水是一种宝贵的自然资源，它是人类生存所必须的，是农业的命脉。水是一种可以更新的自然资源，它可以通过复原更新和不断的循环利用。地球表面约有70％被海水覆盖，而淡水只占全球总水量的3％，其中淡水的77.2％以冰帽和冰川形式存在于极地和高山上，可供人类直接利用的淡水资源是十分有限的，且在地球上的分布是不均匀的，如果对水资源开发利用过度或不合理，就会造成水资源的危机。
水体受到人类和自然因素的影响，使水的感官性状、物理化学性能、化学成分、生物组成及底质情况产生了恶化，称为水污染。最突出的是由于人类的活动或其他活动产生了废水和废物，这些物质未经处理或未经很好地处理进入水体，其含量超过了水体的自然净化能力，导致水体的质量下降，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。
造成水体污染的原因可分为天然污染源和人为污染源；按污染源释放的有害物种类可分为物理性（如热和放射性物质）污染源、化学性（无机物和有机物）污染源、生物性（如细菌、病毒）污染源。另外按污染源分布和排放特征可分为点污染、面污染和扩散污染源。
点污染源是指工业生产过程产生的废水和城市生活污水，一般都是集中从排污口排入水体；面污染源是相对点源而言，主要指农田灌溉形成的径流和地面水径流；扩散污染源是指随大气扩散的有毒、有害污染物通过重力沉降或降水过程污染水体的途径，如酸雨、黑雪等。
水质是指水和水中所含杂质共同表现出来的综合特性。水质指标是用于表示水中杂质的成分、种类和数量。水质指标项目繁多，按其性质一般可以分为物理的、化学的和生物的三大类。
第一类：物理性水质指标，包括
感官物理性指标如：温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等。
其他物理性指标如：总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等。
第二类：化学性水质指标，包括
一般的化学性水质指标如：pH值、硬度、各种阳离子、阴离子、一般有机物质等。
有毒的化学性水质指标如：重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。
有关氧平衡的水质指标如：溶解氧（DO）、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总需氧量（TOD）及总有机碳（TOC）等。
我国水体污染防治对策
总之，我国近期水污染防治的原则和对策为：
1．流域或区域进行水污染综合防治
2．工矿企业造成的水污染进行积极防治
3．城市污水加强治理
4．农村水污染治理
水体中的污染物可分为四大类，即“无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物和有机有毒物”。无机无毒物主要指酸、碱及一些无机盐类和氮、磷等植物营养物质。无机有毒物主要指各种重金属（汞、镉、砷、铬、铅等）和氰化物、氟化物等。有机无毒物主要指在水环境中比较容易分解的有机化合物，如碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等。有机有毒物主要指苯酚、多环芳烃和各种人工合成的具有积累性的稳定有机化合物，如农药等。有机污染物特征是耗氧，有毒物的特征是生物毒性。
生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等在微生物作用下易于份解，最终分解为简单的无机物：二氧化碳和水。这些有机物质分解过程中需要消耗水中的溶解氧，故称之为需氧有机污染物。
溶解氧（DO, dissolved oxygen） 水中的溶解氧是溶于水中的自由状态氧分子的量它是支配水生生物生存和有机污染物分解类型及水体自净作用强弱的重要因素，因此是水体质量好坏的重要指标。
水体中溶解氧的来源有两个方面：一是由大气中的氧通过扩散方式补给，这是水中溶解氧的主要来源；二是水生植物的光合作用也放出氧。水体中溶解氧减少有三个方面：一是耗氧有机污染物在降解时耗氧；二是还原性无机物质氧化时耗氧；三是生物呼吸过程吸收氧。上述氧的补给与消耗的状态不同，使水质处于不同的状态中，如：
生化需氧量（BOD, biological oxygen demand） BOD表示水中有机污染物被微生物分解所需的氧量，可以间接地反映出有机污染物的含量BOD愈高表示水中需氧有机污染物愈多。
化学需氧量（COD， chemical oxygen demand） COD是指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需要的氧量。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾或高锰酸钾
耗氧污染物对鱼类的危害是通过降低水中溶解氧而实现的。
这里所说的植物营养物主要指氮和磷，从农作物生长角度看，它们是重要的肥料，但过多的植物营养物进入水体将恶化水体质量，影响渔业发展，危害人体健康，产生“富营养化”。
1．水体富营养化及其危害
“富营养化”是湖泊分类与演化的概念。湖泊学家一致认为富营养化是水体衰老的一种表现。随着水体植物营养物含量的增加，将导致水生生物主要是各种藻类大量繁殖。藻类占据湖泊中越来越大的空间，有时甚至有填满湖泊的危险，这样便使鱼类生活的空间越来越缩小。随着水体富营养化的发展，藻类种类数逐渐减小，而个体数迅速增加，藻类过度旺盛的生长繁殖将造成水中溶解氧的急剧变化。藻类的呼吸作用和死亡藻类的分解作用耗氧，能在一定时间内使水体处于严重缺氧状态，从而严重影响鱼类的生存，问题严重时，常使鱼类大量死亡。
在自然界物质的正常循环过程中也有可能使某些湖泊由贫营养湖发展为富营养湖，进一步发展为沼泽和干地。
一般把比重大于5以上的金属叫重金属。在美国提出的优先污染物中，所列出的重金属为砷、镉、铬、铅、汞、铜、镍、锌、硒等，其中砷和硒等并不是金属，而是类金属。
砷的人为污染来源主要来自砷矿的开采，含砷的铅、锌、铜矿的开采和冶炼，煤和石油的燃烧和上述使用砷化物的工厂排放。另外，农田径流和洗涤剂中也含砷。
镉的污染源主要包括采矿、冶金、电镀、化工、染料、墨水制造、照相、纺织、核技术、肥料、氯碱制造业和炼油等工矿业的废水。
二价铬毒性最低，在自然界中，生物体中主要以三价铬的形式存在。它是人畜不可少的微量元素，单积累过多就出现毒害。六价铬是毒性最大的形态，其毒性比三价铬高100倍，上述三种价态的铬可以在不同的条件下相互转化。
汞的污染源主要来自采矿、选矿、冶金电镀、化工、墨水制造、造纸、制革、制药、纺织、肥料和氯碱制造等工矿企业，汞的天然形态为朱砂——HgS。
铅主要用作电缆、蓄电池、铸字合金和防放射性材料，也是油漆、农药、某些医药的主要原料。
重金属迁移指重金属在自然环境中空间位置的移动和存在形态的转化，以及由此引起的富集与分散现象。
重金属污染物在自然环境中的迁移，按照物质运动的形式，可分为机械迁移、物理—化学迁移和生物迁移三种类型。
水体中油类污染物的来源 船舶、工业排入、海底石油开采、大气石油烃的降落。
石油污染的危害 近海石油污染、局部的大量石油溢出会引起火灾、生态影响。
水污染对土壤的影响
1．离子态有害物质的土壤效应
离子态物质随灌溉水进入土壤后，不仅是单纯的迁移和积累，它还将引起土壤物理、化学和物理化学性状发生一系列变化。
a．提高土壤含盐量 b．提高土壤溶液渗透压 c．恶化土壤物理性质
2.耗氧有机物的土壤效应
a．污水灌溉对土壤有机质和氮素物质的影响 b．污水灌溉对土壤孔隙状况变化的影响
3.重金属对土壤微生物和酶的影响
a．对土壤微生物的影响 b．对土壤酶活性的影响 当土壤中重金属含量超过一定浓度后，对土壤中的脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶产生影响，抑制其活性
水污染对作物的影响
1．离子态物质的作物效应
盐、碱离子态物质随灌溉水进入土壤后，会提高土壤溶液的渗透压，影响作物根吸水，遭受盐害的作物常出现斑状缺苗、生长矮小和叶体失绿等现象
2．耗氧有机污染物的作物效应
a．生育的影响 污灌明显地影响作物的生育进程。这种影响具有双重性:既有有利的一面，也有不利的一面。
b．作物产量的影响 由于水质不同，作物类型的不同，污灌对作物产量的影响也不同。
c．对作物品质的影响 对表观品质的影响，表现为增加出糙率、死米率和碎米率，降低净谷率。好米率初期增加，长期污灌则可能下降。
重金属的作物效应
农作物除在各器官积累重金属外，还在形态特征上，在生长发育上、产量上均表现出受害症状，常常可以从具体表现特征来判断作物受重金属危害的状况。
1．金属汞(Hg)
Hg对水稻和小麦的毒害主要表现在根部。根系的生长受抑制，呈褐色，数量减少，干物重下降。地上部分生长也受抑制，有效分孽降低。叶片浓绿，呈现贪青、晚熟。严重受害时，叶片发黄，以致整株植物枯萎。
2．金属镉(Cd)
低浓度Cd对植物生长略有刺激作用。浓度过高时植物受害。水稻受害后叶片失绿，叶尖干枯，叶片出现褐色斑点与条纹。小麦受Cd危害后，叶色发黄，出现灼烧状枯斑。叶脉发白，分孽减少，生长迟缓。严重受害时不开花结实，直至植株死亡。
3． 铅(Pb)
低浓度时对作物危害的症状不明显，当土壤含铅量大于10O0mg/kg时，秧苗叶面出现条状褐斑，苗身矮小。分蘖苗减少，根系短而少，当土壤含铅量为400Omg/kg时，秧苗的叶尖及叶缘均呈褐色斑块，最后枯萎致死。
4． 重金属铬(Cr)
小麦遭受Cr的毒害后，开始叶鞘出现褐斑，叶片上有缺绿斑点或铁锈黄斑，整个叶片呈黄绿色。经镜检可见叶脉周围的薄壁细胞受到破坏，根部变细，呈黄褐色，最后植株严重枯萎致死。受害较轻时症状不明显，仅生长发育受抑制。
5．类金属砷(As)
砷对农作物的营养生长具有明显的抑制作用，表现为生长不良、植株低矮，分孽减少、叶色浓绿。水稻受害后根系生长受抑制，呈铁黄色、抽穗期延迟，不结实率增加。严重则致死。
水污染对人体的影响
离子态有害物质和耗氧有机物对人体健康无直接影响，其效应是通过对土壤环境和作物生长、产量的影响而体现的
1．酚 酚主要作用于神经系统引起头晕、贫血，从而使肝、肾和心脏等内脏器官遭受损失。不过酚类化合物的毒性首先表现于水体中各种生物，如鱼类、贝壳类、海带、微生物等都可中毒而影响生长和繁殖。
2．多氯联苯 多氯联苯虽然并不直接用做农药，但它在自然界的习性与滴滴涕类似，是水质和土壤的重污染物质。1968年初，日本九州发现了一种奇特的病症。症状是眼皮发肿，手掌出汗，全身起红疙瘩，严重者呕吐恶心，肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止。到七八月份，患者达5千多人，其中有16人死亡。经调查，原系九州大牟田市一家食用油工厂在生产米糠油时，在脱臭过程中使用了多氯联苯作载热体，因管理不善使多氯联苯混入米糠油中，造成食物中毒，即当时轰动世界的“米糠油事件”。
3．有机磷农药
有机磷农药的主要危害是其急性中毒作用。急性中毒可导致中枢神经系统功能失常，出现诸如共济失调、震颤、思睡、神经错乱、抑郁、记忆力减退和语言失常等症状。它对酶系统亦有作用，特别是对胆碱脂酶活性有抑制作用。有机磷的慢性接触对视觉机能有损害，对生殖功能亦有影响。
4．有机汞农药
著名的日本水俣病就是由有机汞引起的，有机汞蒸汽即使吸入少量也是有毒的。种子消毒用的二甲基汞盐和二乙基汞盐等，在处理时很容易侵入中枢神经，引起视觉障碍，运动失调，四肢麻木等中毒症状。甲基汞还有催畸性，影响母体中胎儿的正常发育。
5．有机氯农药
有机氯化合物微溶于水，而易溶于脂肪，蓄积性很强，在水生生物中经过食物链逐步富集，在体内含量可达到水中的几十万倍，最终可进入人体。在人体则蓄积于脂肪器官，如肝、肾、肠，各种腺体内，可引起白血病、癌症等，但尚无定论。对鱼类和水鸟则可影响生长和繁殖，甚至中毒死亡，已有明显的事例。目前对DDT、六六六等农药已在许多国家限制使用，但世界上的残留量不能立即消除，有机氯农药虽可在日光照射下迅速地分解，但它对人和动物的毒性剧烈，残留期数日内仍可发生毒害作用。
重金属
1．汞(Hg) 汞在人体中蓄积于肾、肝、脑中，主要毒害神经系统，破坏蛋白质、核酸，出现手足麻痹、神经紊乱等症状。
2．镉(Cd) 在饮用水中浓度超过0.lmg/L时，就会产生蓄积作用，引起贫血，新陈代射不良，肝病变以至死亡。在肾脏内蓄积引起病变后，会使钙的吸收失调，进一步引起骨病变，发生骨软化和骨折。日本发生的“骨疼病”公害就是镉中毒引起的，也正是在此之后才开始了对镉毒性的重视。
3．铬(Cr) 六价铬有强氧化性，对皮肤、黏膜有剧烈腐蚀性，经口摄入可发生胃肠黏膜炎。摄入量达到2.5mg/kg体重时，可发生毒物性肾炎及尿毒症致死。重铬酸盐即通称红矾，一直作为毒物对待。近来研究认为吸收铬对人还有致癌性。
4．铅(Pb)
铅的毒性影响神经系统、骨骼和血液，可造成贫血、神经炎、肾炎等症状。各种化合物的毒性不同，例如PbCO3毒性较弱，而PbO特别是Pb3(AsO4)2毒性更强。
5．砷 (As)
砷是传统的剧毒物，俗称砒霜即三氧化二砷成年人口服100—13Omg可致死，长期饮用0.2mg/L以上含砷的水会慢性中毒。慢性中毒表现为肝、肾炎症、神经麻痹和皮肤溃疡。我国台湾省有深井水含1—2.5mg/L的砷而使饮用者慢性中毒，发生所谓黑足病，并发展到全身皮肤而致死亡。蔬菜、粮食、烟草中均可能一定量的砷。近年来发现其有致癌作用。
控制水体污染物排放量及减少污染源排放的废水量等，是控制水体污染的基本途径。如：①改革生产工艺，尽量改用不用水或少用水，尽量不用或少用易产生污染的原料、设备及生产工艺，如采用无水印染工艺，可消除印染废水的排放，采用无氰电镀工艺使废水中不含氰，和争取“零”排放等。②重复利用废水，尽量采用重复用水及循环用水系统，使废水排放量减至最小。如利用轻度污染的废水作为锅炉的水力排渣用水或作为炼焦炉的熄焦用水等。③回收有用物质，尽量使流失至废水中的原料和成品水分离，就地回收。这样做既可减少生产成本，增加经济效益，又可大大降低废水浓度，减轻污水处理负担。
污水的排放是不可避免的，对污水的处理技术也不断地发展。根据所采取的自然科学的原理和方法，可以分为物理法、化学法、物理化学法和生物法 (又称生物化学法)。
物理法主要是利用物理作用:在处理过程中不改变污染物的化学性质。属于物理法的有格栅、过滤、离心、沉淀、隔油、气浮、蒸发和结晶等。
格栅 在水处理过程中，格栅是用来除去那些可能堵塞水泵机组和管道阀门的较粗大的悬浮体。
筛网和捞毛机 某些工业，例如毛纺、化纤和造纸等，在排出的废水中含有大量长约1～2OOmm的纤维类杂物。这些呈悬浮状的细小纤维，不能用格栅除去，也很难用沉淀法去除。筛网和捞毛机是一种能截留这类悬浮污染物的机械装置。筛网具有振动筛网和水力筛网。捞毛机有圆筒型和链板框式两种。
沉淀 沉淀法是水处理中最基本的方法之一。它是利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能，在重力的作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。
隔油和破乳 含油废水通常有三种状态:①呈悬浮状态的可浮油；②呈乳化状态的乳化油；③呈溶解状态的溶解油。
水的化学处理法是利用化学作用以除去水中的污染物。这时常加入化学药剂，或使不同种类的污水混合，促使污染物混凝、沉淀、氧化还原和络合等。
水的软化通常用石灰苏打法和阳离子交换法。石灰苏打法加入两种化学试剂:熟石灰Ca(OH)2和苏打Na2CO3。加入Na2CO3的作用是提供 -离子促使Ca2+离子形成下列沉淀以除去。
化学混凝所处理的对象，主要是水中微小悬浮物和胶体杂质。混凝的作用是靠加入混凝剂。混凝剂有无机混凝剂，目前应用最多的是铝盐和铁盐；还有高分子混凝剂，主要有聚合氯化铝、氯化铁，和天然或人工合成的聚丙烯酰胺等。
废酸液和废碱液应尽量回收和利用，只有在低浓度的含酸或含碱废水时，因回收价值不大，这时可采用申和处理。如果同时有酸性和碱性废水时，可以先将它们混合中和，然后对剩余的酸或碱再投药中和。
在废水中的某离子，是否可采用化学沉淀法分离，取决于选择适宜的沉淀剂。
水中有些无机和有机溶解性杂质，可以通过氧化还原反应，转化成无害物质，或转化成易于从水中分离的气体或固体，从而达到处理的要求。主要有空气氧化法、氧化处理、臭氧氧化、还原法等。
生物处理主要是利用微生物分解有机污染物以净化污水。
活性污泥法由于具有净化效率很高等优点，所以目前应用最广。
生物处理 (又称生化处理)的优点是:（1）效率高、(2)适用范围广、(3)可处理的水量大，技术方法成熟
生物膜法
使废水流过固定支承物表面的生物膜，利用生物氧化作用和各相间的物质交换，以降解废水中的有机物。生物膜法主要有以下几种:
1．生物滤池法
生物滤池法又可分为圆形洒滴池和塔式生物滤池。塔式生物滤池的优点是占地面积小，易设计和造价低。缺点是废水的滞留时间短，废水中含有的大有机分子很难被分解。
2．生物转盘法
生物转盘是由塑料小盘或小格组成的圆形滚筒，一半浸入废水中，一半露在空气中，盘格上挂有生物膜，处理时，滚筒不断地慢慢转动。
水的土地处理系统
水的土地处理系统是指在人工调控及系统自我调控的条件下，利用土壤-微生物-植物组成的生态系统对废水中的污染物进行一系列物理的、化学的和生物的净化过程，使废水的水质得到净化和改善；并通过系统的营养物质和水分的循环利用，使绿色植物生长繁殖，从而实现废水的资源化、无害化和稳定化的生态系统工程。
根据处理地区土壤渗滤速度的大小，可分为以下三种类型:
1．快速渗滤系统（Rapid in filfration），也称RI系统 适用于渗透性良好的沙土或壤沙土。
2．污水慢速渗滤系统（Slow rate），也称为SR系统 适用于慢速渗透的土壤。
3．污水地表漫流系统（Overland flow），也称为OF系统 主要应用于透水性不好的粘土上。
氧化塘
氧化塘 (Ecological lagoon)：是利用天然池塘或人工修造的浅水池塘(塘深一般0.5~1.5m)的污水处理方法。由于投资省，管理简便，目前已广泛被国内外使用。
氧化塘处理废水的基本原理是在水中溶解或悬浮的有机物经微生物作用进行有氧分解，同时放出NH3和CO2溶于水中供藻类进行光合作用，放出的氧供微生物分解有机物的需要。
氧化塘可分为：
厌气氧化塘 厌气氧化塘主要靠大气供应氧气，在塘底进行厌气分解，污染物仅在表层进行好气性分解。
好气氧化塘 好气氧化塘又称为高效氧化塘，水深约15～30cm，阳光可透过水层到达塘底
通气氧化塘 通气氧化塘又称为曝气氧化塘。水深一般为2～5m，由于采用机械通气，故塘内能保持良好的充气状态，提高了BOD的负荷，缩短了处理时间，此外，通气氧化塘还具有占地较少的优点，不过投资和运转费用较大，但常被欧美很多国家采用。
兼性氧化塘 兼性氧化塘水深约0.6～1.5m，在表层进行好气分解，塘底进行厌气分解。这类氧化塘具有处理效率高，管理简便和比较经济等特点。
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