水體懸浮物的危害及其監(jiān)測(cè)方法

合肥學(xué)院 石一鳴

一、引言

懸浮物是水體主要污染物之一，其粒徑一般在亞微米至幾毫米之間。水體懸浮物普遍存在于海洋、湖泊、江河以及水庫等水體，嚴(yán)重干擾了各水體的正常活動(dòng)。懸浮物是各種污染物的載體,它能吸附部分水中有毒污染物并隨水流動(dòng)遷移。同時(shí)，會(huì)大大降低光的穿透能力，減少水中生物的光合作用并妨礙水體的自凈作用。不同大小的粒徑會(huì)對(duì)水體造成不一樣的破壞。亞微米級(jí)的懸浮顆粒物會(huì)對(duì)魚類產(chǎn)生危害,可能堵塞魚鰓,導(dǎo)致魚的死亡。微米級(jí)的顆粒物會(huì)妨礙水上交通，縮短水庫使用年限,增加挖泥費(fèi)用等[1]。我國《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了污水和廢水中懸浮物的最高允許排放濃度，《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)水中懸浮物以渾濁度為指標(biāo)作了規(guī)定。但是懸浮物的監(jiān)測(cè)在水環(huán)境檢測(cè)中經(jīng)常被忽略。因此，開展水體懸浮物的研究、污染物溯源、危害性分析以及監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)于水體質(zhì)量評(píng)價(jià)、水環(huán)境保護(hù)有著至關(guān)重要的作用。

二、水體懸浮物主要來源及其危害

（一）水體懸浮物的主要來源

水體懸浮物可以分為兩類：無機(jī)性懸浮物和有機(jī)性懸浮物。兩者的主要來源并不相同。水體中粒徑較大的無機(jī)懸浮物如砂礫、礦渣等主要來源于洗煤、選礦、冶金、建筑等形成的工業(yè)碎渣。一些較為細(xì)小的顆粒如粉塵等主要來源于水體兩岸的水土流失、水利排灰、農(nóng)田排水等。除此之外、雨水徑流、揚(yáng)塵也是無機(jī)懸浮物的主要來源[2]。水體中有機(jī)懸浮物如微生物、有機(jī)性顆粒物等主要來源于水體中微生物、水中動(dòng)植物的殘?bào)w，以及化工廠排水、農(nóng)業(yè)污水、生活污水中殘留的有機(jī)物。漁產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)由于養(yǎng)殖過程中飼料過量的投喂,極易產(chǎn)生大量由剩余餌料、水產(chǎn)生物泄物以及生物殘骸等組成的懸浮物[3]。

（二）水體懸浮物的危害

水體渾濁度是對(duì)水體懸浮物濃度最直觀的感受，水體懸浮物濃度過高會(huì)導(dǎo)致水體過于渾濁，影響水體質(zhì)量。觀賞類水景水體渾濁會(huì)導(dǎo)致水景觀賞度下降，增加水環(huán)境治理的成本。飲用水水庫水體渾濁會(huì)直接影響人體健康。水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)水體渾濁會(huì)影響魚類的進(jìn)食、魚卵的孵化以及堵塞魚鰓，導(dǎo)致魚類的死亡[2]。此外，水體渾濁也會(huì)影響水生植物的光合作用，懸浮物的增加會(huì)促進(jìn)一些浮游植物的生長(zhǎng)，而對(duì)另一些浮游植物產(chǎn)生抑制的作用。這會(huì)影響浮游生物種群的分布，打破水體生態(tài)平衡，危害水體正常生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)[3]。水體中懸浮顆粒物的沉降和轉(zhuǎn)移也會(huì)對(duì)水環(huán)境造成直接的破壞。水中泥沙的淤積對(duì)水庫蓄水、江河航運(yùn)等正常的水體功能造成了嚴(yán)重的干擾。相關(guān)部門每年會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間、人力、財(cái)力在江河湖泊的清淤挖泥工作中。懸浮物對(duì)各種物質(zhì)都有吸附作用，水體中幾乎不存在純凈的懸浮物。有些懸浮物本身不具有毒性，但會(huì)吸引有毒物質(zhì)的吸附，并隨著水流而轉(zhuǎn)移，擴(kuò)大水體污染范圍[3-5]。水體懸浮顆粒物的沉降和再懸浮在短時(shí)間是動(dòng)態(tài)變化的，這兩個(gè)過程直接影響了沉降通量的變化，對(duì)水體中各類物質(zhì)的循環(huán)都有重要意義。沉積物再懸浮的過程會(huì)對(duì)水體造成二次污染。沉積物的再懸浮過程會(huì)擾動(dòng)湖底沉積物釋放磷、重金屬、鹽分等物質(zhì)。此外，沉積物的再懸浮還會(huì)對(duì)水中生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，進(jìn)而干擾水中生物的食物網(wǎng)，破壞生態(tài)平衡[2-5]。

有機(jī)性的水體懸浮物，在水中逐漸發(fā)酵，使水體產(chǎn)生腥臭等異味，不僅對(duì)水環(huán)境造成污染，對(duì)大氣也產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。有機(jī)性水體懸浮物還會(huì)使水體富營養(yǎng)化，出現(xiàn)水華等現(xiàn)象，而且還會(huì)通過食物鏈的傳遞進(jìn)入人體，損壞身體健康[1-2]。

三、水體懸浮物監(jiān)測(cè)參數(shù)及其方法

懸浮物是水環(huán)境常規(guī)監(jiān)測(cè)中簡(jiǎn)單可靠的參數(shù)，其組成和來源的廣泛研究不僅有助于理解其在水域生態(tài)系統(tǒng)中的環(huán)境效應(yīng)和生物效應(yīng)，而且對(duì)于理解水域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水文水力學(xué)特征的響應(yīng)也具有重要的意義[6]。水體懸浮物監(jiān)測(cè)的參數(shù)主要有透明度、富集程度和粒度。其中透明度用于表征水體懸浮物濃度，富集程度用于表征水質(zhì)狀況、水體主要組成部分，粒度分布用于表征大部分水體懸浮物的粒徑分布。通過對(duì)水體懸浮物的濃度、類型、粒徑分布作出評(píng)價(jià)，進(jìn)一步用于水環(huán)境的監(jiān)測(cè)[6]。

（一）透明度

懸浮物濃度是水體重要的水質(zhì)參數(shù)之一，也是衡量水質(zhì)環(huán)境的重要指標(biāo)，水中懸浮物的多少?zèng)Q定了水體的透明度，進(jìn)而決定了太陽光照在水下的分布和浮游植物對(duì)光照的利用，最終決定了湖泊初級(jí)生產(chǎn)力[7]。水體透明度最簡(jiǎn)單的測(cè)量方法用測(cè)定薩氏盤的深度來間接地反應(yīng)光透入水中的深淺程度。其依據(jù)是可見光在水中的衰減程度,隨著透明度的降低,照度也會(huì)快速降低[2]。

（二）富集程度

通常使用總氮、總磷和藻類葉綠素a三個(gè)參數(shù)表征水體懸浮物引起的水體富集程度，用無機(jī)懸浮物和有機(jī)懸浮物占總懸浮物的百分比表征水體懸浮物的組成部分。總氮、總磷和藻類葉綠素a的測(cè)定分別采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法、鉬酸銨分光光度法和丙酮萃取-紫外分光光度法。分光光度法利用了物質(zhì)與光作用，具有選擇吸收的特性。由于不同的物質(zhì)其分子結(jié)構(gòu)不同，對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力也不同，因此具有特征結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)集團(tuán)，存在選擇吸收特性的最大實(shí)收波長(zhǎng)，形成最大吸收峰，而產(chǎn)生特有的吸收光譜[6-12]。總懸浮物、揮發(fā)性懸浮物、不可降解懸浮物采用稱重法測(cè)定。懸浮物總體上由無機(jī)顆粒物和有機(jī)顆粒物兩部分組成。將懸浮物置于馬弗爐中灼燒后，殘留部分為無機(jī)顆粒物，主要是碎屑礦物、粘土礦物等，燒失部分為有機(jī)懸浮顆粒物，主要是浮游動(dòng)、植物殘?bào)w和其他有機(jī)碎屑[13-15]。

（三）粒度

不同粒徑的水體懸浮物對(duì)水質(zhì)的主要影響不一樣，采取的治理手段也不一樣。因此獲取水懸浮物的粒度分布對(duì)水體質(zhì)量評(píng)價(jià)以及水環(huán)境保護(hù)都至關(guān)重要。目前，較為常用的水體懸浮顆粒物粒度測(cè)量方位是激光衍射法。激光衍射法利用了顆粒對(duì)光的散射作用，入射光照射至待測(cè)顆粒后發(fā)生散射效應(yīng)，散射角度與待測(cè)樣品粒徑具有對(duì)應(yīng)關(guān)系：待測(cè)樣品粒徑越小，散射角度越大。因此，通過不同角度上的散射光能分布可以求得待測(cè)樣品粒度分布。激光衍射法自動(dòng)化程度高、測(cè)量速度快，并且有著非常寬的測(cè)量范圍，市場(chǎng)上現(xiàn)有較寬量程的激光粒度儀可以達(dá)到亞微米級(jí)別到毫米級(jí)全范圍覆蓋[16-17]。

四、總結(jié)

水體懸浮物對(duì)水環(huán)境帶來了嚴(yán)重的破壞，無機(jī)性懸浮物和有機(jī)性懸浮物的主要來源不同、對(duì)水體造成的破壞也不同。水體中不同粒徑的懸浮物對(duì)水環(huán)境的影響也不一樣。無機(jī)懸浮物主要是各種污染物的載體、隨水流動(dòng)擴(kuò)大污染范圍。有機(jī)性懸浮物主要會(huì)增加水體富集程度、破壞水中生態(tài)系統(tǒng)平衡等。較大粒徑的水體懸浮物會(huì)造成河道堵塞、影響水運(yùn)、縮短水庫使用年限、增加挖泥費(fèi)用等。較小粒徑的水體懸浮物會(huì)降低水體透明度，阻礙水中生物的光合作用、妨礙水體自凈等。因此，對(duì)水體懸浮物的監(jiān)測(cè)有利于我們對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)、加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)。透明度、富集程度和粒度可以用于水體懸浮物的表征。透明度可以表征水體懸浮物的濃度。水體富集程度可以表示表征水體質(zhì)量以及水體懸浮物的主要組成部分。粒度可以表征水體懸浮物的粒度分布。常用于透明度測(cè)量的方法是薩氏盤法，常用于水體富集測(cè)量的方法是分光光度法和稱重法，常用于粒度測(cè)量的方法是激光衍射法。這些方法多為實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法，需要經(jīng)過采樣、運(yùn)輸?shù)冗^程。采樣點(diǎn)選取的不合理均、代表性差、運(yùn)輸過程保存保護(hù)不當(dāng)?shù)纫蛩囟紩?huì)直接影響測(cè)量結(jié)果。所以，水體懸浮物監(jiān)測(cè)的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、原位監(jiān)測(cè)。同時(shí)，應(yīng)該建立健全應(yīng)急報(bào)警機(jī)制，達(dá)到對(duì)水體懸浮物的實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警，從而防止災(zāi)害性事件的發(fā)生。