1.1 三大水污染的來源:
隨著工業(yè)進步和社會發(fā)展,工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療機構三大水質污染物對人們日常生活的影響和對人體健康的有巨大的危害。水污染亦日趨嚴重,成了世界性的頭號環(huán)境治理難題。1994年7月,淮河上游的河南境內突降暴雨,潁上水庫水位急驟上漲超過防洪警戒線,因此開閘泄洪將積蓄于上游一個冬春的2億立方米水放了下來。水經之處河水泛濁,河面上泡沫密布,頓時魚蝦喪失。下游一些地方居民飲用了雖經自來水廠處理,但未能達到飲用標準的河水后,出現惡心、腹瀉、嘔吐等癥狀。經取樣檢驗證實上游來水水質惡化,沿河各自來水廠被迫停止供水達54天之久,百萬淮河民眾飲水告急,不少地方花高價遠途取水飲用,有些地方出現居民搶購礦泉水的場面,這就是震驚中外的"淮河水污染事件"。 水是人體的基本成分,也是生命活動、工農業(yè)生產不可缺少的物質,水是一種寶貴的自然資源。水體是以陸地為相對穩(wěn)定邊界的天然水域。如果外界許多物質被混入天然水源,降低了水質,通過稀釋、混合、揮發(fā)、沉淀等物理方法,氧化、還原、酸堿中和、化合、分解等化學方法,以及水生生物對有機物的降解作用過程,使雜質下降,這就是水體的自凈能力。當排入水中的物質量超過水體的自凈能力,使水質物理與化學性質發(fā)生改變,水質變壞,降低了水的使用價值,稱之為水體污染。而水質三大污染主要由人類活動產生的污染物而造成的,它包括工業(yè)污染源,農業(yè)污染源和生活污染源三大部分。
1.1.1工業(yè)污染源
工業(yè)廢水為水域的重要污染源,具有量大、面廣、成分復雜、毒性大、不易凈化、難處理等特點。據1998年中國水資源公報資料顯示:這一年,全國廢水排放總量共539億噸(不包括火直電流冷卻水),其中,工業(yè)廢水排放量409億噸,占69%。實際上,排污水量遠遠超過這個數,因為許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)工業(yè)污水排放量難以統(tǒng)計。
1.1.2 農業(yè)污染源
農業(yè)污染源包括牲畜糞便、農藥、化肥等。農藥污水中,一是有機質、植物營養(yǎng)物及病原微生物含量高,二是農藥、化肥含量高。而這些大范圍的農業(yè)致使大量農藥、化肥隨表土流入江、河、湖、庫,隨之流失的氮、磷、鉀營養(yǎng)元素,使2/3的湖泊受到不同程度富營養(yǎng)化污染的危害,造成藻類以及其他生物異常繁殖,引起水體透明度和溶解氧的變化,從而致使水質惡化。
1.1.3生活污染源
生活污染源主要是城市生活中使用的各種洗滌劑和污水、垃圾、糞便等,多為無毒的無機鹽類,生活污水中含氮、磷、硫多,致病細菌多。據調查,1998年我國生活污水排放量184億噸。
1.2自來水中有哪些對人體有害的污染物
國家頒布了“生活飲用水衛(wèi)生標準”(GB 5749-2006)?,F將超過該標準的主要污染物質對人們日常生活的影響及危害簡介如下:
1.2.1 感官性狀和一般化學指標
1、色(異色異味)
純水為無色透明的液體。清潔水在水層淺時應為無色,水深時呈淺藍綠色。天然水中如果存在腐植質、泥土、浮游生物、鐵和錳等金屬離子,均可使水體著色。 紡織、印染、造紙、食品、有機合成工業(yè)的廢水中,常含有大量的染料、生物色素和有色懸浮微粒等,因此常常是使環(huán)境水體著色的主要污染源。有色廢水常給人以不愉快感,排入環(huán)境后又使天然水著色。 水色大于15度時,多數人喝水時,即可察覺;大于30度時,所有人均感到厭惡。生活飲用水水質標準(以下簡稱國標)要求色度不得超過15度,并不得呈現其他異色。
2、渾濁度
渾濁度是由于水中含有泥沙、粘土、有機物、浮游生物和微生物等懸浮物質所造成的。 渾濁度在10度時,人們可察覺水質渾濁。如果渾濁度高可導致某些有害物質(如多氯聯苯、苯并(a)芘等)、細菌、病毒的含量增高。國標要求生活飲用水的渾濁度不超過3度,特殊情況不超過5度。
3、臭和味
純凈的水應該是無臭無味的。由于生活污水或工業(yè)廢水的污染、天然物質的分解以及細菌活動的代謝物等使水體產生異臭和異味。 飲用水如有異臭和異味,會使人產生厭惡感,還提示水體已受到污染,水體中可能存在著對人體有害的化學物質和致病菌。國標要求生活飲用水不得有異臭、異味。
4、肉眼可見物
肉眼可見物主要是指水中的藻類、浮游生物、懸浮物、飄浮物等肉眼可見的雜質。 水中存在肉眼可見物會令人厭惡,并會使飲用者對水體的水質產生懷疑。飲用水中不允許出現肉眼可見物。
5、pH
pH值為水中氫離子活度的負對數。pH值可間接地表示水的酸堿度。 水的pH值在6.5~9.5范圍內,并不影響飲用和健康。但過低可腐蝕管道,影響水質;過高可使溶解鹽類析出,并降低氯消毒效果。國標要求生活飲用水的pH值應在6.5~8.5范圍內。
6、總硬度(以碳酸鈣計)
水的硬度主要是由于水中含有鈣、鎂的碳酸鹽、酸式碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及鹽而形成的。 硬度過高,可引起胃腸道功能的暫時性紊亂,但一般在短期內即能適應。硬水對日常生活影響較大,可形成水垢,影響茶味,消耗肥皂等。國標要求生活飲用水中總硬度的含量應小于450 mg/l。
7、鐵
天然水和廢水中,鐵的存在形式各式各樣,可以膠體形式存在,也可以無機或有機的含鐵絡合物形式存在,還可存在于較大的懸浮顆粒中;可以是二價的,也可以是三價的。 水中鐵的污染來源主要是選礦、冶煉、煉鐵、機械加工、工業(yè)電鍍、酸洗廢水等。 鐵是人體的必需微量元素之一。其化合物屬低毒或微毒。二價鐵具有一定的全身毒性作用,三價鐵鹽毒性較小,對粘膜具有輕度刺激性和腐蝕性。水環(huán)境中鐵類化合物的濃度為1mg/l時,有明顯金屬味;濃度為0.5mg/l時,色度可大于30度。飲用水中鐵超過0.3mg/l時,會對衣服、器皿著色及產生沉淀和異味。國標要求生活飲用水鐵的含量應小于0.3 mg/l。
8、錳
地下水中由于缺氧,錳以可溶態(tài)的二價錳形式存在,而在地表水中還有可溶性三價錳的絡合物和四價錳的懸浮物存在。 錳的主要污染源是黑色金屬礦山、冶金、化工排放的廢水。錳是人體正常代謝必需的微量元素,一般人每天約從食物中攝入3-9mg錳。但過量的錳進入機體后可引起中毒。錳中毒表現主要為神經衰弱綜合癥和植物神經功能障礙,繼續(xù)發(fā)展可出現明顯的錐體外系損害為主的神經體征。水中有微量錳時,呈黃褐色。錳的氧化物能積沉在水管壁上,遇水壓波動時可造成“黑水現象”。當水中錳超過0.15mg/l時,能使衣服和白色瓷器設備著色。國標要求生活飲用水錳的含量應小于0.1 mg/l。
9、銅
銅以單質或各種礦物形式存在。除了采礦,熱交換以及其他工業(yè)用途都可以把銅排污入水環(huán)境。銅的高濃度溶液廣泛地用于除草劑以控制海藻類的繁殖;在農業(yè)上也常用其作殺菌劑。水中含銅0.5mg/l時,具有明顯的金屬味;超過1.0mg/l時,可使衣服及白瓷器染成綠色。銅是人體必需的微量元素,對于造血、細胞生長、某些酶的活性及內分泌腺功能均有重要作用。當進入人體內的銅化合物超過一定限度時,就要引起疾病。銅在體內主要貯留在肝、腦、腎等組織。銅代謝障礙所引起的疾病稱為肝豆狀核變性病,是一種遺傳性疾病。銅急性中毒時,表現劇烈嘔吐、腹瀉,有時伴有腹絞痛、便血、劇烈頭痛、出冷汗和脈弱,嚴重中毒可因休克、肝腎損害而致死。國標要求生活飲用水銅的含量應小于1.0 mg/l。
10、鋅
鋅的主要污染源是電鍍、冶金、顏料及化工等部門排放的廢水。飲用水中含鋅50mg/l時,會引起惡心和昏厥。水中含鋅10mg/l時呈現渾濁,含鋅5mg/l時有金屬澀味。鋅是人體內必需的微量元素。缺鋅時,能使骨骼生長遲緩,肝脾腫大,性腺功能減退。過量的鋅可對胃腸道產生強烈刺激。吸收后主要貯留在肝和胰。過量的鋅鹽經口進入人體可發(fā)生急性中毒。國標要求生活飲用水鋅的含量應小于1.0 mg/l。
11、揮發(fā)酚(以苯酚計)
根據酚類能否與水蒸氣一起蒸出,分為揮發(fā)酚與不揮發(fā)酚。揮發(fā)酚多指沸點在230 以下的酚類,通常屬一元酚。酚類主要來自煉油、煤氣洗滌、煉焦、造紙、合成氨、木材防腐和化工等廢水。酚屬高毒類,為細胞原槳毒物,低濃度能使蛋白質變性,高濃度能使蛋白質沉淀,對各種細胞有直接損害,對皮膚和粘膜有強烈腐蝕作用。長期飲用被酚污染的水,可引起頭昏、出疹、搔癢、貧血、惡心、嘔吐及各種神經系統(tǒng)癥狀。酚類化合物對人及哺乳動物有促癌作用。國標要求生活飲用水揮發(fā)酚類的含量應小于0.002 mg/l。
12、硫酸鹽
硫酸鹽在自然界中分布廣泛。地表水和地下水中硫酸鹽主要來源于巖石土壤中礦物組分的風化和溶淋,金屬硫化物氧化也會使硫酸鹽含增大。水質中硫酸鹽超過750mg/l時,飲用后可致輕度腹瀉。國標要求生活飲用水硫酸鹽的含量應小于250 mg/l。
13、氯化物
氯化物是水和廢水中一種常見的無機陰離子。幾乎所有的天然水中都有氯離子存在。同時,在生活污水和工業(yè)廢水中,均含有相當數量的氯離子。海水入侵地下水,會使氯化物含量明顯增高。氯離子是保持人體細胞內外體液量、滲透壓以及水和電解質平衡不可缺少的要素。氯化物含量過高時,可干擾人體電解質平衡,使人體細胞外滲透壓增加,導致細胞失水,代謝過程出現故障。國標要求生活飲用水氯化物的含量應小于250 mg/l。 14、溶解性總固體 水中溶解性固體的主要成分是鈣、鎂、鈉的重碳酸鹽、氯化物和硫酸鹽。當其濃度高于1200mg/l時,可產生苦咸味。國標要求生活飲用水溶解性總固體的含量應小于1000mg/l。
1.2.2重金屬毒理學指標
1、氟化物
氟化物廣泛存在于自然水體中。有色冶金、鋼鐵和鋁加工、焦炭、玻璃、陶瓷、電子、電鍍、化肥、農藥廠的廢水及含氟礦物的廢水中常常都存在氟化物。 氟化物是人體必需的微量元素之一,缺氟易患齲齒,飲水含氟的適宜濃度為0.5~1.0mg/l。當長期飲用含氟量高于1.0~1.5mg/l的水時,易患斑齒病,如水中含氟量高于4mg/l時,則可導致氟骨病。 氟可與骨組織的羥磷灰石的羥基交換,并通過抑制骨磷酸酶或與體液中的鈣離子結合成難溶性氟化鈣,從而導致鈣、磷代謝紊亂,引起低血鈣癥、氟斑牙及氟骨癥等。國標要求生活飲用水氟化物的含量應小于1.0 mg/l。
2、******
******的主要污染源是電鍍、有機、化工、選礦、煉焦、造氣、化肥等工業(yè)排放廢水。******可能以HCN、CN 和絡合氰離子的形式存在于水中。******使水呈苦杏仁氣味,******劇毒。 ******的毒性作用是由于氰基離子與細胞色素氧化酶中的鐵結合成鐵氰絡合物,阻止氧化酶的氧化還原作用,防礙組織內呼吸的正常進行。******引起急性中毒時,表現出劇烈頭疼,神智模糊甚至昏迷,全身抽搐,大小便失禁,感覺和反射消失,瞳孔散大,呼吸深慢,血壓上升或下降,心率緩慢等,常因呼吸停止而死亡。慢性中毒時,可引起神經衰弱、頭疼、頭暈、耳鳴、失眠、全身無力,心率緩慢和血壓降低等。國標要求生活飲用水******的含量應小于0.05mg/l。
3、砷
砷是一種既有金屬性質又有非金屬性質的元素。它的化合物在自然界廣泛存在;可以是有機的。大部分是砷鹽和砷硫化鐵。在天然水中普通的砷化合物是砷酸鹽(五價砷),亞砷鹽(三價砷),甲烷胂酸及二甲胂酸。 砷的污染主要來源于采礦、冶金、化工、化學制藥、農藥生產、紡織、玻璃、制革等部門的工業(yè)廢水。同時,砷及其化合物還是用于農林業(yè)上除草劑的成分之一。 砷是人體的非必需元素,元素砷的毒性極低,而砷的化合物均有劇毒,三價砷化合物比其他砷化合物毒性更強,人所共知的毒藥“****”即是三氧化二砷(三價砷)。砷可以在人體內積累,是致癌物質,人們還懷疑它有致突變作用。 砷化物的毒性作用,主要是亞砷酸離子與人體細胞酶蛋白的巰基結合,使細胞酶失去活性,引起代謝障礙,促使細胞死亡。砷化物對神經細胞的危害最大,它還能通過血液循環(huán),直接損害毛細血管,使其擴張松弛,滲透性增加。當人體攝入的砷量超過排出量時,砷就會在肝、腎、脾、肺、肌肉、骨骼等部位積蓄起來,尤以指甲和毛發(fā)儲留最多。毒性強的砷化合物在肝、腎內結合迅速并且牢固,比毒性弱、結合差的砷化物排出慢。 砷化物慢性中毒癥狀與急性中毒癥狀相似,只是發(fā)展緩慢,表現為食欲不振、腹痛、腹瀉和消耗不良、肝腫大、疼痛,有黃疸,個別嚴重者可發(fā)生肝硬化。國標要求生活飲用水砷化物的含量應小于0.05mg/l。
4、硒
水中硒以無機的六價、四價、負二價及某些有機硒的形式存在。含硒廢水主要來源于煉油、精煉銅、制造硫酸及特種玻璃等行業(yè)。 硒是動物體內一種必需的微量元素,但在某種條件下,又具有一定的毒性。硒的毒理作用,一般認為除了二甲基硒的作用外,與硒影響酶系統(tǒng)有關。二甲基硒可引起呼吸系統(tǒng)刺激和炎癥。硒可使毛細血管擴張及滲透性增加,引起肺和胃腸道充血、水腫。硒對細胞呼吸酶系統(tǒng)有催化作用,干擾中間代謝能引起中毒,使人脫發(fā)、脫指甲、四指發(fā)麻甚至偏癱等。國標要求生活飲用水硒的含量應小于0.01mg/l。
5、汞
汞及其化合物屬于劇毒物質,可在體內積蓄。進入人體的無機汞離子可轉變?yōu)槎拘愿蟮挠袡C汞,由食物鏈進入人體,引起全身中毒。天然水中含汞極少。儀表廠、食鹽電解、貴金屬冶煉、軍工等工業(yè)廢水中可能存在汞。汞及其化合物可通過呼吸道、消化道或皮膚被人體吸收。發(fā)生在日本的“水俁病”就是甲基汞慢性中毒引起的。甲基汞有較高的化學穩(wěn)定性,各種加工、烹調方法都不能把它除掉。甲基汞極易被腸道粘膜吸收(80%以上)。當攝入量超過排出量時,就會在體內積蓄。甲基汞在腦組織中的蓄積程度雖然不如其他器官,但一旦進入腦組織后,衰減非常緩慢,并對大腦皮質和小腦皮質有特異的選擇性損害。癥狀表現為視野縮小,聽力下降,手、腳、嘴唇麻痹發(fā)抖,步態(tài)不穩(wěn),口齒不清,嚴重者出現神經紊亂,運動失調,進而瘋狂痙攣致死。甲基汞還能通過胎盤進入胎兒循環(huán),損害胎兒。國標要求生活飲用水汞的含量應小于0.001mg/l。
6、鎘
鎘不是人體必需的微量元素。在自然界,鎘通常以硫酸鹽形式出現,并常與鋅礦石和鉛礦石伴生。在礦區(qū)和冶煉廠附近,積累在土壤中的鎘可導致臨近水域局部地區(qū)鎘有很高的濃度。鎘的主要污染源有電鍍、采礦、冶煉、染料、電池和化學工業(yè)等排放的廢水。鎘是劇毒性物質,且有協(xié)同作用,可使進入體內的其它 毒物的毒性增大。鎘進入人體后,可以在人的肝、腎、****和甲狀腺內積累。由于腎小管中毒變性及鈣質吸收能力下降,可引起骨、消化道、血管的病變,表現有神經痛,腎炎、骨質松軟、骨折、高血壓、貧血、內分泌失調等癥狀。鎘還有致癌、致畸、致突變作用。飲水中鎘不得超過0.01mg/l。 日本的“痛痛病”是因為體內鎘積累過多,引起腎功能失調,骨質中鈣被鎘取代,使骨骼弱化,極易自然骨折,疼痛難忍而得名。這種病潛伏期長,短則10年,長則30年,發(fā)病后很難治療。國標要求生活飲用水鎘的含量應小于0.01mg/l。
7、鉻(六價)
鉻的化合物常見的價態(tài)有三價和六價。受水中pH值、有機物、氧化還原物質、溫度及硬度等條件影響,三價鉻和六價鉻的化合物可以互相轉化。 鉻是人體所必需的微量元素之一。鉻的毒性與其存在價態(tài)有關,通常認為六價鉻的毒性比三價鉻高100倍,六價格更易為人體吸收而且在體內積蓄。鉻的工業(yè)來源主要是含鉻礦石的加工、金屬表面處理、皮革揉制、印染等行業(yè)。 六價鉻化合物對人體有害,在高濃度時具有明顯的局部刺激作用和腐蝕作用,并能經胃腸道、呼吸道和皮膚吸收;在低濃度時是常見的致敏物質。進入體內的鉻主要分布在肝、腎、脾和骨骼內。鉻在體內具有一定的積蓄作用和致癌作用。國標要求生活飲用水六價鉻的含量應小于0.05mg/l。
8、鉛
天然水中含鉛量很少。選礦廠、涂料廠、冶煉廠、蓄電池廠、礦井的廢水中常含有程度不等的鉛。汽車排出的廢氣中含有的四乙基鉛,可由雨水淋洗造成水質污染。兒童、嬰兒、胎兒和孕婦對鉛較成人敏感。鉛是有毒金屬。鉛可引起溶血,也可使大腦皮質的興奮和抑制的正常功能紊亂,引起一系列的神經系統(tǒng)癥狀。鉛及其化合物主要從呼吸道、消化道進入機體,主要沉積于骨骼系統(tǒng),少量存留于肝、脾、腎、腦、肌肉等器官和血液內。國標要求生活飲用水鉛的含量應小于0.05mg/l。
9、鹽(以氮計)
制革廢水、酸洗廢水、某些生化處理設施的出水和農田排水可含大量的鹽。水中鹽是在有氧環(huán)境下,各種形態(tài)的含氮化合物中最穩(wěn)定的氮化合物,亦是含氮有機物經無機化作用最終階段的分解產物。亞鹽可經氧化生成鹽,鹽在無氧環(huán)境中,亦可受微生物的作用而還原為亞鹽。 鹽在人胃中還原為亞鹽后,還可以與仲胺作用形成亞硝胺,而這種亞硝胺被認為是一種致癌物質。
1.2.3 細菌學指標
1、細菌總數
水中的細菌來源于土壤、地面垃圾和人及動物的排泄物。細菌總數是評價水質清潔和凈化效果的一項指標。細菌總數含量高時,表明水體受到污染,水中可能含有大量的對人體有害的致病菌和病毒,飲用后會引起各種傳染性疾病。國標要求飲用水中細菌總數不超過100個/ml。
2、總大腸菌群
大腸菌群本身是無害的。但腸道致病菌如傷寒桿菌、霍亂弧菌、痢疾桿菌及沙門氏菌等存在時必定有大腸桿菌存在。該菌在外界環(huán)境中生存的時間與腸道致病菌基本一致或稍長,如果大腸菌群已經死滅,那么同時存在的致病菌的危險亦即消失。所以,大腸菌群的存在與否是水體是否被糞便污染的指標。水中大腸菌群含量高時,表明水體已被糞便污染,水中可能含有大量的致病菌,飲用后會引起各種傳染性疾病。國標要求飲用水中大腸菌群不超過3個/l。
1.3 人體健康與化學元素的關系
人體中含有大量的化學元素。在這些元素中,除碳、氫、氧、氮能形成各種體內的有機物質以外,其他元素都各以一定的化學形態(tài)和結構形成各種生物配合體、功能蛋白質、酶等存在于人體組織中,或作為組成人體結構的材料?;蜃鳛檠踹\輸的載體、或作為酶的激活劑、或作為體液中電解質平衡的調節(jié)劑,或作為人體細胞間的信息傳遞的通訊員,這些元素協(xié)同作用,共同完成人體的新陳代謝功能。
但是,由于人類在長期進化過程中,并沒有形成對現代社會環(huán)境中,無論在數量、還是在質量方面的巨大變化的元素的生態(tài)適應機制,環(huán)境中有些元素對于人體是必需的,有些是非必需的,不是可有可無的。而人體中任何一種化學元素超過一定的標準都會成為對人體的有害元素。它們在人體中有隱藏毒性,當高于某一閾值時,人體便發(fā)生中毒,甚至死亡。例如,銅的過量攝人曾導致了轟動世界的日本富山痛痛病,患者長期食用含銅量很高的米,全身自然骨折達72處之多,呼天叫地,痛不欲生。鉛也是一個潛在的危害。隨著鉛的開采和汽油的使用,環(huán)境中的鉛越來越多。鉛中毒引起人體壽命縮短,情緒低沉、疲倦、貧血,甚至影響兒童的智力。
1.4 水污染對人體健康危害的影響及特點:
1.4.1 引起急性或慢性中毒,水體受化學有毒物質污染后,通過飲用水或食物鏈便可能造成中毒,如甲基中毒,鎘中毒、砷中毒、鉻中毒、氧化物中毒、農藥互中毒、多氯聯苯中毒等,鉛、鋇、氟也可以對人體造成健康危害。這些慢性中毒或是急性中毒是水污染對人體危害健康的主要因素。
1.4.2 水污染引癌癥,在水污染中有很多對人體有害的物質可能會導致癌癥疾病,如水中的砷、鉻、鎳、鈹、苯、銨等,長期飲用含有這類物質的水很有可能誘發(fā)癌癥。
1.4.3 水污染異色、異味,我們日常生活所飲用的水,如有異色、異味這些現象都不能輕易忽視這些問題,這兩者現象很有可能是污染水中染有病菌,而這些病菌長期在水污染中會抑制其它微生物的生長和繁殖,同時有可能造成各種不同的皮膚病和傳染病等。