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)生了很多原來自然界沒有的、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)十萬倍，不僅影響水生生物的繁衍，且通過食物鏈危害人體健康。這類農(nóng)藥國(guó)外早已禁用，我國(guó)從1983年開始也已停止生產(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。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化合物——烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等。在石油的開采、煉制、貯運(yùn)、使用過程中，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)堵塞魚的鰓部，使魚呼吸困難，甚至引起魚類死亡。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屬于耗氧有機(jī)物，它們是來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化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等有機(jī)物質(zhì)，本身無毒性，但在分解時(shí)需消耗水中的溶解氧，故稱為耗氧(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，魚類已不能存活。
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，稱為植物營(yíng)養(yǎng)素。過多的植物營(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)的水體來說，當(dāng)生物營(yíng)養(yǎng)元素增多時(shí)，因其可隨水流而稀釋，一般影響不大。但在湖泊、水庫、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，水體過分肥沃，藻類繁殖特別迅速，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、湖泊中稱為水華，在海洋上則稱為赤潮。這些藻類有惡臭，有的還有毒，表面有一層膠質(zhì)膜，魚不能食用。藻類聚集在水體上層，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)到過飽和；另一方面藻類遮蔽了陽光，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)魚類生長(zhǎng)不利，在藻類大量繁殖的季節(jié)，會(huì)造成大量魚類的死亡。同時(shí)，大量藻類尸體沉積水體底部，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。在這種降解過程中有機(jī)氮化合物不斷減少，而無機(jī)氮化合物則不斷增加。若處于無氧環(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。亞硝胺類化合物已是世界公認(rèn)的具有危害性的一類環(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。污垢通常是通過一層薄油膜附在衣物上。由于油在水里不溶解，所以無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)使魚類中毒，當(dāng)其在水體中含量達(dá)到10mg·L-1時(shí)，會(huì)引起魚類死亡和水稻減產(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)影響水生生物及魚類的生存。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。