系列复杂的迁移转化过程，主要包括
扩展、挥发、溶解、乳化、光化学氧化、微生物降解、生物吸收和
沉积等。
扩展过程：油在海洋中的扩展形态由其排放途径决定。船舶正常行
驶时需要排放废油，这属于流动点源的连续扩展；油从污染源（搁
浅、触礁的船或陆地污染源）缓慢流出，这属于点源连续扩展；船
舶或贮油容器损坏时，油立刻全部流出来，这属于点源瞬时扩展。
扩展作用的结果，一方面扩大了污染范围，另一方面使油 -气、油 -
水接触面积增大，使更多的油通过挥发、溶解、乳化作用进入大气
或水体中，从而加强了油类的降解过程。挥发过程：挥发的速度取
决于石油中各种烃的组分、起始浓度、面积大小和厚度以及气象状
况等。试验结果表明：石油中低于 C15的所有烃类（例如石油醚、汽
油、煤油等），在水体表面很快全部挥发掉； C15— C25的烃类（例
如柴油、润滑油、凡士林等），在水中挥发较少；大于 C25的烃类，
在水中极少挥发。挥发作用是水体中油类污染物质自然消失的途径
之一，它可去除海洋表面约 50％的烃类。
溶解过程：与挥发过程相似，溶解过程决定于烃类中碳的数目多少。
石油在水中的溶解度实验表明，在蒸馏水中的一般规律是：烃类中
每增加 2个碳、溶解度下降 10倍。在海水中也服从此规律，但其溶
解度比在蒸馏水中低 12％ — 30％。溶解过程虽然可以减少水体表面
的油膜，但却加重了水体的污染。
乳化过程：指油 -水通过机械振动（海流、潮汐、风浪等），形成微
粒互相分散在对方介质中，共同组成一个相对稳定的分散体系。乳
化过程包括水包油和油包水两种乳化作用。顾名思义，水包油乳化
是把油膜冲击成很小的涓滴分布水中。而油包水乳化是含沥青较多
的原油将水吸收形成一种褐色的粘滞的半固体物质。乳化过程可以
进一步促进生物对油类的降解作用。
光化学氧化过程：主要指石油中的烃类在阳光（特别是紫外光）照
射下，迅速发生光化学反应，先离解生成自由基，接着转变为过氧
化物，然后再转变为醇等物质。该过程有利于消除油膜，减少海洋
水面油污染。
微生物降解过程：与需氧有机物相比，石油的生物降解较困难，但
比化学氧化作用快 10倍。微生物降解石油的主要过程有：烷烃的降
解，最终产物为二氧化碳和水；烯烃的降解，最终产物为脂肪酸；
芳烃的降解，最终产物为琥珀酸或丙酮酸和 CH3CHO； 环已烷的降
解，最终产物为己二酸。石油物质的降解速度受油的种类、微生物
群落、环境条件的控制。同时，水体中的溶解氧含量对其降解也有
很大影响。
生物吸收过程：浮游生物和藻类可直接从海水中吸收溶解的石
油烃类，而海洋动物则通过吞食、呼吸、饮水等途径将石油颗粒带
入体内或被直接吸附于动物体表。生物吸收石油的数量与水中石油
的浓度有关，而进入体内各组织的浓度还与脂肪含量密切相关。石
油烃在动物体内的停留时间取决于石油烃的性质。
沉积过程：沉积过程包括两个方面，一是石油烃中较轻的组分
被挥发、溶解，较重的组分便被进一步氧化成致密颗粒而沉降
到水底。二是以分散状态存在于水体中的石油，也可能被无机
悬浮物吸附而沉积。这种吸附作用与物质的粒径有关，同时也
受盐度和温度的影响，即随盐度增加而增加，随温度升高而降
低。沉积过程可以减轻水中的石油污染，沉入水底的油类物质
，可能被进一步降解，但也可能在水流和波浪作用下重新悬浮
于水面，造成二次污染。
污染物是石油及炼制残渣, 石油污染在水面形成薄膜, 使水中
溶解氧量减少, 恶化水质, 危害水生动物, 尤其是鱼类 。
四、重金属
重金属是地球上最为普遍，具有潜在生态危害的一类污染物。
与其它污染物相比，重金属不但不能被微生物分解，反而能够富
集于生物体内，并可以将某些重金属转化为毒性更强的金属有机
化合物。
（一）重金属的概念及特征
重金属的定义目前还没有严格统一的提法。但一般认为金属的比
重大于 5（或大于 4）者为重金属。
重金属元素很多，在环境污染研究中所说的重金属主要是指 Hg、
Cd,Pb,Cr以及类金属 As等生物毒性显著的元素。也包括具有一
定毒性的一般重金属，如 Zn,Cu,Co,Ni,Sn等，目前，最引人
注意的是 Hg,Cd,Pb,As,Cr等。
重金属在环境中的行为和影响主要有以下特征：
（ 1）重金属是构成地壳的元素，在自然界具有非常广泛的分布，
它遍布于土壤、大气、水体和生物体中。
（ 2）重金属作为有色金属，在人类的生产和生活中有着广泛的应
用，各种各样的重金属污染源由此而存在于环境中。
（ 3）重金属大多属于过渡性元素，在自然环境中具有不同的价态
、活性和毒性效应。通过水解反应，重金属易生成沉淀物。重金属
还可以与无机、有机配位体反应，生成络合物和螯合物。
（ 4）重金属对生物体和人体的危害特点在于：第一，毒性效应；
第二，生物不能降解，却能将某些重金属转化为毒性更强的金属有
机化合物；第三，食物链的生物富集放大作用；第四，通过多种途
径进入人体，并积蓄在某些器官中，造成慢性中毒。
（二）重金属在水体中的迁移转化
重金属迁移指重金属在自然环境中空间位置的移动和存在形态的转
化，以及由此引起的富集与分散问题。
重金属在水环境中的迁移，按照物质运动的形式，可分为机械迁移
、物理化学迁移和生物迁移三种基本类型。
机械迁移是指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运
。迁移过程服从水力学原理。
物理化学迁移是指重金属以简单离子、络离子或可溶性分子，在环
境中通过一系列物理化学作用（水解、氧化、还原、沉淀、溶解、
络合、螯合、吸附作用等）所实现的迁移与转化过程。这是重金属
在水环境中的最重要迁移转化形式。这种迁移转化的结果决定了重
金属在水环境中的存在形式、富集状况和潜在生态危害程度。
生物迁移是指重金属通过生物体的新陈代谢、生长、死亡等过程所
进行的迁移。这种迁移过程比较复杂，它既是物理化学问题，也服
从生物学规律。所有重金属都能通过生物体迁移，并由此使重金属
在某些有机体中富集起来，经食物链的放大作用，构成对人体危害
。
重金属在水环境中的物理化学迁移包括下述几种作用：
沉淀作用：重金属在水中可经过水解反应生成氢氧化物，也可以同
相应的阴离子生成硫化物或碳酸盐。这些化合物的溶度积都很小，
容易生成沉淀物。沉淀作用的结果，使重金属污染物在水体中的扩
散速度和范围受到限制，从水质自净方面看这是有利的，但大量重
金属沉积于排污口附近的底泥中，当环境条件发生变化时有可能重
新释放出来，成为二次污染源。
吸附作用：天然水体中的悬浮物和底泥中含有丰富的无机胶体和有
机胶体。由于胶体有巨大的比表面、表面能和带大量的电荷，因此
能够强烈地吸附各种分子和离子。无机胶体主要包括各种粘土矿物
和各种水合金属氧化物，其吸附作用主要分为表面吸附、离子交换
吸附和专属吸附。有机胶体主要是腐殖质。胶体的吸附作用对重金
属离子在水环境中的迁移有重大影响，是使许多重金属从不饱和的
溶液中转入固相的最主要途径。
络合作用：天然水体中存在着许多天然和人工合成的无机与有
机配位体，它们能与重金属离子形成稳定度不同的络合物和螯
合物。无机配位体主要有 Cl-,OH-,CO32-,SO42-,HCO3-,F-、
S2-等。有机配位体是腐殖质。腐殖质能起络合作用的是各种含
氧官能团，如－ COOH、－ OH、－ C＝ O、－ NH2等。各种无
机、有机配位体与重金属生成的络合物和螯合物可使重金属在
水中的溶解度增大，导致沉积物中重金属的重新释放。重金属
的次生污染在很大程度上与此有关。
氧化还原作用：氧化还原作用在天然水体中有较重要的地位。
由于氧化还原作用的结果，使得重金属在不同条件下的水体中
以不同的价态存在，而价态不同，其活性与毒性也不同。
1 汞污染及其危害
汞污染主要来自化工厂, 氯碱厂, 农药厂, 冶炼厂及汞仪表厂等
工厂排出的废水 。
金属形式的汞并不很毒, 大多数汞能通过消化道而不被吸收 。 当
工业废水排入河流中后, 废水中的汞可以沉积于底泥中 。 在无氧的
条件下, 底泥中的无机汞, 可以经厌氧菌的作用可转化成甲基汞 [
(CH3)2Hg],它和汞本身不同, 甲基汞的吸收率几乎等于 100％, 其
毒性几乎比金属汞大 100倍, 而且不易排泄掉 。 甲基汞可以通过生
物富集作用, 造成更大的危害 。
汞及其化合物，对植物的叶、茎、芽和花瓣均造成伤害。使鸟类
的繁殖功能下降，严重进使鸟类死亡。损害人体内酶的功能和中枢
神经系统的功能，造成致畸和遗传性危害。使人患水俣病、肝炎和
血尿等。也能通过胎盘使胎儿发生先天性汞中毒，亦中通过母乳使
婴儿中毒，使他们发育不良，智力减退，畸形甚至发生脑瘫痪。
2 铬及其化合物的危害
低浓度的铬对植物的生长发育有利，高浓度的铬对植物的生长有
利；高浓度的铬使鱼类死亡，使患过敏性皮炎，湿疹，肠胃炎和溃
疡以及癌症。
3 镉污染及危害
镉污染主要来自厂矿的, 三废, 。 如铅锌矿, 有色金属冶炼厂,
电镀厂, 铜镉合金制造厂, 荧光颜料厂等, 三废, 中, 都含有镉 。
镉对人体健康的危害, 主要是由于水中镉经生物浓集 。 进入人类
的食物链而引起中毒, 受含镉废水污染的河流, 其底泥, 蛤类, 鱼
类以及用该河水灌溉的农作物中, 含镉量均比非污染区高 。 镉进入
人体后能长期贮存于全身各器官, 而主要蓄积于肝, 肾, 以后渐转
肾脏 。 镉随尿排出, 能引起中毒性肾损害, 肾小管变形萎缩, 重吸
收不全, 使尿钙和尿磷增多, 继而出现钙代谢障碍而导致骨质疏松
和骨质软化等 。
4 铅及其化合物的危害
能影响植物光合作用和蒸腾作用的进行, 使农作物的产量下降 。
能损害人和动物肝脏和心脏, 使发育变得迟缓 。 使头部肌肉, 关节
,脾, 骨髓和神经系统患病, 严重时使动物和人死亡 。
.5 砷及其化合物的危害
能使植物改变颜色, 使叶片枯萎, 造成农作物产量的下降 。 能破
坏动物和人酶的功能, 引起神经系统和毛细血管发生器质性病变,
使动物和人患癌症 。
五,热污染
许多工业生产过程中产生的废余热散发到环境中，会把环境温度提
高到不理想或生物不适应的程度。例如发电厂燃料最常用的方法是
由抽水机江湖中的水抽上来，淋在冷却管上，然后把受热的水还回
天然水体中去。从冷却系统通过的水本射就热得杀死大多数生物。
而实验证明，水温的微小变化对生态系统有着深远的影响，破坏生
态系统。
六、中国水资源污染
我国有 82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严惩细菌超
过卫生标准的占 75%，受到有机物污染的饮用水人口约 1.6亿。长期
以来，人们一直认为自来水是安全卫生的。但是，因为水污染，如
今的自来水已不能算是卫生的了。一项调查显示，在全世界自来水
中，测出的化学污染物有 2221种之多，其中有些确认为致癌物或促
癌物。从自来水的饮用标准看，我国尚处较低水平，自来水目前仅
能采用沉淀、过滤、加氯消毒等方法，将江河水或地下水简单加工
成可饮用水。自来水加氯可有效杀除病菌，同时也会产生较多的卤
代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引起人类患各种
胃肠癌的最大根源。 目前，城市污染的成分十分复杂，受污染的水
域中除重金属外，还含有甚多农药、化肥、洗涤剂等有害残留物，
即使是把自来水煮沸了，上述残留物仍驱之不去，而煮沸水中增加
了有害物的浓度，降低了有益于人体健康的溶解氧的含量，而且也
使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加，因此，饮用开水的安全系数
也是不高的。据最新资料透露，目前我国主要大城市只有 23%的居
民饮用水符合卫生标准，小城镇和农村饮用水合格率更低。水污染
防治当务之急，应确保饮用水合格。
1.城乡居民的饮用水安全受到严重威胁
由于我国水环境污染严重，使城乡居民饮水安全受到威胁。据
卫生部门的调查统计,我国有 65.4%的人口饮用不合标准的水 。
1989年国家环保局组织对全国环境保护重点城市饮用水水源保护情
况进行调查，结果发现有 48%的地表水源,20%的地下水源达不到
标准。由于水源地污染而引起的社会问题相当突出。其中比较典型
的是 1994年,1995年，淮河干流连续发生的水污染事故，引起淮南、
蚌埠、盱眙等市县上百万人一段时间没水喝，当地群众反映十分强
烈。太湖近年来蓝藻频发，造成无锡自来水厂取水困难，部分水厂
停产。海河流域有不少地区已经成为“污水县 "，“污水乡 "，当地群
众饮水发生困难。
2.跨行政区的水污染纠纷日趋尖锐
严重的水污染造成一些地区水污染事故频繁，从而引发了许多
污染纠纷，其中尤为跨行政区的水污染纠纷危害最大。 仅以省界水
污染纠纷为例，如山东德州与河北吴桥的污染纠纷、浙江庆元与福
建松溪的污染纠纷、江苏吴江与浙江嘉兴的污染纠纷等，这些纠纷
直接影响了当地社会安定。
3.对工、农业生产产生严重影响
我国是水资源相对贫乏的国家，人均水资源量相当于世界人均
占有量的四分之一，居世界第 88位。随着工农业的发展和人民生活
水平的提高,水资源紧缺的矛盾日趋紧张。而目前日趋严重的水污
染又进一步加剧了水资源短缺的矛盾。 严重的水污染使当地缺水矛
盾尖锐化，给工农业生产造成严重损失。此外，由于水资源紧缺，
7些城市和地区多年来一直用污水进地灌溉，仅海河流域污灌面积
就达 1000万亩。 长期污灌，使得污灌区土壤遭到污染,从而使农作
物带有一定残毒，有的甚至无法食用。 水污染对渔业同样产生了严
重的影响,一些污染严重的河段已经鱼虾绝迹。
4.对人民群众健康产生严重威胁
水污染严重的地区，一方面饮水安全受到威胁，另一方面长期
污灌，造成地表水、地下水、土填、农牧渔产品等的污染和农业生
态环境的破坏，对人体健康已构成了威胁。据一些地区居民健康普
查结果,污染区居民的肠道疾病率、癌症发病率及婴儿先天性崎变
、畸胎的发生率均比对照区有明显的增高。
七、水污染的危害
据世界卫生组织 （ WHO） 调查表明：全世界 80%的疾病和 50%的儿
童死亡都与饮用水被污染有关 。 由于饮用不良 水质导致的消化疾病,
传染病, 皮肤病, 糖尿病, 癌症, 结石病, 心结石病, 9000万人患
肝炎, 3000万人死于肝癌和胃癌 。 在我国, 因为水质污染而引起的
各种疾病越来越多, 解决水质污染问题迫在眉睫 。
1994年 7月，淮河上游的河南境内突降暴雨，颍上水库水位急骤上
涨超过防洪警戒线，因此开闸泄洪将积蓄于上游一个冬春的 2亿立
方米水放了下来。水经之处河水泛浊，河面上泡沫密布，顿时鱼虾
丧失。下游一些地方居民饮用了虽经自来水厂处理，但未能达到饮
用标准的河水后，出现恶心、腹泻、呕吐等症状。经取样检验证实
上游来水水质恶化，沿河各自来水厂被迫停止供水达 54天之久，百
万淮河民众饮水告急，不少地方花高价远途取水饮用，有些地方出
现居民抢购矿泉水的场面，这就是震惊中外的淮河水污染事件。
(1)危害人的健康水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，
使人急性或慢性中毒。砷、铬、铵类、苯并 (a)芘等，还可诱发癌症。
被寄生虫、病毒或其它致病菌污染的水，会引起多种传染病和寄生
虫病。重金属污染的水，对人的健康均有危害。被镉污染的水、食
物，人饮食后，会造成肾、骨骼病变，摄入硫酸镉 20毫克，就会造
成死亡。铅造成的中毒，引起贫血，神经错乱。六价铬有很大毒性，
引起皮肤溃疡，还有致癌作用。饮用含砷的水，会发生急性或慢性
中毒。砷使许多酶受到抑制或失去活性，造成机体代谢障碍，皮肤
角质化，引发皮肤癌。有机磷农药会造成神经中毒，有机氯农药会
在脂肪中蓄积，对人和动物的内分泌、免疫功能、生殖机能均造成
危害。稠环芳烃多数具有致癌作用。氰化物也是剧毒物质，进入血
液后，与细胞的色素氧化酶结合，使呼吸中断，造成呼吸衰竭窒息
死亡。我们知道，世界上 80%的疾病与水有关。伤寒、霍乱、胃肠
炎、痢疾、传染性肝类是人类五大疾病，均由水的不洁引起。
(2)对工农业生产的危害水质污染后，工业用水必须投入更多的处理
费用，造成资源、能源的浪费，食品工业用水要求更为严格，水质
不合格，会使生产停顿。这也是工业企业效益不高，质量不好的因
素。农业使用污水，使作物减产，品质降低，甚至使人畜受害，大
片农田遭受污染，降低土壤质量。海洋污染的后果也十分严重，如
石油污染，造成海鸟和海洋生物死亡。
(3)水的富营养化的危害在正常情况下，氧在水中有一定溶解度。
溶解氧不仅是水生生物得以生存的条件，而且氧参加水中的各种氧
化 -还原反应，促进污染物转化降解，是天然水体具有自净能力的重
要原因。含有大量氮、磷、钾的生活污水的排放，大量有机物在水
中降解放出营养元素，促进水中藻类丛生，植物疯长，使水体通气
不良，溶解氧下降，甚至出现无氧层。以致使水生植物大量死亡，
水面发黑，水体发臭形成, 死湖,,, 死河,,, 死海,,进而变
成沼泽。这种现象称为水的富营养化。富营养化的水臭味大、颜色
深、细菌多，这种水的水质差，不能直接利用，水中断鱼大量死亡。
