水质监测技术问答
摘要：水体（waterbody）是江河湖海、地下水、冰川等的总称，是被水复盖地段的自然综合体。它不仅包括水，还包括水中溶解物质、悬浮物、底泥、水生生物等。水与水体是两个紧密联系又有区别的概念。从水体概念去研究水环境污染，才能得出全面、准确的认识。水是自然界的基本要素，是人类和生物赖以生存的基本条件。
关键字：水体 污染
1.什么是水体？
水体（waterbody）是江河湖海、地下水、冰川等的总称，是被水复盖地段的自然综合体。它不仅包括水，还包括水中溶解物质、悬浮物、底泥、水生生物等。水与水体是两个紧密联系又有区别的概念。从水体概念去研究水环境污染，才能得出全面、准确的认识。水是自然界的基本要素，是人类和生物赖以生存的基本条件。
水资源是可再生资源，但不是取之不尽的。人类能直接利用的水资源仅是只占全球总水储量中2.53%的淡水中的0.34%的江河湖泊及浅层地下水(表1)。我国的水资源分布具有地区、进程上的不均匀性，是水资源相对较少的国家。平均年降水深
WaterBody：Also’waters’.Landscapefeaturescomprisinganybodyofwater,standingofflowing,includingthewatercolumn,littoralzonesandbed,suchusthesea,lakes,riverorstream,etc.2)Anymassofwaterhavingdefinitehydrological,physical,chemicalandbiologicalcharacteristicsandwhichcanbeemployedforoneorseveralpurposes.
2.什么是水体的自净和水体污染waterpollution？
水在自然界中不断徨，从而不断面更替和获得自身净化。表1列出了各种水体的更替期。水体中的污染物质经扩散、稀释、沉淀、氧化还原、分解等物理化学过程及微生物的分解、水生生物的吸收等作用后，浓度自然，就这就是水体的自净作用。这一过程还包括水中的一氧碳、硫化氢等气体向大气释放和空气中的氧、二氧化碳溶解于水的过程。水的自净与气象、水文、地质条件如降雨量、径流量、潮汐、水体更替周期有关。
水体自净过程的特征
废水和污染物进入水体后，即开始自净过程，自净机制包括物理自净、化学和物理化学净生物和生化自净。该过程由弱到强，直到趋于恒定。自净过程的主要特征：1）污染物浓度逐渐下降；2）一些有毒污染物可经各种物理、化学和生物作用，转变为低毒或无毒物质；3）重金属污染物以溶解态被吸附或转变为不容性化合物，沉淀后进入底泥；4）部分复杂有机物被微生物利用和分解，变成二氧化碳和水；5）不稳定污染物转变成稳定的化合物；6）自净过程初期，水中溶解氧含量急剧下降，到达最低点后又缓慢上升，逐渐恢复至正常水平；7）随着自净过程及有毒物质浓度或数量的下降，生物种类和个体数量逐渐随之回升，最终趋于正常的生物分布。
WaterPollution：Presenceinwaterofharmfulandobjectionablematerial-obtainedfromsewers,industrialwastesandrainwaterrun-off-insufficientconcentrationstomakeitunfitforuse.
排入水体的污染物质一旦超过了水体的自净能力，使水体恶化，达到了影响水体原有用途的程度，这时可以说，水被污染了。
表1地球各种水体的循环更替期
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水体中主要污染物及其来源
水全污染物可分为四大类：
1、无机无毒物：酸、碱、一般无机盐、氮、磷等植物营养物质；
2、无机有毒物：重金属、砷、氰化物、氟化物等；
3、有机无毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白质等；
4、有机有毒物：苯酚、多环芳烃、PCB、有机氯农药等。
有机物污染的特征是耗氧，有毒物的污染特征表现为生物毒性。
1)水体化学污染物
①需氧污染物
地表水的溶解氧含量，一般不低于4毫克、升，清洁的淡水中溶解如本书附录所示。国外一些地区依溶解氧、生化需氧量等指标的不同，将河流水质进行分类，如表2所示。
水体中所含的碳氢化合物、脂肪、蛋白质等有机化合物中水中微生物等作用下，最终分解为二氧化碳、水等简单的无机物，同时消耗大量的氧；而水体中的亚硫酸盐、硫化物、亚铁盐和氨类等还原性物质，在发生化学氧化时，也要消耗水中的溶解氧。这些物质就统称为需氧污染。水中溶解氧的下降，势必影响鱼类及其他水生生物的正常生活，水质恶化。一般来说，大多数鱼类要求生活在溶解氧在4毫克/升以上的水中(如河鳟为3～12毫克/升，鲤鱼为6～8毫克/升，青、草、鲢、鳙鱼为5毫克/升以上)。当溶解氧<1毫克/升时，大部分鱼类窒息死亡。溶解氧消失时，水中嫌气细菌毓起来，有机物分解放出甲烷和硫化氢，水体更发臭了。
需氧污染物主要来自城乡生活污水和造纸、食品、印染、制革、焦化、石油化工等工业废水。
表2河流分类
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②重金属
重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是：(1)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。
(4)在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1～10毫克/升，汞、镉为0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。
③一般有机物
a油类油类已成为水体，特别是海洋污染的主要物质。石油进入水体，除了〖挥发一部分外，在水面形成油膜(低分子烃类可溶于水)，由于风浪作用，又可生成乳化油(其油滴平均直径约0.5～25微米)。油能粘住鱼卵和鱼，降低孵化率并使鱼畸形、死亡。如海水中含油100毫克/升，可使95%的美洲大海虾幼体于24小时内死亡(LD50为1毫克/升)；含油0.01毫克/升可使鱼虾贝类有石油臭味。油类还会附海兽和鱼类的呼吸器官，使其窒息而死。总之，油类会降低水生生物的品质和数量，影响水资源的。
b酚类属于可被天然分解的有机物。其分解速度取决于其结构(单元酚分解较二元酚、三元酚易)、初始浓度、微生物条件、温度、曝气条件等因素，酚类生物分解最适宜的水温是15～
c氰化物天然水体对氰化物有较强的自净作用。我国各地有氰电镀废水含氰经常为30～35毫克/升；某些焦化厂粗苯和纯苯分离水含氰1～96毫克/升；化肥厂煤气洗气水含氰180毫克/升。
④酸碱及一般无机盐类
酸主要来自矿坑废水、工厂酸洗水、硫酸厂、粘胶纤维、酸法造纸等，酸雨也是某些地区水体酸化的主要来源。碱主要来自造纸、化纤、炼油等工业。酸碱污染不仅可腐蚀船舶和水上构筑物，改变水生生物的生活条件，还可大大增加水的硬度(生成无机盐类)，影响水的用途，增加工业用水处理费用等。
⑤植物营养物
植物营养物主要指氮、磷化合物。主要业源是化肥、农业废弃物、生活污水和造纸制革、印染、食品、洗毛等工业废水。如，城市居民每人每天排放污水中的氮约
植物营养物污染主要表现为水体富营养化。水体营养化程度与磷、氮含量关，磷的作用大于氮。一般业说，总磷和无机氮分别超过20毫克/米3，300毫克/米3，就可以认为水体处于富营养化。有人建议，氮和磷的最大允许浓度分别为10和300毫克/米3。
⑥其它化学污染物
3.什么是一次污染和二次污染
一次污染物又称“原生污染物”，是由污染源直接排放进入环境的，其物理和化学性状未发生变化的污染物质。环境污染主要是由一次污染物造成的，其来源清楚，可以采取措施加以控制。二次污染物也称“次生污染物”，是一次污染物在物理、化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应，所形成的物化特征与一次污染物不同的新污染物，通常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重，如水体中无机汞化合物通过微生物作用可转变为更有毒的甲基汞化合物，进入人体易被吸收，不易降解，排泄很慢，容易在脑中积累；大气中的二氧化硫和水蒸汽可氧化为硫酸，进而生成硫酸雾，其刺激作用比二氧化硫强10倍。
4.什么是点污染源、线污染源和面污染源？
点污染源
是指集中由排污口排入水体的污染源。它又分为固定的点污染源（如工厂、矿山、医院、居民点、废渣堆等）和移动的点污染源（如轮船、汽车、飞机、火车等）。造成水体点污染源主要有以下几种工业：食品工业、造纸工业、化学工业、金属制品工业、钢铁工业、皮革工业、染色工业等。点污染源排放污水的方式主要有4种：直接排污水进入水体；经下水道与城市生活污水混合后排入水体；用排污渠将污水送至附近水体；渗井排入。
线污染源
是指呈线状分布的污染源。如输油管道、污水沟道以及公路、铁路、航线等线状污染源。线污染源所形成的危害大大低于点污染源，但一旦形成污染源，其后果也是极其可怕的。
面污染源
指在一个大面积范围排放污染物的污染物。如喷洒在农田里的农药、化肥等污染物，经雨水冲刷随地表径流进入水体，从而形成水体污染。
5.什么是化学性污染
污染杂质为化学物品而造成的水体污染。化学性污染根据具体污染杂质可分为6类：
（1）无机污染物质：污染水体的无机污染物质有酸、碱和一些无机盐类。酸碱污染使水体的pH值发生变化，妨碍水体自净作用，还会腐蚀船舶和水下建筑物，影响渔业。
（2）无机有毒物质：污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的物质，主要有汞、镉、铅、砷等元素。
（3）有机有毒物质：污染水体的有机有毒物质主要是各种有机农药、多环芳烃、芳香烃等。它们大多是人工合成的物质，化学性质很稳定，很难被生物所分解。
（4）需氧污染物质：生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和酚、醇等有机物质可在微生物的作用下进行分解。在分解过程中需要大量氧气，故称之为需氧污染物质。
（5）植物营养物质：主要是生活与工业污水中的含氮、磷等植物营养物质，以及农田排水中残余的氮和磷。
（6）油类污染物质：主要指石油对水体的污染，尤其海洋采油和油轮事故污染最甚。
6.什么是水体富养化及其危害？
天然水体中由于过量营养物质（主要是指氮、磷等）的排入，引起各种水生生物、植物异常繁殖和生长，这种现象称作水体富营养化。 这些过量营养物质主要来自于农田施肥、农业废弃物、城市生活污水和某些工业废水。污水中的氮分为有机氮和无机氮两类，前者是含氮化合物，如蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等，后者则指氨氮、亚硝酸态氮，它们中大部分直接来自污水，但也有一部分是有机氮经微生物分解转化作用而形成的。城市生活污水中含有丰富的氮、磷，如人体排泄含有一定数量的氮，使用含磷洗涤剂，含有大量的磷等。另外如磷灰石、硝石、鸟粪层的开采、化肥的大量使用，也是氮、磷等营养物质进入水体的来源。一般来说，总磷和无机氮分别为20毫克/立方米和300毫克/立方米，就可以认为水体已处于富营养化的状态。富营养化问题的关键，不是水中营养物的浓度，而是连续不断地流入水体中的营养盐的负荷量，因此不能完全根据水中营养盐浓度来判定水体富营养化程度。水体中营养物的极限负荷量有两种表示方法：单位体积负荷量：克/（立方米。年） 单位面积负荷量：克/（平方米。年） 据研究，如进入水体中的磷大部分以生物代谢的方式流入时，则贫营养湖与富营养湖之间的临界负荷量是：总磷为0.2～0
7.水体的物理污染主要有哪些类型？
物理性污染是指污水排入水体后,改变水体的物理特性,使水体浑浊度增高,悬浮物增加,出现多种颜色,水面漂浮泡沫,油膜等.衡量指标主要有浑浊度,色度,悬浮物等.
（1）悬浮物质污染：悬浮物质是指水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫塑料等。它们是由生活污水、垃圾和采矿、 采石、建筑、食品加工、造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的。悬浮物质影响水体外观，妨碍水中植物的光合作用，减少氧气的溶入，对水生生物不利。
（2）热污染：来自各种工业过程的冷却水，若不采取措施，直接排入水体，可能引起水温升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物质的毒性增加等现象，从而危及鱼类和水生生物的生长。
（3）放射性污染：由于原子能工业的发展，放射性矿藏的开采，核试验和核电站的建立以及同位素在医学、工业、研究 等领域的应用，使放射性废水、废物显著增加，造成一定的放射性污染。
8.水体的生物性污染主要有哪些类型？
污染水体的微生物种类很多，其中有病毒、细菌、寄生虫等。病毒主要包括有脊髓灰质炎病毒、柯萨基病毒及人肠细胞病变孤儿病毒，还有腺病毒、呼肠孤病毒和肝炎病毒等。这些病毒一般存在于病人肠道，通过粪便污染水体，然后砸危害人体。细菌是污染水体的主要污染物，它包括肠道细菌（大肠菌群、结核杆菌等）和病原菌（沙门氏菌、霍乱孤菌、结核菌等），这些细菌可导致人体患各种急性传染病，如伤寒、霍乱等疾病以及肠道疾病。寄生虫主要包括溶组织阿米巴、麦地那线虫、兰泊氏贾弟虫、血吸虫以及肠道的钩虫、蛔虫、鞭虫、姜片虫、蛲虫、猪条绦虫、牛肉绦虫、短膜壳绦虫、细粒棘状绦虫等，它们通过动物或病人的粪便污染水体，再通过污染的水体、土壤等途径传播至人体。
9.水体中颗粒状污染物有什么危害？
水体中的颗粒状污染物一般处于三种状态：部分密度小于水的悬浮物浮于水面，在水面形成浮渣；部分密度大于水的沉于水底，称为可沉固体；另一部分由于相对密度接近于水，就在水中呈悬浮状态，称悬浮物。悬浮物的主要危害有：降低光的穿透能力，减少了水的光合作用并妨碍水体的自净作用；对鱼类产生危害，可能堵塞鱼鳃，导致鱼的死亡；水中的悬浮物又可能是各种污染物的载体，它可能吸附一部分水中的污染物并随水流动迁移。
10.水作中酸、碱、无机盐类污染物质有哪些危害？
（1）酸、碱等污染物质可使水体的PH值发生变化，破坏自然缓冲作用，抑制微生物生长，妨碍水体自净。如长期遭受酸、碱污染．会导致水质恶化和土壤酸化，危害渔业生产。
（2）酸、碱污染物还可以大大增加水中的一般无机盐类和水的硬度。水中无机盐的存在能增加水的渗透压，对淡水生物和植物生长不利；水体的硬度增加对地下水有显著影响，可使工业用水的水处理费用提高。如水的硬度增加，锅炉能源消耗大，水垢传热系数是金属的l／50。当水垢厚度为1～5毫米时，锅炉耗煤量将增加2％～20％。
11.水污染是怎样危害人体健康的？
水质污染通过两条途径进入人体,一是污染物直接从饮用水进行人体,二是间接通过食物链在食物中富集再转入人体内,并在人体内累积形成危害.
水污染对人体健康的影响，主要有以下几个方面：
（1）引起急性和慢性中毒。水体受化学有素物质污染后，通过饮水和食物链便可造成中毒，如甲基汞中毒（水俣病）、镉中毒（骨痛病）、砷中毒、铬中毒、农药中毒、多氯联苯中毒等。这是水污染对人体健康危害的主要方面。
（2）致癌作用。某些有致癌作用的化学物质，如砷、铬、镍、铍、苯胺、苯并（a）芘和其它多环芳烃等污染水体后，可在水中悬浮物、底泥和水生生物内蓄积。长期饮用这类水质或食用这类生物就可能诱发癌症。
（3）发生以水为媒介的传染病。生活污水以及制革、屠宰、医院等废水污染水体，常可引起细菌性肠道传染病和某些寄生虫病，如伤寒、痢疾、霍乱、肠炎、传染性肝炎和血吸虫病等。
（4）间接影响。水受污染后，常可引起水的感官性状恶化，发生异臭、异味、异色、呈现泡沫和油膜等，抑制水体天然自净能力，影响水的利用与卫生状况。
12.水体的自净作用有哪些方式?
广义的水体自净是指在物理、化学和生物作用下，受污染的水体逐渐自然净化，水质复原的过程。狭义的水体自净是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水体净化的作用。水体自净可以发生在水中，如污染物在水中的稀释、扩散和水中生物化学分解等；可以发生在水与大气界面，如酚的挥发；也可以发生在水与水底间的界面，如水中污染物的沉淀、底泥吸附和底质中污染物的分解等。
自然界各种水体都具有一定的自净能力，这是由水自身的理化特征所决定，同时也是自然界赋予我们人类的宝贵财富。如果我们能够科学有效地利用水的自净功能，就可以降低水体的污染程度，使有限的水资源发挥最大的效益，包括经济效益、社会效益、环境效益等。特定地区、一定时间内水体的自净能力是有限的。研究和正确运用水体自净的规律，采取人工曝气或引水冲污稀释等辅助措施，强化自净能力，是减少或消除水体污染的途径之一。同时，在确定允许排入水体的污染物量时，水体的自净能力也是一个重要的决策因素。
水体自净大致分为三类，即物理净化、化学净化和生物净化。它们同时发生，相互影响，共同作用。
（1）物理净化。物理净化是指污染物质由于稀释、扩散、混合和沉淀等过程而降低浓度。污水进入水体后，可沉性固体在水流较弱的地方逐渐沉入水底，形成污泥。悬浮体、胶体和溶解性污染物因混合、稀释，浓度逐渐降低。污水稀释的程度通常用稀释比表示。对河流来说，用参与混合的河水流量与污水流量之比表示。污水排入河流经相当长的距离才能达到完全混合，因此这一比值是变化的。达到完全混合的距离受许多因素的影响，主要有稀释比、河流水文情势、河道弯曲程度、污水排放口的位置和形式等。在湖泊、水库和海洋中影响污水稀释的因素还有水流方向、风向和风力、水温和潮汐等。
（2）化学净化。化学净化是指污染质由于氧化还原、酸碱反应、分解化合和吸附凝聚等化学或物理化学作用而降低浓度。流动的水体从水面上大气中溶入氧气，使污染物中铁、锰等重金属离子氧化，生成难溶物质析出沉降。某些元素在一定酸性环境中，形成易溶性化合物，随水漂移而稀释；在中性或碱性条件下，某些元素形成难溶化合物而沉降。天然水中的胶体和悬浮物质微粒，吸附和凝聚水中污物，随水流移动或逐渐沉降。
（3）生物净化，又称生物化学净化。是指生物活动尤其是微生物对有机物的氧化分解使污染物质的浓度降低。工业有机废水和生活污水排入水域后，即产生分解转化，并消耗水中溶解氧。水中一部分有机物消耗于腐生微生物的繁殖，转化为细菌机体；另一部分转化为无机物。细菌又成为原生动物的食料。有机物逐渐转化为无机物和高等生物，水便净化。如果有机物过多，氧气消耗量大于补充量，水中溶解氧不断减少，终于因缺氧，有机物由好氧分解转为厌氧分解，于是水体变黑发臭。
13.污染物的迁移和转化过程?
污染物进入环境后，会发生迁移和转化，并通过这种迁移和转化与其他环境要素和物质发生化学的和物理的，或物理化学的作用。迁移是指污染物在环境中发生空间位置和范围的变化，这种变化往往伴随着污染物在环境中浓度的变化。污染物迁移的方式主要有以下几种：物理迁移、化学迁和生物迁移。化学迁移一般都包含着物理迁移，而生物迁移又都包含着化学迁移和物理迁移。物理迁移就是污染物在环境中的机械运动，如随水流、气流的运动和扩散，在重力作用下的沉降等。化学迁移是指污染物经过化学过程发生的迁移，包括溶解、离解、氧化还原、水解、络合、螯合、化学沉淀、生物降解等等。生物迁移是指污染物通过有机体的吸收、新陈代谢、生育、死亡等生理过程实现的迁移。有的污染物（如一些重金属元素、有机氯等稳定的有机化合物）一旦被生物吸收，就很难排出生物体外，这些物质就会在生物体内积累，并通过食物链进一步富集，使得生物体中该污染物的含量达到物理环境的数百倍、数千倍甚至数百万倍，这种现象叫做富集。
污染物的转化是指污染物在环境中经过物理、化学或生物的作用改变其存在形态或转变为另外的不同物质的过程。污染物的转化必然伴随着它的迁移。污染物的转化可分为物理转化、化学转化和生物化学转化。物理转化包括污染物的相变、渗透、吸附、放射性衰变等。化学转化则以光化学反应、氧化还原反应及水解反应和络合反应最为常见。生物化学转化就是代谢反应。
污染物的迁移转化受其本身的物理化学性质和它所处的环境条件的影响，其迁移的速率、范围和转化的快慢、产物以及迁移转化的主导形式等都会变化。
14.什么是水质指标?常见的水质指标有哪些?
水质是指水与水中杂质共共同表现的综合特征,评价水质优劣和受污染程度的参数,称为水质指标.水质指标通常可分为物理性指标、化学性指标和生物性指标三类。常见的水质指标包括：
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