有毒有機(jī)污染物 主要包括有機(jī)氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、高分子聚合物(塑料、人造纖維、合成橡膠)、染料等類(lèi)有機(jī)化合物。它們的共同特點(diǎn)是大多數(shù)為難降解有機(jī)物，或持久性有機(jī)物。它們?cè)谒械暮侩m不高，但因在水體中殘留時(shí)間長(zhǎng)，有蓄積性，可造成人體慢性中毒、致癌、致畸、致突變等生理危害。
隨著現(xiàn)代化石油化學(xué)工業(yè)的高速發(fā)展，產(chǎn)生了很多原來(lái)自然界沒(méi)有的、難分解的、有劇毒的有機(jī)化合物，這些化合物有合成洗滌劑、有機(jī)氯農(nóng)藥等。例如對(duì)環(huán)境危害極大的有機(jī)氯農(nóng)藥，其特點(diǎn)是毒性大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，殘留時(shí)間長(zhǎng)，且易溶于脂肪、蓄積性強(qiáng)而在水生生物體內(nèi)富集，其濃度可達(dá)水中的數(shù)十萬(wàn)倍，不僅影響水生生物的繁衍，且通過(guò)食物鏈危害人體健康。這類(lèi)農(nóng)藥國(guó)外早已禁用，我國(guó)從1983年開(kāi)始也已停止生產(chǎn)和限制使用。
多氯聯(lián)苯(PCB)是聯(lián)苯分子中一部分或全部氫被氯取代后所形成的各種異構(gòu)體混合物的總稱(chēng)。PCB有劇毒，脂溶性強(qiáng)，易被生物吸收，且具有化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不易燃燒，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑都難以將其分解，耐熱性高，絕緣性好，蒸氣壓低，難揮發(fā)等特性。所以PCB作為絕緣油、潤(rùn)滑油、添加劑等，被廣泛用于變壓器、電容器，以及各種塑料、樹(shù)脂、橡膠等工業(yè)，因此PCB也存在于這些工業(yè)的廢水中而被排入水體。PCB在天然水和生物體內(nèi)都很難降解，是一種很穩(wěn)定的環(huán)境污染物。
近年來(lái)石油對(duì)水體的污染也十分嚴(yán)重，特別是海灣及近海水域。石油對(duì)水體污染的主要污染物是各種烴類(lèi)化合物——烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等。在石油的開(kāi)采、煉制、貯運(yùn)、使用過(guò)程中，原油和各種石油制品進(jìn)入環(huán)境而造成污染，其中包括通過(guò)河流排入海洋的廢油、船舶排放和事故溢油、海底油田泄漏和井噴事故等等。當(dāng)前，石油對(duì)海洋的污染已成為世界性的環(huán)境問(wèn)題。1991年發(fā)生的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，人為地使大量原油從科威特的艾哈邁迪油港流入波斯灣，這是最大的一次石油污染海洋事件，它將帶來(lái)難以估量的惡果。
石油或其制品進(jìn)入海洋等水域后，對(duì)水體質(zhì)量有很大影響，這不僅是因?yàn)槭椭械母鞣N成分都有一定的毒性，還因?yàn)樗哂衅茐纳锏恼Ｉ瞽h(huán)境，造成生物機(jī)能障礙的物理作用。石油比水輕又不溶于水，覆蓋在水面上形成薄膜層，既阻礙了大氣中氧在水中的溶解，又因油膜的生物分解和自身的氧化作用，會(huì)消耗水中大量的溶解氧，致使海水缺氧，同時(shí)因石油覆蓋或堵塞生物的表面和微細(xì)結(jié)構(gòu)，抑制了生物的正常運(yùn)動(dòng)，且阻礙小動(dòng)物正常攝取食物，呼吸等活動(dòng)。如油膜會(huì)堵塞魚(yú)的鰓部，使魚(yú)呼吸困難，甚至引起魚(yú)類(lèi)死亡。若以含油的污水灌田，也會(huì)因油膜粘附在農(nóng)作物上而使其枯死。
水體污染物中有一類(lèi)屬于耗氧有機(jī)物，它們是來(lái)自于城市生活污水及食品、造紙、印染等工業(yè)廢水中含有的大量烴類(lèi)化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等有機(jī)物質(zhì)，本身無(wú)毒性，但在分解時(shí)需消耗水中的溶解氧，故稱(chēng)為耗氧(或需氧)有機(jī)物。
天然水體中溶解氧含量一般為5mg·L-1～10mg·L-1。當(dāng)大量耗氧有機(jī)物排入水體后，使水中溶解氧急劇減少，水體出現(xiàn)惡臭，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)漁業(yè)生產(chǎn)的影響甚大。這類(lèi)物質(zhì)對(duì)水體的污染程度，可間接地用單位體積水中耗氧有機(jī)物生化分解過(guò)程所消耗的氧量(以mg·L-1為單位)，即生物化學(xué)需氧量(BOD)來(lái)表示。一般用水溫在25℃時(shí)5天的生化需氧量(BOD5)作為指標(biāo)，用以反映耗氧有機(jī)物質(zhì)的含量與水體污染的關(guān)系，一般情況下，水體中BOD5低于3mg·L-1時(shí)，水質(zhì)較好。BOD5量愈高，表明溶解氧消耗就愈多，水質(zhì)就愈差。因此，BOD5達(dá)到7.5mg·L-1時(shí)，水質(zhì)不好；大于10mg·L-1時(shí)，表明水質(zhì)很差，魚(yú)類(lèi)已不能存活。
污水中除大部分是含碳的有機(jī)物外，還包括含氮、磷的化合物及其他一些物質(zhì)，它們是植物生長(zhǎng)、發(fā)育的養(yǎng)料，稱(chēng)為植物營(yíng)養(yǎng)素。過(guò)多的植物營(yíng)養(yǎng)素進(jìn)入水體后，也會(huì)惡化水質(zhì)、影響漁業(yè)生產(chǎn)和危害人體健康。含氮的有機(jī)物中最普遍的是蛋白質(zhì)，含磷的有機(jī)物主要有洗滌劑等。
蛋白質(zhì)在水中的分解過(guò)程是：蛋白質(zhì)→氨基酸→胺及氨。隨著蛋白質(zhì)的分解，氮的有機(jī)化合物不斷減少，而氮的無(wú)機(jī)化合物不斷增加。此時(shí)氨(NH3)在微生物作用下，可進(jìn)一步被氧化成亞硝酸鹽，進(jìn)而氧化成硝酸鹽，其過(guò)程為
第一步：氨被氧化成亞硝酸鹽
第二步：亞硝酸鹽被氧化成硝酸鹽
這樣，復(fù)雜的有機(jī)氮化合物就會(huì)變成無(wú)機(jī)硝酸鹽。大量的硝酸鹽會(huì)使水體中生物營(yíng)養(yǎng)元素增多。對(duì)流動(dòng)的水體來(lái)說(shuō)，當(dāng)生物營(yíng)養(yǎng)元素增多時(shí)，因其可隨水流而稀釋?zhuān)话阌绊懖淮蟆５诤�、水�?kù)、內(nèi)海、海灣、河口等地區(qū)的水體，水流緩慢，停留時(shí)間長(zhǎng)，既適于植物營(yíng)養(yǎng)元素的積累，又適于水生植物的繁殖，這就引起藻類(lèi)及其他浮游生物迅速繁殖。當(dāng)這些水體中植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積聚到一定程度后，水體過(guò)分肥沃，藻類(lèi)繁殖特別迅速，使水生生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水體的富營(yíng)養(yǎng)化。水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象時(shí)，浮游生物大量繁殖，因占優(yōu)勢(shì)的浮游生物的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色等。這種現(xiàn)象在江河、湖泊中稱(chēng)為水華，在海洋上則稱(chēng)為赤潮。這些藻類(lèi)有惡臭，有的還有毒，表面有一層膠質(zhì)膜，魚(yú)不能食用。藻類(lèi)聚集在水體上層，一方面發(fā)生光合作用，放出大量氧氣，使水體表層的溶解氧達(dá)到過(guò)飽和；另一方面藻類(lèi)遮蔽了陽(yáng)光，使底生植物因光合作用受到阻礙而死去。這些在水體底部的死亡的藻類(lèi)尸體和底生植物在厭氧條件下腐爛、分解，又將氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)元素重新釋放到水中，再供藻類(lèi)利用。這樣周而復(fù)始，就形成了植物營(yíng)養(yǎng)元素在水體中的物質(zhì)循環(huán)，使它們可以長(zhǎng)期存在于水體中。富營(yíng)養(yǎng)化水體的上層處于溶解氧過(guò)飽和狀態(tài)，下層處于缺氧狀態(tài)，底層則處于厭氧狀態(tài)，顯然對(duì)魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)不利，在藻類(lèi)大量繁殖的季節(jié)，會(huì)造成大量魚(yú)類(lèi)的死亡。同時(shí)，大量藻類(lèi)尸體沉積水體底部，會(huì)使水深逐漸變淺，年深月久，這些湖泊、水庫(kù)等水體會(huì)演變成沼澤，引起水體生態(tài)系統(tǒng)的變化。因此，水體的富營(yíng)養(yǎng)化亦是水體遭受污染的一種很值得注意并應(yīng)給予足夠重視的嚴(yán)重現(xiàn)象。
人類(lèi)排泄物(糞便、尿液)中的含氮化合物也會(huì)對(duì)水環(huán)境，特別是對(duì)地下水產(chǎn)生污染。進(jìn)入水體的排泄物是十分復(fù)雜的有機(jī)氮化合物，由于水中微生物的分解作用，逐漸轉(zhuǎn)變成較簡(jiǎn)單的化合物，即由蛋白質(zhì)分解成肽、氨基酸等，最后產(chǎn)生氨。在這種降解過(guò)程中有機(jī)氮化合物不斷減少，而無(wú)機(jī)氮化合物則不斷增加。若處于無(wú)氧環(huán)境，最終產(chǎn)物是氨；若有氧存在則氨會(huì)進(jìn)一步被氧化轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽與硝酸鹽。亞硝胺類(lèi)化合物已是世界公認(rèn)的具有危害性的一類(lèi)環(huán)境化學(xué)致癌物質(zhì)。硝酸鹽、亞硝酸鹽與二級(jí)胺(仲胺)是亞硝胺的前體。環(huán)境中的氨基化合物可以通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)產(chǎn)生二級(jí)胺。因此，人的排泄物對(duì)地下水產(chǎn)生的氮污染問(wèn)題不容忽視。為保護(hù)地下水環(huán)境，既要對(duì)居民的排泄物進(jìn)行處理，也要對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)等的建設(shè)和三廢排放處理等作合理規(guī)劃，更重要的是積極開(kāi)展地下水環(huán)境的氮污染治理與預(yù)防方法的研究。
生活中洗滌劑的使用對(duì)水質(zhì)的影響也不可忽視。肥皂和洗滌劑是日常生活中不可缺少的洗滌用品。肥皂為脂肪酸鈉、鉀或銨鹽，而合成洗滌劑的主要成分是表面活性劑。
利用氫氧化鈉水溶液與脂肪(油脂)混合加熱攪拌，進(jìn)行皂化反應(yīng)后就生成羧酸鈉鹽及甘油：
有機(jī)酸的鈉鹽是肥皂或香皂的主要成分。
肥皂能去垢，是因?yàn)樗哂幸粋�(gè)離子端和一個(gè)很長(zhǎng)的非極性的烴鏈。肥皂的離子端和水分子一樣是具有極性的，能溶于水；而烴鏈和脂肪一樣，是非極性的，憎水而能溶于脂肪。污垢通常是通過(guò)一層薄油膜附在衣物上。由于油在水里不溶解，所以無(wú)法用水直接洗去油膜，而離子端能溶于水，肥皂就在水和油垢之間起了偶聯(lián)的作用，離子端又和水緊緊相連，這樣油垢就被帶走了。但肥皂也有其缺點(diǎn)，在硬水中會(huì)生成難溶于水的脂肪酸鈣和鎂鹽，或在酸性水中能生成難溶于水的脂肪酸而喪失去垢力。
合成的洗滌劑分子中就同時(shí)具有親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)，如烷基苯磺酸鈉，它的結(jié)構(gòu)為
在此分子中，R通常是一個(gè)很長(zhǎng)的烴鏈。它和硬水中的離子形成的烷基苯磺酸鹽能溶于水，因而優(yōu)于肥皂。但這種化合物若具有支鏈，則不能被微生物降解，在水體里形成泡沫也會(huì)造成水體污染。為消除這種現(xiàn)象，又合成了能被微生物降解的去垢劑，如線型烷基苯磺酸鈉，其結(jié)構(gòu)為
這些表面活性劑就是合成洗滌劑的主要成分。
日用洗滌劑中一般加有輔助劑，其中有聚磷酸鹽(如三聚磷酸鈉Na5P3O10)、硫酸鈉、碳酸鈉、羧基甲基纖維素鈉、熒光增白劑、香料等，有時(shí)還加入蛋白質(zhì)分解酶。這些輔助劑的加入能改善洗滌劑的功能。三聚磷酸鹽占洗滌劑質(zhì)量的50％左右，其作用是與水中鈣、鎂、鐵等離子形成配合物，防止產(chǎn)生沉淀，使水軟化，進(jìn)一步增強(qiáng)洗滌劑的洗滌效率，也能使洗滌水有適當(dāng)?shù)乃釅A度，以減少對(duì)皮膚的刺激；硫酸鈉(Na2SO4)含量約占洗滌劑的20％，其作用是促使污垢自衣物表面脫落并不再行附著；在洗滌劑組成中占3％～10％的碳酸鈉(Na2CO3)的作用是使洗脫的污垢在水中溶解或懸浮及防銹；羧基甲基纖維素鈉占0.05％～0.1％，它能使油垢凝聚，懸浮水中，特別是能防止污垢再沉積在洗滌的衣物上；熒光增白劑含量為0.1％，洗滌衣物時(shí)被織物吸收后有增強(qiáng)洗滌衣服潔白感的效果；蛋白質(zhì)分解酶的作用是使蛋白質(zhì)污垢分解以便消除；香料用量一般為0.05 ％～0.1％。
洗滌劑使用后的洗滌污水會(huì)給環(huán)境帶來(lái)影響甚至危害。洗滌劑進(jìn)入人體的途徑主要是由飲水、食物污染，通過(guò)消化道進(jìn)入人體內(nèi)，其次是皮膚接觸吸收。因表面活性劑本身對(duì)人體皮膚就有一定的刺激作用，若排入水中會(huì)使魚(yú)類(lèi)中毒，當(dāng)其在水體中含量達(dá)到10mg·L-1時(shí)，會(huì)引起魚(yú)類(lèi)死亡和水稻減產(chǎn)。另外，由于合成洗滌劑本身就是一種有機(jī)物分子，在水中可進(jìn)行生物降解，分解的最終產(chǎn)物是CO2和Na2SO4。由于在分解過(guò)程中要消耗水中的溶解氧，使水中含氧量降低，同時(shí)當(dāng)洗滌劑在水體中含量達(dá)0.5mg·L-1時(shí)，水中會(huì)漂浮起泡沫，這種泡沫覆蓋水面也降低了水的復(fù)氧速度和程度，這必然會(huì)影響水生生物及魚(yú)類(lèi)的生存。而洗滌劑中含量高的輔助劑磷酸鹽隨著洗滌污水匯同人類(lèi)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等營(yíng)養(yǎng)元素增加，造成前面討論過(guò)的湖泊、海灣的水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，使水區(qū)環(huán)境惡化。如今水體中磷的含量約有一半來(lái)自人的生活使用的合成洗滌劑。所以，減少洗滌劑中的含磷量是防止水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化、保護(hù)水質(zhì)的重要措施。