水質監測技術問答
摘要：水體（waterbody）是江河湖海、地下水、冰川等的總稱，是被水復蓋地段的自然綜合體。它不僅包括水，還包括水中溶解物質、懸浮物、底泥、水生生物等。水與水體是兩個緊密聯系又有區別的概念。從水體概念去研究水環境污染，才能得出全面、準確的認識。水是自然界的基本要素，是人類和生物賴以生存的基本條件。
關鍵字：水體 污染
1.什么是水體？
水體（waterbody）是江河湖海、地下水、冰川等的總稱，是被水復蓋地段的自然綜合體。它不僅包括水，還包括水中溶解物質、懸浮物、底泥、水生生物等。水與水體是兩個緊密聯系又有區別的概念。從水體概念去研究水環境污染，才能得出全面、準確的認識。水是自然界的基本要素，是人類和生物賴以生存的基本條件。
水資源是可再生資源，但不是取之不盡的。人類能直接利用的水資源僅是只占全球總水儲量中2.53%的淡水中的0.34%的江河湖泊及淺層地下水(表1)。我國的水資源分布具有地區、進程上的不均勻性，是水資源相對較少的國家。平均年降水深
WaterBody：Also’waters’.Landscapefeaturescomprisinganybodyofwater,standingofflowing,includingthewatercolumn,littoralzonesandbed,suchusthesea,lakes,riverorstream,etc.2)Anymassofwaterhavingdefinitehydrological,physical,chemicalandbiologicalcharacteristicsandwhichcanbeemployedforoneorseveralpurposes.
2.什么是水體的自凈和水體污染waterpollution？
水在自然界中不斷徨，從而不斷面更替和獲得自身凈化。表1列出了各種水體的更替期。水體中的污染物質經擴散、稀釋、沉淀、氧化還原、分解等物理化學過程及微生物的分解、水生生物的吸收等作用后，濃度自然，就這就是水體的自凈作用。這一過程還包括水中的一氧碳、硫化氫等氣體向大氣釋放和空氣中的氧、二氧化碳溶解于水的過程。水的自凈與氣象、水文、地質條件如降雨量、徑流量、潮汐、水體更替周期有關。
水體自凈過程的特征
廢水和污染物進入水體后，即開始自凈過程，自凈機制包括物理自凈、化學和物理化學凈生物和生化自凈。該過程由弱到強，直到趨于恒定。自凈過程的主要特征：1）污染物濃度逐漸下降；2）一些有毒污染物可經各種物理、化學和生物作用，轉變為低毒或無毒物質；3）重金屬污染物以溶解態被吸附或轉變為不容性化合物，沉淀后進入底泥；4）部分復雜有機物被微生物利用和分解，變成二氧化碳和水；5）不穩定污染物轉變成穩定的化合物；6）自凈過程初期，水中溶解氧含量急劇下降，到達最低點后又緩慢上升，逐漸恢復至正常水平；7）隨著自凈過程及有毒物質濃度或數量的下降，生物種類和個體數量逐漸隨之回升，最終趨于正常的生物分布。
WaterPollution：Presenceinwaterofharmfulandobjectionablematerial-obtainedfromsewers,industrialwastesandrainwaterrun-off-insufficientconcentrationstomakeitunfitforuse.
排入水體的污染物質一旦超過了水體的自凈能力，使水體惡化，達到了影響水體原有用途的程度，這時可以說，水被污染了。
表1地球各種水體的循環更替期
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水體中主要污染物及其來源
水全污染物可分為四大類：
1、無機無毒物：酸、堿、一般無機鹽、氮、磷等植物營養物質；
2、無機有毒物：重金屬、砷、氰化物、氟化物等；
3、有機無毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白質等；
4、有機有毒物：苯酚、多環芳烴、PCB、有機氯農藥等。
有機物污染的特征是耗氧，有毒物的污染特征表現為生物毒性。
1)水體化學污染物
①需氧污染物
地表水的溶解氧含量，一般不低于4毫克、升，清潔的淡水中溶解如本書附錄所示。國外一些地區依溶解氧、生化需氧量等指標的不同，將河流水質進行分類，如表2所示。
水體中所含的碳氫化合物、脂肪、蛋白質等有機化合物中水中微生物等作用下，最終分解為二氧化碳、水等簡單的無機物，同時消耗大量的氧；而水體中的亞硫酸鹽、硫化物、亞鐵鹽和氨類等還原性物質，在發生化學氧化時，也要消耗水中的溶解氧。這些物質就統稱為需氧污染。水中溶解氧的下降，勢必影響魚類及其他水生生物的正常生活，水質惡化。一般來說，大多數魚類要求生活在溶解氧在4毫克/升以上的水中(如河鱒為3～12毫克/升，鯉魚為6～8毫克/升，青、草、鰱、鳙魚為5毫克/升以上)。當溶解氧<1毫克/升時，大部分魚類窒息死亡。溶解氧消失時，水中嫌氣細菌毓起來，有機物分解放出甲烷和硫化氫，水體更發臭了。
需氧污染物主要來自城鄉生活污水和造紙、食品、印染、制革、焦化、石油化工等工業廢水。
表2河流分類
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②重金屬
重金屬，特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著和生物毒性。它們在水體中不能被微生物降解，而只能發生各種形態相互轉化和分散、富集過程(即遷移)。重金屬污染的特點是：(1)除被懸浮物帶走的外，會因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成為長期的次生污染源；(2)水中各種無機配位體(氯離子、硫酸離子、氫氧離子等)和有機配位體(腐蝕質等)會與其生成絡合物或螯合物，導致重金屬有更大的水溶解度而使已進入底泥的重金屬又可能重新釋放出來；(3)重金屬的價態不同，其活性與毒性不同。其形態又隨pH和氧化還原條件而轉化。
(4)在其危害環境方面的特點是：微量濃度即可產生毒性(一般為1～10毫克/升，汞、鎘為0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用會轉化為毒性更強的有機金屬化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通過食物鏈進入人體，造成慢性路線。親硫重金屬元素(汞、鎘、鉛、鋅、硒、銅、砷等)與人體組織某些酶的巰基(-SH)有特別大的親合力，能抑制酶的活性，親鐵元素(鐵、鎳)可在人體的腎、脾、肝內累積，抑制精氨酶的活性。六價鉻可能是蛋白質和核酸的沉淀劑，可抑制細胞內谷胱甘肽還原酶，導致高鐵血紅蛋白，可能致癌，過量的釩和錳(親巖元素)則能損害神經系統的機能。
③一般有機物
a油類油類已成為水體，特別是海洋污染的主要物質。石油進入水體，除了〖揮發一部分外，在水面形成油膜(低分子烴類可溶于水)，由于風浪作用，又可生成乳化油(其油滴平均直徑約0.5～25微米)。油能粘住魚卵和魚，降低孵化率并使魚畸形、死亡。如海水中含油100毫克/升，可使95%的美洲大海蝦幼體于24小時內死亡(LD50為1毫克/升)；含油0.01毫克/升可使魚蝦貝類有石油臭味。油類還會附海獸和魚類的呼吸器官，使其窒息而死。總之，油類會降低水生生物的品質和數量，影響水資源的。
b酚類屬于可被天然分解的有機物。其分解速度取決于其結構(單元酚分解較二元酚、三元酚易)、初始濃度、微生物條件、溫度、曝氣條件等因素，酚類生物分解最適宜的水溫是15～
c氰化物天然水體對氰化物有較強的自凈作用。我國各地有氰電鍍廢水含氰經常為30～35毫克/升；某些焦化廠粗苯和純苯分離水含氰1～96毫克/升；化肥廠煤氣洗氣水含氰180毫克/升。
④酸堿及一般無機鹽類
酸主要來自礦坑廢水、工廠酸洗水、硫酸廠、粘膠纖維、酸法造紙等，酸雨也是某些地區水體酸化的主要來源。堿主要來自造紙、化纖、煉油等工業。酸堿污染不僅可腐蝕船舶和水上構筑物，改變水生生物的生活條件，還可大大增加水的硬度(生成無機鹽類)，影響水的用途，增加工業用水處理費用等。
⑤植物營養物
植物營養物主要指氮、磷化合物。主要業源是化肥、農業廢棄物、生活污水和造紙制革、印染、食品、洗毛等工業廢水。如，城市居民每人每天排放污水中的氮約
植物營養物污染主要表現為水體富營養化。水體營養化程度與磷、氮含量關，磷的作用大于氮。一般業說，總磷和無機氮分別超過20毫克/米3，300毫克/米3，就可以認為水體處于富營養化。有人建議，氮和磷的最大允許濃度分別為10和300毫克/米3。
⑥其它化學污染物
3.什么是一次污染和二次污染
一次污染物又稱“原生污染物”，是由污染源直接排放進入環境的，其物理和化學性狀未發生變化的污染物質。環境污染主要是由一次污染物造成的，其來源清楚，可以采取措施加以控制。二次污染物也稱“次生污染物”，是一次污染物在物理、化學因素或生物作用下發生變化，或與環境中的其他物質發生反應，所形成的物化特征與一次污染物不同的新污染物，通常比一次污染物對環境和人體的危害更為嚴重，如水體中無機汞化合物通過微生物作用可轉變為更有毒的甲基汞化合物，進入人體易被吸收，不易降解，排泄很慢，容易在腦中積累；大氣中的二氧化硫和水蒸汽可氧化為硫酸，進而生成硫酸霧，其刺激作用比二氧化硫強10倍。
4.什么是點污染源、線污染源和面污染源？
點污染源
是指集中由排污口排入水體的污染源。它又分為固定的點污染源（如工廠、礦山、醫院、居民點、廢渣堆等）和移動的點污染源（如輪船、汽車、飛機、火車等）。造成水體點污染源主要有以下幾種工業：食品工業、造紙工業、化學工業、金屬制品工業、鋼鐵工業、皮革工業、染色工業等。點污染源排放污水的方式主要有4種：直接排污水進入水體；經下水道與城市生活污水混合后排入水體；用排污渠將污水送至附近水體；滲井排入。
線污染源
是指呈線狀分布的污染源。如輸油管道、污水溝道以及公路、鐵路、航線等線狀污染源。線污染源所形成的危害大大低于點污染源，但一旦形成污染源，其后果也是極其可怕的。
面污染源
指在一個大面積范圍排放污染物的污染物。如噴灑在農田里的農藥、化肥等污染物，經雨水沖刷隨地表徑流進入水體，從而形成水體污染。
5.什么是化學性污染
污染雜質為化學物品而造成的水體污染。化學性污染根據具體污染雜質可分為6類：
（1）無機污染物質：污染水體的無機污染物質有酸、堿和一些無機鹽類。酸堿污染使水體的pH值發生變化，妨礙水體自凈作用，還會腐蝕船舶和水下建筑物，影響漁業。
（2）無機有毒物質：污染水體的無機有毒物質主要是重金屬等有潛在長期影響的物質，主要有汞、鎘、鉛、砷等元素。
（3）有機有毒物質：污染水體的有機有毒物質主要是各種有機農藥、多環芳烴、芳香烴等。它們大多是人工合成的物質，化學性質很穩定，很難被生物所分解。
（4）需氧污染物質：生活污水和某些工業廢水中所含的碳水化合物、蛋白質、脂肪和酚、醇等有機物質可在微生物的作用下進行分解。在分解過程中需要大量氧氣，故稱之為需氧污染物質。
（5）植物營養物質：主要是生活與工業污水中的含氮、磷等植物營養物質，以及農田排水中殘余的氮和磷。
（6）油類污染物質：主要指石油對水體的污染，尤其海洋采油和油輪事故污染最甚。
6.什么是水體富養化及其危害？
天然水體中由于過量營養物質（主要是指氮、磷等）的排入，引起各種水生生物、植物異常繁殖和生長，這種現象稱作水體富營養化。 這些過量營養物質主要來自于農田施肥、農業廢棄物、城市生活污水和某些工業廢水。污水中的氮分為有機氮和無機氮兩類，前者是含氮化合物，如蛋白質、多肽、氨基酸和尿素等，后者則指氨氮、亞硝酸態氮，它們中大部分直接來自污水，但也有一部分是有機氮經微生物分解轉化作用而形成的。城市生活污水中含有豐富的氮、磷，如人體排泄含有一定數量的氮，使用含磷洗滌劑，含有大量的磷等。另外如磷灰石、硝石、鳥糞層的開采、化肥的大量使用，也是氮、磷等營養物質進入水體的來源。一般來說，總磷和無機氮分別為20毫克/立方米和300毫克/立方米，就可以認為水體已處于富營養化的狀態。富營養化問題的關鍵，不是水中營養物的濃度，而是連續不斷地流入水體中的營養鹽的負荷量，因此不能完全根據水中營養鹽濃度來判定水體富營養化程度。水體中營養物的極限負荷量有兩種表示方法：單位體積負荷量：克/（立方米。年） 單位面積負荷量：克/（平方米。年） 據研究，如進入水體中的磷大部分以生物代謝的方式流入時，則貧營養湖與富營養湖之間的臨界負荷量是：總磷為0.2～0
7.水體的物理污染主要有哪些類型？
物理性污染是指污水排入水體后,改變水體的物理特性,使水體渾濁度增高,懸浮物增加,出現多種顏色,水面漂浮泡沫,油膜等.衡量指標主要有渾濁度,色度,懸浮物等.
（1）懸浮物質污染：懸浮物質是指水中含有的不溶性物質，包括固體物質和泡沫塑料等。它們是由生活污水、垃圾和采礦、 采石、建筑、食品加工、造紙等產生的廢物泄入水中或農田的水土流失所引起的。懸浮物質影響水體外觀，妨礙水中植物的光合作用，減少氧氣的溶入，對水生生物不利。
（2）熱污染：來自各種工業過程的冷卻水，若不采取措施，直接排入水體，可能引起水溫升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物質的毒性增加等現象，從而危及魚類和水生生物的生長。
（3）放射性污染：由于原子能工業的發展，放射性礦藏的開采，核試驗和核電站的建立以及同位素在醫學、工業、研究 等領域的應用，使放射性廢水、廢物顯著增加，造成一定的放射性污染。
8.水體的生物性污染主要有哪些類型？
污染水體的微生物種類很多，其中有病毒、細菌、寄生蟲等。病毒主要包括有脊髓灰質炎病毒、柯薩基病毒及人腸細胞病變孤兒病毒，還有腺病毒、呼腸孤病毒和肝炎病毒等。這些病毒一般存在于病人腸道，通過糞便污染水體，然后砸危害人體。細菌是污染水體的主要污染物，它包括腸道細菌（大腸菌群、結核桿菌等）和病原菌（沙門氏菌、霍亂孤菌、結核菌等），這些細菌可導致人體患各種急性傳染病，如傷寒、霍亂等疾病以及腸道疾病。寄生蟲主要包括溶組織阿米巴、麥地那線蟲、蘭泊氏賈弟蟲、血吸蟲以及腸道的鉤蟲、蛔蟲、鞭蟲、姜片蟲、蟯蟲、豬條絳蟲、牛肉絳蟲、短膜殼絳蟲、細粒棘狀絳蟲等，它們通過動物或病人的糞便污染水體，再通過污染的水體、土壤等途徑傳播至人體。
9.水體中顆粒狀污染物有什么危害？
水體中的顆粒狀污染物一般處于三種狀態：部分密度小于水的懸浮物浮于水面，在水面形成浮渣；部分密度大于水的沉于水底，稱為可沉固體；另一部分由于相對密度接近于水，就在水中呈懸浮狀態，稱懸浮物。懸浮物的主要危害有：降低光的穿透能力，減少了水的光合作用并妨礙水體的自凈作用；對魚類產生危害，可能堵塞魚鰓，導致魚的死亡；水中的懸浮物又可能是各種污染物的載體，它可能吸附一部分水中的污染物并隨水流動遷移。
10.水作中酸、堿、無機鹽類污染物質有哪些危害？
（1）酸、堿等污染物質可使水體的PH值發生變化，破壞自然緩沖作用，抑制微生物生長，妨礙水體自凈。如長期遭受酸、堿污染．會導致水質惡化和土壤酸化，危害漁業生產。
（2）酸、堿污染物還可以大大增加水中的一般無機鹽類和水的硬度。水中無機鹽的存在能增加水的滲透壓，對淡水生物和植物生長不利；水體的硬度增加對地下水有顯著影響，可使工業用水的水處理費用提高。如水的硬度增加，鍋爐能源消耗大，水垢傳熱系數是金屬的l／50。當水垢厚度為1～5毫米時，鍋爐耗煤量將增加2％～20％。
11.水污染是怎樣危害人體健康的？
水質污染通過兩條途徑進入人體,一是污染物直接從飲用水進行人體,二是間接通過食物鏈在食物中富集再轉入人體內,并在人體內累積形成危害.
水污染對人體健康的影響，主要有以下幾個方面：
（1）引起急性和慢性中毒。水體受化學有素物質污染后，通過飲水和食物鏈便可造成中毒，如甲基汞中毒（水俁病）、鎘中毒（骨痛病）、砷中毒、鉻中毒、農藥中毒、多氯聯苯中毒等。這是水污染對人體健康危害的主要方面。
（2）致癌作用。某些有致癌作用的化學物質，如砷、鉻、鎳、鈹、苯胺、苯并（a）芘和其它多環芳烴等污染水體后，可在水中懸浮物、底泥和水生生物內蓄積。長期飲用這類水質或食用這類生物就可能誘發癌癥。
（3）發生以水為媒介的傳染病。生活污水以及制革、屠宰、醫院等廢水污染水體，常可引起細菌性腸道傳染病和某些寄生蟲病，如傷寒、痢疾、霍亂、腸炎、傳染性肝炎和血吸蟲病等。
（4）間接影響。水受污染后，常可引起水的感官性狀惡化，發生異臭、異味、異色、呈現泡沫和油膜等，抑制水體天然自凈能力，影響水的利用與衛生狀況。
12.水體的自凈作用有哪些方式?
廣義的水體自凈是指在物理、化學和生物作用下，受污染的水體逐漸自然凈化，水質復原的過程。狹義的水體自凈是指水體中微生物氧化分解有機污染物而使水體凈化的作用。水體自凈可以發生在水中，如污染物在水中的稀釋、擴散和水中生物化學分解等；可以發生在水與大氣界面，如酚的揮發；也可以發生在水與水底間的界面，如水中污染物的沉淀、底泥吸附和底質中污染物的分解等。
自然界各種水體都具有一定的自凈能力，這是由水自身的理化特征所決定，同時也是自然界賦予我們人類的寶貴財富。如果我們能夠科學有效地利用水的自凈功能，就可以降低水體的污染程度，使有限的水資源發揮最大的效益，包括經濟效益、社會效益、環境效益等。特定地區、一定時間內水體的自凈能力是有限的。研究和正確運用水體自凈的規律，采取人工曝氣或引水沖污稀釋等輔助措施，強化自凈能力，是減少或消除水體污染的途徑之一。同時，在確定允許排入水體的污染物量時，水體的自凈能力也是一個重要的決策因素。
水體自凈大致分為三類，即物理凈化、化學凈化和生物凈化。它們同時發生，相互影響，共同作用。
（1）物理凈化。物理凈化是指污染物質由于稀釋、擴散、混合和沉淀等過程而降低濃度。污水進入水體后，可沉性固體在水流較弱的地方逐漸沉入水底，形成污泥。懸浮體、膠體和溶解性污染物因混合、稀釋，濃度逐漸降低。污水稀釋的程度通常用稀釋比表示。對河流來說，用參與混合的河水流量與污水流量之比表示。污水排入河流經相當長的距離才能達到完全混合，因此這一比值是變化的。達到完全混合的距離受許多因素的影響，主要有稀釋比、河流水文情勢、河道彎曲程度、污水排放口的位置和形式等。在湖泊、水庫和海洋中影響污水稀釋的因素還有水流方向、風向和風力、水溫和潮汐等。
（2）化學凈化。化學凈化是指污染質由于氧化還原、酸堿反應、分解化合和吸附凝聚等化學或物理化學作用而降低濃度。流動的水體從水面上大氣中溶入氧氣，使污染物中鐵、錳等重金屬離子氧化，生成難溶物質析出沉降。某些元素在一定酸性環境中，形成易溶性化合物，隨水漂移而稀釋；在中性或堿性條件下，某些元素形成難溶化合物而沉降。天然水中的膠體和懸浮物質微粒，吸附和凝聚水中污物，隨水流移動或逐漸沉降。
（3）生物凈化，又稱生物化學凈化。是指生物活動尤其是微生物對有機物的氧化分解使污染物質的濃度降低。工業有機廢水和生活污水排入水域后，即產生分解轉化，并消耗水中溶解氧。水中一部分有機物消耗于腐生微生物的繁殖，轉化為細菌機體；另一部分轉化為無機物。細菌又成為原生動物的食料。有機物逐漸轉化為無機物和高等生物，水便凈化。如果有機物過多，氧氣消耗量大于補充量，水中溶解氧不斷減少，終于因缺氧，有機物由好氧分解轉為厭氧分解，于是水體變黑發臭。
13.污染物的遷移和轉化過程?
污染物進入環境后，會發生遷移和轉化，并通過這種遷移和轉化與其他環境要素和物質發生化學的和物理的，或物理化學的作用。遷移是指污染物在環境中發生空間位置和范圍的變化，這種變化往往伴隨著污染物在環境中濃度的變化。污染物遷移的方式主要有以下幾種：物理遷移、化學遷和生物遷移。化學遷移一般都包含著物理遷移，而生物遷移又都包含著化學遷移和物理遷移。物理遷移就是污染物在環境中的機械運動，如隨水流、氣流的運動和擴散，在重力作用下的沉降等。化學遷移是指污染物經過化學過程發生的遷移，包括溶解、離解、氧化還原、水解、絡合、螯合、化學沉淀、生物降解等等。生物遷移是指污染物通過有機體的吸收、新陳代謝、生育、死亡等生理過程實現的遷移。有的污染物（如一些重金屬元素、有機氯等穩定的有機化合物）一旦被生物吸收，就很難排出生物體外，這些物質就會在生物體內積累，并通過食物鏈進一步富集，使得生物體中該污染物的含量達到物理環境的數百倍、數千倍甚至數百萬倍，這種現象叫做富集。
污染物的轉化是指污染物在環境中經過物理、化學或生物的作用改變其存在形態或轉變為另外的不同物質的過程。污染物的轉化必然伴隨著它的遷移。污染物的轉化可分為物理轉化、化學轉化和生物化學轉化。物理轉化包括污染物的相變、滲透、吸附、放射性衰變等。化學轉化則以光化學反應、氧化還原反應及水解反應和絡合反應最為常見。生物化學轉化就是代謝反應。
污染物的遷移轉化受其本身的物理化學性質和它所處的環境條件的影響，其遷移的速率、范圍和轉化的快慢、產物以及遷移轉化的主導形式等都會變化。
14.什么是水質指標?常見的水質指標有哪些?
水質是指水與水中雜質共共同表現的綜合特征,評價水質優劣和受污染程度的參數,稱為水質指標.水質指標通常可分為物理性指標、化學性指標和生物性指標三類。常見的水質指標包括：
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