有毒有机污染物

有毒有机污染物 主要包括有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃、高分子聚合物 ( 塑料、人造纤维、合成橡胶 ) 、染料等类有机化合物。它们的共同特点是大多数为难降解有机物，或持久性有机物。它们在水中的含量虽不高，但因在水体中残留时间长，有蓄积性，可造成人体慢性中毒、致癌、致畸、致突变等生理危害。

随着现代化石油化学工业的高速发展，产生了很多原来自然界没有的、难分解的、有剧毒的有机化合物，这些化合物有合成洗涤剂、有机氯农药等。例如对环境危害极大的有机氯农药，其特点是毒性大，化学性质稳定，残留时间长，且易溶于脂肪、蓄积性强而在水生生物体内富集，其浓度可达水中的数十万倍，不仅影响水生生物的繁衍，且通过食物链危害人体健康。这类农药国外早已禁用，我国从 1983 年开始也已停止生产和限制使用。

多氯联苯 (PCB) 是联苯分子中一部分或全部氢被氯取代后所形成的各种异构体混合物的总称。 PCB 有剧毒，脂溶性强，易被生物吸收，且具有化学性质很稳定，不易燃烧，强酸、强碱、氧化剂都难以将其分解，耐热性高，绝缘性好，蒸气压低，难挥发等特性。所以 PCB 作为绝缘油、润滑油、添加剂等，被广泛用于变压器、电容器，以及各种塑料、树脂、橡胶等工业，因此 PCB 也存在于这些工业的废水中而被排入水体。 PCB 在天然水和生物体内都很难降解，是一种很稳定的环境污染物。

近年来石油对水体的污染也十分严重，特别是海湾及近海水域。石油对水体污染的主要污染物是各种烃类化合物——烷烃、环烷烃、芳香烃等。在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中，原油和各种石油制品进入环境而造成污染，其中包括通过河流排入海洋的废油、船舶排放和事故溢油、海底油田泄漏和井喷事故等等。当前，石油对海洋的污染已成为世界性的环境问题。 1991 年发生的海湾战争，人为地使大量原油从科威特的艾哈迈迪油港流入波斯湾，这是最大的一次石油污染海洋事件，它将带来难以估量的恶果。

石油或其制品进入海洋等水域后，对水体质量有很大影响，这不仅是因为石油中的各种成分都有一定的毒性，还因为它具有破坏生物的正常生活环境，造成生物机能障碍的物理作用。石油比水轻又不溶于水，覆盖在水面上形成薄膜层，既阻碍了大气中氧在水中的溶解，又因油膜的生物分解和自身的氧化作用，会消耗水中大量的溶解氧，致使海水缺氧，同时因石油覆盖或堵塞生物的表面和微细结构，抑制了生物的正常运动，且阻碍小动物正常摄取食物，呼吸等活动。如油膜会堵塞鱼的鳃部，使鱼呼吸困难，甚至引起鱼类死亡。若以含油的污水灌田，也会因油膜粘附在农作物上而使其枯死。

水体污染物中有一类属于耗氧有机物，它们是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烃类化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等有机物质，本身无毒性，但在分解时需消耗水中的溶解氧，故称为耗氧 ( 或需氧 ) 有机物。

天然水体中溶解氧含量一般为 5mg · L ^-1 ～ 10mg · L ^-1 。当大量耗氧有机物排入水体后，使水中溶解氧急剧减少，水体出现恶臭，破坏水生生态系统，对渔业生产的影响甚大。这类物质对水体的污染程度，可间接地用单位体积水中耗氧有机物生化分解过程所消耗的氧量 ( 以 mg · L ^-1 为单位 ) ，即生物化学需氧量 (BOD) 来表示。一般用水温在 25 ℃时 5 天的生化需氧量 (BOD ₅ ) 作为指标，用以反映耗氧有机物质的含量与水体污染的关系，一般情况下，水体中 BOD ₅ 低于 3mg · L ^-1 时，水质较好。 BOD ₅ 量愈高，表明溶解氧消耗就愈多，水质就愈差。因此， BOD ₅ 达到 7.5mg · L ^-1 时，水质不好；大于 10mg · L ^-1 时，表明水质很差，鱼类已不能存活。

污水中除大部分是含碳的有机物外，还包括含氮、磷的化合物及其他一些物质，它们是植物生长、发育的养料，称为植物营养素。过多的植物营养素进入水体后，也会恶化水质、影响渔业生产和危害人体健康。含氮的有机物中最普遍的是蛋白质，含磷的有机物主要有洗涤剂等。

蛋白质在水中的分解过程是：蛋白质→氨基酸→胺及氨。随着蛋白质的分解，氮的有机化合物不断减少，而氮的无机化合物不断增加。此时氨 (NH ₃ ) 在微生物作用下，可进一步被氧化成亚硝酸盐，进而氧化成硝酸盐，其过程为

第一步：氨被氧化成亚硝酸盐

第二步：亚硝酸盐被氧化成硝酸盐

这样，复杂的有机氮化合物就会变成无机硝酸盐。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，当生物营养元素增多时，因其可随水流而稀释，一般影响不大。但在湖泊、水库、内海、海湾、河口等地区的水体，水流缓慢，停留时间长，既适于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破坏，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，水面往往呈现蓝色、红色、棕色等。这种现象在江河、湖泊中称为水华，在海洋上则称为赤潮。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，放出大量氧气，使水体表层的溶解氧达到过饱和；另一方面藻类遮蔽了阳光，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在厌氧条件下腐烂、分解，又将氮、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，使它们可以长期存在于水体中。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，大量藻类尸体沉积水体底部，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足够重视的严重现象。

人类排泄物 ( 粪便、尿液 ) 中的含氮化合物也会对水环境，特别是对地下水产生污染。进入水体的排泄物是十分复杂的有机氮化合物，由于水中微生物的分解作用，逐渐转变成较简单的化合物，即由蛋白质分解成肽、氨基酸等，最后产生氨。在这种降解过程中有机氮化合物不断减少，而无机氮化合物则不断增加。若处于无氧环境，最终产物是氨；若有氧存在则氨会进一步被氧化转变成亚硝酸盐与硝酸盐。亚硝胺类化合物已是世界公认的具有危害性的一类环境化学致癌物质。硝酸盐、亚硝酸盐与二级胺 ( 仲胺 ) 是亚硝胺的前体。环境中的氨基化合物可以通过微生物的代谢活动产生二级胺。因此，人的排泄物对地下水产生的氮污染问题不容忽视。为保护地下水环境，既要对居民的排泄物进行处理，也要对养猪场等的建设和三废排放处理等作合理规划，更重要的是积极开展地下水环境的氮污染治理与预防方法的研究。

 

生活中洗涤剂的使用对水质的影响也不可忽视。肥皂和洗涤剂是日常生活中不可缺少的洗涤用品。肥皂为脂肪酸钠、钾或铵盐，而合成洗涤剂的主要成分是表面活性剂。

利用氢氧化钠水溶液与脂肪 ( 油脂 ) 混合加热搅拌，进行皂化反应后就生成羧酸钠盐及甘油：

 

有机酸的钠盐是肥皂或香皂的主要成分。

肥皂能去垢，是因为它具有一个离子端和一个很长的非极性的烃链。肥皂的离子端和水分子一样是具有极性的，能溶于水；而烃链和脂肪一样，是非极性的，憎水而能溶于脂肪。污垢通常是通过一层薄油膜附在衣物上。由于油在水里不溶解，所以无法用水直接洗去油膜，而离子端能溶于水，肥皂就在水和油垢之间起了偶联的作用，离子端又和水紧紧相连，这样油垢就被带走了。但肥皂也有其缺点，在硬水中会生成难溶于水的脂肪酸钙和镁盐，或在酸性水中能生成难溶于水的脂肪酸而丧失去垢力。

合成的洗涤剂分子中就同时具有亲水基团和憎水基团，如烷基苯磺酸钠，它的结构为

 

在此分子中， R 通常是一个很长的烃链。它和硬水中的离子形成的烷基苯磺酸盐能溶于水，因而优于肥皂。但这种化合物若具有支链，则不能被微生物降解，在水体里形成泡沫也会造成水体污染。为消除这种现象，又合成了能被微生物降解的去垢剂，如线型烷基苯磺酸钠，其结构为

 

这些表面活性剂就是合成洗涤剂的主要成分。

日用洗涤剂中一般加有辅助剂，其中有聚磷酸盐 ( 如三聚磷酸钠 Na ₅ P ₃ O ₁₀ ) 、硫酸钠、碳酸钠、羧基甲基纤维素钠、荧光增白剂、香料等，有时还加入蛋白质分解酶。这些辅助剂的加入能改善洗涤剂的功能。三聚磷酸盐占洗涤剂质量的 50 ％左右，其作用是与水中钙、镁、铁等离子形成配合物，防止产生沉淀，使水软化，进一步增强洗涤剂的洗涤效率，也能使洗涤水有适当的酸碱度，以减少对皮肤的刺激；硫酸钠 (Na ₂ SO ₄ ) 含量约占洗涤剂的 20 ％，其作用是促使污垢自衣物表面脱落并不再行附着；在洗涤剂组成中占 3 ％～ 10 ％的碳酸钠 (Na ₂ CO ₃ ) 的作用是使洗脱的污垢在水中溶解或悬浮及防锈；羧基甲基纤维素钠占 0.05 ％～ 0.1 ％，它能使油垢凝聚，悬浮水中，特别是能防止污垢再沉积在洗涤的衣物上；荧光增白剂含量为 0.1 ％，洗涤衣物时被织物吸收后有增强洗涤衣服洁白感的效果；蛋白质分解酶的作用是使蛋白质污垢分解以便消除；香料用量一般为 0.05 ％～ 0.1 ％。

洗涤剂使用后的洗涤污水会给环境带来影响甚至危害。洗涤剂进入人体的途径主要是由饮水、食物污染，通过消化道进入人体内，其次是皮肤接触吸收。因表面活性剂本身对人体皮肤就有一定的刺激作用，若排入水中会使鱼类中毒，当其在水体中含量达到 10mg · L ^-1 时，会引起鱼类死亡和水稻减产。另外，由于合成洗涤剂本身就是一种有机物分子，在水中可进行生物降解，分解的最终产物是 CO ₂ 和 Na ₂ SO ₄ 。由于在分解过程中要消耗水中的溶解氧，使水中含氧量降低，同时当洗涤剂在水体中含量达 0.5mg · L ^-1 时，水中会漂浮起泡沫，这种泡沫覆盖水面也降低了水的复氧速度和程度，这必然会影响水生生物及鱼类的生存。而洗涤剂中含量高的辅助剂磷酸盐随着洗涤污水汇同人类尿等生活污水中的 N ， C 等一起排入水域中，使水中浮游生物繁殖所需的 N ， P 等营养元素增加，造成前面讨论过的湖泊、海湾的水体富营养化现象，使水区环境恶化。如今水体中磷的含量约有一半来自人的生活使用的合成洗涤剂。所以，减少洗涤剂中的含磷量是防止水体发生富营养化、保护水质的重要措施。