水的污染有两类：一类是自然因素造成的，如地下水流动把地层中某些矿物溶解，使某些地区水体盐分、微量元素浓度偏高或因植物腐烂中产生的毒物而影响了当地的水质。另一类是人为因素造成的，主要是工业排放的废水。此外，还包括生活污水、农田排水、降雨淋洗大气中的污染物以及堆积在地上的垃圾经降雨淋洗流入水体的污染物。随着工农业生产的发展，城镇的增加和扩大，城市生活污水、工农业生产废水大量排入水体而造成污染，人类对大气和土壤的污染，经过降水和径流过程，污染物最终也进入水体，此外还包括石油和其他工业废水进入海洋而造成的水污染。
　　
　　自然环境包括水环境对污染物质都有一定的承受能力，称为环境容量。水体能够在环境容量的范围之内，在污染物进入水体后，依靠环境自身的作用而使污染物浓度自然降低或消除的过程即称为水体的自净作用。水体的自净往往需要一定的时间和条件，还与污染物的性质、浓度（或数量）以及排放方式等有关。按照作用机理，这种自净作用又可分为物理自净、物理化学自净和生物自净三种。
　　
　　1．物理自净：污染物进入水体后，通过水的流动、使污染物得到扩散、混合、稀释、挥发，改变污染物的物理性状和空间位置，使其在水体中降低浓度以至消除。
　　
　　2．物理化学自净：污染物在水体中通过中和、沉淀、氧化还原、化合分解等物理化学变化，使污染物发生化学性质、形态、价态上的变化，从而改变污染物在水体的迁移能力和毒性大小。
　　
　　3．生物自净：指悬浮和溶解于水体中的有机污染物在微生物的作用下，发生氧化分解，使其降低浓度、转化为简单、无害的无机物以至从水体中消除的过程。它还可以包括生物转化和生物富集等过程。在水体自净中，生物自净占有主要的地位。
　　
　　水体污染物
　　
　　按污染物的危害性可分为：无毒污染物、有毒污染物两大类。
　　
　　无毒污染物：
　　
　　水体中的无毒污染物包括酸碱盐等无机物及蛋白质、油类、脂肪等有机物，它们一般虽无生物毒性，但含量过高会对人类或生态系统产生不良影响。
　　
　　酸、碱物质使水体不能维持正常pH范围（6.5～8.5）。
　　
　　含氮、磷的化合物，如合成洗涤剂及化肥等是营养物质，因过量会引起藻类疯长而使水体缺氧。其他有机物因化学和微生物分解过程而消耗水体中的氧气，致使水体中溶解氧耗尽，水质恶化。
　　
　　各种溶于水的无机盐类会造成水体含盐量增加，硬度增加，同样会影响某些生物的生长和造成农田盐渍化。
　　
　　此外还影响工业用水和饮水水质，从而增加处理费用。
　　
　　有毒污染物：
　　
　　一．无机有毒物
　　
　　（一）重金属污染物：Hg、Cd、Ph、Cr、As、Be、Co、Ni、V、Cu、Z n、Se等。As、Be、Se虽非重金属，但在环境科学中考虑到As、Se的毒性和某些性质类似于重金属，Be与人体健康关系密切因此常把它们列入重金属讨论范畴。
　　
　　（二）无机阴离子
　　
　　1．NO2－
　　
　　NO2－具有毒性，进入生物体内后易转化为强致癌物质亚硝胺（R－NH－NO），在饮用水中不得检测出NO2－，NO3－易转变成NO2－，岩盐中含有NO3－，在腌制食品时的无氧环境中，盐中的NO3－有可能转变成NO2－。NO3－含量在水中以N计不容许超过10mg/L。
　　
　　2．CN－
　　
　　人为排放的因素主要来自化学、电镀、煤气、炼焦等工业排放的含氰废水。CN－具强烈配合作用，能破坏细胞中氧化酶，造成人体缺氧呼吸困难，从而窒息死亡。每升饮用水中CN－含量不能超过0.0lmg/L。
　　
　　3．F－
　　
　　F－在体内破坏磷化酶、钙代谢，与骨骼组成中Ca(PO4)2、Ca(OH)2生成溶解度较小的CaF2，生成氟斑牙，同时，它还能导致Ca、P代谢紊乱，引起低血钙、氟骨症等疾病。
　　
　　二．有机污染物
　　
　　有毒的有机物主要包括有机农药、多氯联苯、多环芳烃等类有机物。有毒有机污染物的共同特点是：极大多数为难降解有机物，或称持久性有机物。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、可促进慢性中毒，造成致癌、致畸、致突变等生理毒害。
　　
　　（一）有机农药
　　
　　有机农药目前已有近千种，我国生产和使用的近200种。水体中农药主要来自农药废水和雨刷大气中漂浮的农药粒子，使用较广泛的农药有杀虫剂、除莠剂、灭真菌剂、熏蒸剂、和灭鼠剂等。
　　
　　有机氯农药：是含氯的有机化合物，大部分是含一个或几个苯环的氯素衍生物，最主要的有六六六（六氯化苯）、滴滴涕（二氯二苯基三氯乙烷，DDT）、氯丹等。
　　
　　有机磷农药：是含磷的有机化合物，也有的含有硫和氮等元素。其化学结构中一般含有C—P键或C—O—P键、C—N—P键、C—S—P键等，大部分是磷酸酯类成酰胺类化合物。毒性大，但较易分解，在环境中存留时间短，不易在生物体内蓄积，其对环境的影响比有机氯农药小。常用的有毒性大的对硫磷（l605）、毒性中等的敌敌畏，低毒的敌百虫等。
　　
　　除草剂（除莠剂）：具有选择性，一般只能杀伤杂草，而不伤害农作物。常用的除草剂多数在环境中易被分解，对动植物和人体毒性不大，也未发现在生物体内蓄积。
　　
　　第一代含氯农药，对环境危害最大。
　　
　　有机氯农药化学性质稳定，在环境中存留时间长，不易降解。有机氯农药，杀虫效果好，但毒性大，化学性质稳定。在环境中残留时间长，不易降解（生物降解，光化学降解），易溶于脂肪中，容易在脂肪中蓄积而在水生生物体内富集可达水中浓度的数十万倍，不但影响水生生物繁衍，而且通过食物链危害人体健康，许多国家已禁止使用，我国也已于1983年全部禁止生产和使用。
　　
　　第二代含磷农药，毒性虽大但容易降解，在环境中残留量低。
　　
　　第三代拟除虫菊酯类农药，是天然有机化学产品，毒性低，但因合成路线较长、成本高，尚未推广。
　　
　　（二）多氯联苯（PCBs）
　　
　　多氯联苯（是联苯分子中一部分或全部被Cl原子取代后形成的各种异构体混合物的总称。其全部异构体有210种。PCBs剧毒，不溶于水，脂溶性大，易被生物吸收，易聚集在脂肪组织、肝和脑中，引起皮肤和肝脏损害；化学性质十分稳定，不易燃烧，强碱，强酸，氧化剂难以破坏它们，有高度的耐热性，良好的绝热性，具有蒸汽压较低，难挥发等特性。所以PCBs作为绝缘油、润滑油、添加剂被广泛用于变压器、电容器，以及各种塑料、树脂、橡胶等工业，同样也存在于这些工业的废水中而被排入水体。PCBs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，尽管很多国家已经禁止使用，但以往排放的PCBs还将在环境中残留相当长的时间。
　　
　　（三）多环芳烃或稠环芳烃。
　　
　　指分子中包括二个或二个以上苯环结构的碳氢化合物。多环芳烃是指两个以上的苯环连接在一起的化合物，两个以上的苯环连接在一起可以有两种方式：一种是非稠环型的，苯环与苯环之间只由一个碳原子相连，如联苯、联三苯等；另一种是稠环型的，两个碳原子为两个苯环所共有，如萘、蒽、菲等。这类化合物种类很多，其中至少有二十多种有致癌作用。最典型的是3，4—苯并芘，即苯并（a）芘，此外还有1，2—苯并蒽，即苯并（a）蒽等。多环芳烃为含碳氢有机物，在温度高于400℃时，经热解环化、聚合作用而生成的产物，最适宜生成温度为600-900℃。因此，煤炭、木材、石油、气体煤料、纸张和烟草等有机物在一定条件下燃烧均可产生多环芳烃。水体中多环芳烃的重要来源是大气中的煤烟随雨水降落，及煤气发生站、焦化厂、炼油厂等排放含多环芳烃的废水进入水体。多环芳烃多是无色或淡黄色的结晶。蒸汽压较低，熔点及沸点均较高。多环芳烃大多数为非极性化合物，在有机溶剂中具有较大的溶解度，在水中溶解度很小，约为0.01g/L。但它可在洗涤剂作用下分散在水中，所以水体中的多环芳烃可能呈现三种状态，即吸附于悬浮性固体上，溶解于水中，或呈乳化状态。进入环境以后，多环芳烃难以通过生物降解消除而形成长期积累，也可以通过食物链富集浓缩，在浮游生物体内可富集数千倍。其在环境中虽含量不高，但分布很广，水体、土壤、水底质等是其主要归宿。多环芳烃类化合物中含有很多致癌和致突变的成分，还含有多种促进致癌的物质，它能够通过大气、饮水、饮食及吸烟等进入人体，危害人体健康。
　　
　　（四）合成洗涤剂
　　
　　目前，合成洗涤剂被广泛应用于生活和工业上，世界年产量已达2千万吨，排放入水体的合成洗涤剂的数量日益增大，其对环境的影响不可忽视。合成洗涤剂中含有的表面活性剂会在水面产生泡沫，影购大气和水体的溶解氧交换，它还会使水生动物的感官功能衰退，甚至丧失生存本能，当水体中洗涤剂达到>10mg/L时，鱼类就难以生存。同时，合成洗涤剂中含有的磷酸盐添加剂，可导致的富营养化，使水质恶化。
　　
　　（五）酞酸酯类化合物
　　
　　又称邻苯二甲酸酯，最常用的是酞酸二正丁酯和酞酸二异辛酯。酞酸酯（PAES）一般呈无色油状粘稠液体，难溶于水，易溶于有机溶剂和类酯，常温下不易挥发，通常可用酞酸酐与各种醇类之间的酯化反应制取。酞酸酯类化合物主要用于塑料的改性添加剂，用于增大塑料的可塑性和提供塑料的强度，少量用于农药、涂料、印染、化妆品、油漆和香料的生产，是环境中常见的有机污染物，特别是作为塑料增塑剂，由于未聚合到塑料基质中，随着使用时间的推移，可由塑料中转移到环境中去，造成对水体等的污染。由于人体同塑料制品的接触，酞酸酯可直接进入人体造成不同程度的危害。酞酸酯的急性毒性强度不大，给予大剂量的情况下，对动物有致畸胎和致突变作用。用聚氯乙烯袋贮存的血浆在4℃保存一天后，有50—70ppm的 DEHP进入血浆，病人输入这种血浆后可引起呼吸困难，肺原性休克等，甚至引起死亡。据现有资料表明，酞酸酯已成为全球性污染物，许多国家的大气、水体和土壤中均含有酞酸酯，我国的湖泊、江河和井水中都普遍检出了酞酸酯，最常见的是DNBP和DEHP。在我国部分土壤和底泥中增塑剂的积累已相当可观，其对未来环境的影响值得重视。
　　
　　（六）石油
　　
　　石油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、使用的过程中，原油和各种石油制品进入环境而造成环境污染。当前，石油对海洋的污染已成为世界性问题。目前船舶特别是油船对海洋的污染是十分严重的，世界石油总产量的约60％经海上运输，洗舱水、压船水和其他含油废水以及沉船事故把大量石油带入海中。而许多国家设在沿海、沿河的工业区也向水体排出大量含油废水，据不完全统计，每年仅由此排入河流和海洋的石油达300—500万吨。
　　
　　石油进入海洋后的影响是多方面的，除其有毒组分危害海洋生物的生长、影响渔业生产外，还会降低海滨环境的使用价值、破坏海岸设施以及影响局部地区的水文气象条件和降低海洋的自净能力。海洋的石油污染将阻碍水体同大气之间的物质交换，据测定，每滴石油在水面上能形成0.25m2的油膜，每吨石油能覆盖5×106m2的水面、油膜使水面与大气隔绝，使水中溶解氧减少。从而降低海洋的自净能力。油膜覆盖水面阻碍海水的蒸发，影响大气与海洋的热交换，改变海面的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件产生一定的影响。
　　
　　海洋石油污染的最大危害是对海洋生物的影响，因为石油会覆盖或堵塞生物的表面和微细结构，抑制生物的正常运动，以及阻碍小型动物正常摄取食物、呼吸等活动，将对生物产生机械性损害。当水中含石油0.1～0.01mL/L时，对鱼类及水生物就会产生有害的影响，石油污染对幼鱼和鱼卵的危害尤其严重。
　　
　　（七）其他有机化合物
　　
　　如酚类，脂类化合物均具毒性。酚类化合物大量存在于煤焦油及各种煤的液化、气化产物中，是煤加工过程中主要副产物之一，酚类化合物在化学工业中有着广泛的用途。但却有着较大的毒性，其中苯酚是高毒物质，带作为合成中间载体使用，包括煤气、焦化、石油化工、制药、油漆等各类工业都排放出大量含酚废水，严重地危害生态和环境。如苯酚能溶于水，具有臭味，毒性较大。能使细胞蛋白质发生变性和沉淀。当水体中酚浓度为0.1～0.2mg/L时，鱼肉产生酚味；浓度高时，可使鱼类大量死亡。长期饮用含酚水，可引起头昏、贫血及各种神经系统疾病，甚至中毒。丙烯腈虽然毒性不高，但排放量较大，它们对环境的影响同样引人注目。
　　
　　（八）生物污染物
　　
　　城市生活污水、医院污水和污水处理厂排水排放入地面水体后，引起病源微生物感染。这些污水平常含有细菌如霍乱、伤寒、痢疾等肠道传染病菌，肠道病毒和肝炎病毒以及线虫、绦虫等能引起寄生虫病的季生蠕虫等。
　　
　　水体中的重金属污染
　　
　　重金属是构成地壳的元素，在自然界的分布非常广泛，在地壳中的含量虽低于0.l%，但广泛存在于各种矿物和岩石中，经过岩石风化，火山喷发，大气降尘，水流冲刷和生物摄取等过程，构成重金属元素在自然环境中的迁移循环，使重金属元素遍布于土壤、大气、水体和生物体中，与人工合成的化合物不同，它们在环境的各个部分都存在着一定的本底含量。
　　
　　重金属作为有色金属，在人类的生产和生活方面早就得到广泛应用，这使得环境中存在着各种各样的重金属污染源，由于人为活动使环境中某些金属积累，改变环境的本底浓度。采矿和冶炼是向环境中释放重金属最重要的污染源。向环境中排放大量废气、废水和废渣的重金属工业企业不计其数，其次化石燃料（煤、石油）的燃烧也是重金属的主要释放污染源。在局部地区甚至可能出现高浓度重金属严重污染。
　　
　　重金属大多属于周期表中的过渡元素，过渡元素的原子在化学反应时，不光外层电子参与，次外层、外数第二层电子也可以参与，因此，过渡元素一般都具有多种价态，能在较大范围内发生电子得失的氧化还原反应，在天然水体中，有富氧的氧化性环境和缺氧的还原性环境，就使得重金属在不同的水体环境中可能以不同的价态存在，重金属的价态不同，其活性和毒性效应也就不同。
　　
　　重金属在水环境中可以经过水解反应生成氢氧化物，也可与一些无机酸（如H2S、H2CO3）反应，生成硫化物、碳酸盐等，而这些化合物的溶解度都比较小，易生成难溶的沉淀物。这一特性使重金属污染物在水体中容易沉积、扩散范围有限，这是有利的一面；但是大量聚积于排污口附近底泥中的重金属污染物，将成为长期的次生污染源，一旦环境条件改变，会重新形成可溶性物质而释放到水体中，这显然对水体污染防治来说是一个值得引起注意的问题。
　　
　　重金属具有潜在危害性。重金属可以通过多种途径（食物、饮水、呼吸、皮肤接触等）进入人体，还可以通过遗传和母乳侵入人体。重金属不仅不能被降解，反而能通过食物链在生物体或入体内富集。与生物体内的生物大分子如蛋白质、酶、核糖核酸等发生强烈相互作用，造成急性或慢性中毒，危害生命。
　　
　　重金属在工厂、矿山生产过程中随废水排出，进入水体后不能被微生物降解。经食物链富集，能逐级在较高级生物体内千百倍地增加含量，最终进入人体。1955年～1972年日本富士山县神通川蜮，日本三人金属矿业公司锌铝冶炼厂排放含镉废水，污染神通川。两岸居民和矿工使用含镉废水，并用河水灌溉农田，使粮食中重金属含量增高。1955年后，当地出现怪病，患者腰、膝关节疼痛，随后遍及全身，最后骨骼萎缩，饮水不进，在衰弱中疼痛而死亡。
　　
　　水体的氮、磷污染和富营养化
　　
　　水体的富营养化现象，是水体中的浮游生物操作量和生长量的增大而产生的。富营养物质则是指那些含氮、含磷的化肥或洗涤剂等物质，它们进入水体后，使植物营养物增多，藻类大量繁殖，消耗水中溶解氧，从而影响鱼类生长。目前国内外许多湖泊、内海、江河发生富营养化现象。
　　
　　引起富营养化的物质，主要使浮游生物增殖所需的碳、氮、磷、镁、钾等20多种元素，以及维生素、腐殖质等有机物。
　　
　　1．营养盐类：
　　
　　对于生物的生长、繁殖，碳、氮、磷、硫、钙、镁、钾等是不可缺少的营养元素，而其中特别是以碳、氮、磷最为重要。碳来源于与大气的交流，比较衡定，变化不大，而氮、磷在水中的含量一般情况下比较少，成为水体营养状态的制约因子。氮以硝酸盐、亚硝酸盐、氨、尿素等形式存在于水中，作为氮源而被有效地利用，特别使硝酸盐，作为浮游生物的氮源是最好的。以无机物或有机物形式存在于水中的磷源都被有效地利用，尤以无机物形式的磷源利用率更高，氮有时有机物形式存在的磷源也能显著地促进浮游生物的繁殖。
　　
　　2．微量元素，如铁、锌、锰、铜、硼、钼、钴、碘、钒等是植物生长、繁殖所不可缺少的元素，研究表明，在这些微量元素中，特别是铁和锰具有促进浮游生物繁殖的功能。一般情况下，铁多来自于自然界的河流及底泥，在河水中的含量很高，锰主要来自电镀厂、冶炼厂、钢铁厂等工业废水。海水中铁、锰的溶解度很低。
　　
　　3．维生素类：
　　
　　维生素对浮游生物的生长、繁殖起着重要的作用，其中维生素B12是多数浮游生物的生长和繁殖不可缺少的要素，是限制其繁殖和分布的重要生理生态要素。
　　
　　3．有机物：
　　
　　有机物具有与铁、锰等微量元素螯合及作为维生素的补给源的作用，某些特殊的有机物对浮游生物的增殖有显著的促进作用，如据报道，酵母、谷氨酸等能使涡鞭毛藻类增殖5～40倍。
　　
　　氮和磷的发生源
　　
　　进入水体的氮、磷营养物，来源是多方面的。据估计，全球河流溶解氮和磷年自然排放量（根据对未受污染河流的测量）分别为1500万吨和1000万吨，全球每年向河流的人为排放量估计为：熔解氮700～3500万吨，溶解磷60～375万吨。这些营养物中仅有约44万吨的氮和30万吨的磷进入到深海的悬浮沉积物中。
　　
　　1．生活污水
　　
　　生活污水中常含有一定数量的氮（磷等营养物，大部分是来自人类的排泄物和洗涤剂。生活污水中的氮，主要来自人体食物中蛋白质代谢的废弃产物。新鲜生活污水中的有机氮约占60％。氨态氮约占40%，硝酸态氮仅微量，陈旧生活污水中有机氮转变成氨态氮而使氨态氮比例上升。人体代谢废物中还含有磷，特别使50年代以来含磷合成洗涤剂的大量使用，使生活污水中的磷含量急剧上升。
　　
　　2．工业废水
　　
　　工业废水也是水中氮、磷的重要来源，不少工厂在生成过程中会产生含氮、磷的废水。如焦化厂、化肥厂、石油化工厂、纺织印染厂、制药厂等非水中均含有大量氮，而食品加工、发酵、鱼品加工、化肥、洗涤剂生产、金属抛光等工厂的肥水中含有大量的磷。生活污水和工业肥水经生化处理后，剩余的大部分氮、磷随出水排入河道，这是城市附近河道中氮、磷的主要来源。
　　
　　3．农业排水
　　
　　农田中施用的氮、磷肥料，除一部分真正被农作物吸收利用外，其余的被土壤吸附、残留和溶于水中，相当部分通过雨水冲淋入江河湖泊，据统计，在农田中施用的氮肥的30%、磷肥的5%流失。近年来，化肥的大量使用，以及可耕地土壤质量的降低，导致肥料成分容易流失，氮和磷大量进入水体。
　　
　　4．家畜排水
　　
　　大量饲养家畜家禽，其废弃物和排泄物中含有大量氮、磷，如以单位个体计，牛排泄物的污染量约为人体排泄物污染量的4倍。随着雨水的冲刷，大量地进入水体。
　　
　　5．水产养殖。
　　
　　水产养殖业的发展，由于残饵、悬浮物以及鱼类的排泄物、粪便的污染，引起了养殖场和其周围水域的水质、底泥的环境恶化及水中氮、磷含量的增加。
　　
　　6．大气
　　
　　来自大气的氮和磷，与人类活动有着密切的关系，通过雨水而进入水体。大气中的氮，以硝酸盐态为主，其次为亚硝酸盐及氨态氮，磷酸盐也有一定的浓度。
　　
　　7．底泥
　　
　　在底泥表层或其上面的新生沉积物中所含的氮、磷，直接或通过底泥粒子间的间隙水等，溶入水中，形成二次污染源。湖泊和海域底质中所含氮和磷的量，几乎没有什么差别，氮为l000－10000ppm，磷为数百至数千ppm。
　　
　　氮、磷的溶除，机理上有所不同。氮以氧化分解的程度，磷以化学沉淀的形态成为溶出的重要因素。氮依靠细菌的作用，在间隙水中溶出，溶出的溶解态无机氮在底泥表面的水层中进行扩散，在贫氧水中，以氨态氮溶出为主，在富氧水中，则以硝酸态氮为主，其溶出速度以前者为快。底泥中的磷，主要是无机态的正磷酸盐占大部分，形成钙、铝、铁等不溶性盐类，在接近底泥表面的水中有充分的溶解氧时，正磷酸盐不溶出，反之，溶解氧不充分时，磷就溶出，底泥中磷酸铁的减少和磷的溶出量成比例。
　　
　　氮、磷污染的危害性
　　
　　1．氮、磷对水体的污染主要体现在引起水体富营养化。富营养化会使水中藻类恶性繁殖，大多数种类的蓝藻会使水产生霉味和腥臭味。许多种藻类还会产生毒素，可富集在水生生物体内，井通过食物链影响人类的健康。藻类死亡腐败后被微生物分解，消耗大量溶解氧，严重影响鱼类的生存。含有大量藻体可使水流变缓，长期下去大量藻类遗体可使河流和湖泊变浅、淤塞，最终成为沼泽地。近海水域由于氮、磷污染造成海域营养过剩，耗氧藻类过度繁殖会引起鱼类和无脊椎动物的大量死亡，改变底栖生物群落的组成，使珊瑚礁窒息而亡，由此引起的赤潮、棕潮、绿潮（依海藻颜色不同而称呼），
　　
　　在世界沿海区都有发现，其中包括如波罗的海、菏兰瓦登海、北海、黑海、日本赖户内海、墨西哥湾、美国北卡罗来纳沿海、加拿大爱德华王子岛沿海、东中国海等处，对海洋渔业资源和海洋生态环境带来极大的破坏。
　　
　　近年来的研究表明，藻类的过量繁殖，与磷酸盐的含量之间存在着某些平行关系，引起过量繁殖的那些藻类，往往能积累大量正磷刷盐。从藻类的生长来看，磷的需要尤为重要．这是因为水中氮的补充可以通过多种途径，特别是可以通过固氮微生物和蓝藻等来补充，据估计，一些固氮微生物固定大气中的氮的量，可满足湖泊中藻类需氮量的50％左右。根据 Liebig最低营养限制定律，水体中藻类的生长量受磷的含量限制更为明显，磷污染对水体富营养化的影响更大，控制磷污染对控制和防治水体富营养化显得尤为重要。
　　
　　世界合成洗涤剂年产量己将近2000万吨。我国目前使用的洗衣粉配方中大多含有17%左右的三聚磷酸钠（含磷量约4％），从1986到1996的10年间，我国洗衣粉产量增加了5倍。洗涤废水排放入江河湖泊后造成较高的磷负荷，成为一些湖泊水域富营养进程加快的原因之一。从70年代初开始，世界上许多国家研究发现，造成富营养化污染的磷主要来源是工业污水和生活污水，生活污水中的磷又主要来源于人体排磷和含磷洗衣粉废水。到1994年，美国五十个州中，有27个州，占人口总量42％的地区实行了禁磷措施。日本到1988年时，无磷洗衣粉产量已占到总产量的97%。目前世界上无磷洗衣粉和含磷洗衣粉的产量之比约为1:l。然而近年来，随着富营养化问题研究的深入和城市三级污水厂建设的逐年普及，人们对禁磷措施的科学性和有效性又提出了些新的观点。如英国绿色和平运动委员会主席行拜恩·琼斯教授通过分析认为，含磷洗衣粉对环境的正面影响与负面影响大体相当，甚至是前者还好于后者。1992年联合国《关于洗涤剂中磷酸盐及其替用品的研究报告》指出，降低水体中磷负荷的主要措施是：①禁（限）用含磷洗衣粉。②将污水引排到对富营养化不敏感的水域中。③加强生活污水的三级处理。磷酸盐作为合成洗涤剂的有效助洗剂，目前尚未能找到性能、价格上优于磷酸盐的代用品，在替代品中较好的是4A沸石、柠檬酸钠、层状硅酸盐等，国际上公认的是4A沸石。我国大多数地区水质硬度较高，使用无磷洗衣粉效果较差。实际上，湖泊富营养化现象的发生及对污染源的控制是一个十分复杂的过程，洗衣粉禁磷的措施虽然对缓解湖泊富营养化进程有一定积极作用，但仅能削减磷负荷的一小部分（10－20%），收效甚微，而生活污水的三级处理可削减磷负荷的90％以上，是消除水域富营养化的最有效的途径。据调查，我国绝大多数湖泊属于磷控制湖，控制磷污染对控制和防治水体富营养化显得尤为重要。水体中的磷根据其来源，可分为外源性磷和内源性磷，内源性磷是指来自水体内部的磷，而湖泊沉积物是湖水内源性磷的主要来源。通过人为的努力，外源性磷可以受到控制，而水体的内源性磷释放，特别是面积较大的水体，很难进行控制。
　　
　　2．增加了给水处理的成本。在自来水厂加氯处理时，原水中氮含量的增加会使加氯量大大增加、每克氨态氮须增加8～10克氯气。原水中的藻类会堵塞滤池，同时增加脱色、除臭、除味所加的化学试剂的量。
　　
　　3．还原态氮排入水中会因硝化作用而消耗水中大量的溶解氧，一个氨态氮氧化成硝酸态氮需耗去四个氧，其质量为氨态氮的4.57倍，从而使水中溶解氧降低。实验证明，水中溶解氧低于4mg/L时，鱼类就难以生存。溶解氧耗尽后，有机物在厌氧条件下分解会放出H2S和NH3的臭气使水质进一步恶化。
　　
　　4．化合态氮对生物和人体具有毒性，水中氨氮含量超过lmg/L时，即会使水生生物血液结合氧能力降低，超过3mg/L时，可于24～96小时内使金鱼、鳊鱼等死亡。若饮用氨态氮含量超过10mg/L的水（或硝酸态氮50mg/L），可引起高铁血红蛋白症。即当亚硝酸盐存在时，它可以把血液中输氧血红蛋白中的二价铁氧化成三价铁，变成高铁血红蛋白，从而失去输氧作用，严重时会发生窒息现象。有机氮化物在水中经微生物作用，可硝化分解为硝酸盐，再经还原为亚硝酸盐。它们在人体中可与仲胺作用生成强烈致癌致畸物亚硝胺。
　　
　　富营养化的防治
　　
　　富营养化是封闭型水域如湖泊、海域特有的现象，从引起富营养化的原因主要是由于氮、磷等污染物来看，无非是从入口和出口两个方面来进行控制。由于排入水体的氮、磷的人为因素与生活污水和工业污水的排放有关，因此使用低磷或无磷洗涤剂和肥皂，恰当处理食物残渣，加强水产养殖的管理，限制污染源排水，对污水进行深度处理，都是减少污染的选用方法。其中使用各种物理化学和生物化学的方法去除污水中的氮和磷，是防治富营养化最主要的方法。
　　
　　在排出的污水中，氮主要以蛋白质、氨基酸之类的有机态氮和氨态氮、硝酸态氮存在，水中氮的去除最理想的产物应该是氮气。物理化学法只能去除废水中的氨态氮，其他形态的氮无法去除。常用的物理化学去氮法有加氯气法、吹脱法、选择性离子交换法等。
　　
　　生物脱氮是最有效的脱氮技术。生活污水中的含氮物质主要是有机氮和氨态氮，生活污水中的生物除氮通常包括以下三个基本的过程：
　　
　　1．由于活性污泥或生物膜微生物物质的生长，使污水中的有机氮转化为氨态氮。
　　
　　2．氨态氮通过硝化作用被硝化细菌转化成硝态氮。
　　
　　3．通过反硝化细菌将硝态氮转化为氮气（或氧化亚氮），并进入大气。
　　
　　目前多数情况下，磷被认为是引起富营养化的主要物质。在除磷方法中，物理化学除磷法常用来弥补生化处理时除磷的不足。其中最广泛使用的是化学沉淀法，即加入沉淀剂以生成难溶性的磷酸盐或羟基磷酸盐沉淀，进行分离从而去除水中的磷。化学法除磷简便易行，适合水量小、水质成分波动大的含磷废水处理。然而降解沉淀后污泥量很大，难以处置。因此物理化学处磷法成本较高。
　　
　　生物除磷法，即活性污泥过量除磷，其原理是由于污泥微生物的代谢作用，导致微环境发生变化，结果使废水中的溶解性磷酸盐化学性地沉积于污泥上，从而随剩余污水的排放一起去除。涉及的主要假说为生物诱导的化学沉淀作用和生物积磷作用。
　　
　　有机物污染程度的指标
　　
　　一．溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）
　　
　　溶解在水中的氧称为溶解氧，溶解氧以分子状态存在于水中。水中溶解氧量是水水质重要指标之一。
　　
　　水中溶解氧含量受到两种作用的影响：一种是使DO下降的耗氧作甩，包括好氧有机物降解的耗氧，生物呼吸耗氧；另一种是使DO增加的复氧作用，主要有空气中氧的溶解，水生植物的光合作用等。这两种作用的相互消长，使水中溶解氧含量呈现出时空变化。
　　
　　若以CH2O代表有机物，则有机物氧化分解反应式为：
　　
　　CH2O＋O2→CO2＋H2O
　　
　　如果水中有机物含量较多，其耗氧速度超过氧的补给速度，则水中DO量将不断减少，当水体受到有机物的污染时，水中溶解氧量甚至可接近于零，这时有机物在缺氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。
　　
　　天然水体中DO的数量，除与水体中的生物数量和有机物的数量有关外，还与水温和水层有关。在正常情况下地表水中溶解氧量为5-10mg/L，在有风浪时，海水中溶解氧可达14 mg/L，在水藻繁生的水体中，由于光合作用使放氧量增加，也可能使水中的氧达到过饱和状态，地下水中一般溶解氧较少，深层水中甚至完全无氧。
　　
　　二．生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）
　　
　　地面水体中微生物分解有机物的过程消耗水中的溶解氧的量，称生化需氧量，通常记为BOD，常用单位为毫克/升。一般有机物在微生物作用下，其降解过程可分为两个阶段，第一阶段是有机物转化为二氧化碳、氨和水的过程，第二阶段则是氨进一步在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，转化为亚硝酸盐和硝酸盐，即所谓硝化过程。BOD一般指的是第一阶段生化反应的耗氧量。微生物分解有机物的速度和程度同温度、时间有关、最适宜的温度是15～30℃，从理论上讲，为了完成有机物的生物氧化需要无限长的时间，但是对于实际应用，可以认为反应可以在20天内完成，称为BOD20，根据实际经验发现，经5天培养后测得的BOD约占总BOD的70～80%，能够代表水中有机物的耗氧量。为使BOD值有可比性，因而采用在20℃条件下，培养五天后测定溶解氧消耗量作为标准方法，称五日生化需氧量，以BOD5表示。BOD反映水体中可被微生物分解的有机物总量，以每升水中消耗溶解氧的毫克数来表示。BOD小于1mg/L表示水体清洁；大于3-4mg/l，表示受到有机物的污染。但BOD的测定时间长；对毒性大的废水因微生物活动受到抑制，而难以准确测定。
　　
　　三．化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）
　　
　　水体中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量，以每升水样消耗氧的毫克数表示，通常记为COD。在COD测定过程中，有机物被氧化成二氧化碳和水。水中各种有机物进行化学氧化反应的难易程度是不同的，因此化学需氧量只表示在规定条件下，水中可被氧化物质的需氧量的总和。当前测定化学需氧量常用的方法有KMnO4和K2CrO7法，前者用于测定较清洁的水样，后者用于污染严重的水样和工业废水。同一水样用上述两种方法测定的结果是不同的，因此在报告化学需氧量的测定结果时要注明测定方法。
　　
　　COD与BOD比较，COD的测定不受水质条件限制，测定的时间短。但是COD不能区分可被生物氧化的和难以被生物氧化的有机物不能表示出微生物所能氧化的有机物量，而且化学氧化剂不仅不能氧化全部有机物，反而会把某些还原性的无机物也氧化了。所以采用BOD作为有机物污染程度的指标较为合适，在水质条件限制不能做BOD测定时，可用COD代替。水质相对稳定条件下，COD与BOD之间有一定关系：一般重铬酸钾法COD＞B OD5＞高锰酸钾法COD。
　　
　　四．总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）与总需氧量（Total Oxygen Demand，TOD）
　　
　　由于BOD测定费时，为实现快速反映有机污染程度的目的，而采用TOC与TOD测定法。它们都是使用化学燃烧法，前者测定结果以C表示，后者则以O表示需养有机物的含氧。由于测定时耗氧过程不同，而且各种水中有机物成分不同，生化过程差别也较大，所以各种水质之间，TOC或TOD与BOD5不存在固定的相互关系。在水质条件基本相同的条件下，BOD5与TOC或TOD之间有一定相关性。
　　
　　控制水体污染
　　
　　水是重要的自然资源，要认真保护，污染水体的污染物来自城市生活污水、工农业废水和径流污水，因此水污染是与各种环境污染相互联系的，必须从综合的观点进行考虑，才能取得较好的成效。
　　
　　废水排放是引起水污染的一个重要方面，目前可供考虑的控制废水的技术措施有：
　　
　　1．合理用水，减少排污
　　
　　工业废水有两种，一种是工业冷却水，与原料和产品不直接接触，杂质较少，只要把热量回收或稍加处理后，就能循环使用。另一种是工艺废水，它与原料直接接触，含有各种杂质。由于工业种类繁多，工艺条件差异，废水中的物质与浓度各不相同，比较复杂。若废液中物质浓度较高，则尽可能回收利用；或经一定处理后，再次返回原工序使用。
　　
　　2．改进生产工艺，减少废水排放，发展“绿色工艺”
　　
　　3．对废水进行处理后再排放（废水处理）
　　
　　①建立污水处理厂，对城市生活污水和工业废水进行处理后再决定排放或是加以利用。
　　
　　②应用土壤处理系统（让污水通过土壤，草地过滤进行牧草灌溉、林地灌溉），净化塘，生物净化等自然净化污水技术。在污水水质达标后再排放或引灌森林、种花、风景地、草地及经济作物、饲料作物、工业用粮等种植业。
　　
　　污水处理基本方法
　　
　　废物处理是用物理、化学或生物方法，或几种方法配合使用以去除废水中的有害物质，按照水质状况及处理后出水的去向确定其处理程度，废水处理一般可分为一级、二级和三级处理。
　　
　　一级处理采用物理处理方法，即用格栅、筛网、沉沙池、沉淀池、隔油池等构筑物，去除废水中的固体悬浮物、浮油，初步调整pH值，减轻废水的腐化程度。废水经一级处理后，一般达不到排放标准（BOD去除率仅25－40%）。故通常为预处理阶段，以减轻后续处理工序的负荷和提高处理效果。
　　
　　二级处理是采用生物处理方法及某些化学方法来去除废水中的可降解有机物和部分胶体污染物。经过二级处理后，废水中BOD的去除率可达80-90％，即BOD合量可低于30mg/L。经过二级处理后的水，一般可达到农灌标准和废水排放标准，故二级处理是废水处理的主体。
　　
　　但经过二级处理的水中还存留一定量的悬浮物、生物不能分解的溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物，并含有病毒和细菌。因而不能满足要求较高的排放标准，如处理后排入流量较小、稀释能力较差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自来水、工业用水和地下水的补给水源。 
　　
　　三级处理是进一步去除二级处理未能去除的污染物，如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等。废水的三级处理是在二级处理的基础上，进一步采用化学法（化学氧化、化学沉淀等）、物理化学法（吸附、离子交换、膜分离技术等）以除去某些特定污染物的一种“深度处理”方法。显然，废水的三级处理耗资巨大，但能充分利用水资源。
　　
　　排放到污水处理厂的污水及工业废水可利用各种分离和转化技术进行无害化处
　　
　　 
　　 基本原理
　　 常用技术
　　 
　　物理法
　　 通过物理或机械作用去除废水中不溶解的悬浮固体及油品
　　 过滤、沉淀、离心分离、上浮等；
　　 
　　化学法
　　 加入化学物质，通过化学反应，改变废水中污染物的化学性质或物理性质，使之发生化学或物理状态的变化，进而从水中除去；
　　 中和、氧化、还原、分解、絮凝、化学沉淀等；
　　 
　　物理化学法
　　 运用物理和化学的综合作用使废水得到净化
　　 汽提、吹脱、吸附、萃取、离子交换、电解、电渗析、反渗析等
　　 
　　生物法
　　 利用微生物的代谢作用，使废水中的有机污染物氧化降解成无害物质的方法，又叫生物化学处理法，是处理有机废水最重要的方法
　　 活性污泥、生物滤池、生活转盘、氧化塘、厌气消化等
　　 
　　
　　其中废水的生物处理法是基于微生物通过酶的作用将复杂的有机物转化为简单的物质，把有毒的物质转化为无毒的物质的方法。根据在处理过程中起作用的微生物对氧气的不同要求，生物处理可分为好气（氧）生物处理和厌气（氧）生物处理两种。好气生物处理是在有氧气的情况下，藉好气细茵的作用来进行的。细菌通过自身的生命活动——氧化、还原、合成等过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物（CO2、H2O、NO3－、PO43－等）获得生长和活动所需能量，而把另一部分有机物转化为生物所需的营养物质，使自身生长繁殖。厌气生物处理是在无氧气的情况下，藉厌氧微生物的作用来进行。厌氧细菌在把有机物降解的同时，需从CO2、NO3－、PO43－等中取得氧元素以维持自身对氧元素的物质需要，因而其降解产物为CH4、H2S、NH3等。用生物法处理废水，需首先对废水中的污染物质的可生物分解性能进行分析。主要有可生物分解性、可生物处理的条件、废水中对微生物活性有抑制作用的污染物的极限容许浓度等三个方面。可生物分解性是指通过生物的生命活动，改变污染物的化学结构，从而改变污染物的化学和物理性能所能达到的程度。对于好气生物处理是指在好气条件下污染物被微生物通过中间代谢产物转化为CO2、H2O和生物物质的可能性以及这种污染物的转化速率。微生物只有在某种条件下（营养条件、环境条件等）才能有效分解有机污染物。营养条件、环境条件的正确选择，可使生物分解作用顺利进行。通过对生物处理性的研究，可以确定这些条件的范围，诸如pH值，温度以及碳、氮、磷的比例等。
　　
　　近年来，在水资源再生利用研究中，人们十分关注各种纳微米级颗粒污染物去除的问题。水中的纳微米级颗粒污染物是指尺寸小于lum的细微颗粒，其组成极其复杂，如各种微细的黏土矿物质、合成有机物、腐殖质、油类和藻类物质等，微细黏土矿物作为一种吸附力较强的载体，表面常吸附着有毒重金属离子、有机污染物、病原细菌等污染物，而天然水体中的腐殖质、藻类物质等，在水净化处理的氯消毒过程中，可与氯形成氯代烃类致癌物，这些纳微米级颗粒污染物的存在不仅对人体健康具有直接或潜在的危害作用，而且严重恶化水质条件，增加水处理难度，如在城市废水的常规处理过程中，造成沉淀池絮体上浮、滤池易穿透，导致出水水质下降、运行费用增加等困难。而目前采用的传统常规处理工艺无法有效去除水中这些纳微米级污染物，一些深度处理技术如超滤膜、反渗透等又由于投资及费用昂贵，难以得到广泛应用，因此迫切需要研究和发展新型、高效、经济的水处理技术。