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体污染的污染物发生源，通常指向水体排放的有害物质或对水环境产生有害影响的场所、设备和装置。根据污染物的来源可以将污染源分为两大类：自然污染源和人为污染源。自然污染源又可以分为生物类污染源（如各种病原菌或带菌体等）和非生物类污染源（如泥石流导致的水污染等）。人为污染源又可以分为生产性污染源（如工业污染源、农业污染源等）和生活污染源（如生活污水等）。工业、农业污染源比较复杂，可以根据各种方法进一步分类。根据研究或管理的需要，污染源还存在其他的分类方法，比如按照污染物种类可分为物理性、化学性和生物性污染源等。

根据污染源相对于水体的位置可以将其分为外源和内源。外源按照空间形态又分点污染源、线污染源和面污染源（简称点源、线源和面源，点源之外的线源、面源又称非点源）。内源是指水体内的污染源，通常包括河道底泥、水产养殖以及水体中水生动植物的排放和释放。最常用的污染源分类如图1-1所示。

点源是指那些污染源的产生地点比较集中，以“点”的形式将污染物排放到环境中的污染源，例如工厂的污水排放、建有下水道系统的城市污水排放等；线源是指那些以“线”的形式向环境排放污染物的污染源，例如由径流造成的沿河岸边的污染物排放等；面污染源是指以“面”的形式向环境排放污染物的污染源，广大的森林、农田、没有下水道的农村和城镇都属于面污染源，它们在降水径流过程中产生的大量污染物都以“面”的形式进入水体。

在各类污染源中，人们最先关注的是点源，因为点源最为接近人们的日常生活，其环境污染效应又非常快速、直观和明显。在水环境受到污染的初期，点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，并且点源治理的效果也最为明显的。随着点源治理的进展，水环境质量不断得以改善。当点源治理达到一定水平，人们发现水环境质量改善的速度就会逐渐减慢，甚至止步不前，即使加大点源治理的力度也收效甚小。这时，水污染的主要原因已经发生了转移，面源和内源的影响凸现了出来。据报道，即使在点源治理率和污水处理水平很高的美国，由于存在面源和内源污染，江河的水质达标率也大大低于人们的期望值。在日本和欧洲等水污染控制十分完善的国家和地区也有类似的情况。

1.3.2　水体污染及危害

水体污染是指排入河流中的不同性质的污染物在数量上超过该物质在河流水体所能承受的纳污容量，从而导致水的物理、化学及微生物性质发生变坏，使河流生态系统和功能受到不同程度的破坏。从污染物来源看，河流水体污染通常包括物理性污染、无机物污染、有机物污染、病原微生物污染等。

1.3.2.1　物理性污染及危害

水体的物理性污染是指水温、色度、臭味、悬浮物及泡沫等。这类污染易被人们感官所觉察，并使人们感官不悦。

（1）水温

高温废水，如温度超过60°C的高温工业废水（直接冷却水），未经冷却直接排入河流水体后，使水温升高，物理性质发生变化，危害水生动、植物的繁殖与生长，称为水体的热污染。热污染造成的危害包括：

①水温升高，大气中的氧向水体传递的速率减慢，即水体复氧速率减慢；同时，水生生物的耗氧速率加快，加速水体中溶解氧的消耗，逐渐造成鱼类和水生生物的窒息死亡，使水质迅速恶化。

②水温升高导致水体中的化学反应速率加快，可引发水体物理化学性质（如电导率、溶解度、离子浓度和腐蚀性）的变化。

③使水体中的细菌繁殖加速，该水体如作为给水水源时，所需投加的混凝剂与消毒剂量将增加，造成处理成本升高。

④加速藻类的繁殖，加快水体的富营养化进程。

我国《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）规定人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升≤1℃，周平均最大温降≤2℃。

（2）色度

城市污水，特别是有色工业废水，如印染、造纸、农药、焦化及有机化工废水等，排入水体后，使水体形成色度，引起人们的感官不悦。色度有表色与真色之分。由悬浮物（如泥沙、纸浆、纤维、焦油等）造成的色度称表色；由胶体物质与溶解物质（如染料、化学药剂、生物色素、无机盐等）形成的色度称真色，由于水体色度加深，使水体的透光性减弱，影响水生生物的光合作用，抑制其生长繁殖，妨碍水体的自净作用。

我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）规定，一级标准要求色度≤30倍；二级标准要求色度≤40倍。

（3）固体物质污染

固体物质污染包括漂浮在水面上的固体垃圾、已经死亡的动、植物等固体废物以及悬浮固体（相对于固体废物而言的小颗粒固体悬浮物）和溶解固体。

城市河流的固体废物主要来源于人类生产和生活活动，如建筑垃圾、生活垃圾、工业垃圾等，也包括污水处理厂格栅渣和污泥等次生污染物，还包括来源于河道沿岸和河槽中的植物残体（枯枝、落叶等）和河槽内大量滋生的水葫芦、水花生等。大量固体废物或漂浮于城市河流水面上或堆积于河岸边及河槽中，不仅严重恶化城市河流景观（浊度增加、透光度减弱），还分解释放出有害物质和有毒气体，污染水体，甚至散发出恶臭，严重影响河道两岸居民正常生活，且造成河道淤塞，是城市河流的主要污染源之一。

水体受悬浮固体污染后，浊度增加、透明度减弱，产生的危害主要有：悬浮固体可能堵塞鱼鳃，导致鱼类窒息死亡，如纸浆造成的此类危害最为明显；悬浮固体中的可沉固体，还会沉积于河底，造成底泥积累与腐化，使水质恶化；悬浮固体还可作为污染载体，吸附其他污染物，随水流迁移污染。

水体受溶解固体污染后，使溶解性无机盐浓度增加，如作为给水水源，水味涩口，甚至引起腹泻，危害人体健康，故饮用水的溶解固体含量应不高于500mg/L。工业锅炉用水要求更加严格。农田灌溉用水，要求不宜超过1000mg/L，否则会引起土壤板结。

《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）对悬浮物的最高允许排放浓度规定，一级标准（A）10mg/L；一级标准（B）20mg/L；二级标准30mg/L。

1.3.2.2　无机物污染及危害

（1）酸、碱及无机盐污染

工业废水的酸、碱，以及降雨淋洗受污染空气中的SO2、NOx所产生的酸雨，都会使水体受到酸、碱污染。酸、碱进入水体后，互相中和产生无机盐类。同时又会与水体存在的地表矿物质如石灰石、白云石、硅石以及游离二氧化碳发生中和反应，产生无机盐类，故水体的酸、碱污染往往伴随无机盐污染。

酸、碱污染可能使水体的pH值发生变化，微生物生长受到抑制，水体的自净能力受到影响。渔业水体的pH值不得低于6或高于9.2，超过此限值时鱼类的生殖率下降甚至死亡。

无机盐污染使水体硬度增加，造成的危害与前述溶解性固体相同。

（2）氮、磷的污染

氮、磷属于植物营养物质，水体中过量的氮、磷等营养盐是水体发生富营养化的必要条件和重要原因之一。水体富营养化的危害包括以下几种。

①造成水体透明度降低，从而影响水中植物的光合作用，同时浮游生物的大量繁殖，会消耗水中大量的氧，使水中溶解氧严重不足。由于水面植物的光合作用，则可能造成局部表层溶解氧的过饱和。溶解氧过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物（主要是鱼类）有害。

②富营养化水体底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体，以及一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害水生动物。

③富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超标的水，会中毒致病等。

④水体富营养化，常导致水生生态系统紊乱，水生生物种类减少，生物多样性受到破坏。

此外，由于藻类带有明显的鱼腥味，从而影响饮用水水质，而某些藻类产生的毒素则会危害人类和动物的健康。

（3）硫酸盐与硫化物污染

水体中的硫酸盐含量以S浓度表示。饮用水中含少量硫酸盐对人体无甚影响，浓度过高也会产生危害，在《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）中的“水质常规指标及限值”和《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中的“集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值”都规定水中硫酸盐限值为250mg/L。

如果水体缺氧，则S在反硫化菌的作用下产生反硫化反应，当水体pH值低时，以H2S形式存在为主（如pH<5，H2S占总硫化物的98%）；当pH值高时，以S2-形式存在为主。H2S浓度达0.5mg/L时即有异臭。硫化物会使水色变黑。

（4）重金属污染

水体重金属污染产生的毒性有如下特点：a.水体中不同种类重金属离子浓度在0.01～10mg/L之间，即可产生不同程度的毒性效应；b.重金属不能被微生物降解，反而可在微生物的作用下，转化为有机化合物，使毒性增加；c.水生生物从水体中摄取重金属并在体内大量积累，经过食物链进入人体，甚至通过遗传或母乳传给婴儿；d.重金属进入人体后，能与体内的蛋白质及酶等发生化学反应而使其失去活性，并可能在体内某些器官中积累，造成慢性中毒，这种积累的危害，有时需10～30年才显露出来。我国《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）、《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）等标准，都对重金属离子的浓度做严格的限制。通常水体中毒性较大重金属包括汞、镉、铬、铅，这也是我国《重金属污染综合防治“十二五”规划》中力求控制的4种重金属。

1.3.2.3　有机物污染及危害

有机污染物是指进入并污染水环境的有机化合物。其来源主要为生活污水、畜禽废水及食品、造纸、化工、制革、印染等工业废水。有机污染物多数能在环境中被降解成简单无机物，其降解产物或对人类无害，或对人类有害。有些有机污染物具有长期残留性、生物累积性、半挥发性和高毒性，称为持久性有机污染物（POPs），如有机氯农药、多氯联苯等。

水体中有机污染物主要分为天然有机污染物和人工合成有机污染物。天然有机污染物主要为天然有机物（natural organic matter，NOM），包括腐殖质、微生物分泌物、溶解的植物组织和动物的尸体等。其中腐殖质在地表水中含量最高，是水体色度的主要成分，占有机物总量的60%～90%。人工合成有机物（synthetic organic compound，SOC）是指由现代化工业生产的各类有机合成物，包括化工、石油加工、制药、酿造、造纸等行业合成物及一些工业废弃物，以及农业生产中使用的杀虫剂、肥料等。

水体中有机污染物按被生物降解的难易程度，大致可分为三大类：第一类是可生物降解有机物；第二类是难生物降解有机物；第三类是不可生物降解有机物。前两类有机物的共同点是最终都可以被氧化成简单的二氧化碳和水等无机物；区别在于第一类有机物可被一般微生物氧化分解，而第二类有机物只能被氧化剂氧化分解，或者可被经驯化、筛选后的微生物氧化分解，这两类也称耗氧有机物。第三类有机物完全不可生物降解，这类有机物一般采用化学氧化法进行处理。

对于耗氧有机物，排入水体后，在有溶解氧的条件下，通过好氧微生物的作用，被降解为CO2、H2O，同时合成新细胞，消耗掉水体的溶解氧。若排入的耗氧有机物量超过水体的环境容量时，则耗氧速度会超过水体的复氧速度，水体出现缺氧甚至无氧状态；在水体缺氧的条件下，由于厌氧微生物的作用，有机物被降解为CO2、NH3及H2S等有害有臭气体，使水体“黑臭”。

水体中有机污染物成分非常复杂，难以一一测定。传统上常采用一些间接性指标反映水体中有机物的含量和污染状况，这些指标主要有：反映可生物降解有机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）；可较简易表示水中有机物含量的化学需氧量（chemical oxygen demand，简称COD）；可较全面地反映出水中有机物的污染程度的总有机碳（TOC）；水体中所有有机物被氧化（C、H、N、S等转化为CO2，H2O、NO2和SO2等）所消耗的总需氧量（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，能够引起疾病的微生物称致病性微生物（即病原微生物），包括细菌、病毒和原生动物等。水体中的病原微生物一般并不是水中原有的微生物，大部分是从外界环境污染而来，特别是人和其他温血动物的粪便污染。水中常见的病原微生物主要有志贺氏菌、沙门氏菌、大肠杆菌、小肠结炎耶尔森氏菌、霍乱弧菌、副溶血性弧菌等。

病原微生物污染的特点是数量多，分布广，存活时间长，繁殖速度快，随水流传播疾病。病原微生物入侵人体后，人体就成为了病原微生物的宿主，病原微生物能在宿主中进行生长繁殖、释放毒性物质等，最后会引起机体的感染。

水中的病原微生物是引起水传播疾病暴发的根源。与水有关的微生物感染疾病可分为饮水传播性疾病、洗水性疾病、水依赖性疾病和水相关性疾病。通过摄入被污染的水而被传染和传播的疾病被称为饮水传播性疾病，如流行性霍乱和伤寒。洗水性疾病是指那些与恶劣卫生条件和不适当的环境卫生相关的疾病，如缺少用于洗涤和淋浴的水，就很容易发生眼睛和皮肤类疾病，如结膜炎、砂眼及腹泻等。水依赖性疾病是由生活在水中或依赖水生存的病原体引起的疾病，如寄生性蠕虫（如血吸虫）和细菌（如军团菌等），它们分别导致血吸虫病和军团病。水相关性疾病是通过在水中繁殖（如传播疟疾的蚊子）或靠近水边生活（如传播丝虫病的苍蝇）的某些昆虫传播的疾病，如黄热病、登革热、丝虫病、疟疾和昏睡病等。