生活饮用水中的化学应用
摘要：我国的水资源存在两大主要问题：一是水资源短缺，二是水污染严重。人均淡水资源仅为世界平均水平的1/4，在世界上名列110位，是全球人均水资源最贫乏之一。但在生活中，河流、淡水湖及浅层地下水等天然水是人类饮用水的主要来源。天然水含有很多杂质如泥土、可溶性物质和致病细菌等，从天然水获得可以饮用的水，同时也就衍生出了纯净水。但在水污染上国家应该防患未然。
关键字：水污染 获取 饮用水 纯净水 防患未然
水污染是有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失，污染环境。污水中的有机物被微生物分解时消耗水中的溶解氧，影响鱼类等水生生物的生命，水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生了硫化氢、硫醇等难闻气体，使水质进一步恶化。同时我们也该能从自然生活中获取饮用水和纯净水，但是从天然水获得可以饮用的水，一般须经过沉降悬浮物、杀菌消毒等步骤。针对国家的水资源应该积极采取措施防患未然。
一．污水处理与环境保护
（一）几种重要的水污染：
（1）地下水污染：
与地表水一样，地下水也受到了污染的威胁，主要来自于地表或土壤水的下渗，农用氮肥以及垃圾中的油、酚污染着地下水，氮肥中的硝酸盐一旦进入地下，便转变为亚硝酸盐，它在人体中能够转变成致癌物质。地面植被的破坏和湿地的排水减少了地表水的渗透，从而降低了潜水面。由于城市和工业的过度需要，淡水不断被抽出作为生活和工业用水，然后作为地表污水重新排放，因而还会导致潜水面的进一步下降。另一方面，大量频繁的灌溉可以增强渗透作用，使潜水面一直升到地表。而在干旱地区，被水渗透的土地由于异常的蒸发作用，引起地下水中盐类的沉淀，迟早会变成不能耕作的盐碱地。
（2）海水污染
污水、废渣、废油和化学物质源源不断地流入大海。在许多海域，倾倒混有石油的污水是非法的，但这种事仍时有发生，而真正的石油灾难是在巨型油轮泄漏或沉没时发生的。如今我们设法用化学品使水中石油沉淀以达到清除石油的目的。向海洋倾倒化学和放射性废物的作法已持续多年。容器总有一天会腐蚀掉，有害物质便将进入海水中。我们对深层水与表层水的循环情况还了解不多，其过程或许比我们以前所想的要快。因此有害物质就会扩散到生物活动的水层中去。
（3）水体富营养化
湖泊、水库等水域的植物营养成分（氮、磷等）不断补给，过量积聚，致使水体营养过剩的现象称为水体“富营养化”。由于水体中营养物质过多，水生生物（主要是藻类）大量繁殖。藻类的的呼吸作用及死亡藻类的分解作用消耗大量的氧，致使水体处于严重的缺氧状态，并分解出毒物质，从而给水质造成严重的不良后果。
富营养化虽然是一个自然过程，但人类的活动（如大量生活污水直接排入水体）可能会加速这一过程，这种情况下的富营养化称为人为富营养化。富营养化的直接后果的造成大量的鱼类的死亡，另外对工业、生活、灌溉用水都有不利的影响。
（4）赤潮
赤潮究竟是一种原本就存在的自然现象，还是人为污染造成的，至今尚无定论。但根据大量调查研究发现，赤潮发生必须具备以下条件：
a海域水体高营养化；
b某些特殊物质参与作为诱发因素，已知的有维生素B1、B12、铁、锰、脱氧核糖核酸；
c环境条件，如水温、盐度等也决定着发生赤潮的生物类型。发生赤潮的生物类型主要为藻类，目前已发现有63种浮游生物，硅藻有24种，甲藻32种、蓝藻3种、金藻1种、隐藻2种、原生动物1种。
（二）污水处理
（1）、城市污水处理工艺
城市污水处理厂多采用活性污泥法二级处理工艺来进行污水处理。这种工艺的一级处理是指在沉淀池中通过过滤除去污水中的固体沉淀物和悬浮物，再加入一定量的化学试剂中和污水中的酸性或碱性物质。二级处理是指采用空气曝气活性污泥法，利用细菌等微生物除去废水中的有机污染物。当废水进入放有活性污泥的曝气池时，细菌在大量氧气的参与下对有机物进行分解，使一部分有机物转化为新的细菌菌体成分，另一部分有机物转化为二氧化碳和无机盐。在二次沉淀池中，污泥和水分开，从而使废水得以净化。
（2）水环境调节
采用加深、拓宽，疏浚河道、河流改道、开挖新河或修建其它水利工程设施，将水质较好的较大水体，引入城市水系，达到稀释城市水域污染物浓度的作用。水环境调节虽然没有削减城市污染物总量，但它在活化水环境、改善水域生物生态系统和水环境面貌上有积极作用，凡有条件进行水环境调节的城市应尽量采用。
（3）截污
利用截污沟保护特定的水体目标，达到被保护水体在截污段不再加重污染。但认为采用了截污方法就能把城市污染控制住的想法是不适当的。因为它只能截住截污沟附近或直接排入被保护水体的污染源，阻止水质差的支流、地下水进入被保护水体；与此同时，水质较好的地下水和因在被保护水体和截污沟间形成的水位压差，而使较多水质较好的渗漏水进入截污沟（反之则倒渗），深隔水墙的成本又太高。因此，截污沟水中的污染物浓度不会很高，可削减的污染物总量是有限的。截污方法是在权衡截污目的、工程造价、环境条件、截污水出路、处理方法和处理成本条件下可供选用的方法。
（4）清淤
污染物来源多且坡度缓的水域，通常累积较厚的污泥。有机物百分含量高达二位数，而水体的CODMn达15毫克/升时，就是国标规定最差的Ⅴ类水了。污泥是水下的污染源库，在气温变化大或持续高温时，底泥上翻进入水体形成黑臭或造成污染事故。因此，在有较厚污泥堆积的水域，清除污泥是削减水域污染物、改善水环境的必要措施。
（5）建设船舶污染物几种处理中心
大部分较小船舶没有能力对船舶物（含油废水、生活污水、生活垃圾和其它固体废弃物）进行无害化处理。因此，要按照中华人民共和国水污染防治法实施细则的规定，在港口码头建设船舶污染物接收与集中处理设施，禁止船舶向水体直接排放污染物（有处理能力的要达标排放）。但是，至今此项基础设施建设还不能满足船舶污染防治需要。
(6）建设城市处理厂
据计算，主要城市的生活排污量已超过工业污染源排放。尤其是在大城市的城区，生活污水COD排放量可占城市COD总量的60%-70%以上。建设有完善管网系统（清污分流）的城市污水处理厂是城市水污染控制的最重要方法。
(7)除上述方法以外，城市水污染控制的方法还有：生物净化、氧化塘处理、控制城市垃圾和其它固体废弃物对水体的污染，为防治水体富营养化禁用含磷洗涤剂和其它水污染防治管理措施。
二．饮用水的获取
（一）饮用水的提取
（1）离子交换法通常所采用的方法是将原料水通过离子交换树脂，使水中的离子与树脂上的离子进行交换。阳离子交换树脂上的H+与水中的阳离子(如Ca2+)进行交换，释放出H+，而阴离子交换树脂上的0H一与水中的阴离子(如Cl-)进行交换，释放出OH一。H+与0H一结合生成纯水，达到除去离子的目的。离子交换法能有效地除去某些离子，却无法有效地除去其中的有机物或微生物，所以常在离子交换树脂之前进行活性炭过滤处理，以除去有机物。经过离子交换的水再用紫外线或臭氧消毒，就得到可以直接饮用的纯净水。
（2）反渗透法反渗透法采用的反渗透膜孔径很小，在外加压力的作用下只有水分子能通过，从而得到纯净水。利用这种原理也可以进行海水淡化。
在清除水中有害物质得到纯净水的同时，也除去了水中的微量元素。天然水中有多种微量元素是人体所必需的。有的微量元素(如硒)很难从食物中摄取，而主要是从水中得到。长期饮用纯净水，有可能引起一些微量元素缺乏症。
（3在沉淀池中加人絮凝剂静置，水中的悬浮物可沉淀到池底。使水通过细砂，以除去沉淀和残存的悬浮物。曝气：把水暴露在空气中，使水与空气的接触面增大，增加水中氧的含量，以加速水中有机物的分解。消毒：加入杀菌消毒剂杀灭水中有害的微生物。
（二）纯净水的净化
（1）对少量水通常使用加热煮沸法来杀菌消毒，对大量水多采用强氧化剂氧化法进行杀菌消毒。这些强氧化剂也称为杀菌消毒剂。
几种消毒剂
试剂名称 成分 特性
氯气 C12 具有强氧化性，有毒，易与有机物在光照条件下发生取代反应，与水反应生成次氯酸
漂白粉 Ca(C10)2和
CaCl2的混合物 Ca(ClO)2：本身具有强氧化性，在空气中与二氧化碳和水反应生成易分解的次氯酸而容易变质
二氧化氯 C102 具有强氧化性，有毒，不易与有机物在光照条件下发生取代反应
(2)将铝盐或铁盐等絮凝剂加入水中，会形成氢氧化铝或氢氧化铁胶体，它们吸附水中的土壤胶体等自然胶体及悬浮物质形成絮状物。然后沉降。常用的絮凝剂还有聚合铝、镁盐和有机絮凝剂等。
三．治理水污染
（1）强化对饮用水源取水口的保护： 有关部门要划定水源区，在区内设置告示牌并加强取水口的绿化工作。定期组织人员进行检查。从根本杜绝污染，达到标本兼治的目的。
（2）加大城市污水和工业废水的治理力度：加快城市污水处理厂的建设对于改善我市水环境状况有着十分重要的作用。目前随着城市人口的增加和居民生活水平的提高，我市的废水排放量正在不断地增加，而城市污水处理厂却没有相应地增加，这必然会导致水环境质量的下降。因此建设更多的污水处理厂是迫在眉睫的事。
（4）实现废水资源化利用：随着经济的发展，工业的废水排放量还要增加，如果只重视末端治理，很难达到改善目前水污染状况目的，所以我们要实现废水资源化利用。
（5）家用水的净化：过滤——沉淀（明矾）——用活性炭除异味，去颜色——消毒（氯气，漂白粉）。在自来水管传递过程中有可能出现二次污染，所以饮用时要煮沸杀菌，而且还要用干净的杯子。 另：有条件的家庭可以安装家用健康饮水机
（6)强化青少年保护水资源意识：对于青少年，普遍的家庭并不太注重保护水资源的教育。教育要从小做起，养成保护水资源的意识，毕竟“教育要从娃娃抓起”。加强对青少年保护水资源的教育，拍宣传片、做宣传活动，让中国未来的每一朵花都有节约的好品德、保护水资源。以后，大量污染水资源问题就会渐渐减小。
(7)少量创建填埋场：可少量创建填埋场，让废水废气都能够经过处理，再排放至河流。由于填埋场占地面积大，浪费土地资源，所以应少量创建。
参考文献：
1.鲍强.中国水污染控制的政策目标与技术选择.环境科学丛刊
2.王金梅，薛叙明等编.水污染控制技术.北京：化学工业出版社
3.上海市环保局编.废水物化处理.上海：同济大学出版社
4.唐受印等编.废水处理工程.北京：化学工业出版社
