高中地球科學/水汙染

淡水和海洋汙染是嚴重影響全球的問題，影響到安全飲用水的供應、人類健康和環境。水汙染導致的腹瀉病每年在發展中國家奪去數百萬人性命。農業用途：無論一個國家的收入如何，大部分淡水都被用於農業。僅生產一公斤（2.2磅）小麥就需要大約 1500 升（400 加侖）的水。生產一公斤穀物飼養的牛肉則需要大約 15,000 升（3962.5808 加侖）的水。

課程目標

• 討論水汙染對人類和環境健康帶來的風險。
• 解釋淡水和鹹水汙染的來源。
• 討論水汙染如何導致病原體傳播疾病。
• 描述保護水資源和水質對人類健康和環境的重要性。
• 描述水汙染如何減少可獲得的安全飲用水量。
• 討論誰應該負責防止和清理水汙染。

水汙染的來源

水汙染可能使我們目前的水資源短缺問題更加嚴重。想象一下，你所有的飲用水都來自一條被工業廢水和汙水汙染的河流。在世界各地的發展中國家，未經處理的汙水被排放到發展中國家的人們用來飲用和沐浴的水中。由於缺乏收集、處理和分配水的技術，人們無法獲得安全的飲用水。在全世界，每天有超過 14,000 人死於水汙染傳播的疾病，比如霍亂。

即使在能夠負擔水處理技術的發達國家，水汙染也會影響人類和環境健康。

水汙染包括任何進入湖泊、河流和海洋的汙染物。發展中國家最普遍的水汙染來源是未經處理的汙水排放到湖泊、河流和溪流中。在發達國家，水汙染的三大主要來源是

• 農業，包括化肥、動物糞便和其他廢物、殺蟲劑等。
• 工業，包括有毒和無毒化學物質
• 市政用途，包括庭院和人畜糞便

水汙染的型別

城市汙染

圖 21.6：城市和農業汙染。

廢水通常含有許多不同的汙染物。這使得環保署 (EPA) 在廢水中發現有毒化學物質時很難確定主要來源。來自家庭、商店和其他企業的汙染被稱為城市汙染（圖 21.16）。汙染物來自

• 汙水處理（一些汙水處理不充分或未經處理）
• 雨水排水溝
• 化糞池：來自家庭的汙水
• 傾倒汙水的船隻
• 庭院徑流（參見農業討論的化肥浪費）

工業汙染

許多來自工廠和醫院的汙染物最終會進入我們的空氣和水域（圖 21.17）。一些最危險的工業汙染物包括

• 來自核電站以及醫療和科學用途的放射性物質。
• 工業廢物中的其他化學物質，如重金屬、有機毒素、油類和固體。
• 燃燒高硫化石燃料導致酸雨的化學廢物。
• 由於不恰當的廢物處理而導致的未經處理或處理不充分的汙水和固體廢物。
• 超級油輪洩漏和海上鑽井事故造成的石油和其他石油產品。
• 來自發電站等工業過程的熱排水。

圖 21.17：來自墨西哥工廠的汙染水。泡沫的不同顏色表明水中的各種化學物質和工業汙染。

農業汙染

農業包括農作物、牲畜和家禽養殖。大多數農業汙染物是由徑流攜帶的，徑流將化肥、殺蟲劑和動物糞便帶入附近的河流（圖 21.18）。土壤和泥沙侵蝕也會導致地表水汙染。

圖 21.18：許多型別的農業都會向地下水新增汙染物。

動物糞便將人類和環境暴露在一些最有害的病原體或病原體中。這些包括細菌、病毒、原生動物和寄生蟲。病原體對人類特別有害，因為它們會導致許多疾病，包括傷寒和痢疾，以及輕微的呼吸道和皮膚病。

你可能會驚訝地發現，即使我們用於草坪和農田的化肥對環境極其有害。來自草坪和農田的化肥會沖刷到附近的河流、湖泊和海洋。化肥含有硝酸鹽，會促進水中植物的過度生長。這種加速植物生長的後果包括

• 湖泊、河流和海灣會被水生植物覆蓋，這些植物會阻擋光線進入水中。
• 如果沒有光線到達水下植物，這些生物就會死亡。
• 隨著植物死亡，它們的分解會消耗掉水中所有的氧氣。如果水中溶解氧不足，大量的植物、魚類和底棲動物就會死亡。

每年你都會看到死亡區，數百公里範圍內沒有魚類或植物生命的海域（圖 21.19）。這些死亡區出現在墨西哥灣和其他河流三角洲地區，原因是化肥汙染了農場和庭院的水。1999 年，墨西哥灣的死亡區面積超過 7,700 平方英里。

圖 21.19：死亡區是指一個大型水域，化肥徑流汙染了農場和庭院，最終導致水生生物死亡。紅色圓圈表示世界各地的死亡區。

海洋水汙染

圖 21.20：在世界上的某些地區，海洋汙染十分明顯。

大多數（80%）的海洋汙染來自農業、工業和家庭用途的徑流（圖 21.20）。這些相同的徑流也會汙染淡水。剩餘的 20% 的水汙染來自石油洩漏和人們直接向水中傾倒汙水。

沿海水域汙染可能使沿海水域對人類和野生動物不安全。降雨後，可能會有足夠的徑流汙染導致關閉海灘，以防止汙染物傳播疾病。

我們賴以生存的食物魚類種群中有很大一部分生活在沿海溼地。來自農場廢物的沿海徑流經常攜帶水生生物，這些生物會導致造成魚類死亡的病變。與受汙染水域和受影響魚類接觸的人類也會出現有害症狀。美國三分之一以上的貝類養殖水域受到沿海汙染的不利影響。

熱汙染

熱汙染是指任何導致水溫升高或降低的原因（圖 21.21）。例如，發電廠和其他工業經常使用水來冷卻裝置。一旦水從發電廠或工業中吸收熱量，熱水就會以更高的溫度返回自然環境。從水庫釋放的非常冷的水會導致冷水汙染。

圖 21.21：麥誇裡鱸魚現在在其大部分上游河流棲息地中已經滅絕，部分原因是水壩造成的熱汙染。

為什麼改變水溫會危害環境？魚類和其他水生生物通常容易受到即使是很小的溫度變化的影響。熱水會透過減少水中的氧氣供應來殺死魚類和其他生物。冰冷的水對魚類（特別是卵和幼蟲）、大型無脊椎動物和河流生產力有嚴重影響。

課程總結

工業、農業和市政來源會產生有害的水汙染物，如毒性化學物質、放射性物質和動物廢物。每年有數千人死於水汙染傳播的疾病。

複習題

1. “EPA” 的縮寫代表什麼？
2. 什麼是徑流，為什麼它是個問題？
3. 誰負責減少水汙染？
4. 解釋一下什麼是“死亡區域”，以及你在哪裡可以找到它們？
5. 全世界兒童死亡的主要原因是什麼？

詞彙

死亡區域

由於水中缺氧，形成的一個方圓數百公里沒有魚類或植物生命的區域。

熱汙染

由於向水中新增熱量而造成的水汙染。

需要考慮的點

• 水汙染不僅危害人類健康和環境。請考慮這會如何減少人類可獲得的水量。
• 所有傳染病中有 50% 是由水汙染引起的。我們能做些什麼來減少進入淡水供應的病原體數量？
• 海洋汙染危害了一些最具生產力的海洋生物來源。我們如何改變行為來保護海洋生物？