2-2 水体污染物概念/影响/防治
水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中 的本底含量和自净能力即水体的环境容量，破坏了水体的功能及其在人类 生活和生产中的作用，破坏了水中固有的生态系统，降低了水体的使用价 值和功能的现象。
2.2 水中主要污染物及其危害
水体污染物：造成水体水质恶化的各种有害物质（或能量）都可称为水体污染物。
分类：按照物理感官分为溶解性物质、胶体物质、悬浮物
| 分类 | 定义 |
|---|---|
| 溶解性物质： | 等效粒径<10-3μm，离子、化合物等溶质均匀的分散在溶液中， 呈均相分布，可借助蒸馏、沉淀、吸附、萃取等方法实现分离。 |
| 胶体物质： | 是非均相混合物，历经介于溶解性物质和悬浮固体之间，10- 3μm~1μm，可利用高速离心机或孔径非常小的膜过滤分离。胶体可在一定 条件下稳定存在，所以要想去除胶体，就必须使胶体脱稳。 |
| 悬浮物： | 尺寸较大，等效粒径>1μm，可通过沉降、过滤、离心等方法从水中除去。 |
分类：按照组成成分可以分为化学污染、生物污染、辐射污染，如图所示。
部分污染物的危害概述：
（1）悬浮物的危害
a)吸附部分水中有毒污染物并随水流动迁移；
b)使水变浑浊，降低光的穿透能力，影响光合作用并妨碍水体的自净作用；
c)危害水生生物的繁殖，影响渔业生产；
d)在水体中沉积后，会淤塞河道，妨碍水上交通，缩短水库使用年限，增加挖泥费用；
e)大量存在，干扰废水处理和回收设备的工作。
（2）植物影响元素（植物营养物）的危害：
人类活动影响下，N、P等营养物大量流入湖、海湾等水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象(水体富营养化)。
（3）重金属的危害
| 重金属 | 危害 |
|---|---|
| a）镉：毒性大，蓄积性强，不易排出体外。 | 受镉污染的河水灌溉农田，可引起土壤镉污染，进而污染农作物，最后影响到人体。进入人体后，主要贮停在肝、肾组织中不易排出。使肾脏吸收能力不全，降低机体免疫能力及导致骨质疏松、软化。 事件：1955年，日本富山县神通川流域的居民食用冶炼厂排放的含镉废水种植的稻米和饮用水，患上一种浑身剧痛的疾病——痛痛病。 |
| b）铬： | 无机化合物有二价、三价、六价三种，六价铬化合物毒性最大，其具强氧化性，对皮肤、粘膜有强烈腐蚀性，六价铬有致畸、致突变与致癌等作用。 |
（4）持久性有机污染物（POPs）：化学药品和肥料
人类过度使用化学药品和肥料，造成了环境污染和生态破坏。1962年Rachel Carson在《寂静的春天》中详述了以DDT为代表的杀虫剂的广泛使用，给人们的生存环境所造成的难以逆转的危害。在该书的影响下，DDT开始被禁用。 POPs是合成物，不仅具有高毒性，而且能够稳定的存在环境中，具有持久性和长距离传输的特性。因其通过食物链累积，具有生物蓄积性。随着技术的发展，不断地有化学物质被列入禁用名单。
（5）微塑料：
微塑料由于其粒径小、光降解能力弱等特点，被视为一种潜在持久性有机污染物。微塑料在环境中迁移主要通过淡水环境在陆地和海洋环境之间 双向迁移。
a）对环境的危害
陆地环境中，微塑料的主要来源途径是含微塑料的淡水的使用和污水处理 厂污泥的施用，虽然污水处理系统有很好的微塑料去除率，但大部分的微塑料仍 保留在污泥中，这些污泥会被用作农田肥料，导致土壤中微塑料含量增加，并且 对农田中邻苯二甲酸酯化合物的鉴定分析发现，高浓度的位置主要集中在塑料薄 膜和塑料大棚使用的地方。
b)对生物的危害
微塑料对生物的影响主要来自两方面，一是微塑料本身对生物产生的物 理性损伤；二是微塑料吸附的环境污染物在生物体内释放，从而对生物产生的一 系列毒性效应。 一系列的海洋生物（包括浮游动物、底栖无脊椎动物、双壳类、鱼类、 海鸟、大型海洋哺乳动物等）能够摄食微塑料，进而可能会对海洋生物产生机械 损伤，堵塞食物通道，而处于食物链底端的生物会被上层动物吃掉，而由于富集 效应，微塑料和有机污染物都会进入上层动物体内，而食物链的顶端的生物是人 类，因此人体内会累积大量的微塑料在体内，造成一些难以预计的危害。
（6）生物污染：
主要包括两类，一种是一般微生物，另一种是由病原微生物，比如鞭毛虫，寄居在宿主的消化道、泌尿道，大肠杆菌，寄生在动 物肠道中，其中一部分在特定的条件下引起疾病，还有诺如病毒，导致急性肠胃炎。
（7）辐射污染：
由放射性物质引起的，放射性元素能够自发地从不稳定的原子核内部放出例子或射线（如α射线、β射线、γ射线等），同时释放 出能量。历史上发生的切尔诺贝利核泄露事件以及和日本福岛核电站的污水泄露事件。
2.3 水污染防治
2.3.1 水污染综合防治对策
（1）调整产业结构，合理工业布局；
（2）推行清洁生产，发展节水工艺，减少污染物排放量；
（3）大力发展废水资源化及回用技术；
（4）完善环境管理体制，加强监督管理；
（5）开发污水处理的高新技术工艺，提高污水治理水平。
2.3.2 污水处理技术
污水处理是指用各种方法将污水中所含的污染物分离出来或将其转化为无害物，从而使污水得到净化的过程，主要包括物理法、化学法、生物法、物理化学法等。
| 污水处理技术 | 方法 | 去除对象 |
|---|---|---|
| 物理处理 | 格栅（截留）、沉淀（重力分离）法、过滤法、离心分离法 | 截留废水中大尺寸的悬浮或漂浮物 |
| 化学处理 | 混凝法、中和法、化学沉淀法、污水中无机的、有机氧化还原法 | 的（难生物降解）溶解物质或胶体物质 |
| 物理化学法 | 吸附法、气浮法、离子交换法、吹脱法、反渗透、电渗析、膜分离、萃取法、汽提法 | |
| 生物法 | 活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理 |
（1）物理处理法：
利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质
| 名称 | 原理 | 主要设施 | 目的 |
|---|---|---|---|
| a.格栅 | 过滤 | 格栅（如图）和筛网 | 去除废水中粗大的悬浮物质，保护后续处理设施 |
| b. 沉淀（重力分离）法 | 利用废水中的悬浮物和水的比重不同，借重力沉降作用，将污染物从污水中分离出来。 | ●沉砂池：去除沙子等密度较大的无机颗粒，用于废水的预处理。 ●沉淀池：分为初次沉淀池和二次沉淀池， | 分离污染物 |
| c. 过滤法 | 用过滤介质截留废水中的悬浮物 | 滤池、压滤机等 | 截留废水中的悬浮物 |
| d. 离心分离法 | 借助离心设备的旋转，在离心力作用下，使悬浮物与水分离。 |
（2）化学处理法：
利用化学反应原理及方法来分离回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使其从有害变为无害。
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| 术语 | 原理 | 去除对象 |
|---|---|---|
| a. 混凝法 | 原理：水中的胶体物质，通常带有负电荷，同性相斥，不能凝聚，多形成不稳定的混合液，若在水中投入带正电荷的电解质（混凝剂，如硫酸铝、明矾、聚合氧化铝等）后，可使水中的胶体呈电中性，失去稳定，在分子引力作用下，凝聚成大的颗粒而沉淀。 | 去除对象：胶体物质。 |
| b. 中和法： | 往酸性废水中投加碱性物质（如石灰CaO等）使废水达到中性。 | |
| c. 氧化还原法 | 废水中的溶解性有机物和无机物，在投加氧化剂或还原剂后，发生氧化或还原作用，使其转变为无害物质。 | 溶解性有机物和无机物 |
| d. 高级氧化法 | 通过产生羟基自由基来对污水中不能被普通氧化剂氧化的污染物进行氧化降解。 | 重金属 |
ü 常用的氧化剂：空气、漂白粉、氯气等，氧化法多用于处理含酚、氰、硫等废水。 ü 常用的还原剂：硫酸铁、SO2等，还原法多用于处理含铬、含汞的废水。 ü 原理： ü 分类：臭氧氧化氧化法、催化氧化、超声波高级氧化等 f.化学沉淀法：通过向废水中投入某种化学药剂，使之与废水中的某些溶解性污染物质发生 反应，形成难溶盐沉淀下来，从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。一般用于含重金属工业废水的处理。
（3）生物处理法：
利用微生物的作用，使废水中溶解状及胶体状有机物质得到氧化分解的方法
分类：
根据微生物的呼吸特性可分为：好氧生物处理和厌氧生物处理；
根据微生物的生长状态可分为：悬浮生长型（如活性污泥法）、附着生长型（生物 膜法）。
（3）生物处理法：
| 名称 | 定义 |
|---|---|
| a. 好氧生物法： | 利用好氧微生物作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化 为无害的物质。包括活性污泥法（好氧生物悬浮生长系统）、生物膜法。 |
| b. 厌氧生物法： | 在厌氧条件下，形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件， 通过厌氧菌和兼性菌代谢作用，对有机物进行生化降解的过程。一般分为四个阶段： ①水解发酵阶段：有机物首先被水解和产酸细菌分解，生成各种有机酸； ②产氢产乙酸阶段：由产氢、产乙酸细菌将各类有机酸转化为乙酸、氢气和二氧化 碳； ③产甲烷阶段：产甲烷细菌在将乙酸、氢和二氧化碳转化为甲烷气体； ④同型产乙酸阶段：同型产乙酸菌将氢气和二氧化碳或一氧化碳通过还原过程转化 为乙酸。 |
| c.活性污泥法 | 将空气连续鼓入曝气池的废水中，经过一段时间，水中形成繁殖有大 量好氧性微生物的活性污泥，它能吸附和分解废水中的有机物，并以有机物为养料使 微生物不断增生。离开曝气池的废水与活性污泥的混合液，在沉淀池中沉淀，分离后 的水即为得到净化的水。沉淀下来的活性污泥，部分处理掉，部分还可继续回流使用。 |
| d.生物膜法： | 利用生物膜对有机污染物的吸附和分解作用使污水得到净化 |
（4）物理化学法：
| 方法名称 | 原理 |
|---|---|
| 吸附法 | ü 原理：让废水通过固体吸附剂（如活性炭），使废水中的溶解性有机和无机物吸附到吸附剂上。 ü 去除对象：此法适应于废水深度处理，可吸附废水中的酚、铬、汞、氰等有毒物质。 |
| b. 气浮法： | 通过絮凝和浮选，使污水中的污染物分离上浮而去除的过程。 |
| c. 离子交换 | 法：溶液中的离子与某种离子交换剂上的离子进行交换的作用或现象。 |
| d. 反渗透： | 在膜的原水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，使溶剂透过半透膜，而溶液中的其他物质被阻挡在膜的高压侧，从而实现有效分离的过程。 |
| e. 电渗析： | 在电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对水溶液中阴、阳离子的选择透过性，使离子透过离子交换膜进行迁移的过程。 |
| f. 萃取： | 利用溶质在水中和溶剂中溶解度的不同，使污水中的溶质溶入与水不互溶的溶剂中，然后使溶剂与水分层分离。 |
| g. 汽提： | 用蒸汽作为解吸剂来推动污水中挥发性污染物向气相传递，从污水中分离污染物的过程。 |
| h. 吹脱： | 用空气通过水层(或与水接触)时使溶解于水中的挥发性物质进入气相，而使水得到净化的水处理过程 |
