在工业化以前,水中的有机物主要来源与土壤的溶出、动物的粪便和人类的生活污水。工业化后,城市污水和工业废物成为水体有机污染的主要来源。当水体中氮、磷等营养物质较多时,水中藻类大量孳生,藻类可以将二氧化碳和水转化为有机物,早来死亡后有机物进入人体,引起水体的有机污染。在发展中国家,随着城市化进程的推进和工农业生产的发展,生活污水和工业废水排放量迅速增加,而污废水处理设施建设滞后,大量未经处理的污废水直接排入水体,水污染形势日益严峻。
随着工业技术的发展,越来越多的人工合成有机物及有机农药进入水体。这些人工合成的有机物许多具有致癌、致畸,致突变作用,而且难以生物降解,对环境危害极大。
为了控制水传染疾病的爆发,现代供水设施普遍采用氯消毒技术。加入水中的氯在杀灭病毒、细菌和寄生虫的同时,与水中有机物,主要是卤代有机物。除了氯消毒以外,臭氧、紫外线等其他饮用水消毒方式也会产生对人类具有危害的消毒副产物。这些消毒副产物给人类带来长期的危害。
一、 水中有机物种类
1、 按来源分
按其来源,水中有机物可分为天然有机物和人工合成有机物。天然有机物主要是生物在自然循环过程中经腐烂分解所产生的大分子有机物,可再分为腐殖有机物和非腐殖有机物。其中腐殖有机物在地表水中含量较高,是水体色度的主要成分,是氯消毒副产物前提物质的主要部分。非腐殖有机物可以通过生物降解转变成腐殖有机物,近年来的研究表明,非腐殖有机物也是消毒副产物的重要来源。
人工合成有机物主要来自化学化工、石油加工、制药、酿造、造纸等行业,农业中使用的杀虫剂、农药、肥料也是人工合成有机物在水体中的另一个主要来源。这些有机化合物有些本身有毒性,有些有“三致”作用,其危害远大于天然有机物。由于人工合成有机物大多难以生物降解,无法通过水体的自净得到净化,供水系统处理起来也更加困难。目前已知的人工合成有机物在10万众哦那个以上,且以每年2000种的速度递增。我国2001年由卫生部颁发的《生活饮用水水质标准》(CJ/T 206—2005)中明确了优先控制有机污染物的黑名单及其水中的含量限值。随着人们对水质要求的提高和技术进步,这个黑名单可能还会不断增长。
2、 按形态分
按其在水中的形态,水中有机物可分为悬浮有机物、胶体有机物和溶解有机物。悬浮和胶体有机物在净水厂可以采用沉淀、过滤的简单方法去除,不会对人体健康产生影响。溶解性有机物的去除较为复杂,需要采用生物氧化、化学氧化、活性炭吸附等处理手段,处理效率低、成本高。
3、 按降解性分
按其能被生物降解的难易程度,水中有机物可分为快速降解有机物、慢速降解有机物和不可降解有机物。快速降解有机物都是水分子的溶解性有机物,生物降解速度较快,如淀粉、甲酸、乙酸、糖等。慢速降解有机物是一些大分子的有机物,包括胶体状有机物,需要先将其水解成小分子的有机物,然后再降解,所以生物降解速度较慢。如果自来水中含有易降解或慢速降解有机物,可促进微生物在管网中大量孳生,致使水质发浑,变色,有异味,导致水介传染疾病的爆发,并可能使管道堵塞或腐蚀,影响正常供水。
二、 有机物的危害
水中有机物对人类的危害主要体现在三个方面。一是促进水中微生物孳生,引发介水传染疾病;二是本身具有毒性,导致人体中毒;三是具有致癌、致畸、致突发的作用,对人体的危害长期而隐蔽。水中各种有机污染物对人体的危害方式有两种,一是可以随饮用水直接进入人体而发生危害,二是通过食物进入人体而发生危害。后一种方式因食物链的富集作用而危害更甚。
1、 有机农药
现代社会广泛使用各种农药,以控制病虫害的发生。这些农药在农田灌溉或降水时溶出,随径流进入地表水体,或下渗进入地下水。由于有机农药药效好,深受广大农民的欢迎,每年使用量较大。常见的有机农药分为有机氯农药和有机磷农药,例如DDT、六六六、五氯酚、甲草胺、阿特拉津(莠去津)等。这些有机农药有的具有致癌作用,能引起食道癌、胃癌、肝癌、肺癌、血癌(白血病)等癌症;有的能够改变人体内的激素平衡,具有生殖毒性,严重危害人类健康。
2、 氯化卤代烷
氯化卤代烷是一类广泛使用的有机物,有四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、氯乙烯等,常用于制冷剂、发泡剂、灭火剂、溶剂、清洗剂、化工原料等用途。部分氯化卤代烷是氯消毒的副产物,如氯仿、溴仿、二溴一氯甲烷、一溴二氯甲烷。氯化卤代烷中毒可引起恶心、呕吐、腹泻、眩晕、头痛、运动失调,慢性中毒可使脂质过氧化,损伤细胞膜和神经,引起甲状腺、肝、肾等器官中毒。多种氯化卤代烷具有致癌、致畸、致突发的作用,这种“三致”作用需要经过很长时间才能显现,因而容易被人们忽视。
3、 酚类化合物
酚类化合物主要来源于石油化工、煤化工产业,通过工业废水进入水体,企业生产区的地表降水径流的溶出转移作用也不可忽视。水中主要的酚类化合物有苯酚、甲苯酚、氯酚、苯二酚等。如果饮用水中酚类化合物含量超标,长期饮用会产生头晕、失眠、贫血、皮疹、记忆力减退等。酚类化合物现实具有促癌作用,达到一定剂量致癌作用明显。
4、 苯类化合物
水中的苯类化合物主要包括苯、二甲苯、苯乙烯、氯苯、苯并(a)芘等。苯类化合物具有较强的致癌作用,并损害神经、引起造血功能障碍。苯并(a)芘是重要的饮用水水质控制标准,《城市供水水质标准》和《生活饮用水卫生规范》中明确规定每升水中含量不得高于十万分之一毫克。