病原體污染物
生活污水、畜禽飼養場污水以及制革、洗毛、屠宰業和醫院等排出的廢水，常含有各種病原體，如病毒、病菌、寄生蟲。水體受到病原體的污染會傳播疾病，如血吸蟲病、霍亂、傷寒、痢疾、病毒性肝炎等。歷史上流行的瘟疫，有的就是水媒型傳染病。如1848年和1854年英國兩次霍亂流行，死亡萬余人；1892年德國漢堡霍亂流行，死亡750余人，均是水污染引起的。污水處理受病原體污染后的水體，微生物激增，其中許多是致病菌、病蟲卵和病毒，它們往往與其他細菌和大腸桿菌共存，所以通常規定用細菌總數和大腸桿菌指數及菌值數為病原體污染的直接指標。病原體污染的特點是：⑴數量大；⑵分布廣；⑶存活時間較長；⑷繁殖速度快；⑸易產生抗藥性，很難絕滅；⑹傳統的二級生化污水處理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。常見的混凝、沉淀、過濾、消毒處理能夠去除水中99%以上病毒，如出水濁度大于0.5度時，仍會伴隨病毒的穿透。病原體污染物可通過多種途徑進入水體，一旦條件適合，就會引起人體疾病。
耗氧污染物
在生活污水、食品加工和造紙等工業廢水中，含有碳水化合物、蛋白質、油脂、木質素等有機物質。污水中的魚這些物質以懸浮或溶解狀態存在于污水中，可通過微生物的生物化學作用而分解。在其分解過程中需要消耗氧氣，因而被稱為耗氧污染物。這種污染物可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長。水中溶解氧耗盡后，有機物進行厭氧分解，產生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味，使水質進一步惡化。水體中有機物成分非常復雜，耗氧有機物濃度常用單位體積水中耗氧物質生化分解過程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD）表示。一般用20℃時，五天生化需氧量(BOD5）表示。
植物營養物
植物營養物主要指氮、磷等能刺激藻類及水草生長、干擾水質凈化，使BOD5升高的物質。水體中營養物質過量所造成的"富營養化"對于湖泊及流動緩慢的水體所造成的危害已成為水源保護的嚴重問題。
富營養化（eutrophication）是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養物質大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現象。在自然條件下，湖泊也會從貧營養狀態過渡到富營養狀態，沉積物不斷增多，先變為沼澤，后變為陸地。這種自然過程非常緩慢，常需幾千年甚至上萬年。而人為排放含營養物質的工業廢水和生活污水所引起的水體富營養化現象，可以在短期內出現。
植物營養物質的來源廣、數量大，有生活污水（有機質、洗滌劑）、農業（化肥、農家肥）、工業廢水、垃圾等。每人每天帶進污水中的氮約50g。生活污水中的磷主要來源于洗滌廢水，而施入農田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水體中。天然水體中磷和氮（特別是磷）的含量在一定程度上是浮游生物生長的控制因素。當大量氮、磷植物營養物質排入水體后，促使某些生物（如藻類）急劇繁殖生長，生長周期變短。藻類及其他浮游生物死亡后被需氧生物分解，不斷消耗水中的溶解氧，或被厭氧微生物所分解，不斷產生硫化氫等氣體，使水質惡化，造成魚類和其他水生生物的大量死亡。藻類及其它浮游生物殘體在腐爛過程中，又把生物所需的氮、磷等營養物質釋放到水中，供新的一代藻類等生物利用。因此，水體富營養化后，即使切斷外界營養物質的來源，也很難自凈和恢復到正常水平。水體富養化嚴重時，湖泊可被某些繁生植物及其殘骸淤塞，成為沼澤甚至干地。局部海區可變成"死海"，或出現"赤潮"現象。
常用氮、磷含量，生產率（O2）及葉綠素-α作為水體富營養化程度的指標。表3-7是用總磷、無機氮劃分水體富養化程度的指標。防治富營養化，必須控制進入水體的氮、磷含量。
有毒污染物
有毒污染物指的是進入生物體后累積到一定數量能使體液和組織發生生化和生理功能的變化，引起暫時或持久的病理狀態，甚至危及生命的物質。如重金屬和難分解的有機污染物等。污染物的毒性與攝入機體內的數量有密切關系。同一污染物的毒性也與它的存在形態有密切關系。價態或形態不同，其毒性可以有很大的差異。如Cr（Ⅵ）的毒性比Cr（Ⅲ）大；As（Ⅲ）的毒性比As（Ⅴ）大；甲基汞的毒性比無機汞大得多。另外污染物的毒性還與若干綜合效應有密切關系。從傳統毒理學來看，有毒污染物對生物的綜合效應有三種：⑴相加作用，即兩種以上毒物共存時，其總效果大致是各成分效果之和。⑵協同作用，即兩種以上毒物共存時，一種成分能促進另一種成分毒性急劇增加。如銅、鋅共存時，其毒性為它們單獨存在時的8倍。⑶拮抗作用，兩種以上的毒物共存時，其毒性可以抵消一部分或大部分。如鋅可以抑制鎘的毒性；又如在一定條件下硒對汞能產生拮抗作用。總之，除考慮有毒污染物的含量外，還須考慮它的存在形態和綜合效應，這樣才能全面深入地了解污染物對水質及人體健康的影響。
污水有毒污染物主要有以下幾類：⑴重金屬。如汞、鎘、鉻、鉛、釩、鈷、鋇等，其中汞、鎘、鉛危害較大；砷、硒和鈹的毒性也較大。重金屬在自然界中一般不易消失，它們能通過食物鏈而被富集；這類物質除直接作用于人體引起疾病外，某些金屬還可能促進慢性病的發展。⑵無機陰離子，主要是NO2-、F-、CN-離子。NO2-是致癌物質。劇毒物質氰化物主要來自工業廢水排放。⑶有機農藥、多氯聯苯。世界上有機農藥大約6000種，常用的大約有200多種。農藥噴在農田中，經淋溶等作用進入水體，產生污染作用。有機農藥可分為有機磷農藥和有機氯農藥。有機磷農藥的毒性雖大，但一般容易降解，積累性不強，因而對生態系統的影響不明顯；而絕大多數的有機氯農藥，毒性大，幾乎不降解，積累性甚高，對生態系統有顯著影響。多氯聯苯（PCB）是聯苯分子中一部分氫或全部氫被氯取代后所形成的各種異構體混合物的總稱。
多氯聯苯劇毒，脂溶性大，易被生物吸收，化學性質十分穩定，難以和酸、堿、氧化劑等作用，有高度耐熱性，在1000～1400℃高溫下才能完全分解，因而在水體和生物中很難降解。⑷致癌物質。致癌物質大體分三類：稠環芳香烴（PAHs），如3，4-苯并芘等；雜環化合物，如黃曲霉素等；芳香胺類，如甲、乙苯胺，聯苯胺等。⑸一般有機物質。如酚類化合物就有2000多種，最簡單的是苯酚，均為高毒性物質；腈類化合物也有毒性，其中丙烯腈的環境影響最為注目。
石油類污染物
石油污染是水體污染的重要類型之一，特別在河口、近海水域更為突出。排入海洋的石油估計每年高黃河干流石油污染嚴重數百萬噸至上千萬噸，約占世界石油總產量的千分之五。石油污染物主要來自工業排放，清洗石油運輸船只的船艙、機件及發生意外事故、海上采油等均可造成石油污染。而油船事故屬于爆炸性的集中污染源，危害是毀滅性的。
石油是烷烴、烯烴和芳香烴的混合物，進入水體后的危害是多方面的。如在水上形成油膜，能阻礙水體復氧作用，油類粘附在魚鰓上，可使魚窒息；粘附在藻類、浮游生物上，可使它們死亡。油類會抑制水鳥產卵和孵化，嚴重時使鳥類大量死亡。石油污染還能使水產品質量降低。
放射性污染物
放射性污染是放射性物質進入水體后造成的。放射性污染物主要來源于核動力工廠排出的冷卻水，向海洋投棄的放射性廢物，核爆炸降落到水體的散落物，核動力船舶事故泄漏的核燃料；開采、提煉和使用放射性物質時，如果處理不當，也會造成放射性污染。水體中的放射性污染物可以附著在生物體表面，也可以進入生物體蓄積起來，還可通過食物鏈對人產生內照射。
水中主要的天然放射性元素有40K、238U、286Ra、210Po、14C、氚等。在世界任何海區幾乎都能測出90Sr、137Cs。
無機污染物
各種酸、堿、鹽等無機物進入水體（酸、堿中和生成鹽，它們與水體中某些礦物相互作用產生某些鹽類），使淡水資源的礦化度提高，影響各種用水水質。鹽污染主要來自生活污水和工礦廢水以及某些工業廢渣。另外，由于酸雨規模日益擴大，造成土壤酸化、地下水礦化度增高。
水體中無機鹽增加能提高水的滲透壓，對淡水生物、植物生長產生不良影響。在鹽堿化地區，地面水、地下水中的鹽將對土壤質量產生更大影響。
熱污染
熱污染是一種能量污染，它是工礦企業向水體排放高溫廢水造成的。一些熱電廠及各種工業過程中的冷卻水，若不采取措施，直接排放到水體中，均可使水溫升高，水中化學反應、生化反應的速度隨之加快，使某些有毒物質（如氰化物、重金屬離子等）的毒性提高，溶解氧減少，影響魚類的生存和繁殖，加速某些細菌的繁殖，助長水草叢生，厭氣發酵，惡臭。
魚類生長都有一個最佳的水溫區間。水溫過高或過低都不適合魚類生長，甚至會導致死亡。不同魚類對水溫的適應性也是不同的。如熱帶魚適于15～32℃，溫帶魚適于10～22℃，寒帶魚適于2～10℃的范圍。又如鱒魚雖在24℃的水中生活，但其繁殖溫度則要低于14℃。一般水生生物能夠生活的水溫上限是33～35℃。
除了上述八類污染物以外，洗滌劑等表面活性劑對水環境的主要危害在于使水產生泡沫，阻止了空氣與水接觸而降低溶解氧，同時由于有機物的生化降解耗用水中溶解氧而導致水體缺氧。高濃度表面活性劑對微生物有明顯毒性。京航大運河北段遭污染水體污染的例子很多，如京杭大運河（杭州段）兩岸有許多工廠，每天均有大量廢水排入運河，使水體中固體懸浮物、有機物、重金屬（Zn,Cd,Pb,Cu等）及酚、氰化物等含量大大超過地面水標準，有的超過幾十倍，使水體處于厭氧的還原狀態，烏黑發臭，魚蝦絕跡，不能用于生活、農業等用水；水體自凈能力差，若不治理，并控制污染源，水體污染還會進一步擴大。
水環境中的污染物，總體上可劃分為無機污染物和有機污染物兩大類。在水環境化學中較為重要的，研究得較多的污染物是重金屬和有機物。中國水污染化學研究始于70年代，從重金屬、耗氧有機物、DDT、六六六等農藥污染開始，研究的重點已轉向有機污染物，特別是難降解有機物，因其在環境中的存留期長，容易沿食物鏈（網）傳遞積累（富集），威脅生物生長和人體健康，因而日益受到人們重視。本章著重介紹重金屬和有機污染物在水體中遷移轉化的環境化學行為。
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