水体无机污染物


水体中的无机污染物包括无机阴离子、金属及其化合物。无机阴离子包括:

硫化物  氰化物  硫酸盐    游离氯和总氯  氯化物  氟化物  碘化物

而金属及其化学物则包括:

                             

      铟和铊      钾和钠  钙和镁

其具体的化学形态、分布、毒性及对人体健康的影响、环境质量标准值等,可参照如下介绍: 

l 硫化物  地下水(特别是温泉水)及生活污水,通常含有硫化物,其中一部分是在厌氧条件下,由于细菌的作用,使硫酸盐还原或含硫有机物的分解产生的。某些工矿企业,如焦化、造气、选矿、造纸、印染和造革等工业废水亦含有硫化物。

水中硫化物包括溶解的H2S、HS-、HS2-,存在于悬浮物中的可溶性硫化物、酸可溶性金属硫化物以及未电离的有机、无机类硫化物。硫化氢易从水中逸散于空气,产生臭味,且毒性很大。它可与人体内细胞色素、氧化酶及该类物质中的二硫键作用,影响细胞氧化过程,造成细胞组织缺氧,危及人的生命。硫化氢除自身能腐蚀金属外,还可被污水中的微生物氧化成硫酸,进而腐蚀下水道等。因此,硫化物是水体污染的一项重要指标(清洁水中,硫化氢的嗅觉阀值为0.035μg/L)。   返回 

l 氰化物  氰化物是剧毒物质,对人体的毒性主要是与高铁细胞色素氧化酶结合,生成氰化高铁细胞色素氧化酶而失去传递氧的作用,引起组织缺氧窒息。

水中氰化物可分为简单氰化物和络合氰化物。简单氰化物包括碱金属的盐类和其他金属的盐类,在碱金属和其他金属氰化物的水溶液中,氰基CN-和HCN分子同时存在,二者之比取决pH。大多数天然水体中,HCN占优势。

络合氰化物有多种分子式,其在水中的解离程度,要由几个因素决定,同时释放出CN-离子和络合氰离子。

在酸性溶液中氰化物可生成HCN而挥发。各种氰化物分解出CN-及HCN的难易程度是不相同的,其毒性也不相同。简单的化合物如KCN、NaCN可解离出CN-有剧毒性,较易分解的络合物如锌氰、镍氰等也有相当的毒性,较稳定的络合物如铁氰和CNO-氧化物则基本无毒。但是在稀溶液中,经阳光直接照射,容易发生迅速的光解作用,产生有毒的HCN。

氰化物对水生生物有很大毒性。水体中含氰化物0.1mg/L能杀死虫类,0.3mg/L能杀死赖以自净的微生物,而含0.3mg—0.5mg/L时,鱼类中毒死亡。人要口服0.28g左右氰化钾则可致死。氰化物危害极大,可在数秒之内出现中毒症状。当含氰废水排入水体后,会立即引起水生动物急性中毒甚至死亡。

氰化物主要来源于电镀废水、焦炉和高炉的煤气洗涤水,合成氨、有色金属选矿、冶炼、化学纤维生产、制药等各种工业废水。  返回 

l 硫酸盐  硫酸盐在自然界分布广泛,天然水中硫酸盐的浓度可从几毫克/升至数千毫克/升。地表水和地下水中硫酸盐来源于岩石土壤中矿物组分的风化和淋溶,金属硫化物氧化也会使硫酸盐含量增大。

水中少量硫酸盐对人体健康无影响,但超过250mg/L时有致泻作用,饮用水中硫酸盐的含量不应该超过250mg/L。  返回 

l   硼是植物生长的营养元素。植物种类不同,需硼量有很大差异。对一般作物来说,硼缺乏的临界浓度是0.50mg/L,但灌溉用水含硼量超过2.0mg/L时,对某些植物又是有害的。天然水中含硼很少,其量一般不超过1.0mg/L,这种浓度对人体是无害的,而在盐湖水、卤水及某些矿泉水中有少量或较高的硼存在。作为饮用水要求硼含量不超过1mg/L,因为人摄入大量硼会影响中枢神经系统,长期摄入可引起硼中毒的临床综合症状。   返回 

l 游离氯和总氯  游离氯又称为游离余氯(活性游离氯、潜在游离氯),以次氯酸、次氯酸盐离子和单质氯的形式存在于水中。总氯又称为总余氯,即游离氯和氯胺、有机氯胺类等化合氯的总称。

氯以单质或次氯酸盐形式加入水中后,经水解生成游离氯,包括含水分子氯、次氯酸和次氯酸盐离子等形式,具有强氧化性,其相对比例决定于水的pH和温度,一般水体的pH下,主要是次氯酸和次氯酸盐离子。

游离氯与胺和某些含氮化合物起发应,生成化合氯。游离氯和化合氯两者能同时存在于水中。经氯化过的污水和某些工业废水的出水,通常只含有化合氯。

氯化作用产生不利的影响是可使含酚的水产生氯酚,还可生成有机氯化合物,对人体十分有害,并可因存在化合氯而对某些水生物产生有害作用。水中氯的来源主要是饮用水或污水中加氯以杀菌或抑制微生物;电镀废水中加氯分解有毒的氰化物。   返回 

l 氯化物  氯化物(Cl-)是水和废水中一种常见的无机阴离子。几乎所有天然水中都有氯离子存在,它的含量范围变化很大。在河流、湖泊、泽沼地区,氯离子含量一般较低,而在海水、盐湖及某些地下水中,含量可高达数十克/升。在人类的生存活动中,氯化物有很重要的生理作用及工业用途。正因为如此,在生活污水和工业废水中,均含有相当数量的氯离子。

若饮水中氯离子含量达到250mg/L,相应的阳离子为钠时,会感觉到咸味;水中氯化物含量高时,会损害金属管道和构筑物,并妨碍植物生长。   返回 

l 氟化物  氟化物是人体必需元素之一,缺氟易患龋齿病,饮水中含氟的适宜浓度为0.5~1.0mg/L。当长期饮用含氟量高达1~1.5mg/L的水时,则易患斑齿病,如水中含氟量高于4mg/L时,则使人骨骼变形,引起可导致氟骨症和损害肾脏等。氟化物对许多生物都具有明显毒性。

氟化物广泛存在于天然水体中。有色冶金、钢铁和铝加工、焦炭、玻璃、陶瓷、电子、电镀、化肥、农药厂的废水及含氟矿物的废水中常常都存在氟化物。  返回 

l 碘化物  天然水中碘化物含量极低,一般每升仅含微克级的碘化物。成人每日生理需碘量约在100300μg之间,来源于饮水和食物。当水中含碘量小于10μg/L或平均每人每日碘摄入量小于40μg时,即可不同程度地流行地方性甲状腺肿。此类地方病,通常山区多于平原。 

l   银是人体必需的微量元素。银或银盐被摄入后,会在人的皮肤、眼睛及粘膜沉着,使这些部位产生永久性的、可怕的蓝灰色色变。由于银及其盐类具有很强的杀菌性,其痕迹量也足以阻止细菌的生长,且毒性较汞弱,故一直被看成是水的一种消毒剂。如果大量咽下可溶性银盐,由于局部收敛作用,在口腔内有刺激、疼痛感。甚至有呕吐、强烈胃痛、出血性胃炎等症状,最终导致急性死亡。浓度范围在0.41mg/L的银能使老鼠的肾、肝和脾发生病变。

银的主要污染来源是感光材料生产、胶片洗印、印刷制版、冶炼、金属及玻璃银等行业排放废水。  返回

 

l   铝是自然界中的常量元素,正常人每天摄入量约为10100mg,由于铝的盐类不易被肠壁吸收,所以在人体内含量不高。铝的毒性不大,过去曾列为无毒的微量元素并能拮抗铅的毒害作用。后经研究表明,过量摄入铝能干扰磷的代谢,对胃蛋白酶的活性有抑制作用,且对中枢神经有不良影响。因此,对洁净水中铝的含量世界卫生组织的控制值为0.2mg/L。

冶金工业、石油加工、造纸、罐头和耐火材料、木材加工、防腐剂生产、纺织等工业排放废水中都含较高的铝。氯化铝、硝酸铝、乙酸铝毒性较大。当铝含量不高时可促进作物生长和增加其中维生素C的含量。当大量铝化合物随污水进入水体时,可使水体自净作用减慢。例如,硝酸铝浓度达到1.0mg/L时,水生生物繁殖会受到抑制,硫酸铝达到15mg/L时,水体自净作用受到抑制。  返回

 

l   砷是人体非必需元素,元素砷的毒性较低而砷的化合物均有剧毒,三价砷化合物比五价砷化合物毒性更强,且有机砷对人体和生物都有剧毒。砷通过呼吸道、消化道和骨骼、肌肉等部位,特别是在毛发、指甲中蓄积,从而引起慢性砷中毒,潜伏期可长达几年甚至几十年。慢性砷中毒有消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等。砷还有致癌作用,能引起皮肤癌。在一般情况下,土壤、水、空气、植物和人体都含有微量的砷,对人体不会构成危害。砷是我国实施排放总量控制的指标之一。

地表水中含砷量因水源和地理条件不同而有很大差异。淡水为0.2230μg/L,平均为0.5μg/L,海水为3.7μg/L。砷污染主要来源于采矿、冶金、化工、化学制药、农药生产、纺织、玻璃、制革等部门的工业废水。   返回

 

l  钡广泛存在于环境中,土壤中约含500mg/kg,地表水中一般是0.01mg/L,海水中约为0.013mg/L。钡对人体的毒害尚未见报道,也许对哺乳动物是必需的元素,在体内起到结构和重力传感器的做用。但人的摄入量达到200mg/L会产生中毒,当农灌水中钡超过500mg/L也对农作物有害。   返回

 

l  铍及其化合物毒性极强,即使是极少量也会由于局部刺激而伤害皮肤、粘膜,使结膜、角膜发生炎症,引起肺气肿、肺炎等。因为铍的毒性极强而持续作用又强,即使是痕迹量也可使人中毒,吸入较高量铍会中毒致死。

铍及化合物可用于制造特种钢材,用于核动力工程、火箭和飞机的制造。铍合金也广泛用于电子工业和仪表零件的生产。因此,铍的工业污染主要来自冶炼、采矿以及特种材料、无线电器材和仪表零件的生产废水。而天然水中含铍极低。   返回

 

l   铋是环境中的稀有分散元素,在地壳中的丰度约为0.2mg/L,海水和天然水中的浓度是0.02μg/L左右,一般对水生生物和人体不会产生影响。

铋是人体非必需的有毒元素,主要积累在哺乳动物的肾脏,造成病变,经白鼠试验表明1.5mg/d有中毒症状,160mg/d中毒致死,用含铋27mg/L的废水浇灌作用,会使作物中毒枯死。有色金属的矿山开采及金属冶炼废水中常有高浓度的铋排放,造成环境污染。在矿物中铋常以Bi2O3和Bi2S3的形态存在,其性能稳定,不易释放到水环境中。一般海水铋含量仅为0.02μg/L,地表水含量与海水相近,有色金属冶炼废水中铋可高达几十倍。   返回

 

l  镉不是人体的必需元素。镉的毒性很大,可在人体内蓄积,主要蓄积在肾脏,引起泌尿系统的功能变化。水中镉0.1mg/L时,可轻度抑制地表水的自净作用。镉对白鲢鱼的安全浓度为0.014mg/L。用含镉0.04mg/L的水进行灌溉时,土壤和稻米受到明显污染;农灌水中含镉0.007mg/L时,即可造成污染。日本的痛痛病即镉污染所致,我国也有受镉污染稻米的报道。镉是我国实施排放污染总量控制的指标之一。

绝大多数淡水含镉量低于1μg/L,海水中镉的平均浓度为0.15μg/L。镉的主要来源有电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。   返回

 

l   钴是人体和植物所必须的微量元素之一,在人体内钴主要通过形成维生素B12发挥生物学作用及生理功能。此外钴对铁的代谢、血红蛋白合成、细胞发育及酶的功能等均有重要生理作用。

天然水中钴含量很低,浓度多数为0.021μg/L。这样对人、动物不会产生毒害作用。

有色金属冶炼厂和加工厂等企业的废水中常含高浓度的钴。灌溉用水中钴的浓度为0.10 .27 mg/L时,对西红柿等植物产生毒害作用,硫酸钴浓度为2mg/L可使农作物生长减缓,甚至枯萎。钴对人体毒害的报道不多,水中含钴超过一定量会对水的色、嗅、味等产生影响,并有中毒和致癌作用,含钴7.0 15mg/L水将导致鱼类死亡。钴对水体自净的致害作用浓度为0.9mg/L。   返回

 

l  铬的化合物常见价态有三价和六价。在水体中,六价铬一般以CrO42- 、Cr2O72-、HCrO4-三种阴离子形式存在,受水中pH、有机物、氧化还原物质、温度及硬度等条件影响,三价铬和六价铬的化合物可以相互转化。

铬是生物体所必需的微量元素之一。铬的毒性与其存在价态有关,通常认为六价铬的毒性比三价铬高100倍,六价铬更易为人体吸收而且在人体内蓄积,导致肝癌。因此我国已把六价铬规定为实施总量控制的指标之一。但即使是六价铬,不同化合物的毒性也不相同。当水中六价铬浓度为1mg/L时,水呈淡黄色并有涩味;三价铬浓度为1mg/L时,水的浊度明显增加,三价铬化合物对鱼的毒性比六价铬大。

铬的污染来源主要是含铬矿石的加工、金属表面处理、皮革鞣制、印染等行业。   返回

 

l   铜是人体必需的微量元素,成人每日的需要量估计为20mg。水中铜达0.01mg/L时,对水体自净有明显的抑制作用。铜对水生生物毒性很大,有人认为铜对鱼类的起始毒性浓度为0.002mg/L,但一般认为水体含铜0.01mg/L对鱼类是安全的。铜对水生生物的毒性与其在水体的形态有关,游离铜离子的毒性比络合态铜要大得多。灌溉水中硫酸铜对水稻的临界毒害浓度为0.6mg/L。世界范围内,淡水平均含铜3μg/L,海水平均含铜0.25μg/L。铜的主要污染源有电镀、冶炼、五金、石油化工和化学工业等企业排放的废水。  返回

 

l   汞及其化合物属于剧毒物质,可在体内蓄积。进入水体的无机汞离子可转变为毒性更大的有机汞,经食物链进入人体,引起全身中毒。天然水中含汞极少,一般不超过0.1μg/L。仪表厂、食盐电解、贵金属冶炼、温度计及军工等工业废水中可能存在汞。汞是我国实施排放总量控制的指标之一。   返回

 

l   地壳中含铁量约为5.6%,分布很广,但天然水体中含量并不高。

实际水样中铁的存在形态是多种多样的,可以在溶液中以简单的水合离子和复杂的无机、有机络合物形式存在。也可存在于胶体,悬浮物的颗粒物中,可能是二价,也可能是三价的。而且水样暴露于空气中,二价铁容易迅速氧化为三价,样品pH>3.5时,易导致高价铁的水解沉淀。样品在保存和运输过程中,水中细菌的增殖也会改变铁的存在形态。

铁及其化合物均为低毒性和微毒性,含铁量高的水往往带黄色,有铁腥味,对水的外观有影响,我国有的城市引用水用铁盐净化,若不能沉淀完全,影响水的色度和味感。如作为印染、纺织、造纸等工业用水时,则会在产品上形成黄斑,影响质量,因此这些工业用水的含铁量必须在0.1mg/L以下。水中铁的污染源主要是选矿、冶炼、炼铁、机械加工、工业电镀、酸洗废水等。   返回

 

l   锰有钢铁样的金属光泽,锰的化合物有多种价态,主要有二价、三价、四价、六价、七价。锰是生物必需的微量元素之一。

地下水中由于缺氧,锰以可溶态的二价锰形式存在,而在地表水中还有可溶性三价锰的络合物和四价锰的悬浮物存在。在环境水样中锰的含量在数微克/升至数百微克/升很少有超过1mg/L的。锰盐毒性不大,但水中锰可使衣物、纺织品和纸呈现斑痕,因此一般工业用水锰含量不允许超过0.1mg/L。锰的主要来源是、黑色金属矿山、冶金、化工排放的废水。  返回

 

l   镍盐易引起敏性皮炎。某些报道认为镍具有致癌性,对水生生物有明显毒害作用。清洁地表水中镍的浓度很低。在1μg/L左右。镍的主要工业污染来源是采矿、冶炼、电镀等工业排放的废水和废渣。  返回

 

l   钼是一切固氮植物所必需的营养成分,对植物内维生素C的合成、含量与分解具有一定作用。钼也是人体黄呤氧化酶、醛氧化酶、亚硫酸氧化酶等多种酶的重要成分,是人体必需的微量元素。

天然水中钼的含量为数微克/升。冶金、电子、石油化工、陶瓷和纺织废水中常含有钼,但废水中钼的含量一般比较低。

人和动物体内含钼过多可使钙、磷和铜的代谢受到影响,发生病变。钼酸铵浓度达10mg/L时,可使废水的涩味加重;钼浓度为5mg/L时对水体的生物自净作用有抑制效应,并对某些植物(如莴苣)生长有害。日本规定钼的环境水质标准为0.07mg/L。  返回

 

l   铅是可在人体和动物组织中蓄积的有毒金属。铅的主要毒性效应是导致贫血症、神经机能失调和肾损伤。铅对水生生物的安全浓度为0.16mg/L。用含铅0.14.4mg/L的灌溉水稻和小麦时,作物中含铅量明显增加。

世界范围内,淡水中含铅0.06120μg/L,中值为3μg/L;海水含铅0.0313μg/L,中值为0.03μg/L。铅的主要污染源是蓄电池、冶炼、五金、机械、涂料和电镀工业等排放的废水。铅是我国实施排放总量控制的指标之一。  返回

 

l   锑为银白色金属。在自然界中主要以Sb3+、Sb5+、Sb3—形式存在,负三价锑的氢化物毒性剧烈,在自然界中不稳定,易氧化分解为金属和水。而Sb3+和Sb5+在弱酸至中性介质易水解沉淀,所以在天然水中锑的浓度极低,平均约为0.2μg/L。日本的水环境质量标准规定锑必须在0.002μg/L以下。水中锑的污染主要来自选矿、冶金、电镀、制药、铅字印制、皮革等行业排放的废水。  返回

 

l  水中硒以无机的六价、四价、负二价及某些有机硒的形式存在,也可能有极微量的元素硒附着在悬浮颗粒物上。一般天然水中主要含有六价硒,含量大多数在1μg/L以下,个别水体流经含硒量高的地层或受含硒废水污染,硒含量可高达百微克/升。含硒废水主要来源于硒矿山开采、冶炼、炼油、精炼铜、制造硫酸及特种玻璃等行业。废水中常含有各种价态硒,含量为几十至数百微克/升。日本的水环境质量标准规定小于0.01mg/L。

微量硒是生物体必需的营养元素,但其有用性和致毒性之间界限很窄,过量的硒能引起中毒,使人脱发、脱指甲、四肢发麻甚至偏瘫等症状。  返回

 

l   锌是人体必不可少的有益元素。碱性水中锌的浓度超过5mg/L时,水有苦涩味,并出现乳白色。水中含锌1mg/L时,对水体的生物氧化过程有轻微的抑制作用。锌对白鲢鱼的安全浓度为0.1mg/L。农灌水中含锌量低于1mg/L时,对水稻、小麦的生长无影响。

锌的主要污染源是电镀、冶金、颜料及化工等部门排放的废水。  返回

 

l   钒具有生物活性,是人体所必需的微量元素之一。钒可减少龋齿发病率,对造血过程有一定的积极作用,并减弱合成胆固醇的作用,使血管收缩,增强心室肌的收缩力,还有降低血压的作用。

天然水中钒含量很低,大约浓度为110mg/L,对人和动植物一般不会产生毒害作用。钒常作为合金钢的添加剂和化学工业中的催化剂使用,因此钢铁、石油、化工、染料、纺织、陶瓷、照相、电子等工业废水中钒含量较多,往往造成污染。

钒能抑制合成胆固醇的某些酶的作用,增加肝内磷脂的氧化。吸入体内会影响消化及神经系统,损害心脏及肾脏。当钒浓度为0.8mg/L时,水有异味;10mg/L可抑制氨化作用和硝化作用,并使污水的自净能力降低;当浓度为1020mg/L时可抑制大豆等作物的生长。  返回

 

l 铟和铊  铟和铊不是动植物及人体所必需的微量元素,它们在动植物体内的生理作用尚不清楚。铊的毒性大于铟,经动物试验铊能引起肝、肾、心脏等软组织病变。铊和砷、铅类似而有剧毒,摄入铊盐会导致动物大量脱毛,因误用146mg乙酸铊使10岁儿童中毒死亡已有报道。土壤铊含量与植物含量有一定相关性,铊污染的土壤使硝化菌的形成受到抑制。植物中高含量的铊对动物会造成毒害。

铟的白鼠试验表明,30mg/d产生中毒,200mg/d致死;铊除导致动物脱毛(发)外,对人600mg/L会致死,1mg/L会使植物中毒甚至死亡。

在有色金属矿山开采及冶炼过程中常有大量铟、铊排放到水环境中,从而造成污染事故。  返回

 

l   钍是一种天然放射性元素,海洋藻类、鱼类都有蓄积作用,影响哺乳动物的骨骼发育,对人体危害很大,它既有化学毒性,又有辐射损伤。一般天然水中含量约为0.03μg/L,海水含量很低,约为0.001μg/L。钍污染主要来源于含钍矿山及钍和稀土工业废水。  返回

 

l   铀是一种天然放射性元素,自然界中铀的分布很广。一般地表水浓度约为0.4μg/L,海水约为3.2μg/L。铀污染主要来自含铀矿山、冶炼及核燃料工业废水。

铀对人的毒性很大,铀的化合物进入体内,主要蓄积在肝、肾脏和骨骼中,根据剂量大小,可引起急性或慢性中毒。鼠类喂食量达36mg/d会致死。  返回

 

l 钾和钠  钾是植物的基本营养元素,它存在于所有的天然水中。尽管钾盐在水中钾盐在水中有较大的溶解度,但因受土壤岩石的吸附及植物吸收与固定的影响,使的水中钾离子的含量为钠离子的4%10%左右。大多数饮用水中,它的浓度很少达到20mg/L。在某些溶解性固体总量高的水与温泉中,钾的含量每升可达到几十至几百毫克。

钠存在于大多数天然水中,其含量从小于1mg/L到大于500mg/L不等。供高压锅炉用的水中,钠的推荐极限浓度为23mg/L,含钠过高是不利的。因为这种水加热后,会产生大量二氧化碳而形成泡沫。作为灌溉用水,钠盐含量过高,容易引起土壤的盐渍化,直接危害植物的生长。高血压病人、浮肿病人要控制钠的摄入量,一般食用氯化钾代替氯化钠,因为钠离子有固定水分作用。  返回

 

l 钙和镁(含总硬度) 钙广泛地存在于各种类型的天然水中,浓度为每升含零点几毫克到数百毫克不等。它主要来源于含钙岩石(如石灰岩)的风化溶解,是构成水中硬度的主要成分。钙是构成动物骨骼的主要元素之一。硬度过高的水不适宜工业使用,特别是锅炉作业。由于长期加热的结果,会使锅炉内壁结成水垢,这不仅影响热的传导,而且还隐藏着爆炸的危险,所以应进行软化处理。此外,硬度过高的水也不利于人们生活中洗涤及烹饪,饮用了这些水还会引起肠胃不适。但水质过软也会引起或加剧某些疾病。因此,适量的钙是人类生活中不可缺少的。

镁是天然水中的一种常见的成分,它主要是含碳酸镁的白云岩以及其它岩石的风化溶解产物。镁在天然水中的浓度为每升零点几到数百毫克不等。镁是动物体内所必需的元素之一,人体每日需镁量约为0.3~0.5g,浓度超过125mg/L时,还能起导泻和利尿作用。镁盐也是水质硬化的主要因素。  返回

 

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