水质评价指标
水是人类维持生命不可或缺的要素之一,一个人可以三天不吃饭,却不可一日无水,因此充足的水源是生活中首要考虑的因素。但是若只有充沛的水量,却没有合乎需要的水质,也无法使用。河流及湖泊中的淡水,都是降雨汇流积聚而来。雨水在地面流过,会带来一些杂质及小生物,但是经过自然界的净化作用,如沈淀、过滤、生物分解等,就变成为清洁的水源。古时人类的活动愈来愈广,所制造的废物被排入自然界水体中的数量也愈来愈大,以超过自然界的净化能力,使水质受到污染而恶化,终必经过处理才能供人使用,或根本无法用经济有效的方法净化以供利用。
水质的要求随着水的用途而有所不同,饮用水的水质要求最高,其次,灌概用水及养殖用水的水质标准可以放宽些,然而,有害物质仍可经由农作物、鱼类或牲畜吸收,间接的为人食用。此外,工业用水的水质要求视工业种类而异;而游憩用水则要求相当高的水质,因为游泳、玩水、钓鱼等活动,都会造成身体与水直接接触的机会。
水质的优劣可用水质指标来评量,水质指针的项目主要有浊度、酸碱度、总含量、大肠菌数、氮及磷的含量、溶氧量、生物需氧量、化学需氧量、及重金属含量等。
浊度、酸碱度、总固体含量
浊度是判断水澄清与否的标准,混浊的水中可能含有微生物和有机物等有害人体的物质,所以往往也是受污染的水,造成水混浊的粒子主要来自剥蚀的土壤、排放的废水和大量水中生物的尸体。
水的酸碱度通常用PH值来表示,自然界的水PH值在6.5~8.5之间。采矿冶金、金属加工、酸法造纸等排出的含酸废水是水体中酸污染的主要来源,由酸雨所带来的氮氧化物及硫氧化物也会增加水的酸性,降低PH值;制碱、制革、炼油、化学纤维、碱法造纸等工业废水则会增加水的碱性,提高PH值。水体受酸、碱污染后,酸碱度会发生变化,当水体PH值大于9.6,小于4.5时,就会危害水生物的生存。如果水体长期遭受酸碱污染,就会导致水生生态系统受到不良影响,使水生生物的族群逐渐变化,鱼类减少,甚至绝迹。因此,我国渔业用水标准对淡水的水域,规定的PH值为6.5~8.5,海水的水域为7.5~8.5,农田灌概用水标准则要求PH值为6.0~9.0。
总固体含量是指溶于水中的物质或水中的悬浮物,溶于水中的固体物质通常以离子状态存在,这些离子包括钙、铁及硝酸根、硫酸根、碳酸根、磷酸根等。适量的离子提供水生物生活必需的物质,以维持水中生态的平衡;太高的离子含量则限制了水生物的生存,且无法用一般净化法除去,使饮用水带有不好的味道。悬浮水中的固体主要为泥沙和粘土,它们来自土壤、浮游物、工业废弃物及污水。过量的悬浮物使水混浊,光线不能穿透入水,而降低了水中植物的光合作用,且悬浮粒子能吸收日光的热能,使水温上升,溶氧量减少,导致水中生态平衡的破坏。
大肠菌数、氮及磷的含量
病原微生物可能会经过水、鱼、贝类和一些水生生物进入人体,而引起可怕的传染病。它们主要来自家庭污水,以及生物制品、屠宰、制革、洗衣等工业废水和牲畜污水。大肠杆菌是粪便中数量最多但致病性较低的一种细菌,因此常用大肠杆菌的数目来作为水质受到病原微生物污染的指针。大肠杆菌的数目高,表示水源受到人畜粪便的污染程度高,病原菌存在的可能性也相对的增高。
氮和磷是植物的主要的营养素,它们是植物生长所需要的养料,从农作物的生长的角度看,它们是宝贵的肥料,但过多的植物营养素进入水体,会恶化水质,影响渔业生产和危害人体健康。
排入水体的家庭污水和食品、化学肥料、制革、造纸等工业废水中,都含有氮、磷等水生植物生长繁殖所必需的营养物质。同时,在自然环境中,表层土壤由于施肥的原因,常含有各种植物营养素,这些植物营养经雨水刷流入湖泊、水库、内海、河等水体。由于这些水体中,水流缓慢,停留时间长,即适于植物营养素累积,又适于水生植物繁殖。当流入的营养素越积越多时,就会使这类水体过份肥沃,水生植物生长繁茂,这种现象称为「优养化」。当阳光和水温适于藻类繁殖的季节,在优养化的水体中,大量藻类出现在水面,形成一片片藻花,海洋表面的藻花往往带红褐色,所以又称「红潮」。形成藻花的藻类往往带有恶臭,有的代谢过程中产生有毒物质,会使鱼类死亡。藻类聚集在水体上层,它们的光合作用放出大量的氧气,使表层水溶氧达到饱和。但由于藻类遮蔽阳光,使底生植物的光合作用受到阻碍而枯死。死亡了的藻类尸体和底生植物在水体底部腐烂分解,又将氮、磷等植物营养素重新释放进流水中。这样周而复始的物质循环使植物营养素长期保存在水体中,所以,缓流水体一旦出现优养化,就很难恢复。
溶氧量、生物需氧量、化学需氧量
氧为生物呼吸所必需。空气中的氧有少量可溶解于水,溶解于水中的氧的量称为溶氧量(DO),水中的鱼贝类就靠这些溶解于水的氧呼吸。水中的微生物也会利用一部份溶解的氧,将有机物分解成简单的物质,微生物在分解有机物时所消耗的氧气量就称为生物需氧量(BOD),BOD是代表水体污染的重要指标。事实上,即使水体不受污染,大自然的植物腐败及冲蚀现象,也会使河川有一最低的BOD浓度,其值大约是1~2mg/L。化学药品也能使水中的有机物所需的化学剂换算成相当氧量,就称为化学需氧量。水中污染物越多,生物需氧量和化学需氧量。水中污染物越多,生物需氧旺和化学需氧量也会提高,一个良好的水域须具有高的溶氧量及低的生物需氧量与化学需氧量。
当水中的污染物超过了一定的限度,河川中的溶氧量就会大量降低,而生物需氧量和化学需氧量也相对的提高,水中微生物的种类及作用型态也跟着改变,转为产生甲烷、硫化物、氨等恶臭物质,这时就成了所谓死的河川。这种死的河川,水色黑浊,时而臭气发散出来,即不适于鱼贝生长,更影响都市观瞻及环境卫生,甚至威胁到自来水的供应和农产品的安全性。
重金属含量
污染水体的重金属主要有汞、镉、铅、铬等,此外还有砷。砷是介于金属和非金属之间的两性元素,常和重金属一起讨论其毒害,这五种元素对人体危害甚大,共称为「五毒」。
当金属随废水进入水体,被浮游生物吸收,小鱼吃浮游生物,大鱼又吃小鱼,通过这样的食物链,重金属在每一环节的生物体内逐步浓缩,到了人体后,又不易排泄出来,会在人体的一定部位积存,使人慢性中毒,而中毒后又极难治疗。
汞是五毒之首,其毒性最剧烈,它主要来自化工、冶金、机械等工业所排出的废水,在水体中由生物吸收,转变成毒性更剧烈的甲基汞。甲基汞易在人脑中累积,破坏人体神经系统的功能,还可由母亲遗传给婴儿。震惊世界的日本水堡病就是由于汞污染水体所引起的。
镉能在人体的骨骼中大量累积,当人、畜长期摄入含镉的粮食或饮水,镉就会在人体中累积,导致贫血、高血压等慢性病,又会引起肾功能减退及骨骼软化、畸形等病症,病人有无法忍受的骨痛感,因此而称为「痛痛病」。此病症亦曾发生于日本。
铬对水体的污染主要来自电渡、制革、染料、制药、皮毛加工、机械工业等排放的废水,铬在水中主要以三价铬和六价铬两种形态作用,对中枢神经有毒害作用,在血液中会夺取血中的氧气,使血中含氧量减少,而发生缺氧的现象。
砷的化合物大都有毒性,其中砒霜(三氧化二砷)的毒性最剧烈。砷的慢性中毒表现为肝、肾的炎症,多发性神经炎和指甲的病变。砷主要来自硫酸、制药、冶炼、涂料、造纸、制革等工业废水及含砷农药的污染。
铅对人体也是累积性毒物,会引起贫血、肾炎、破坏神经系统和影响骨骼,其中四乙基铅的毒性最大。铅主要来自采矿、治炼、化学、蓄电池、颜料等工业排放的废水及雨水淋洗的含铅空气。
为了确保使用水的安全性,对这些有毒的金属订有水质标准,我国饮用水及农渔业用水要求这些金属的含量不得高于下列数值:汞0.002毫克/升,镉0.01毫克/升,铬0.05毫克/升,砷0.05毫克/升,铅0.1亮克/升。
水质参数权数之各水质参数的最终权数依溶氧、生化需量、pH值、氮氮、大肠菌数、浊度、总磷及导电度的次序分别为0.22、0.18、0.16、0.13、0.12、0.09、0.06、0.04。
参考资料:http://www.water800.com/szbz/4/szfl051118.htm