无机无毒物质

水体环境中的危害之一：无机无毒物质 无机无毒物质的来源 无毒营养物质主要指排入水体中的酸、碱及一般的无机盐类。酸主要来源于矿山排水、工业废水及酸雨。碱性废水主要来自碱法造纸、化学纤维制造、制碱、制革等工业的废水。酸性废水和碱性废水可相互中和产生各种盐类：酸性、碱性废水亦可与地物质相互作用，生成无机盐类。所以，酸性或碱性污水造成的水体污染必然伴随着无机盐的污染。以及来自于城市生活污水及食品、造纸、印染等工业废水中含有的大量碳氢化合物、蛋白质、脂肪、纤维等有机物质，本身无毒性，但在分解时需消耗水中的溶解氧。生活污水和某些工业废水中，经常含有一定的磷和氮等植物营养物质，施用磷肥、氮肥的农田水中，也含有无机磷和无机氮的盐类。 无机无毒物质的转化 由于无机无毒营养物质中得主要物质是含有磷和氮的盐类物质。在转化中主要是磷和氮的化合物在水体中的转化。 （1）含氮化合物在水体中的转化：水体中的含氮化合物分为有机氮和无机氮两大类。有机氮大多是农业废弃物和城市生活污水中的含氮有机物。它们包括蛋白质、氨基酸和尿素等；无机氮指的是氨氮、亚硝态氮和硝态氮等，它们一部分是有机氮经微生物分解转化作用而产生的，一部分直接来自施用化肥的农田退水和工业排水。含氮有机物在水体中的降解过程包括氨化和硝化过程。氨化可以在有氧或无氧条件下进行，硝化则只可在有氧条件下进行。氨化的产物即NH3或NH+4，硝化的产物为硝酸盐(NO-7)，它们都可以重新由植物作为营养吸收。在缺氧条件下，一些嫌气细菌把NO-3以及NO-2作为呼吸作用的受氢体，使它们发生还原反应，逐步又转化为还原态，其主要形态是气体的N2O和N2又回到大气中去，这就是所谓反硝化作用： 从需氧污染物在水休中的转化过程夹看，上述两种反应可作为需氧污染物的自净过程的判断标志，但在水中它们提供了植物营养所需的氮元素。 （2）含磷化合物在水体中的转化：水体中的磷是以多种形态存在的，所有的无机磷几乎完全以磷酸盐形态存在，也就是磷的完全氧化态，天然水中的磷是由矿石风化、侵蚀、淋溶、细菌作用、农业肥料、污水和洗涤剂排人等来源构成。其中可溶性磷化合物包括正磷酸盐、聚合磷酸物、有机磷酸物(葡萄糖一6一磷酸、2一磷酸一甘油酸、磷肌酸等形态存在)，此外还有呈胶体和颗粒态的有机磷化合物存在。水体中可溶性磷含量较少，因它们很容易与Ca2+、Fe3+、A13+等生成难溶性的沉淀物，例如，CaOH(PO4)3、AlPO4、FePO4等多沉积于水体底泥。 聚积于底泥中磷的存在形式和数量，一方面决定于污染物输入和通过地表与地下径流的排出情况；另一方面决定于水中的磷与底泥中的磷之间的交换情况。水中的无机磷经生物吸收及有机磷沉淀，从表层除去。沉积物中的磷，通过颗粒态磷的悬浮作用和湍流扩散作用，释放到上层水体中去。 在湖泊水体中磷的循环，大体可以看作是一个动态的稳定体系，其中在各不同部分中磷含量的变化在稳定环境条件下是很小的，并且是很缓慢的，它影响到湖泊水体中磷的有效状态。其交换与转化过程见图3—4。 无机无毒物质的危害 无机无毒物质的污染使水具有酸性或碱性，并含有多种对人体无用的盐类。长期侵泡在经这些有害物质污染的水中，可引起对皮肤的刺激，长时间则可引起对皮肤和眼睛的损害。如不加处理直接饮用，则有异味，长期饮用可引起消化道的不适和消化的减退。 复杂的有机氮化合物会变成无机硝酸盐。大量的硝酸盐会使水体中生物营养元素增多。对流动的水体来说，当生物营养元素多时，因其可随水流而稀释，一般影响不大。但在湖泊、水库、内海、海口、河口等地区的水体，水流端绪缓慢，停留时间长，既适合植物营养元素的积累，又适于水生植物的繁殖，这就引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖。当这些水体中植物营养物质积聚到一定程度后，水体过分肥沃，藻类繁殖特别迅速，使水生生态系统遭到坏，这种现象称为水体的富营养化。水体出现富营养化现象时，浮游生物大量繁殖，因占优势的浮游生物的颜色不同，水面往往呈蓝色、红色、棕色等。这种现象在江河、湖泊中称为水华，在海洋则称为赤潮。 这些藻类有恶臭、有的还有毒，表面有一层胶质膜，鱼不能食用。藻类聚集在水体上层，一方面发生光合作用．释放大量氧气，使水体表层的溶解氧达到过饱和；另一方面藻类遮藏阳光，使底生植物因光合作用受到阻碍而死去。这些在水体底部的死亡的藻类尸体和底生植物尸体在厌氧条件下腐烂、分解，又将磷等植物营养元素重新释放到水中，再供藻类利用。这样周而复始，就形成了植物营养元素在水体中的物质循环，使它们可以长存在于水体中。富营养化水体的上层处于溶解氧过饱和状态，下层处于缺氧状态，底层则处于厌氧状态，显然对鱼类生长不利。在藻类大量繁殖的季节，会造成大量鱼类的死亡。同时，大量藻类体沉积水体底部，会使水深逐渐变浅，年深月久，这些湖泊水库等水体会演变成沼泽，引起水体生态系统的变化，因此水体的富营养化亦是水体遭受污染的一种很值得注意并应给予是够重视的严重现象。 无机无毒物质的防治 由于人类会源源不断的往水体中排水，所以对于无机无毒物质的防治主要是进行一些防治对策和对所排废水进行处理。 （1）水体环境污染物防治措施，其中对无机无毒物质也包括在内。 ①减少耗水量：当前我国的水资源的利用，一方面感到水资源紧张，另一方面浪费又很严重。 ②建立城市污水处理系统：为了控制水污染的发展，工业企业还必须积极治理水污染，尤其是有毒有害污染物的排放必须单独治理或预处理。 ③调整工业布局：水体的自然净化能力是有跟的，合理的工业布局可以充分利用自然环境的自净能力，变恶性循环为良性循环，起到发展经济、控制污染的作用。在缺水较严重的地区，不再兴建耗水量大的工业企业。对于用水量大、污染严重，又无有效治理措施的，应采取关、停、并、转的措施，尤其是对那些城镇生活居生区、水源保护区、名胜古迹、风景游览区、疗养区、自然保护区等，不允许建设污染环境的企、事业单位。 ④加强水资源的规划管理：水源规划是区域规划、城市规划、工业和农业发展规划的主要组成部分，应与其他规划同时进行。规划前必须切实查清水资源总量及水质状况，如果需用水量超过水源总量时，应采取相应的给水和污水处理措施，并采取蓄水、保水、再生、回用等措施，以弥补供水之不足。 （2）废水处理方法 1）废水处理基本方法 废水处理基本方法废水处理的目的就是对废水中的污染物以某种方法分离出来，或者将其分解转化为无害稳定物质，从而使污水得到净化。一般要达到防止毒害匍病菌的传染；避免有异嗅和恶感的可见物，以满足不同用途的要求。 ①物理法：利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。 ②化学法：利用化学反应或物理化学作用处理回收可溶性废物或胶状物质。 ③生物法：利用微生物的生化作用处理废水中的有机污染物。 2）城市污水的处理 利用城市污水处理的技术对水体环境中进行治理。 ①一级处理：一级处理可由筛滤、重力沉淀和浮选等方法串联组成，除去废水中大部分粒径在100微米以上的大颗粒物质。筛滤可除去较大物质；重力沉淀可去除无机粗粒和比重略大于1的有凝聚性的有机颗粒；浮选可去除比重小于1的颗粒物(油类等)。 ②二级处理：二级处理常用生物法和絮凝法。生物法主要是除去一级处理后废水中的有机物；絮凝法主要是去除一级处理后废水中无机的悬浮物和胶体颗粒物或低浓度的有机物，絮凝法是通过加凝聚剂破坏胶体的稳定性，使胶体粒子发生凝聚，产生絮凝物，并发生吸附作用，将废水中污染物吸附在一起，然后经沉降(或上浮)而与水分离，常用的絮凝剂有硫酸钻、明矾、硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁、聚合氯化铝等无机凝聚剂和有机聚合物凝聚剂。 ③三级处理：污水的三级处理目的是为了控制富营养化或达到使废水能够重新回用。所采用的技术通常分为上述的物理法、化学法和生物处理法三；大类。如曝气、吸附、化学凝聚和沉淀、离子交换、电渗析、反渗透、氯消毒等。但所需处理费用较高，必须因地制宜，视具体情况确定。 【参考文献】 江苏教育学院 http://www.jsie.edu.cn/web/chemonnet/chap4/chap4_1_2_d.htm 龙升照等著，人-机-环境系统工程理论及应用基础【M】，北京市，科学出版社，2004.10 刘培桐主编，环境学概论【M】，北京市，高等教育出版社，1995 储金宇著，环境地学【M】，武汉市，华中科技大学出版社，2010.04 苏琴、吴连成编著，环境工程概论【M】，国防工业出版社，2004.09 - 1 -