污水處理：保護環境的使命與責任
水體污染與自凈、水體中的主要污染物、污染物在水體中的遷移轉化和水污染對人體健康的影響等。
1）水體污染與自凈
水體污染(water body pollution)：主要是由于人類活動排放的污染物進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體，使水和水體底泥的物理、化學性質或生物群落組成發生變化，從而降低了水體的使用價值，這種現象稱為水體污染。?
水體自凈(self-purification of water body)廣義的是指受污染的水體由于物理、化學、生物等方面的作用，使污染物濃度逐漸降低，經一段時間后恢復到受污染前的狀態；狹義的是指水體中微生物氧化分解有機污染物而使水質凈化的作用。?
影響水體凈化過程的因素很多，主要有河流、湖泊、海洋等水體的地形和水文條件，水中微生物的種類和數量，水溫和復氧狀況，污染物的性質和濃度等。水體自凈機理包括沉淀、稀釋、混合等物理過程，氧化還原、分解化合、吸附凝聚等化學和物理化學過程以及生物化學過程。各種過程可同時發生、相互影響。
水體自凈作用可分為三類：(1)物理自凈。污染物進入水體后，不溶性固體逐漸沉至水底形成污泥；懸浮物、膠體和溶解性污染物則因混合稀釋而逐漸降低濃度。(2)化學自凈。污染物進入水體后，經絡合、氧化還原、沉淀反應等而得到凈化。如在一定條件下水中難溶性硫化物可以氧化為易溶性的硫酸鹽。(3)生物自凈。在生物的作用下，污染物的數量減少，濃度下降，毒性減輕、直至消失。例如，懸浮和溶解在水體中的有機污染物，在需氧微生物作用下，氧化分解為簡單、穩定的無機物，如二氧化碳、水、硝酸鹽和磷酸鹽等，使水體得到凈化。一般說來，物理和生物化學過程在水體自凈中占主要地位。對有機物來說，生物自凈作用是最重要的。水體自凈作用可以在同一介質中進行，也可在不同介質之間進行。例如，河水自凈過程大致如下：當污水進入河流之后，首先是混合稀釋、擴散，以及反應生成的沉淀物質和吸附有污染物的固體沉入水底，使水中污染物濃度下降；水的最終凈化主要靠微生物的作用。微生物把污染物質作為營養源，通過生物化學過程，把復雜化合物變成簡單化合物，最終產物是二氧化碳、水等無機物。此外，各類水生生物攝取較大的固體食物或其他生物，包括細菌、植物，這在河水自凈中也起著重要作用。藻類和其他綠色植物的光合作用，也有助于水的凈化。
水體自凈作用是有限的，當人類直接或間接排放的污染物大量進入水體，而超過它的自凈作用時，就會造成水體污染。原則上，進入水體的污染物最終都能被凈化，但由于環境差異，污染物的性質及污染程度不同，凈化的難易和凈化的速度也不同。了解污染物的性質與含量以及它們在水體中的存在形式、化學行為，對于研究水體的自凈能力、采取措施防止和克服污染所造成的危害具有重大的意義。
污水處理：保護環境的使命與責任
2）水體中的污染物
水體污染主要由人為污染造成的。污染物的種類繁多，包括無機和有機有毒物質、耗氧有機物、石油類、放射性物質、熱污染以及病原微生物等。下面將就幾類主要的水體污染物分別加以說明。
● 病原體污染物?
生活污水、畜禽飼養場污水以及制革、洗毛、屠宰業和醫院等排出的廢水，常含有各種病原體，如病毒、病菌、寄生蟲。水體受到病原體的污染會傳播疾病，如血吸蟲病、霍亂、傷寒、痢疾、病毒性肝炎等。從前流行的瘟疫，有的就是水媒型傳染病。如1848年和1854年英國兩次霍亂流行，死亡萬余人；1892年德國漢堡霍亂流行，死亡750余人，均是水污染引起的。
受病原體污染后的水體，微生物激增，其中許多是致病菌、病蟲卵和病毒，它們往往與其他細菌和大腸桿菌共存，所以通常規定用細菌總數和大腸桿菌指數及菌值數為病原體污染的直接指標。病原體污染的特點是：(1)數量大；(2)分布廣；(3)存活時間較長；(4)繁殖速度快；(5)易產生抗藥性，很難絕滅；(6)傳統的二級生化污水處理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。常見的混凝、沉淀、過濾、消毒處理能夠去除水中99%以上病毒，如出水濁度大于0.5度時，仍會伴隨病毒的穿透。病原體污染物可通過多種途徑進入水體，一旦條件適合，就會引起人體疾病。
● 耗氧污染物?
在生活污水、食品加工和造紙等工業廢水中，含有碳水化合物、蛋白質、油脂、木質素等有機物質。這些物質以懸浮或溶解狀態存在于污水中，可通過微生物的生物化學作用而分解。在其分解過程中需要消耗氧氣，因而被稱為耗氧污染物。這種污染物可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長。水中溶解氧耗盡后，有機物進行厭氧分解，產生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味，使水質進一步惡化。水體中有機物成分非常復雜，耗氧有機物濃度常用單位體積水中耗氧物質生化分解過程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用20℃時，五天生化需氧量(BOD5)表示。
● 植物營養物?
植物營養物主要指氮、磷等能刺激藻類及水草生長、干擾水質凈化，使BOD5升高的物質。水體中營養物質過量所造成的"富營養化"對于湖泊及流動緩慢的水體所造成的危害已成為水源保護的嚴重問題。
富營養化(eutrophication)是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養物質大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現象。在自然條件下，湖泊也會從貧營養狀態過渡到富營養狀態，沉積物不斷增多，先變為沼澤，后變為陸地。這種自然過程非常緩慢，常需幾千年甚至上萬年。而人為排放含營養物質的工業廢水和生活污水所引起的水體富營養化現象，可以在短期內出現。?
植物營養物質的來源廣、數量大，有生活污水(有機質、洗滌劑)、農業(化肥、農家肥)、工業廢水、垃圾等。每人每天帶進污水中的氮約50g。生活污水中的磷主要來源于洗滌廢水，而施入農田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水體中。天然水體中磷和氮(特別是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生長的控制因素。當大量氮、磷植物營養物質排入水體后，促使某些生物(如藻類)急劇繁殖生長，生長周期變短。藻類及其他浮游生物死亡后被需氧生物分解，不斷消耗水中的溶解氧，或被厭氧微生物所分解，不斷產生硫化氫等氣體，使水質惡化，造成魚類和其他水生生物的大量死亡。藻類及其他浮游生物殘體在腐爛過程中，又把生物所需的氮、磷等營養物質釋放到水中，供新的一代藻類等生物利用。因此，水體富營養化后，即使切斷外界營養物質的來源，也很難自凈和恢復到正常水平。水體富養化嚴重時，湖泊可被某些繁生植物及其殘骸淤塞，成為沼澤甚至干地。局部海區可變成"死海"，或出現"赤潮"現象。
常用氮、磷含量，生產率(O2)及葉綠素-α作為水體富營養化程度的指標。表3-7是用總磷、無機氮劃分水體富養化程度的指標。防治富營養化，必須控制進入水體的氮、磷含量。
