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水污染-维基百科

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水质污染是指被任何进入水体的物质,造成水中生态环境变化的状态。中国大陆于 1984 年颁布的《中华人民共和国水污染防治法》中为“水污染”下了明确的定义,即水体因某种物质的介入,而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象称为水污染。[1]

水体在自然状态中,有一定的空气溶解到水中,是支持生物呼吸的主要来源,其中最重要的指数是溶解(DO),外来物质进入水体后,可以被微生物分解,被溶解氧氧化,这都要消耗一定的溶解氧,这叫做水体的“自净能力”,如果外来物质太多,溶解氧被完全消耗,就是超过了水体的自净能力,水中生物会因缺氧窒息死亡,或中毒,这就是污染状态。

 

 

污染物

在美国的饲养场

水中的污染物通常可分为三大类,即生物性、物理性和化学性污染物。生物性污染物包括细菌、病毒和寄生虫。到目前为止,有关致病细菌和寄生虫的研究较多,且已有较好的灭活方法。但对致病病毒的研究尚不够充分,也没有公认的病毒灭活要求标准。物理性污染物包括悬浮物、热污染和放射性污染。其中放射性污染危害最大,但一般存在于局部地区。化学性污染物包括有机和无机化合物。随着痕量分析技术的发展,至今从源水中检出的化学性污染物已达2500种以上。

Water pollution.jpg

水污染物有多种来源,主要分为自然产生的和人为产生的两种。

  • 自然产生的污染,如森林落叶落花,暴雨冲刷造成的污泥流入,火山喷发的熔岩和火山灰,矿泉带来的可溶性矿物质,温泉造成的温度变化等,如果是短期的,会造成水生生物死亡,但过后水体会逐渐恢复原来的状态,如火山喷发;如果是长期的,生态系统会变化而适应这种状态,如黄河长期被泥土污染,水变得黄色,不耐污的鱼类会消失,而耐污的鱼类如鲤鱼会逐渐适应这种环境,生长出黄河金色大鲤鱼。
  • 人为产生的污染要复杂的多,其中工业由于采矿和生产制造,排出含有毒的重金属或难分解的化学物质,农业使用的农药和化肥,这些物质流入水体都会迅速杀死所有水生生物,并且使水体无法恢复正常状态。如果浓度低,也会逐渐在生物体内积累,造成无法弥补的损失。如日本发生的水俣病事件,就是工业排出的低浓度,在水中微生物作用下转化成可溶性甲基汞,逐渐在水虫体内积累,鱼吃水虫后甲基汞在鱼体内逐渐积累,人吃鱼后在人体内积累,积累到一定浓度,人就开始发病,而且无法治愈。DDT农药也是先在鱼体内积累,水鸟吃了鱼后也在体内积累,即使还不到发病浓度,但鸟产下的蛋变成软壳,无法孵化。据说美国国鸟白头海雕濒临灭绝的原因就在于此。

除了工农业污染物外,随着人口增加,人类生活污水也增加了排放量,如洗澡、厨房、厕所等,这类水虽然不含有毒物质,但含有大量含植物营养物质,促使水中藻类迅速超常地繁殖并吸收溶解氧,同时大分子的有机物被微生物分解也消耗水中的溶解氧,因此造成水体成为缺氧状态,藻类死亡还产生有毒物质,致使水中鱼类大量死亡。在海水中一般迅速繁殖的藻类是红色的,因此叫“赤潮”,在淡水中的藻类可能有各种颜色,所以叫“水华”。水体出现赤潮和水华都表明是污染状态。

目前地球表面虽然有70%是被水覆盖,但人类可利用的淡水资源不足1%,淡水资源又是经常被人类活动污染的对象,被污染的水体要想恢复是非常困难的,因此进行水污染控制是非常必要和迫切的,需要全球合作进行。

废水构成成分

废水(英语Effluent)的构成成分变化广泛。这是它可能构成成分的部分清单:

......

废水品质指标

在自然的水路或是工业废水中任何可氧化的材料都可以被生化(如细菌)或是化学的方式所氧化。这样会导致水中的含氧量降低。基本上,生化氧化作用的反应式可写作:

可氧化的材料 + 细菌 + 营养素 + O2 → CO2 + H2O + 已氧化的无机物如NO3或SO4

为了还原像硫化物和亚硝酸盐等化学物质而造成的氧消耗量可以由下列表示:

S-- + 2 O2 → SO4--
NO2 + ½ O2 → NO3

因为所有自然水路都包含细菌跟营养素,所以几乎任何引入这样的水路的废化合物都会产生如同上面所述的生化反应。这些生化反应创造了一个可以在实验室中量测的生化需氧量(BOD)。

被引入自然水路中的可氧化之化学物质(如还原物)也会同样的产生如同上面所述的化学反应。这些化学反应创造了一个可以在实验室中量测的化学需氧量(COD)。

生化需氧量化学需氧量两种测试都是废水污染物的相对缺氧作用的量测。此二者皆广泛应用在污染作用的量测上。生化需氧量测试用来量测可生物降解biodegradation)的污染物需氧量,而化学需氧量测试则是用来量测可生物降解的污染物需氧量加上不可生物降解却可氧化的污染物需氧量之总需氧量。

所谓的“五日生化需氧量”(5-day BOD,BOD5)是用来量测五天的期间内废水污染物的生化氧化作用的总耗氧量。当生化反应完全进行完成之后的耗氧总量称为“最终生化需氧量”(Ultimate BOD)。最终生化需氧量的量测太过于旷日费时,故五日生化需氧量几乎已经是普遍性地应用在量测相对污染作用上。

也有许多的化学需氧量测试。或许,最常用的就是“四小时化学需氧量”(4-hour COD)。

值得一提的是,在五日生化需氧量与最终生化需氧量之间,没有普遍化的相互关系。同样的,在生化需氧量与化学需氧量之间,没有普遍化的相互关系。在特定废水水流中,特定的废水污染物是有可能发展出上述的相互关系,但是这样的相互关系不能够推广到任何其他的废水污染物或是其他任何的废水水流中。

用来确定上述的需氧量的实验室试验流程可以在下列《试验水与废水的标准方法》(Standard Methods For the Examination Of Water and Wastewater)[2] 的章节中详细描述:

  • 五日生化需氧量与最终生化需氧量:Section 5210B 与 5210C
  • 化学需氧量:Section 5220。

污水排放

在一些都会区,污水与街上的迳流被分别用卫生下水道(Sanitary sewer)及雨水下水道(Storm drain)载运。沙井是典型进入这两种下水道的进出口。在高降雨量的时期,可能会发生下水道溢流(Sanitary sewer overflow,SSO)的现象,造成潜在的公共卫生生态上的伤害。

污水可以在未经处理或是仅少量处理的情形下,直接流进主要的流域之中。在没有处理的情形下,污水会对环境的品质与人类的健康产生重大的影响。病原体会导致各种各样的病症。一些化学物质即使在低浓度的情形下也会具有风险,而且在长时间下因为动物体或是人体的生物累积(Bioaccumulation),它们会持续保持威胁性。

 

水污染的治理

在清理废水上,根据类型和污秽的程度,有许多方法可以使用。大多数的废水可以在工业规模的废水处理场(Wastewater Treatment Plants,WWTPs)中处理,其中会使用包括物理式、化学式还有生物式的处理程序。然而,化粪池与其他污水就地处理设施On-Site Sewage Facility,OSSF)普遍在乡下地区被广为使用,这其中包括了美国四分之一以上的家庭。最重要的好氧性处理系统是活性污泥法,这个方法必须维持并再循环可以减少废水中有机物的微生物总量。厌氧性的处理方法广泛的被应用在工业废水与生物污泥的处理上。一些废水可以高度净化过后而回收成为中水生态学取向的废水处理方式,像是使用芦苇床处理系统reed bed treatment system,RBTS)的人工湿地constructed wetland)是可能可以采取的方式。现代的处理系统包括由首先是微孔滤膜法(Membrane filtration或是Micro filtration,MF)或合成透析膜(synthetic membranes)过滤的三重处理过程。经过滤膜过滤后,处理过的水和从自然水源得到的水,在饮用的水质上无法分辨。可以透过微生物的脱硝作用denitrification)来移除废水中的硝酸盐Nitrate),通常会加入小量的甲醇来防止细菌以废水当作碳的来源而滋生。臭氧废水处理(Ozone Waste Water Treatment)也逐渐开始流行,这样的系统需要臭氧产生机(Ozone Generator)[3],利用臭氧气泡过滤通过水槽来净化废水。

来自于工业工厂的废水处理是个困难而且昂贵的问题。大多数的石油炼制厂与石化厂[4] [5] 有就地的处理设施去处理它们的废水,故处理后废水在排放到民用的废水处理场或是河流、湖泊或海洋之前,水中污染物浓度必须符合当地或/和国家的合法标准。

回收再用

经过处理过的废水可利用回收作为饮用水,如新加坡;或是作为工业上的使用,如冷却塔Cooling tower);或是用来作地下水补注(artificial recharge of aquifers);或是用在农业上,像以色列70%的农业灌溉都是用高度净化的废水;或是如佛罗里达沼泽地Everglades)那样,利用处理过的废水来进行自然生态系的修复重建工作。 Suggest: The sewage is arranged and put in to the sewage conal

香港水质污染处理部门

香港水质污染处理部门环境保护署香港污水处理厂

历史与现状

时期 情况
18世纪 英国工业发展中大量的工业废水废渣倾入江河,开始造成泰晤士河污染。后经过百余年的治理,1970年代,水质才得到改善,河流生态逐渐恢复。
19世纪 世纪初,莱茵河发生严重污染。
20世纪
  • 1953年1972年:日本九州熊本县水俣市水俣病事件。有机汞污染了当地水体,死亡百余人。
  • 1955年1979年:日本富山县神通川流域痛痛病事件。事件中发生了水体污染。到1977年已死亡200余人。
  • 1980年代:中国松花江发生汞污染事件,近百名渔民被送进医院进行观察治疗。松花江江鱼因为汞蓄积量过高而不能食用。
  • 1980年代末(1987年底?)~1992年?:由于食用被病毒污染的滩涂贝类毛蚶,引发中国上海甲型肝炎大流行。病毒污染来源于渔民中甲肝患者粪便直接入海,污染了渔场海水。

     
作者:维基百科 来源:维基百科 发布时间:2013年11月14日