天然水的組成與水體污染物的類(lèi)型及主要成分
一、天然水的組成和性質(zhì)
水是世界上分布最廣的資源之一,也是人類(lèi)與生物體賴(lài)以生存和發(fā)展必不可缺少的物質(zhì),但世界上可供人類(lèi)利用的水資源很少,僅占地球水資源的0.64%。盡管如此,由于人類(lèi)活動(dòng)還使大量污染物排入水體,造成水體污染、水質(zhì)下降,因此水資源的保護(hù)就顯得更加重要。天然水是海洋、江河、湖泊、沼澤、冰雪等地表水與地下水的總稱(chēng)。天然水在循環(huán)過(guò)程中不斷與環(huán)境中的各種物質(zhì)接觸,并能或多或少溶解它們,因此天然水是一種成分復(fù)雜的溶液。
天然水體的組成:天然水中一般含有可溶性物質(zhì)和懸浮物質(zhì)(包括懸浮物、顆粒物、水體生物等)??扇苄晕镔|(zhì)的成分十分復(fù)雜,主要是在巖石的風(fēng)化過(guò)程中,經(jīng)水溶解遷移的地殼礦物質(zhì)。天然水中的主要離子組成:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-為天然水中常見(jiàn)的八大離子,占天然水中離子總量的95%~99%。水中這些離子的分離,常用來(lái)作為表征水體主要化學(xué)特性指標(biāo)。如表1所示。
陽(yáng)離子 | 硬度 | 酸 | 堿金屬 |
Ca2+、Mg2+ | H+ | K+、Na+ | |
陰離子 | 堿度 | 酸根 | |
HCO3-、CO32+、OH- | SO42-、Cl-、NO3- |
(1)淡水的化學(xué)成分
淡水的化學(xué)成分受諸多因素的影響,一般有以下特點(diǎn):
①離子強(qiáng)度較低(一般為10-2~10-3mol/L);
②pH值的變化范圍比較大,一般為7±3;
③淡水中主要的離子有Na+、Mg2+、Ca2+、K+、NO3-、SO42-、Cl-、HCO3-,它們的含量易變;
④河流和湖泊中的懸浮物含量變化大。
(2)海水的化學(xué)成分
海水的化學(xué)成分有以下特點(diǎn):
①海水具有較高的離子強(qiáng)度(約0.7mol/L);
②公海中鹽濃度的范圍變動(dòng)不大,一般保持在32‰~37.5‰之間;
③海水的pH值變化不大,整個(gè)pH值的范圍為7.5~8.3,大多數(shù)處于7.8~8.2;
④海水中的主要離子有Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、Cl-、SO42-、Br-、F-,它們的含量比較恒定;
⑤顆粒物的濃度比較恒定,有機(jī)碳顆粒物通常占全部顆粒物的30%~50%。
二、水體中的污染物
水體是水、溶解氧、懸浮物、底泥和水生生物的總稱(chēng),其含義與水生生態(tài)系統(tǒng)含義相當(dāng),即水生生物群落同其非生物環(huán)境的整體。從本質(zhì)上說(shuō),水污染就是指水質(zhì)的惡化。由于人類(lèi)活動(dòng)或自然因素的原因,使水的感觀狀況(即色、嗅、味、濁度)、物理化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)成分、生物組成以及底質(zhì)等發(fā)生異常變化,這種現(xiàn)象就是水污染。嚴(yán)重的水污染,極大地超過(guò)了水體的自?xún)裟芰Γ唐趦?nèi)很難恢復(fù)水體原有的狀態(tài)。水體的正常功能遭到嚴(yán)重破壞后,將給環(huán)境質(zhì)量、資源質(zhì)量、生物質(zhì)量、人體質(zhì)量及人類(lèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重的危害和損失。
水污染的發(fā)生過(guò)程與污染源、污染物、受納水體性質(zhì)及其相互作用有關(guān)。向水體排放或釋放污染物的來(lái)源和場(chǎng)所,稱(chēng)之“水體污染源”。
水體污染有兩類(lèi):自然污染和人為污染。自然污染主要是自然原因造成,如特殊地質(zhì)條件使某些地區(qū)有某種化學(xué)元素大量富集,天然植物在腐爛過(guò)程中產(chǎn)生某種毒物,以及降水淋洗大氣和地面后換帶各種物質(zhì)流入水體,都會(huì)影響當(dāng)?shù)厮|(zhì)。人為污染是人類(lèi)生產(chǎn)和生活活動(dòng)產(chǎn)生的廢(污)水、廢渣等排入水體造成的,水體污染主要是這一類(lèi)。
按水體類(lèi)型,人體污染可分為江河污染、湖泊污染、海洋污染和地下水污染4種類(lèi)型。按人類(lèi)活動(dòng)的不同方式,水體污染可分為水體工業(yè)污染、水體農(nóng)業(yè)污染、水體生活污染和水體交通污染等。水體工業(yè)污染是由工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備、裝置和工廠排出的廢水所引起的,它是水體污染最重要和危害更大的一種。水體農(nóng)業(yè)污染是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中農(nóng)田和各種農(nóng)業(yè)設(shè)施所引起的。農(nóng)業(yè)污水主要包括農(nóng)藥、化肥、牲畜業(yè)的污水。大城市中有少數(shù)“污染大戶”企業(yè)遷至農(nóng)村,致使廢水成分復(fù)雜化,這種情況已經(jīng)引起人們極大的關(guān)注。水體生活污染是由人類(lèi)消費(fèi)活動(dòng)產(chǎn)生的污染物引起的,城市和人口密集的居住區(qū)產(chǎn)生的生活污水是其主要來(lái)源。生活污水主要來(lái)自城鎮(zhèn)居民的生活用水,其中大部分是洗滌用水。生活污水中主要成分是無(wú)毒的無(wú)機(jī)物、需氧有機(jī)物、洗滌劑和病原微生物。隨著人口的快速增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程加快,生活污水對(duì)人體的影響亦隨之增加。
按污染物及其形成污染的性質(zhì)可將水體污染分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染等,這是最常見(jiàn)的分類(lèi)方法。 常見(jiàn)的化學(xué)性污染有酸堿污染、重金屬污染、耗氧有機(jī)物污染、植物營(yíng)養(yǎng)物污染、有機(jī)毒物污染、氰化物污染等。常見(jiàn)物理性污染有懸浮物污染、熱污染、放射性污染等。而生物性污染主要是病原體污染。在實(shí)際水體中上述各類(lèi)污染物往往同時(shí)并存,互有聯(lián)系。
水體污染物的種類(lèi)繁多,成分復(fù)雜,分類(lèi)方法亦很多。20世紀(jì)60年代美國(guó)學(xué)者曾把水中污染物大體劃分為8類(lèi):①耗氧污染物(一些能夠較快被微生物降解成為二氧化碳和水的有機(jī)物);②致病污染物(一些可使人類(lèi)和動(dòng)物惠病的病原微生物與細(xì)菌);③合成有機(jī)物;④植物營(yíng)養(yǎng)物;⑤無(wú)機(jī)物及礦物質(zhì);⑥由土壤、巖石等沖刷下來(lái)的沉積物;⑦放射性物質(zhì);⑧熱污染。這些污染物進(jìn)入水體后通常以可溶態(tài)或懸浮態(tài)存在,其在水體中的遷移轉(zhuǎn)化及生物可利用性均直接與污染物存在形態(tài)相關(guān)。
目前,水體污染物大多以化學(xué)品污染物進(jìn)行劃分,大致可分為四大類(lèi)型:無(wú)機(jī)無(wú)毒物,無(wú)機(jī)有毒物,有機(jī)無(wú)毒物和有機(jī)有毒物。
無(wú)機(jī)無(wú)毒污染物包括酸、堿,一般無(wú)機(jī)鹽類(lèi)以及氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
無(wú)機(jī)有毒污染物指各類(lèi)重金屬,諸如汞、鎘、鉛、鉻以及砷化物、氰花物、氟化物,放射性物質(zhì)等。在環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域中,所謂重金屬污染物主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類(lèi)金屬砷等具有明顯生物毒性的重金屬元素,其他一般重金屬不在此列。
有機(jī)無(wú)毒污染物主要是指比較容易降解的有機(jī)物,如碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等。
有機(jī)有毒污染物包括苯酚、多環(huán)芳烴和各種人工合成的具有積累性的難降解有機(jī)化合物,如多氯聯(lián)苯、有機(jī)農(nóng)藥等。
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