評價(jià)水體污染狀況及污染程度可以用一系列指標(biāo)來表示,這些指標(biāo)具體可分成兩大類,一類是理化指標(biāo),另一類是有機(jī)污染綜合指標(biāo)及營養(yǎng)鹽。
1.理化指標(biāo)
①水溫。水的物理化學(xué)性質(zhì)與水溫密切相關(guān)。水中溶解性氣體(如氧、二氧化碳等)的溶解度,水中生物和微生物活動(dòng),非離子氨、鹽度、pH值以及其他溶質(zhì)都受水溫變化的
影響。
②色度。純水為無色透明。清潔水在水層淺時(shí)應(yīng)為無色,深層為淺藍(lán)綠色。天然水中存在腐殖質(zhì)、泥土、浮游生物、鐵和錳等金屬離子,均可使水體著色。
③臭。水中產(chǎn)生臭味的一些有機(jī)物和無機(jī)物,主要是由于生活污水和工業(yè)廢水污染,天然物質(zhì)分解,或微生物、生物活動(dòng)的結(jié)果。
④濁度。濁度是由于水中含有泥沙、黏土、有機(jī)物、無機(jī)物、浮游生物和微生物等懸浮物質(zhì)所造成的,不僅沉積速度慢而且很難沉積。由于生活中鐵和錳的氫氧化物引起的度是十分有害的,必須用特殊的方法才能除去。天然水經(jīng)過混凝、沉淀和過濾等方法除濁,可使水變得澄清。
⑤透明度。透明度是指水樣的澄清程度,潔凈的水是透明的,水中存在懸浮物質(zhì)和膠體時(shí),透明度便會降低。通常地下水的透明度較高,由于供水和環(huán)境條件不同,其透明度可能不斷變化。透明度與濁度相反,水中懸浮物越多,其透明度就越低。
⑥pH值。pH值是水中氫離子濃度的負(fù)對數(shù)。天然水的pH值多在6-9范圍內(nèi),這也是我國污水排放標(biāo)準(zhǔn)中pH值的控制范圍。pH值不僅與水中溶解物質(zhì)的溶解度、化學(xué)形態(tài)、特性、行為和效應(yīng)有密切關(guān)系,而且對水中生物的生命活動(dòng)有著重要影響。
⑦殘?jiān)?。殘?jiān)譃榭倸堅(jiān)?、可濾殘?jiān)筒豢蔀V殘?jiān)N??倸?jiān)撬蛭鬯谝欢囟认抡舭l(fā),烘干后殘留在器皿中的物質(zhì),包括“不可濾殘?jiān)保唇亓粼跒V器上的全部殘?jiān)?,也稱為懸浮物)和“可濾殘?jiān)保赐ㄟ^濾器的全部殘?jiān)?,也稱為溶解性固體)。懸浮物可影響水體的透明度,降低水中藻類的光合作用,限制水生生物的正常運(yùn)動(dòng),減緩水底活性,導(dǎo)致水體底部缺氧,使水體同化能力降低。
⑧礦化度。礦化度是水中所含無機(jī)礦物成分的總量,是水化學(xué)成分測定的重要指標(biāo)。用于評價(jià)水中總含鹽量,是農(nóng)田灌溉用水適用性評價(jià)的主要指標(biāo)之一。常用于天然水中分析主要被測離子總和的質(zhì)量表示。
⑨電導(dǎo)率。電導(dǎo)率是以數(shù)字表示溶液傳導(dǎo)電流的能力。純水電導(dǎo)率很小,當(dāng)水中含無機(jī)酸、堿或鹽時(shí),電導(dǎo)率增加。電導(dǎo)率常用于間接推測水中離子成分的總濃度。水溶液的電導(dǎo)率取決于離子的性質(zhì)和濃度、溶液的溫度和豁度等。電導(dǎo)率隨溫度變化而變化,溫度每升高1℃,電導(dǎo)率增加約2%,通常規(guī)定25℃為測定電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)溫度。
⑩氧化還原電位。對于一個(gè)水體來說,往往存在著多個(gè)氧化還原電對,是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的體系,其氧化還原電位則是多個(gè)氧化物質(zhì)與還原物質(zhì)發(fā)生氧化還原的綜合結(jié)果。氧化還原電位對水環(huán)境中污染物的遷移轉(zhuǎn)化具有重要意義。水體中氧化的類型、速率和平衡,在很大程度上決定了水中主要溶質(zhì)的性質(zhì)。
?酸度。酸度是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì),即放出H+或經(jīng)過水解能產(chǎn)生H+的物質(zhì)的總量。地表水中,由于溶入CO2或由于機(jī)械、選礦、電鍍、農(nóng)藥、印染、化工等行業(yè)排放的含酸廢水的進(jìn)入,致使水體的pH值降低。由于酸的腐蝕性,破壞了魚類及其他水生生物和農(nóng)作物的正常生存條件,造成魚類及農(nóng)作物等死亡。含酸廢水可腐蝕管道、船舶,破壞 建筑物。因此,酸度是衡量水體變化的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
?堿度。與酸度相反,堿度是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì),即能接受H+的物質(zhì)總量。水中的堿度來源較多,地表水的堿度基本上是碳酸鹽、重碳酸鹽及氫氧化物含量的函數(shù),所以總堿度被當(dāng)作這些成分濃度的總和。堿度指標(biāo)常用于評價(jià)水體的緩沖能力及金屬在其中的溶解性和毒性,是對水和廢水處理過程控制的判斷性指標(biāo)。若堿度是由于過量的堿金屬鹽類所形成的,則堿度又是確定這種水是否適宜灌溉的重要依據(jù)。
?二氧化碳。二氧化碳在水中主要以溶解氣體分子的形式存在,也有很少一部分與水作用形成碳酸,可同巖石中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),并可通過沉淀反應(yīng)變?yōu)槌恋砦锒鴱乃谐ァT谒蜕矬w之間的生物化學(xué)交換中,二氧化碳占有獨(dú)特地位,溶解的化合態(tài)碳酸鹽與巖石圈、大氣圈進(jìn)行均相、多相的碳酸反應(yīng),對于調(diào)節(jié)天然水的pH和組成起著重要作用。地表水中的二氧化碳主要來源水和底質(zhì)中有機(jī)物的分解,以及水生生物的呼吸作用,亦可從空氣中吸收。因此其含量可間接指示出水體遭受有機(jī)物污染的程度。
2.有機(jī)污染綜合指標(biāo)及營養(yǎng)鹽
①溶解氧。天然水的溶解氧含量取決于水體與大氣中氧的平衡,溶解氧的飽和含量和空氣中氧的分壓、大氣壓力、水溫有密切關(guān)系。清潔地表水溶解氧一般接近飽和;由于藻類的生長,溶解氧可能過飽和;水體受有機(jī)、無機(jī)還原性物質(zhì)污染時(shí)溶解氧降低。當(dāng)大氣中的氧來不及補(bǔ)充時(shí),水中溶解氧逐漸降低,以至趨近于零,此時(shí)厭氧菌繁殖,水質(zhì)惡化,導(dǎo)致魚蝦死亡。溶解氧是評價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。
②化學(xué)需氧量(COD)。在規(guī)定條件下,使水樣中能被氧化的物質(zhì)氧化所需耗用氧化劑的量?;瘜W(xué)需氧量反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度,水中還原物質(zhì)包括有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等?;瘜W(xué)需氧量作為有機(jī)物相對含量的指標(biāo)之一,只能反映能被氧化的有機(jī)物污染,不能反映多環(huán)芳烴、PCB、二噁英類等的污染狀況。水樣的化學(xué)需氧量,可由于加入氧化劑的種類及濃度、反應(yīng)溶液的酸度、反應(yīng)溫度和時(shí)間,以及催化劑的有無而獲得不同的結(jié)果。因此,化學(xué)需氧量亦是一個(gè)條件指標(biāo)。對于污水,我國規(guī)定用重鉻酸鉀法,其測得的值稱為化學(xué)需氧量,以CODcr表示。
③高錳酸鹽指數(shù)。高錳酸鹽指數(shù),是指在酸性或堿性介質(zhì)中,以高錳酸鉀為氧化劑,處理水樣時(shí)所消耗的量。高錳酸鹽指數(shù)和CODcr都被稱為化學(xué)需氧量,只是在不同條件下測得的值。因此,高錳酸鹽指數(shù)常被稱為地表水體受有機(jī)物污染物和還原性無機(jī)物質(zhì)污染程度的綜合指標(biāo)。
④生化需氧量(BOD)。在有氧條件下,好氧微生物氧化分解單位體積水中有機(jī)物所消耗的游離氧的量。BOD是一種用微生物代謝作用所消耗的溶解氧量來間接表示水體被有機(jī)
物污染程度的一個(gè)重要指標(biāo)。
⑤磷和總磷。磷在地殼中的質(zhì)量百分含量約為0.118%,以各種磷酸鹽的形式存在于自然界中。一般天然水中磷酸鹽含量不高。磷以單質(zhì)磷形式存在于水和廢水中時(shí),將給環(huán)帶
來危害。元素磷屬劇毒物質(zhì),進(jìn)入生物體內(nèi)可引起急性中毒,人攝入的致死量為lmg/kg,因此,元素磷是一種不可忽視的污染物。磷是生物生長必需的元素之一,但水體中磷含量過高(如超過0.2mg/L),可造成藻類的過度繁殖,直至數(shù)量上達(dá)到有害的程度(稱為富營養(yǎng)化),造成湖泊、河流透明度降低,水質(zhì)變壞。磷是評價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)。
⑥凱氏氮。凱氏氮是指凱氏法測得的水中氮含量。它包括了氨氮和在此條件下能被轉(zhuǎn)化為銨鹽的有機(jī)氮化合物。主要是指蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、尿素以及大量合成的氮為一3價(jià)的有機(jī)氮化合物。它不包括疊氮化合物、聯(lián)氮、偶氮、腙、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硝基、亞硝基、腈、肟和半卡巴腙類的含氮化合物。由于一般水中存在的有機(jī)氮化合物多為前者,因此,在測定凱氏氮和氨氮后,其差值即稱為有機(jī)氮。測定有機(jī)氮或凱氏氮,主要是為了了解水體受污染狀況,作為評價(jià)湖泊和水庫富營養(yǎng)化的一個(gè)重要指標(biāo)。
⑦總氮。水中各種形態(tài)無機(jī)和有機(jī)氮的總量。包括NO-3、NO-2和N+4才等無機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮,以每升水含氮毫克數(shù)計(jì)算。常被用來表示水體受營養(yǎng)物質(zhì)污染的程度。
⑧硝酸鹽氮。水中硝酸鹽氮是在有氧環(huán)境下,亞硝氮、氨氮等各種形態(tài)的含氮化合物中最穩(wěn)定的氮化合物,亦是含氮有機(jī)物經(jīng)無機(jī)作用最終的分解產(chǎn)物。亞硝酸鹽可經(jīng)氧化而生成硝酸鹽,硝酸鹽在無氧環(huán)境中,亦可受微生物的作用而還原為亞硝酸鹽。水中的硝酸鹽氮含量相差懸殊,清潔的地下水含量很低,受污染的水體,以及一些深層地下水中含量較高。人或動(dòng)物攝入硝酸鹽后,經(jīng)腸道中微生物作用轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽而出現(xiàn)中毒作用。水中硝酸鹽氮含量達(dá)數(shù)十毫克每升時(shí),可致嬰兒中毒。
⑨亞硝酸鹽氮。亞硝酸鹽氮是氮循環(huán)的中間產(chǎn)物,不穩(wěn)定。根據(jù)水環(huán)境條件,可被氧化成硝酸鹽,也可被還原成氨。亞硝酸鹽可使人體正常的血紅蛋白(低鐵血紅蛋白)氧化成為高鐵血紅蛋白,發(fā)生高鐵血紅蛋白癥,失去血紅蛋白在體內(nèi)輸送氧的能力,出現(xiàn)組織缺氧的癥狀。亞硝酸鹽可與仲胺類反應(yīng)生成具有致癌作用的亞硝胺類物質(zhì),在pH值較低的酸性條件下,有利于亞硝胺類的形成。
⑩氨氮。氨氮以游離氨或銨鹽形式存在于水中,兩者的組成比取決于水的pH值和水溫。當(dāng)pH值偏高時(shí),游離氨的比例較高,反之,則錢鹽的比例高,水溫則相反。水中的氨氮來源主要為生活污水中含氮有機(jī)物受微生物作用的分解產(chǎn)物,某些工業(yè)廢水,如焦化廢水和合成氨化肥廠等,以及農(nóng)田排水。此外,在無氧環(huán)境中,水中存在的亞硝酸鹽亦可受微生物作用,還原為氨。
水體的污染狀況主要是通過以上指標(biāo)來測定的。