1.3　城市河流的污染源和污染物

1.3.1　城市河流的污染源

城市河流的污染源是指造成城市水體污染的污染物發(fā)生源，通常指向水體排放的有害物質(zhì)或?qū)λh(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)所、設(shè)備和裝置。根據(jù)污染物的來(lái)源可以將污染源分為兩大類(lèi)：自然污染源和人為污染源。自然污染源又可以分為生物類(lèi)污染源（如各種病原菌或帶菌體等）和非生物類(lèi)污染源（如泥石流導(dǎo)致的水污染等）。人為污染源又可以分為生產(chǎn)性污染源（如工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源等）和生活污染源（如生活污水等）。工業(yè)、農(nóng)業(yè)污染源比較復(fù)雜，可以根據(jù)各種方法進(jìn)一步分類(lèi)。根據(jù)研究或管理的需要，污染源還存在其他的分類(lèi)方法，比如按照污染物種類(lèi)可分為物理性、化學(xué)性和生物性污染源等。

根據(jù)污染源相對(duì)于水體的位置可以將其分為外源和內(nèi)源。外源按照空間形態(tài)又分點(diǎn)污染源、線污染源和面污染源（簡(jiǎn)稱(chēng)點(diǎn)源、線源和面源，點(diǎn)源之外的線源、面源又稱(chēng)非點(diǎn)源）。內(nèi)源是指水體內(nèi)的污染源，通常包括河道底泥、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及水體中水生動(dòng)植物的排放和釋放。最常用的污染源分類(lèi)如圖1-1所示。

點(diǎn)源是指那些污染源的產(chǎn)生地點(diǎn)比較集中，以“點(diǎn)”的形式將污染物排放到環(huán)境中的污染源，例如工廠的污水排放、建有下水道系統(tǒng)的城市污水排放等；線源是指那些以“線”的形式向環(huán)境排放污染物的污染源，例如由徑流造成的沿河岸邊的污染物排放等；面污染源是指以“面”的形式向環(huán)境排放污染物的污染源，廣大的森林、農(nóng)田、沒(méi)有下水道的農(nóng)村和城鎮(zhèn)都屬于面污染源，它們?cè)诮邓畯搅鬟^(guò)程中產(chǎn)生的大量污染物都以“面”的形式進(jìn)入水體。

在各類(lèi)污染源中，人們最先關(guān)注的是點(diǎn)源，因?yàn)辄c(diǎn)源最為接近人們的日常生活，其環(huán)境污染效應(yīng)又非常快速、直觀和明顯。在水環(huán)境受到污染的初期，點(diǎn)源通常是水污染的主要因素，也是能最早得到治理的污染源，并且點(diǎn)源治理的效果也最為明顯的。隨著點(diǎn)源治理的進(jìn)展，水環(huán)境質(zhì)量不斷得以改善。當(dāng)點(diǎn)源治理達(dá)到一定水平，人們發(fā)現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量改善的速度就會(huì)逐漸減慢，甚至止步不前，即使加大點(diǎn)源治理的力度也收效甚小。這時(shí)，水污染的主要原因已經(jīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)移，面源和內(nèi)源的影響凸現(xiàn)了出來(lái)。據(jù)報(bào)道，即使在點(diǎn)源治理率和污水處理水平很高的美國(guó)，由于存在面源和內(nèi)源污染，江河的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率也大大低于人們的期望值。在日本和歐洲等水污染控制十分完善的國(guó)家和地區(qū)也有類(lèi)似的情況。

1.3.2　水體污染及危害

水體污染是指排入河流中的不同性質(zhì)的污染物在數(shù)量上超過(guò)該物質(zhì)在河流水體所能承受的納污容量，從而導(dǎo)致水的物理、化學(xué)及微生物性質(zhì)發(fā)生變壞，使河流生態(tài)系統(tǒng)和功能受到不同程度的破壞。從污染物來(lái)源看，河流水體污染通常包括物理性污染、無(wú)機(jī)物污染、有機(jī)物污染、病原微生物污染等。

1.3.2.1　物理性污染及危害

水體的物理性污染是指水溫、色度、臭味、懸浮物及泡沫等。這類(lèi)污染易被人們感官所覺(jué)察，并使人們感官不悅。

（1）水溫

高溫廢水，如溫度超過(guò)60°C的高溫工業(yè)廢水（直接冷卻水），未經(jīng)冷卻直接排入河流水體后，使水溫升高，物理性質(zhì)發(fā)生變化，危害水生動(dòng)、植物的繁殖與生長(zhǎng)，稱(chēng)為水體的熱污染。熱污染造成的危害包括：

①水溫升高，大氣中的氧向水體傳遞的速率減慢，即水體復(fù)氧速率減慢；同時(shí)，水生生物的耗氧速率加快，加速水體中溶解氧的消耗，逐漸造成魚(yú)類(lèi)和水生生物的窒息死亡，使水質(zhì)迅速惡化。

②水溫升高導(dǎo)致水體中的化學(xué)反應(yīng)速率加快，可引發(fā)水體物理化學(xué)性質(zhì)（如電導(dǎo)率、溶解度、離子濃度和腐蝕性）的變化。

③使水體中的細(xì)菌繁殖加速，該水體如作為給水水源時(shí)，所需投加的混凝劑與消毒劑量將增加，造成處理成本升高。

④加速藻類(lèi)的繁殖，加快水體的富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程。

我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）規(guī)定人為造成的環(huán)境水溫變化應(yīng)限制在：周平均最大溫升≤1℃，周平均最大溫降≤2℃。

（2）色度

城市污水，特別是有色工業(yè)廢水，如印染、造紙、農(nóng)藥、焦化及有機(jī)化工廢水等，排入水體后，使水體形成色度，引起人們的感官不悅。色度有表色與真色之分。由懸浮物（如泥沙、紙漿、纖維、焦油等）造成的色度稱(chēng)表色；由膠體物質(zhì)與溶解物質(zhì)（如染料、化學(xué)藥劑、生物色素、無(wú)機(jī)鹽等）形成的色度稱(chēng)真色，由于水體色度加深，使水體的透光性減弱，影響水生生物的光合作用，抑制其生長(zhǎng)繁殖，妨礙水體的自?xún)糇饔谩?/p>

我國(guó)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）規(guī)定，一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求色度≤30倍；二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求色度≤40倍。

（3）固體物質(zhì)污染

固體物質(zhì)污染包括漂浮在水面上的固體垃圾、已經(jīng)死亡的動(dòng)、植物等固體廢物以及懸浮固體（相對(duì)于固體廢物而言的小顆粒固體懸浮物）和溶解固體。

城市河流的固體廢物主要來(lái)源于人類(lèi)生產(chǎn)和生活活動(dòng)，如建筑垃圾、生活垃圾、工業(yè)垃圾等，也包括污水處理廠格柵渣和污泥等次生污染物，還包括來(lái)源于河道沿岸和河槽中的植物殘?bào)w（枯枝、落葉等）和河槽內(nèi)大量滋生的水葫蘆、水花生等。大量固體廢物或漂浮于城市河流水面上或堆積于河岸邊及河槽中，不僅嚴(yán)重惡化城市河流景觀（濁度增加、透光度減弱），還分解釋放出有害物質(zhì)和有毒氣體，污染水體，甚至散發(fā)出惡臭，嚴(yán)重影響河道兩岸居民正常生活，且造成河道淤塞，是城市河流的主要污染源之一。

水體受懸浮固體污染后，濁度增加、透明度減弱，產(chǎn)生的危害主要有：懸浮固體可能堵塞魚(yú)鰓，導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)窒息死亡，如紙漿造成的此類(lèi)危害最為明顯；懸浮固體中的可沉固體，還會(huì)沉積于河底，造成底泥積累與腐化，使水質(zhì)惡化；懸浮固體還可作為污染載體，吸附其他污染物，隨水流遷移污染。

水體受溶解固體污染后，使溶解性無(wú)機(jī)鹽濃度增加，如作為給水水源，水味澀口，甚至引起腹瀉，危害人體健康，故飲用水的溶解固體含量應(yīng)不高于500mg/L。工業(yè)鍋爐用水要求更加嚴(yán)格。農(nóng)田灌溉用水，要求不宜超過(guò)1000mg/L，否則會(huì)引起土壤板結(jié)。

《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）對(duì)懸浮物的最高允許排放濃度規(guī)定，一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（A）10mg/L；一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（B）20mg/L；二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)30mg/L。

1.3.2.2　無(wú)機(jī)物污染及危害

（1）酸、堿及無(wú)機(jī)鹽污染

工業(yè)廢水的酸、堿，以及降雨淋洗受污染空氣中的SO2、NOx所產(chǎn)生的酸雨，都會(huì)使水體受到酸、堿污染。酸、堿進(jìn)入水體后，互相中和產(chǎn)生無(wú)機(jī)鹽類(lèi)。同時(shí)又會(huì)與水體存在的地表礦物質(zhì)如石灰石、白云石、硅石以及游離二氧化碳發(fā)生中和反應(yīng)，產(chǎn)生無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，故水體的酸、堿污染往往伴隨無(wú)機(jī)鹽污染。

酸、堿污染可能使水體的pH值發(fā)生變化，微生物生長(zhǎng)受到抑制，水體的自?xún)裟芰κ艿接绊憽O業(yè)水體的pH值不得低于6或高于9.2，超過(guò)此限值時(shí)魚(yú)類(lèi)的生殖率下降甚至死亡。

無(wú)機(jī)鹽污染使水體硬度增加，造成的危害與前述溶解性固體相同。

（2）氮、磷的污染

氮、磷屬于植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，水體中過(guò)量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽是水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的必要條件和重要原因之一。水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害包括以下幾種。

①造成水體透明度降低，從而影響水中植物的光合作用，同時(shí)浮游生物的大量繁殖，會(huì)消耗水中大量的氧，使水中溶解氧嚴(yán)重不足。由于水面植物的光合作用，則可能造成局部表層溶解氧的過(guò)飽和。溶解氧過(guò)飽和以及水中溶解氧少，都對(duì)水生動(dòng)物（主要是魚(yú)類(lèi)）有害。

②富營(yíng)養(yǎng)化水體底層堆積的有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件下分解產(chǎn)生的有害氣體，以及一些浮游生物產(chǎn)生的生物毒素也會(huì)傷害水生動(dòng)物。

③富營(yíng)養(yǎng)化水中含有亞硝酸鹽和硝酸鹽，人畜長(zhǎng)期飲用這些物質(zhì)含量超標(biāo)的水，會(huì)中毒致病等。

④水體富營(yíng)養(yǎng)化，常導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂，水生生物種類(lèi)減少，生物多樣性受到破壞。

此外，由于藻類(lèi)帶有明顯的魚(yú)腥味，從而影響飲用水水質(zhì)，而某些藻類(lèi)產(chǎn)生的毒素則會(huì)危害人類(lèi)和動(dòng)物的健康。

（3）硫酸鹽與硫化物污染

水體中的硫酸鹽含量以S濃度表示。飲用水中含少量硫酸鹽對(duì)人體無(wú)甚影響，濃度過(guò)高也會(huì)產(chǎn)生危害，在《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）中的“水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)及限值”和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中的“集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值”都規(guī)定水中硫酸鹽限值為250mg/L。

如果水體缺氧，則S在反硫化菌的作用下產(chǎn)生反硫化反應(yīng)，當(dāng)水體pH值低時(shí)，以H2S形式存在為主（如pH<5，H2S占總硫化物的98%）；當(dāng)pH值高時(shí)，以S2-形式存在為主。H2S濃度達(dá)0.5mg/L時(shí)即有異臭。硫化物會(huì)使水色變黑。

（4）重金屬污染

水體重金屬污染產(chǎn)生的毒性有如下特點(diǎn)：a.水體中不同種類(lèi)重金屬離子濃度在0.01～10mg/L之間，即可產(chǎn)生不同程度的毒性效應(yīng)；b.重金屬不能被微生物降解，反而可在微生物的作用下，轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物，使毒性增加；c.水生生物從水體中攝取重金屬并在體內(nèi)大量積累，經(jīng)過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，甚至通過(guò)遺傳或母乳傳給嬰兒；d.重金屬進(jìn)入人體后，能與體內(nèi)的蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使其失去活性，并可能在體內(nèi)某些器官中積累，造成慢性中毒，這種積累的危害，有時(shí)需10～30年才顯露出來(lái)。我國(guó)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）等標(biāo)準(zhǔn)，都對(duì)重金屬離子的濃度做嚴(yán)格的限制。通常水體中毒性較大重金屬包括汞、鎘、鉻、鉛，這也是我國(guó)《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》中力求控制的4種重金屬。

1.3.2.3　有機(jī)物污染及危害

有機(jī)污染物是指進(jìn)入并污染水環(huán)境的有機(jī)化合物。其來(lái)源主要為生活污水、畜禽廢水及食品、造紙、化工、制革、印染等工業(yè)廢水。有機(jī)污染物多數(shù)能在環(huán)境中被降解成簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物，其降解產(chǎn)物或?qū)θ祟?lèi)無(wú)害，或?qū)θ祟?lèi)有害。有些有機(jī)污染物具有長(zhǎng)期殘留性、生物累積性、半揮發(fā)性和高毒性，稱(chēng)為持久性有機(jī)污染物（POPs），如有機(jī)氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯等。

水體中有機(jī)污染物主要分為天然有機(jī)污染物和人工合成有機(jī)污染物。天然有機(jī)污染物主要為天然有機(jī)物（natural organic matter，NOM），包括腐殖質(zhì)、微生物分泌物、溶解的植物組織和動(dòng)物的尸體等。其中腐殖質(zhì)在地表水中含量最高，是水體色度的主要成分，占有機(jī)物總量的60%～90%。人工合成有機(jī)物（synthetic organic compound，SOC）是指由現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的各類(lèi)有機(jī)合成物，包括化工、石油加工、制藥、釀造、造紙等行業(yè)合成物及一些工業(yè)廢棄物，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的殺蟲(chóng)劑、肥料等。

水體中有機(jī)污染物按被生物降解的難易程度，大致可分為三大類(lèi)：第一類(lèi)是可生物降解有機(jī)物；第二類(lèi)是難生物降解有機(jī)物；第三類(lèi)是不可生物降解有機(jī)物。前兩類(lèi)有機(jī)物的共同點(diǎn)是最終都可以被氧化成簡(jiǎn)單的二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物；區(qū)別在于第一類(lèi)有機(jī)物可被一般微生物氧化分解，而第二類(lèi)有機(jī)物只能被氧化劑氧化分解，或者可被經(jīng)馴化、篩選后的微生物氧化分解，這兩類(lèi)也稱(chēng)耗氧有機(jī)物。第三類(lèi)有機(jī)物完全不可生物降解，這類(lèi)有機(jī)物一般采用化學(xué)氧化法進(jìn)行處理。

對(duì)于耗氧有機(jī)物，排入水體后，在有溶解氧的條件下，通過(guò)好氧微生物的作用，被降解為CO2、H2O，同時(shí)合成新細(xì)胞，消耗掉水體的溶解氧。若排入的耗氧有機(jī)物量超過(guò)水體的環(huán)境容量時(shí)，則耗氧速度會(huì)超過(guò)水體的復(fù)氧速度，水體出現(xiàn)缺氧甚至無(wú)氧狀態(tài)；在水體缺氧的條件下，由于厭氧微生物的作用，有機(jī)物被降解為CO2、NH3及H2S等有害有臭氣體，使水體“黑臭”。

水體中有機(jī)污染物成分非常復(fù)雜，難以一一測(cè)定。傳統(tǒng)上常采用一些間接性指標(biāo)反映水體中有機(jī)物的含量和污染狀況，這些指標(biāo)主要有：反映可生物降解有機(jī)污染物含量的生化需氧量（ biochemical oxygen demand，BOD），一般采用五日生化需氧量（以BOD5表示）；可較簡(jiǎn)易表示水中有機(jī)物含量的化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand，簡(jiǎn)稱(chēng)COD）；可較全面地反映出水中有機(jī)物的污染程度的總有機(jī)碳（TOC）；水體中所有有機(jī)物被氧化（C、H、N、S等轉(zhuǎn)化為CO2，H2O、NO2和SO2等）所消耗的總需氧量（TOD）。

1.3.2.4　病原微生物污染及危害

水中的微生物包括致病性微生物和非致病性微生物，能夠引起疾病的微生物稱(chēng)致病性微生物（即病原微生物），包括細(xì)菌、病毒和原生動(dòng)物等。水體中的病原微生物一般并不是水中原有的微生物，大部分是從外界環(huán)境污染而來(lái)，特別是人和其他溫血?jiǎng)游锏募S便污染。水中常見(jiàn)的病原微生物主要有志賀氏菌、沙門(mén)氏菌、大腸桿菌、小腸結(jié)炎耶爾森氏菌、霍亂弧菌、副溶血性弧菌等。

病原微生物污染的特點(diǎn)是數(shù)量多，分布廣，存活時(shí)間長(zhǎng)，繁殖速度快，隨水流傳播疾病。病原微生物入侵人體后，人體就成為了病原微生物的宿主，病原微生物能在宿主中進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖、釋放毒性物質(zhì)等，最后會(huì)引起機(jī)體的感染。

水中的病原微生物是引起水傳播疾病暴發(fā)的根源。與水有關(guān)的微生物感染疾病可分為飲水傳播性疾病、洗水性疾病、水依賴(lài)性疾病和水相關(guān)性疾病。通過(guò)攝入被污染的水而被傳染和傳播的疾病被稱(chēng)為飲水傳播性疾病，如流行性霍亂和傷寒。洗水性疾病是指那些與惡劣衛(wèi)生條件和不適當(dāng)?shù)沫h(huán)境衛(wèi)生相關(guān)的疾病，如缺少用于洗滌和淋浴的水，就很容易發(fā)生眼睛和皮膚類(lèi)疾病，如結(jié)膜炎、砂眼及腹瀉等。水依賴(lài)性疾病是由生活在水中或依賴(lài)水生存的病原體引起的疾病，如寄生性蠕蟲(chóng)（如血吸蟲(chóng)）和細(xì)菌（如軍團(tuán)菌等），它們分別導(dǎo)致血吸蟲(chóng)病和軍團(tuán)病。水相關(guān)性疾病是通過(guò)在水中繁殖（如傳播瘧疾的蚊子）或靠近水邊生活（如傳播絲蟲(chóng)病的蒼蠅）的某些昆蟲(chóng)傳播的疾病，如黃熱病、登革熱、絲蟲(chóng)病、瘧疾和昏睡病等。