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第七章特定水体的污染及自净
第一节水体自净
水体是地面水(河流、湖泊、沼泽、水库)、地下水和海洋的总称。它不仅仅指水,还包括水中的溶解物、悬浮物、水生生物和底泥等,是一个完整的生态系统。在环境污染研究中,“水”和“水体”是两个不相同的概念,应当区别开来。例如,重金属污染物易于从水中转移到底泥里,水中的重金属含量一般都不高,若着眼于水,似乎水污染并不严重,但是从整个水体看,污染就可能很严重。可见,水体污染不仅仅是水污染,还包括底泥污染和水生生物污染。
水体具有消纳一定量的污染物质,使自身的质量保持洁净的能力,人们常常称之为水体的自净。水体的自净过程十分复杂,它包括了物理过程,如稀释、扩散、挥发、沉淀等;化学和物理化学过程,如氧化、还原、吸附、凝聚、中和等反应;以及生物和生物化学过程,如微生物对有机物的分解代谢,不同生物群体的相互作用等。这几种过程互相交织在一起,可以使进入水体的污染物质迁移、转化,使水体水质得到改善。
水体不同,自净能力也不同。一旦进入水体的污染物造成了该水体中某些物质(特别是对生物有毒性的或造成水体水质恶化的物质)超过了水体的本底值或水体的自净能力,而使得该水体部分或全部失去了它的功能或用途,那么水污染就发生了。
地球上的各类水体有其自身的形态特征及环境条件,影响着水中化学物质的组成及污染物质的迁移转化,使各类水体的污染与自净各具特点。以下将分别介绍几种对典型水体的污染及自净机理。
 
第二节河流的污染与自净
河流是地面水系的主体,与人类的关系十分密切。它是人类主要的水源,除了为人类提供生产和生活用水外,河流的功能还包括:航运、灌溉、补给地下水、水产养殖、观赏以及作为地表径流和废水的最终受纳体。
 
一、河流的水质特征
与湖泊、海洋相比,河流的水量和水质随季节的变化较大,水体更新期短,水质随枯水期和丰水期的不断交替,更新也快。水质遭受污染后,易于稀释扩散和自净。此外,由于水流与地表物质接触时间不长,水面蒸发面小,因此与其它陆地水体相比河水矿化度较低。
天然河水的化学成分受到降水、地形、地质、水生生物以及水流补给源等多方面因素的控制,河水不仅与地表水及大气水之间有交换过程,而且与地下水也相互关联,因此河水的化学成分复杂多样,沿程变化及时间变化强烈。
河流不仅是人类社会主要的供给水源,也是人类活动频繁的场所,它被污染的机会多,几乎各种污染源中的污染物,通过各种途径都可进入河流,并向下游汇集。而它一旦遭受污染就会严重影响到人类生活和工农业生产。
 
二、河流的污染及其特点
地面河流与大气、土壤(或岩石圈)紧密相连,又与人类的生活、生产直接相关,其污染物质来源于:大量生活污水和工业废水的直接排放;地表径流将地表上的污染物质大量携带进河水中;大气中的污染物质随降雨而进入河流;水上航运过程中的油脂泄漏等。
随着城市化和工业化的进程,河流作为废水最主要和直接的受纳体的负担日益加重,导致了严重的河流污染。
历史上城市废水对河流、湖泊等水体的污染大致经历了三个时期:
(1)病原污染期在工业尚不发达时,城市废水主要是生活污水,富含有机质、微生物污染物等,以此作为饮用水源,则由于病原菌的存在很容易导致传染病的流行,这个时期的污染就称为病原污染期。例如,横贯英国的泰晤士河在19世纪之前,还是河水清澈,碧波荡漾,水中鱼虾成群,河面飞鸟翱翔。但随着工业革命的兴起及两岸人口的激增,每天排放的大量生活污水和工业废水使泰晤士河迅速变得污浊不堪,水质严重恶化。到上世纪50年代末,泰晤士河的污染进一步恶化,水中的含氧量几乎等于零,除少数鳝鱼外,其它鱼类几乎绝迹。美丽的泰晤士河变成—条死河,肮脏的河水还成为沿岸疾病流行的祸首,从1849年到1954年,滨河地区约有25000人死于霍乱。
(2)总体污染期随着工业规模的不断扩大和快速发展,排入地面水体中的工业废水的比重不断增加,造成河、湖水中的悬浮物及生化需氧量越来越高,使水体中溶解氧耗尽,水生生物灭绝,生态平衡被破坏,达到总体污染的程度,这个时期可称为总体污染期。
(3)新污染期工业生产和科学技术的进一步发展,特别是石油、化工、核能等新型工业的出现,生产中排放出的新污染物质和毒物不断增多,水质更趋复杂,这就是所谓新污染期。目前一些发达国家正处于新污染期。
发达国家在20世纪50年代就进入了河湖严重污染的总体污染期。他们经过二十多年的努力,治理了一些严重污染的河流湖泊,基本上控制了以有机物为主的水污染。而许多发展中国家,目前水体污染的状况仍很严重,一些国家甚至还处于病原污染期,直接威胁着人们的身体健康。
近些年来,随着我国国民经济的快速发展、城市人口的迅速增加,以及农业生产中农药化肥的大量使用以及乡镇企业规模的不断扩大,对地面河流的污染日益严重。根据我国19