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第4章 水体污染(2)

甲基汞在人体肠道内极易被吸收并分布到全身,大部分蓄积在肝和肾中,分布于脑组织中的甲基汞约占15%,但脑组织受损害则先于其他各组织,主要损害部位为大脑皮层、小脑和末梢神经。因此,甲基汞中毒主要是神经系统症状,其症状出现的顺序为:感觉障碍→运动失调→语言障碍→视野缩小→听力障碍。日本著名的公害病——水俣病即为甲基汞慢性中毒。甲基汞易透过胎盘从母体转移给胎儿。对经常食含甲基汞的鱼的正常妊娠妇女的研究表明,胎儿红细胞中甲基汞量比母亲高30%。因胎盘转移使胎儿产生严重的胎儿性甲基汞中毒的事例在日本已有多起报道,生下来的婴儿多为白痴。

镉污染对人体健康的危害镉是人体非必需元素,在自然界中常以化合物状态存在,一般含量很低,在正常环境状态下不会影响人体健康。镉与锌是同族元素,在自然界中镉常与锌、铅等共生。当环境受到镉污染后镉可在生物体内富集,通过食物链进入人体,引起慢性中毒。镉被人体吸收后,在体内形成镉蛋白,选择性地蓄积于肾、肝,其中肾脏可吸收进入体内近1/3的镉,是镉中毒的"靶器官",其他内脏器官如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积,镉在体内可与含羟基、氨基、硫基的蛋白质分子结合,使许多酶系统受到抑制,影响肝、肾器官中的酶系统的正常功能。由于镉损伤肾小管,病者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿,特别是使骨骼的代谢受阻,造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。日本的公害病之一——"骨痛病"就是慢性镉中毒最典型的例子。根据日本富山县神通川流域镉污染区流行病学调查、临床观察和动物试验表明,骨痛病是由镉引起的慢性中毒。它首先使肾脏受损,继而引起骨质软化症,在内分泌失调、老年化和钙不足等诱因作用下形成的疾病。发病是由于神通川上游某铅锌矿的含镉废水和尾矿渣污染了河水,下游稻田用河水灌溉,污染了土壤,农作物吸收镉,籽粒中富积了镉,这就是所谓"镉米"的成因。人们长期食用这种含镉大米,从而引起镉慢性中毒。该病以疼痛为特点,始于腰背疼继而肩、膝、髋关节痛,逐渐扩至全身。由于髋关节活动受限,呈现一种特殊的步态不稳即"鸭步态",疼痛的性质为刺痛,活动时加剧,咳嗽或轻微的外伤即可引起病理性骨折。重症患者四肢可屈曲变形,身长比健康时缩短10~30厘米,这是由于全身出现骨萎缩、脱钙所致。由于感觉神经节出血,压迫神经,止痛药不奏效。总之,镉中毒是慢性过程,潜伏期最短为2~8年,一般15~20年。根据摄入镉的量、持续时间和机体机能状况,病程大致分潜伏期、警戒期、疼痛期、骨骼变形期和骨折期。

铬污染对人体健康的影响铬遍布于自然界,在水和大气中均含有微量的铬。铬有多种价态,其中三价铬与六价铬具有生物学意义。铬是人体必需的微量元素,它与脂类代谢有密切关系,能增加人体内胆固醇的分解和排泄,是肌体内葡萄糖能量因子中的一个有效成分,能辅助胰岛素利用葡萄糖。若食物不能提供足够的铬,人体会出现铬缺乏症,影响糖类及脂类代谢。若大量的铬污染环境,则危害人体健康。铬的价态不同,人体吸收铬的效率也不一样,胃肠道对三价铬的吸收比六价铬低,六价铬在胃肠道酸性条件下可还原为三价铬,大量摄入铬可以在体内造成明显的蓄积,铬中毒主要是指六价铬。由于铬的侵入途径不同,临床表现也不一样。饮用水被含铬工业废水污染,可造成腹部不适及腹泻等中毒症状;铬为皮肤变态反应原,引起过敏性皮炎或湿疹,湿疹的特征多呈小块、钱币状,以亚急性表现为主,呈红斑、浸润、渗出、脱屑,病程长,久而不愈;由呼吸道进入,可对呼吸道刺激和腐蚀作用,引起鼻炎、咽炎、支气管炎,严重时使鼻中隔糜烂、穿孔。镉还是致癌因子。

砷污染对人体健康的危害砷元素及其化合物广泛存在于环境中。元素形态的砷因其不溶于水,几乎没有毒性。有毒性的主要是砷的化合物,其中三氧化二砷(As2O3)即砒霜是剧毒物。一般情况下,土壤、水、空气、植物和人体都含有微量的砷。环境中的砷化合物不超过人体负荷的量不会对健康构成危害。若因自然或人为因素,人体摄入砷的化合物量超过自身的排泄量,如饮用水含砷量过高,长期饮用会引起慢性中毒。若煤炭中含砷量过高,因烧煤造成的污染使人慢性中毒的事例在国内亦有报道。砷及其化合物进入人体,蓄积于肝、肾、肺、骨骼等部位,特别是毛发、指甲中储存,砷在体内的毒性作用主要是与细胞中的酶系统结合,使许多酶的生物作用失掉活性而被抑制造成代谢障碍。长期摄入低剂量的砷,经过十几年甚至几十年的体内蓄积才发病。砷慢性中毒主要表现为末梢神经炎和神经衰弱综合征的症状,表现为皮肤色素高度沉着和皮肤高度角化,发生龟裂性溃疡是砷中毒的另外一个特点。急性砷中毒多见于从消化道摄入,主要表现为剧烈腹疼、腹泻、恶心、呕吐,抢救不及时即造成死亡。

酚污染对人体健康的影响在酚类化合物中以苯酚毒性最大。炼焦、生产煤气、炼油等工业生产过程中所排废水中苯酚含量较高。酚类化合物是一种细胞原浆毒,其毒性作用是与细胞原浆中蛋白质发生化学反应,形成变性蛋白质,使细胞失去活性。它所引起的病理变化主要取决于毒物的浓度:低浓度时可致细胞变性,高浓度时使蛋白质凝固;低浓度时对局部损害虽不如高浓度严重,但低浓度时由于其渗透力强,向深部组织渗透,因而后果更加严重。酚类化合物侵犯神经中枢,刺激骨髓,进而导致全身中毒症状。酚急性中毒大多发生于生产事故中,可以造成昏迷和死亡。皮肤接触酚液后可引起严重创伤,局部呈灰白色、起皱、软化,继而转为红色、棕红色以至黑色,因其渗透力强可使局部大片组织坏死。环境中的酚污染多为低浓度,长期饮用被酚污染的水,人体吸收后通过体内解毒功能,可使其大部分毒性丧失并随尿排出体外。若进人体内的量超过正常人体解毒功能,超出的部分可在体内蓄积并在内脏器官中积累造成慢性中毒,出现不同程度的头昏、头痛、皮疹、皮肤瘙痒、精神不安、贫血及各种神经系统症状和食欲不振、吞咽困难、呕吐和腹泻等慢性消化道症状。这种慢性中毒经适当治疗一般不会留下后遗症。酚类化合物污染地面水,如以地面水作为饮用水源,酚与经水处理消毒后的余氯作用生成令人不愉快的氯酚臭物质,使自来水有一种特殊的氯酚臭味。因此,要严格控制饮用水中挥发酚的最高容许浓度。我国生活饮用水水质标准中规定挥发酚类不超过0002mg/L。

氰化物对人体健康的影响氰化物通常是指含氰根的无机物。常见的氰化物是氰化钠(NaCN)、氰化钾(KCN)、氰化氢(HCN),这几种简单的氰化物都能溶于水,可统称为氰化物,三者都有剧毒。氰化物非常容易被人体吸收,经口、呼吸道或健康的皮肤都能进入体内。氰化物经消化道进入,在胃酸解离下,能立即水解为氢氰酸被吸收,这种物质进入血液循环后,血液中的细胞色素氧化酶的Fe3+与氰根结合,生成氰化高铁细胞色素氧化酶,丧失传递电子的能力,使呼吸链中断,细胞窒息。由于氰化物在类脂中的溶解度比较大,所以中枢神经系统首先受到危害,尤其呼吸中枢更为敏感。呼吸衰竭乃是氰化物急性中毒致死的主要原因;氰化物慢性中毒多见于吸入性中毒,经水污染引起人体慢性中毒的比较少见,有时见于家畜直接饮用工矿企业未经处理排放的含氰浓度较高的工业废水而引起死亡的事例。在非致死剂量范围内,氰化物经体内一系列代谢转化与硫结合生成硫氰化物从尿中排出。慢性中毒主要症状为头痛、呕吐、头晕、动作不协调等,如若生成速度超过排出速度,体内有硫氰化物累积,而硫氰化物能阻碍甲状腺素的合成,引起甲状腺功能低下。有人认为,氰离子能取代甲状腺蛋白结合较松的碘,从而引起甲状腺功能低下,致使脑垂体前叶代偿性增强分泌促甲状腺素,从而导致甲状腺组织增生肿大。

对工业的危害

随着国民经济的发展,工业用水量越来越大,水资源短缺和水体污染成为制约工业发展的主要因素。水质污染后,工业用水必须投入更多的处理费用,造成资源、能源的浪费,食品工业用水要求更为严格,水质不合格,会使生产停顿。这也是工业企业效益不高,质量不好的因素。据有关部门统计,沈阳市每年因缺水和水污染造成的工业损失高达12亿元。

对农业的危害

农业使用污水,使作物减产,品质降低,甚至使人畜受害,大片农田遭受污染,降低土壤质量。海洋污染的后果也十分严重,如石油污染,造成海鸟和海洋生物死亡。辽宁省昌图县1997年6月发生稻田水污染事故造成宝力镇及两家子农场4万亩稻苗污染致死的严重事件,这是由于中化四平联合化工总厂化工实验厂排放的含阿特拉津的废水污染所致,造成4000余万元的经济损失。

对水产资源的危害

我国海域辽阔,有许多优良的港湾、渔场和广阔的浅海滩涂,内陆江河纵横交错,湖泊棋布,渔业十分发达。盛产鱼类2300多种,还有大量的虾类、贝类、蟹类、头足类及藻类资源。但近年来,水环境污染严重,破坏了鱼类生态环境,使淡水水产资源遭到破坏,许多大宗鱼类大幅度减产,有些资源严重衰退,不少名贵鱼类几乎绝迹,天然捕捞量急剧下降。由于水体污染,全国70%~80%的主要河流不符合渔业水质标准,全国鱼虾绝迹的河流长达240千米。为弥补淡水鱼天然资源的不足,淡水养殖业发展很快,产量在渔业中所占比重越来越大。但是,淡水养殖水域也受到污染,急性死鱼事件时有发生。1984年江苏骆马湖污染,50多万公斤鱼急性中毒死亡。1985年江苏独墅湖污染,60多万公斤鱼死亡。松花湖内的鲤鱼、鲫鱼含汞量在014mg/kg以上。锦州湾鱼体中汞、铅、砷含量均较高,完全不能食用。有的鱼发生畸形变异,有的带有汽油味、酚臭味、农药味等,降低了食用价值。海洋污染对滩涂贝类、沿岸性鱼类、湖河性鱼虾有很大影响。大连湾每年损失海参1万公斤,扇贝10万公斤,对虾大幅度减产,贝类中污染物含量超过食品卫生标准。

对淡水资源的危害

中国34个较大淡水湖泊,有17个受到严重污染。"华北明珠"白洋淀干涸几年,1988年汛期重新蓄水后,仅仅几个月,就有1/3水面遭到污染。城市附近江河湖渠污染更严重。北京市83条河渠都受到不同程度的污染,其中54条受到严重污染。上海苏州河已是一条排污河,黄浦江从20世纪80年代初以来每年都有150天以上的黑臭期。风景优美的水上城市苏州,其河渠系统水质状况人们用"50年代淘米洗菜,60年代水质变坏,70年代鱼虾绝代,80年代洗不净马桶盖"来形容,是其生动而又真实的写照。水体污染使中国许多本来就缺水的北方城市雪上加霜,加剧了淡水危机,许多本来不缺水的南方城市也不得不远距离引水。例如,上海市原来的饮用水源是黄浦江,黄浦江污染后,不得不花10多亿元兴建淀山湖引水工程。

物理处理法

物理处理法就是通:过物理作用,以分离、回收污水中不溶解的呈悬浮状的污染物质(包括油膜和油珠),在处理过程中不改变其化学性质。物理法操作简单、经济,常采用的有重力分离法、离心分离法、过滤法、蒸发结晶法以及气浮法等。

重力分离(即沉淀)法重力分离法就是利用污水中呈悬浮状的污染物和水密度不同的原理,借重力沉降(或上浮)作用,使悬浮物分离出来。沉淀(或上浮)处理设备有沉砂池、沉淀池和隔油池。在污水处理与利用方法中,沉淀与上浮法常常作为其他处理方法前的预处理。如用生物处理法处理污水时,一般需事先经过预沉池去除大部分悬浮物质减少生化处理构筑物的处理负荷,而经生物处理后的出水仍要经过二次沉淀池的处理,进行泥水分离保证出水水质。

离心分离法离心分离法是含有悬浮污染物质的污水在高速旋转时,由于悬浮颗粒(如乳化油)和污水受到的离心力大小不同而被分离的方法。常用的离心设备按离心力产生的方式可分为两种:由水流本身旋转产生离心力的为旋流分离器,由设备旋转同时也带动液体旋转产生离心力的为离心分离机。旋流分离器分为压力式和重力式两种。因它具有体积小、单位容积处理能力高的优点,近几十年来广泛用于轧钢污水处理及高浊度河水的预处理。离心机的种类很多,按分离因数分有常速离心机和高速离心机。常速离心机用于分离纸浆废水效果可达60%~70%,还可用于沉淀池的沉渣脱水等。高速离心机适用于乳状液的分离,如用于分离羊毛废水,可回收30%~40%的羊毛脂。

过滤法过滤法是利用过滤介质截流污水中的悬浮物。过滤介质有钢条、筛网、砂布、塑料、微孔管等,常用的过滤设备有格栅、栅网、微滤机、砂滤机、真空滤机、压滤机等(后两种滤机多用于污泥脱水)。

蒸发结晶法蒸发结晶法可用于酸洗铜的废水,往往是通过蒸发浓缩、冷却来得到铜晶体和酸性母液而达到无害化处理或回收利用的目的。

气浮(浮选)法气浮法是将空气通入污水中,并以微小气泡形式从水中析出成为载体,污水中相对密度接近于水的微小颗粒状的污染物质(如乳化油)黏附在气泡上,并随气泡上升至水面,从而使污水中的污染物质得以从污水中分离出来。根据空气打入方式不同,气浮处理方法有加压溶气气浮法、叶轮气浮法和射流气浮法等。为了提高气浮效果,有时需向污水中投加混凝剂。

化学处理法

化学处理法是向污水中投加某种化学物质,利用化学反应来分离、回收污水中的某些污染物质或使其转化为无害的物质。常用的方法有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原(包括电解)法等。

化学沉淀法化学沉淀法是向污水中投加某种化学物质,使它与污水中的溶解性物质发生互换反应,生成难溶于水的沉淀物,以降低污水中溶解物质的方法。这种处理法常用于含重金属、氰化物等工业生产污水的处理。按使用沉淀剂的不同,化学沉淀法可分为石灰法(又称氢氧化物沉淀法)、硫化物法和钡盐法等。

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