水体悬浮物的危害及其监测方法

合肥学院 石一鸣

一、引言

悬浮物是水体主要污染物之一，其粒径一般在亚微米至几毫米之间。水体悬浮物普遍存在于海洋、湖泊、江河以及水库等水体，严重干扰了各水体的正常活动。悬浮物是各种污染物的载体,它能吸附部分水中有毒污染物并随水流动迁移。同时，会大大降低光的穿透能力，减少水中生物的光合作用并妨碍水体的自净作用。不同大小的粒径会对水体造成不一样的破坏。亚微米级的悬浮颗粒物会对鱼类产生危害,可能堵塞鱼鳃,导致鱼的死亡。微米级的颗粒物会妨碍水上交通，缩短水库使用年限,增加挖泥费用等[1]。我国《污水综合排放标准》规定了污水和废水中悬浮物的最高允许排放浓度，《地下水质量标准》和《生活饮用水卫生标准》对水中悬浮物以浑浊度为指标作了规定。但是悬浮物的监测在水环境检测中经常被忽略。因此，开展水体悬浮物的研究、污染物溯源、危害性分析以及监测技术的运用，对于水体质量评价、水环境保护有着至关重要的作用。

二、水体悬浮物主要来源及其危害

（一）水体悬浮物的主要来源

水体悬浮物可以分为两类：无机性悬浮物和有机性悬浮物。两者的主要来源并不相同。水体中粒径较大的无机悬浮物如砂砾、矿渣等主要来源于洗煤、选矿、冶金、建筑等形成的工业碎渣。一些较为细小的颗粒如粉尘等主要来源于水体两岸的水土流失、水利排灰、农田排水等。除此之外、雨水径流、扬尘也是无机悬浮物的主要来源[2]。水体中有机悬浮物如微生物、有机性颗粒物等主要来源于水体中微生物、水中动植物的残体，以及化工厂排水、农业污水、生活污水中残留的有机物。渔产养殖区由于养殖过程中饲料过量的投喂,极易产生大量由剩余饵料、水产生物泄物以及生物残骸等组成的悬浮物[3]。

（二）水体悬浮物的危害

水体浑浊度是对水体悬浮物浓度最直观的感受，水体悬浮物浓度过高会导致水体过于浑浊，影响水体质量。观赏类水景水体浑浊会导致水景观赏度下降，增加水环境治理的成本。饮用水水库水体浑浊会直接影响人体健康。水产养殖区水体浑浊会影响鱼类的进食、鱼卵的孵化以及堵塞鱼鳃，导致鱼类的死亡[2]。此外，水体浑浊也会影响水生植物的光合作用，悬浮物的增加会促进一些浮游植物的生长，而对另一些浮游植物产生抑制的作用。这会影响浮游生物种群的分布，打破水体生态平衡，危害水体正常生态系统的循环[3]。水体中悬浮颗粒物的沉降和转移也会对水环境造成直接的破坏。水中泥沙的淤积对水库蓄水、江河航运等正常的水体功能造成了严重的干扰。相关部门每年会花费大量的时间、人力、财力在江河湖泊的清淤挖泥工作中。悬浮物对各种物质都有吸附作用，水体中几乎不存在纯净的悬浮物。有些悬浮物本身不具有毒性，但会吸引有毒物质的吸附，并随着水流而转移，扩大水体污染范围[3-5]。水体悬浮颗粒物的沉降和再悬浮在短时间是动态变化的，这两个过程直接影响了沉降通量的变化，对水体中各类物质的循环都有重要意义。沉积物再悬浮的过程会对水体造成二次污染。沉积物的再悬浮过程会扰动湖底沉积物释放磷、重金属、盐分等物质。此外，沉积物的再悬浮还会对水中生物群落结构产生影响，进而干扰水中生物的食物网，破坏生态平衡[2-5]。

有机性的水体悬浮物，在水中逐渐发酵，使水体产生腥臭等异味，不仅对水环境造成污染，对大气也产生严重的破坏。有机性水体悬浮物还会使水体富营养化，出现水华等现象，而且还会通过食物链的传递进入人体，损坏身体健康[1-2]。

三、水体悬浮物监测参数及其方法

悬浮物是水环境常规监测中简单可靠的参数，其组成和来源的广泛研究不仅有助于理解其在水域生态系统中的环境效应和生物效应，而且对于理解水域生态系统对水文水力学特征的响应也具有重要的意义[6]。水体悬浮物监测的参数主要有透明度、富集程度和粒度。其中透明度用于表征水体悬浮物浓度，富集程度用于表征水质状况、水体主要组成部分，粒度分布用于表征大部分水体悬浮物的粒径分布。通过对水体悬浮物的浓度、类型、粒径分布作出评价，进一步用于水环境的监测[6]。

（一）透明度

悬浮物浓度是水体重要的水质参数之一，也是衡量水质环境的重要指标，水中悬浮物的多少决定了水体的透明度，进而决定了太阳光照在水下的分布和浮游植物对光照的利用，最终决定了湖泊初级生产力[7]。水体透明度最简单的测量方法用测定萨氏盘的深度来间接地反应光透入水中的深浅程度。其依据是可见光在水中的衰减程度,随着透明度的降低,照度也会快速降低[2]。

（二）富集程度

通常使用总氮、总磷和藻类叶绿素a三个参数表征水体悬浮物引起的水体富集程度，用无机悬浮物和有机悬浮物占总悬浮物的百分比表征水体悬浮物的组成部分。总氮、总磷和藻类叶绿素a的测定分别采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法、钼酸铵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质与光作用，具有选择吸收的特性。由于不同的物质其分子结构不同，对不同波长光的吸收能力也不同，因此具有特征结构的结构集团，存在选择吸收特性的最大实收波长，形成最大吸收峰，而产生特有的吸收光谱[6-12]。总悬浮物、挥发性悬浮物、不可降解悬浮物采用称重法测定。悬浮物总体上由无机颗粒物和有机颗粒物两部分组成。将悬浮物置于马弗炉中灼烧后，残留部分为无机颗粒物，主要是碎屑矿物、粘土矿物等，烧失部分为有机悬浮颗粒物，主要是浮游动、植物残体和其他有机碎屑[13-15]。

（三）粒度

不同粒径的水体悬浮物对水质的主要影响不一样，采取的治理手段也不一样。因此获取水悬浮物的粒度分布对水体质量评价以及水环境保护都至关重要。目前，较为常用的水体悬浮颗粒物粒度测量方位是激光衍射法。激光衍射法利用了颗粒对光的散射作用，入射光照射至待测颗粒后发生散射效应，散射角度与待测样品粒径具有对应关系：待测样品粒径越小，散射角度越大。因此，通过不同角度上的散射光能分布可以求得待测样品粒度分布。激光衍射法自动化程度高、测量速度快，并且有着非常宽的测量范围，市场上现有较宽量程的激光粒度仪可以达到亚微米级别到毫米级全范围覆盖[16-17]。

四、总结

水体悬浮物对水环境带来了严重的破坏，无机性悬浮物和有机性悬浮物的主要来源不同、对水体造成的破坏也不同。水体中不同粒径的悬浮物对水环境的影响也不一样。无机悬浮物主要是各种污染物的载体、随水流动扩大污染范围。有机性悬浮物主要会增加水体富集程度、破坏水中生态系统平衡等。较大粒径的水体悬浮物会造成河道堵塞、影响水运、缩短水库使用年限、增加挖泥费用等。较小粒径的水体悬浮物会降低水体透明度，阻碍水中生物的光合作用、妨碍水体自净等。因此，对水体悬浮物的监测有利于我们对水质进行评价、加强水环境保护。透明度、富集程度和粒度可以用于水体悬浮物的表征。透明度可以表征水体悬浮物的浓度。水体富集程度可以表示表征水体质量以及水体悬浮物的主要组成部分。粒度可以表征水体悬浮物的粒度分布。常用于透明度测量的方法是萨氏盘法，常用于水体富集测量的方法是分光光度法和称重法，常用于粒度测量的方法是激光衍射法。这些方法多为实验室测量方法，需要经过采样、运输等过程。采样点选取的不合理均、代表性差、运输过程保存保护不当等因素都会直接影响测量结果。所以，水体悬浮物监测的发展方向是实现实时、原位监测。同时，应该建立健全应急报警机制，达到对水体悬浮物的实时监控、预警，从而防止灾害性事件的发生。