4. 水質的梯度分類

       我們依據自然與人類干預的原理把水質變化分為6類：純水、純凈水、地表(下)水、污水、工業廢水及廢液。其中，純水的性質最為活躍，具有很強的化學反應活性，水合與水解作用最為常見，純水對生命體是有傷害的，需要通過溶液機制加以消除；純凈水主要包含未受任何污染的水源水、過濾水、礦泉水、膜分離水、離子交換水、蒸餾水、毛細水、滲透水等，可直接用于生產與生活，對人類健康的影響最為直接；地表(下)水包括江河湖海中的水體、地下滲流(地下河)、冰雹雨雪以及沼澤溪流等全部的儲水與徑流，構成水環境的主體，是純凈水的源泉；污水包括城鎮生活排放、農村農業排放、養殖行業排放、酒樓賓館產生以及初期雨水等構成的來源，以營養物和有機物含量為主的水質特征，其處理以去除營養物最為主要目標；工業廢水非常廣義，顧名思義，所有工業行業排放的用完水都可成為工業廢水，包括企業、產業、加工服務業、礦山、工程、地質、鹽分離等的排水，具有無機或有機的物質性質分類，濃度上存在痕—微—低—中—高的量級別差異，環境效應表現為無毒、低毒、有毒、高毒等特征，工業廢水往往表現出復合污染的特征；廢液是指酸堿性很高的廢酸和廢堿，或者其中的COD濃度含量很高如超過30000 mg/L的液料，其熱過程具有燃燒的能量自持作用，以垃圾滲濾液、酒糟醪液、造紙黑液、發酵分離母液等為代表，從屬性上識別，飲料、酒類、醬油、牛奶、化妝品、切削液、油污等均屬于廢液的范疇。

      由物質轉移構成的污染特征包括：自發的過程，熵增過程，不可逆過程，自由能下降的過程，內能變化的過程，有序性下降的過程，毒性變化過程，反應活性與惰性歸趨的熱力學穩定體系等。以COD為0，3，30，300，3000，30000 mg/L為界限值，粗略劃分以上6類水/水體，并不追求嚴格的濃度邊界，其他性質指標更加豐富。例如，酒類蘊含的理論COD應該大于30000 mg/L，但是我們很少認為酒類屬于廢液，這就需要具體分析所含物質的化合物組成以及單位時間內所消耗的濃度是否構成對身體的傷害，還取決于人體的自我凈化能力。水質毒性等于濃度與化合物種類的加權作用，其中可能存在各種化學與生物化學的機制。濃度梯度之間的轉化伴隨著集成性質的漸變即數學上的連續性，但是，在水溶液性質的判定過程中，單純地觀察濃度的數字大小其意義并不大，需要結合性質群集(濃度、毒性、轉化/分解速率等)加以綜合分析與判斷。

02 水溶液性質

1. 污染的水質指標與控制標準

       COD和BOD的發現與定義在約100年前就已經形成，其實，BOD先于COD，也更貼近自然，但5天的檢測時間過于耗時且不能代表全部的有機物總量，無法及時指導實際工程應用，使得實際工作中更傾向于采用COD作為工藝調控的指導依據。這樣的指標歸納法或歸一化非常實用而被推廣，如TOC、TDS、DOM、TON等，化學家希望從分解的過程觀察物質/污染物的結構和組成，而化工/工程專家希望通過歸納的觀點來控制變化的過程。所以，水污染控制的指標經歷了常見、罕見、常量、微量、痕量以及集合量等的認識演變和應用發展，其影響因素包括人們對物質世界的認識能力，對污染行為的理解深度，對分析檢測方法的準確性和可靠性進步，對目標控制的精度需求，以及對未來的演變/推理預測等，表現出邏輯支持關系的發展，即思維創新需要借助于新手段的證明。通過改善水質提高水環境質量，污染源控制是根本。由此衍生了很多行業控制標準。我國的工業體系既承傳歷史，又交織現代，還接納了國際來源，意味著排放的污染物種類繁多。

常見污染物如構成pH值變化的酸或堿，構成COD/BOD的含碳有機物，構成水體富營養化的氮磷硫鉀等化合物；罕見污染物主要來源于人工合成的新污染物，新的化學鍵構成組分和帶來新的環境效應，具有積累性、持久性、可遷移性、誘導變異與復合生態效應等的性質，如持久性有機污染物(POPs)、內分泌干擾物(EDCs)、藥品與個人護理用品(PPCPs)、微塑料等的多樣的環境機制；不同性質類型的污染物在水環境中出現的濃度可以表現為超量、常量、微量、痕量和低于檢出量，取決于污染物的理化特性、環境作用與分析技術水平；人們對集合量的認識源于性質的分類與管理的需要，其實，沒有固定的邊界；當有機污染物、重金屬、微生物共存構成復合污染時，所產生的綜合環境效應可能具有放大作用，表現出聯合毒性。因此，在地表水基準、污水排放標準、行業廢水排放標準、總量控制標準以及新污染物標準之間，還需要毒性效應或環境閾值作為橋梁。