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水中的污染物通常可分為三大類,即生物性、物理性和化學性污染物。生物性污染物包括細菌、病毒和寄生蟲。到目前為止,有關致病細菌和寄生蟲的研究較多,且已有較好的滅活方法。但對致病病毒的研究尚不夠充分,也沒有公認的病毒滅活要求標準。物理性污染物包括懸浮物、熱污染和放射性污染。其中放射性污染危害最大,但一般存在於局部地區。化學性污染物包括有機和無機化合物。隨著痕量分析技術的發展,至今從源水中檢出的化學性污染物已達2500種以上。
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水污染物有多種來源,主要分為自然產生的和人為產生的兩種。
自然產生的污染,如森林落葉落花,暴雨沖刷造成的污泥流入,火山噴發的熔岩和火山灰,礦泉帶來的可溶性礦物質,溫泉造成的溫度變化等,如果是短期的,會造成水生生物死亡,但過後水體會逐漸恢復原來的狀態,如火山噴發;如果是長期的,生態系統會變化而適應這種狀態,如黃河長期被泥土污染,水變得黃色,不耐污的魚類會消失,而耐污的魚類如鯉魚會逐漸適應這種環境,生長出黃河金色大鯉魚。
人為產生的污染要複雜的多,其中工業由於採礦和生產製造,排出含有毒的重金屬或難分解的化學物質,農業使用的農藥和化肥,這些物質流入水體都會迅速殺死所有水生生物,並且使水體無法恢復正常狀態。如果濃度低,也會逐漸在生物體內積累,造成無法彌補的損失。如日本發生的水俁病事件,就是工業排出的低濃度汞,在水中微生物作用下轉化成可溶性甲基汞,逐漸在水蟲體內積累,魚吃水蟲後甲基汞在魚體內逐漸積累,人吃魚後在人體內積累,積累到一定濃度,人就開始發病,而且無法治癒。DDT農藥也是先在魚體內積累,水鳥吃了魚後也在體內積累,即使還不到發病濃度,但鳥產下的蛋變成軟殼,無法孵化。據說美國國鳥白頭海雕瀕臨滅絕的原因就在於此。
除了工農業污染物外,隨著人口增加,人類生活污水也增加了排放量,如洗澡、廚房、廁所等,這類水雖然不含有毒物質,但含有大量含氮、磷的植物營養物質,促使水中藻類迅速超常地繁殖並吸收溶解氧,同時大分子的有機物被微生物分解也消耗水中的溶解氧,因此造成水體成為缺氧狀態,藻類死亡還產生有毒物質,致使水中魚類大量死亡。在海水中一般迅速繁殖的藻類是紅色的,因此叫「赤潮」,在淡水中的藻類可能有各種顏色,所以叫「水華」。水體出現赤潮和水華都表明是污染狀態。
目前地球表面雖然有70%是被水覆蓋,但人類可利用的淡水資源不足1%,淡水資源又是經常被人類活動污染的對象,被污染的水體要想恢復是非常困難的,因此進行水污染控制是非常必要和迫切的,需要全球合作進行。