￣ＴＥＣＨ＆ＣＡＳＥ ｌ技术与案例 治理水环境污染 当务之急任重道远 文／洪桂香 摘要：随着工业、经济、科技的发展，人类活动严重污染了水资源，造成水质下降。 有毒污染物是指直接或间接生物摄入体内后，导致生物或者其后代发病、行为反常、遗传 异变、生理机能失常、机体变形或者死亡的污染物。本文针对水环境中的有毒污染物，分 析了水环境中的二恶英及二恶英类污染物，阐述了水环境中的有机锡污染物，以及水环境 中典型的重金属污染物，提出了水环境亟待修复迫在眉捷不容掉以轻心的观点。 一、水环境中的有毒污染 烃、环烷烃、芳香烃等。在石 和自身的氧化作用，消耗水中 油的开采、炼制、贮运、使用 大量的溶解氧，致使海水缺氧， 物 水环境中有毒污染物从化 过程中，原油和各种石油制品 同时因石油覆盖或堵塞生物的 学角度，分为有机有毒物和无 进入环境而造成污染，其中包 表面和微细结构，抑制了生物 机有毒物。有毒有机污染物主 括通过河流排人海洋的废油、 的正常运动，且阻碍小动物正 要包括有机氯农药、多氯联苯、 船舶排放和事故溢油、海底油 常摄取食物，呼吸等活动。如 多环芳烃、高分子聚合物（塑 田泄漏和井喷事故等等。当前， 油膜会堵塞鱼的鳃部，使鱼呼 料、人造纤维、合成橡胶）、染 石油对海洋的污染已成为世界 吸困难，甚至引起鱼类死亡。 料等类有机化合物。它们的共 性的环境问题。石油或其制品 若以含油的污水灌田，也会因 同特点是大多数为难降解有机 进入水域后，对水体质量有很 油膜粘附在农作物上而使其枯 物，或持久性有机物。它们在 大影响，这不仅因为石油中的 死。水体污染物中有一类属于 水中的含量虽不高，但因在水 各种成分都有一定的毒性，还 耗氧有机物，它们来自于城市 体中残留时间长，有蓄积性， 因为它具有破坏生物的正常生 生活污水及食品、造纸、印染 可造成人体慢性中毒、致癌、 活环境，造成生物机能障碍的 等工业废水中含有的大量烃类 致畸、致突变等生理危害。近 物理作用。石油比水轻又不溶 化合物、蛋白质、脂肪、纤维 年来石油对水体的污染十分严 于水，覆盖在水面上形成薄膜 素等有机物质，本身无毒性， 重，石油对水体污染的主要污 层，既阻碍了大气中氧在水中 但在分解时需消耗水中的溶解 染物是各种烃类化合物——烷 的溶解，又因油膜的生物分解 氧，故称为耗氧有机物。５８ 水工业市场２０１７年１１－１２月刊 随着现代化石油化学工业 需氧量其来源、危害同化学需 科学研究发现，二恶英以非常 的高速发展，产生了很多原来 氧量。 自然界没有的、难分解的、有 微小的颗粒状存在于大气、土 挥发酚是水体中的酚类化 壤和水中，化工冶金、垃圾焚 剧毒的有机化合物，例如合成 合物，主要来源于含酚废水 烧、造纸、杀虫剂等产业是制 洗涤剂、有机氯农药等。其中， （工业废水）。酚类属有毒污染 造二恶英的罪魁祸首。相对于 有机氯农药的特点是毒性大，化 物，其化合物对鱼类有毒害作 二氧化疏、酸雨等污染物，二 学性质稳定，残留时间长，且 易溶于脂肪、蓄积性强，可在 水生生物体内富集，其浓度可 达水中的数十万倍，不仅影响 水生生物的繁衍，且通过食物 链危害人体健康。这类农药国 外早已禁用，我国也已停止生 产和限制使用。 有毒无机污染物主要包括 各种有毒金属及其氧化物、酸、 碱、盐类、硫化物和卤化物 等。地面水中主要污染物有氨 氮、石油类、生化需氧量、挥 发酚、汞和氰化物。氨氮主要 来源于人和动物的排泄物及化 工、冶金、石油化工、油漆颜 料、煤气、炼焦、鞣革、化肥 等工业废水。氨氮是水体中的 营养素，可导致水体富营养化。 石油主要来源于石油的开采、 炼制、储运、使用和加工过程。 石油类污染对水质和水生生物 有相当大的危害。油类含有多 环芳烃致癌物质，可经水生生 物富集后危害人体健康。 化学耗氧量（ＣＯＤ）及生 化需氧量（ＢＯＤ）是指化学氧 化剂氧化水中有机污染物时所 需氧量。化学耗氧量越高，水 中有机污染物越多。水中有机 污染物主要来源于生活污水或 工业废水的排放、动植物腐烂 分解后流人水体产生的。生化 用。水体中氰化物主要来源于 冶金、化工、电镀、焦化、石 油炼制、石油化工、染料、药 品生产以及化纤等工业废水。 氰化物具有剧毒。 我国工业及城市污废水排 放近８００亿吨／年，是我国水环 境中有机毒物的主要来源之一。 毒污染物大多是致癌、致畸、 致突变的“三致”物质，严重 威胁着人体健康与生态安全。 综合化工废水组分复杂，水质 水量变化大，有机毒物含量高， 可生化性差，含盐量高，营养 不平衡。以强化物化为主、高 级生化为辅的新型处理工艺能 够实现生物毒害抑制物的去除， 转化技术是以生物强化技术为 核心的高级生化技术，可以使 废水实现达标排放。典型有机 废水毒性集成控制技术中，吸 附树脂深度处理技术具备氧化 深度处理有助于降低废水色度 和ＣＯＤ的优点，但容易形成毒 害氧化副产物。典型重金属综 合废水污染协同控制技术，能 有效削减电镀废水的急性生物 毒性，且在综合废水整治有很好 的应用。 二、水环境中的二恶英及 二恶英类污染物 二恶英是一种致癌物质。 恶英直接导致人体癌变，对健 康危害性更大。比较于许多能 直接被环境过滤和消弭的污染 物，二恶英则非常顽固，很难 被大气环境自然降解和消除， 可见二恶英的危害及治理难度 甚大。二恶英是典型的持久性 有机污染物，也是目前世界上 已知毒性最强、非人工合成的 环境污染物，国际癌症研究中 心将其列为人类一级致癌物。 二恶英由于其来源广泛、 毒性强，已被世界各国公认为是 对人类健康具有极大潜在危害 的全球性散布的重要有机污染 物。二恶英主要来自人类活动， 自然界没有天然的二恶英。目 前二恶英的来源主要有以下途 径：焚烧含有石油产品、含氯 塑料（聚氯乙烯）、无氯塑料（聚 苯乙烯）、纤维素、木质素、煤 炭等时产生；意外事故；光化 学和生化反应；森林大火，污 泥自然蒸发，堆肥处理，动植物 的自然腐化消解等过程也可能 形成二恶英。生活垃圾焚烧炉 燃烧过程中所产生的二恶英占 已知二恶英各生成量的９５％； 在生产杀虫剂、防腐剂、除草 剂和油漆添加剂等化工产品过 程中，二恶英往往作为副产品 和杂质的形式存在其中；金属 冶炼，柴油发动机的尾气等都 水工业市场２０１７年１１－１２月刊 ５９ ＴＥＣＨ＆ＣＡＳＥ Ｉ技术与案例 是产生二恶英的主要来源。为 微生物和水解作用对二恶英的 究已投入大量资金，许多发达 此，国际上认为二恶英是人类 分子结构影响较小，因此，环 国家关闭了各种二恶英污染源 社会进人工业化之后的典型副 境中的二恶英很难自然降解消 并对二恶英污染物实行优先控 产物。据估计，有９０％的人群 除。它的毒性十分大，是氰化 制。例如，通过改进纸浆漂白 是通过饮食（以动物类食品为 物的１３０倍、砒霜的９００倍， 工艺，使造纸工业二恶英的环 主）而意外摄人二恶英。 有“世纪之毒”之称。万分之 境输入量减少了９８％。鉴于二 二恶英是一种对环境具有 持久性污染力的化学物质，在 全球环境中均可发现二恶英， 二恶英聚积在食物链中，主要 存在于动物脂肪组织内。人类 接触二恶英，９０％以上是通过 食物，主要是肉类、乳制品、 鱼类和贝壳类食品。许多国家 已制订食物供应监测规划。二 恶英是一类剧毒物质，可导致 生殖和发育问题，损害免疫系 统，干扰激素，还可以导致癌 症。 研究表明，人体内的二恶 英约９５％是通过食物摄人的。 空气、水、土壤受污染后，二 恶英通过食物链，在人体中生 物富集而达到很高的含量，从 而对人类的健康产生危害。二 恶英极性中毒后会出现不适、 头晕、呕吐等症状，并会逐渐 出现皮肤红肿等病变，甚至死 亡。二恶英还会引起肝损伤、 肝功能异常、食欲不振等症状， 并造成精神性疾病。 二恶英是一种无色无味、 毒性极强的脂溶性物质，其包 括２１０种化合物，这类物质非 常稳定，熔点较高，极难溶于 水，可以溶于大部分有机溶剂 （人体也是有机体），是无色无 味的脂溶性物质，所以非常容 易在生物体内积累。自然界的 ６０ 水工业市场２０１７年１１－１２月刊 一甚至亿分之一克的二恶英就 会给健康带来严重的危害。二 恶英除了具有致癌毒性以外， 还具有生殖毒性和遗传毒性， 直接危害子孙后代的健康和生 活。 由于二恶英大都存在于脂 肪性食物中，因此要预防二恶 英污染带来的危害。人们在日 常生活中多食用低脂肪食品， 均衡饮食，多吃瘦肉，少吃肥 肉、内脏可以减少二恶英的摄 人。同时，有研究认为，植物 中的叶绿素和纤维素有助于人 体内的二恶英的排出，因此多 吃水果和蔬菜还有一定的排毒 作用。预防或减少人类接触二 恶英的最佳途径是通过控制源 头，也就是严格控制工业过程， 以尽可能减少二恶英的形成。 由于二恶英化学结构稳定 亲脂性高又不能生物降解，因 而具有很高环境滞留性，无论 存在于空气、水中还是土壤中， 它都能强烈地吸附于颗粒上， 借助于水生和陆生食物链不断 富集而最终危害人类。尤其是 吸人空气中带有二恶英的细粒 子和摄入被二恶英污染的各种 食物，是人类受到二恶英危害 的主要途径。国际环境界对二 恶英的来源、污染及控制一直 极为重视，对二恶英的基础研 恶英危及人类健康，我国已经 加强了对这类剧毒化学品的研 究与污染控制。中科院水生生 物研究所建立了我国第一个符 合国际标准的二恶英类化合物 专用实验室，该实验室已获得 德国认证资格，完全按照国际 通行标准对二恶英进行快速、 灵敏、准确的检定。 三、水环境中的有机锡污 染物 有机锡是应用最广泛的有 机金属化合物，我国有机锡年消 耗量已达７５００吨左右，除了天 然水体、底泥和雨中存在的来 自环境本身的甲基化过程外， 其他有机锡化合物如丁基锡和 苯基锡纯粹都是人为引入的。 早在上世纪６０年代，三丁基锡 就应用于海洋防污涂料，而后 有机锡的生产运用快速增长， 由此引起的相关环境污染问题 也１３益严重，在人们发现这些 化合物可严重影响牡蛎养殖业 后，有机锡的环境污染才得到 了高度重视。 锡污染属环境科学学科， 锡污染是指锡在环境中造成的 污染。锡主要用于制作马口铁、 锡合金，以及各种锡化物杀虫 剂、杀菌剂和药品等。锡和锡 的无机化合物毒性较小，锡的 有机化合物毒性很大。常见的 游生物中含锡量从小于ｌｐｐｍ直 法规，全面限制有机锡在各个行 锡化合物为二价和四价。二价 到９０ｐｐｍ。浮游植物和褐藻类 业的使用，并结合我国国情开展 锡是强还原剂，在天然水体中 能从海水中富集锡，海洋中有机 这方面研究是相当紧迫而且非常 不多见。四价锡化合物在酸性 锡污染主要是丁基锡和苯基锡 必要的。 和碱性水体中溶解度较大，但 的污染。 在ｐＨ值为６～９的天然水体中 土壤中锡含量差别很大。 四、水环境中典型的重金属 溶解度很小。甲基锡较易挥发， 往往从水、土壤和生物体中逸 人大气。在缺氧条件下锡可在 细菌作用下甲基化。土壤中含 量差别很大，这与土壤的污染 状况、母岩中锡含量等因素有 关。自然风化过程和锡冶炼加 工等都向大气输送锡，使大气 受到锡污染。 锡在自然界以化合物状态 存在，常与硫化铁、砷、镉、 铜、钴、镍等共生。锡石是制 取锡的主要矿物。地壳中锡的 平均丰度为２ｐｐｍ；玄武岩中为 ｌｐｐｍ，花岗岩中为３．５ｐｐｍ，沉 积岩中为４．６ｐｐｍ，石灰岩和砂 岩中含量很低。据估计，全世 界每年岩石风化的锡为８８００ 吨，由河流输入海洋的锡为 １９００吨，人工开采的锡为１７８０００ 吨，人工开采量大大超过自然循 环量。镀锡罐头盒可使所装食 物的含锡量增加，例如盛于聚 乙烯容器内的牛奶含锡量为 ０．１９ｐｐｍ，而镀锡罐头中的牛奶含 锡量则为０．６８ｐｐｍ，镀锡罐头内 的炼乳含锡量可达４０ｐｐｍ。 溶解的锡常以含氧和羟基 的离子形式存在，在海水中则 主要以ＳｎＯ（ＯＨ）的形式存在。 天然水体中淡水的含锡量为 ０．００４ ０．０９微克／升，海水为 ０．００２～０．８１微克／升。海洋浮 土壤含锡量为１～２００ｐｐｍ，一 般小于１０ｐｐｍ，平均值为 ４ｐｐｍ。植物摄取的锡约为０．１～ ２ｐｐｍ，茶树叶片中可达３ｐｐｍ。 有些植物也能积累一定量的锡， 灰分的含锡量有的可达４６ｐｐｍ。 瑞典规定地面水锡的最高容许 浓度为０．１ｍｇ／Ｌ。日本渔业用水 锡含量规定要小于１ ｍｇ／Ｌ。美 国规定车间空气除ＳｎＨ４的无机 锡化物外，８ｈ平均值不得大于 ０．１ｍｇ／ｍ 。在我国，由于尚未建 立任何相关政策或法规禁止或 限制有机锡的使用，有机锡化 合物仍被广泛应用。通过对我 国典型河流、湖泊以及沿海海 域中有机锡研究发现，我国水 域中有机锡污染普遍，有些区 域污染相当严重。对我国沿海 一些大城市市售海产品中有机 锡含量分析发现，这些日常为 人们所喜好的海鲜中同样存在 着不同程度的丁基锡污染。另 外，在市售酒类等日用品中也 发现了不同水平的有机锡化合 物。这些资料充分说明，我国 有机锡污染广泛而深远，特别 是食品中的有机锡化合物将危 害人们的身体健康，应当引起 有关部门的关注。有效控制有 机锡污染，不仅是为了遵守国 际公约，也是为了更好地保护 环境，保护人类。及早规范行业 污染物 由于工业化的兴起和发展， 人类在生物圈中的活动日益加 剧，水体污染的现象也Ｅｔ趋严 重。因此产生了许多公害事件， 如日本的水事件和富山事件，都 是因水体污染造成的危害。 水体污染的严重后果不仅在 于危及人类身体健康，同时也对 工农业生产造成危害。水体污染 源和污染物根据人类活动的不同 形式，可以将水体污染分成如下 类型。 各种工业生产中所产生的废 水排入水体就造成了工业污染 源。不同的工业所产生的工业废 水中所含污染物的成分有很大差 异，这是因各种工业加工原料不 同、工艺过程不同造成的。 冶金工艺所产生的废水主要 有冷却水、洗涤水和冲洗水等。 冷却水中的直接冷却水由于与产 品接触，其中含有油、铁的氧化 物、悬浮物等；洗涤水为除尘和 净化煤气、烟气用水，其中含有 酚、氰、硫化氰酸盐、硫化物、 钾盐、焦油、悬浮物、氧化铁、 石灰、氟化物、硫酸等；冲洗水 中含有酸、减、油脂、悬浮物和 锌、锡、镍、铬等。 有色冶金工业所排出的废水 多含汞、砷、锡、铬等元素，是 水体中重金属污染物质的来源。 水工业市场２０１７年１１—１２月刊 ６１ ＴＥＣＨ＆ＣＡＳＥ ｌ技术与案例 此外有色冶金遗留的大量矿渣经 了中毒。患了“痛痛病”的人， 源污染采取有效措施进行防治 雨水冲洗流人地表和地下水中成 主要症状为骨质疏松。曾有一个 等。导致目前我国水污染形势 为水体中断污染物质。 患者，打了一个喷嚏，全身数处 还十分严峻，表现在几大重点 轻工业所加工的原料多为农 发生骨折，后来发展为骨质软化 流域水质还没有根本好转，水 副产品，因此含有机质的工业废 和萎缩。患者疼痛加剧，自下肢 污染事故频繁发生，地下水也 水有时还常含有大量的悬浮物 开始，再到膝、腰、背等各个关 出现不容忽视的污染，水污染 质、硫化物和重金属，如汞、 镉、砷等。化学工业的产品很 多，因此化学工业废水的成分 也很复杂，在废水中常含有多 种有害、有毒甚至剧毒物质， 如氰、酚、砷、汞等。有的物 质难以降解但却能通过食物链 在生物体内富集造成危害，如 ＤＤＴ、多氯联笨等。此外化工 废水中有的具有较强的酸度，有 的则显较强的减性，ＰＨ值不稳 定，这些废水对人体的生态环 境、水体中的建筑设施、农作物 都有危害，一些废水中含氮、磷 均很高易，造成水体富营养化。 有的污染物即使含量甚微但通过 食物链的物质循环富集，会造成 水生动物和人中毒。 重金属是天然存在的元素， 如果污染达到一定水平，会对人 们健康产生十分严重的威胁。目 前最应引起人们注意的重金属污 染物是铅、汞、镉。镉用途很 广，镉盐、镉蒸灯、颜料、烟雾 弹、合金、电镀、焊药、标准电 池等，都要用到镉。镉是一种毒 性很大的重金属，其化合物也大 都属毒性物质。日本富县的神通 川流域出现的“痛痛病”就是镉 环境污染造成的人类健康公害事 件之一。由于矿山废水污染了农 田，镉通过食物链进人了人体， 慢慢积累在肾脏和骨骼中并引发 ６２ 水工业市场２０１７年１１－１２月刊 节，最后疼痛遍及全身，“痛痛 病”因而得名。预防镉的危害， 主要是不要食用污染地区的农产 品，这些工作需要政府部门严格 的控制和管理。 长期以来，由于一些地方 和部门没有按照科学发展观办 事，没有按照法律办事，没有 按照客观规律办事。很多相关 领导关注的首要问题仍是ＧＤＰ 增长，发展模式还很粗放，对 环保工作是“讲得多做得少”、 “软的多硬的少”，往往是ＧＤＰ 增长指标超额完成，节能减排 指标差距甚大，没有完成环境 保护目标。有些企业领导认为 “守法成本高，违法成本低”， 违法排污现象十分普遍。尤其 是工业废水中所含的重金属和 难降解有机物没有在源头得到 控制，没有执行清洁生产促进 法，推行清洁生产，在源头减 少和消灭这些污染的产生，排 入城市废水处理厂则得不到有 效处理；水污染防治热衷于搞 疾风暴雨式运动，没有做到坚 持不懈地打持久战；建设污水 处理厂却没有同时建设配套管 网，使处理能力的提高得不到 应有的减少污染的效果；处理 污水、废水却没有同时处理好 污泥，造成了二次污染，浪费 资金和能源；还没有对农业面 还造成了土壤污染，这些都严 重影响到了饮用水的安全，造 成食品安全问题，直接威胁人 民的健康和生命，绝对不容掉 以轻心。 五、结束语 近些年，我国的水系被污 染得很严重，我们能利用的水 越来越少了。当前我国的水环 境面临的未知问题还很多，总 体的情况不容乐观，要走的路 还很长，要加强水资源的利用， 还要转变观念，污水也是资源。 现有污水处理缺少可持续发展 理念，导致污水处理成为一个 以末端治理为主要目标的高能 耗行业，难以实现污水能源、 资源的循环利用。要改善当前 的水环境质量，最要紧的是努 力构建一个完整的水环境系统， 并加强系统性管理，否则再先 进的技术也难以解决现有的水 污染问题。经济发展和环境污 染并非一定是矛盾的，治理水 污染应系统地加强环保政策制 定、执行等环节的制度建设。 我们更应该保护我们仅剩的水 资源，使它不再受到那么严重 的污染，应坚持可持续发展战 略，不能让我们的子孙后代无 法生活。
