水污染簡介
水污染是指水質因物理、生物或化學變化而影響生物生存或用途，常由人類活動造成。
水污染定義
水污染是指水體受到物理、生物或化學改變，導致水資源品質下降，威脅人類健康與生態系統。污染多源自人為活動，如工業排放、農業逕流、污水排放等。透過科學研究和專業諮詢制定的,是水體水質參數的上限或下限,涵蓋物理、化學、細菌和放射性參數。一個常見的研究是半數致死濃度 (LC50),確定某種污染物在一定時間內能夠殺死 50% 實驗動物的濃度。 = 標準值為LC50 的值 / 100
水質標準
法律問題
如果證明排放是水體超標的原因，違規者將在法庭審理後受到處罰。 如果證明存在被禁止的行為（例如向水庫排放），則無論是否超標，違規者都將受到處罰。
排放標準
依據《水污染管制條例》（WPCO）設立。WPCO將香港水域劃分為10個水質管制區（WCZ）。政府為每個水質管制區設定了實際用途。政府根據用途為每個水質管制區設定了水質目標。政府根據水質目標為污水處理廠/工廠設定了排放標準。>
質量平衡方程
上游總懸浮物 + 流出物總懸浮物 = 下游總懸浮物
上游總懸浮物:x*Qx
流出物總懸浮物:y*Qy
下游總懸浮物>z*Qz
x = 污水排放懸浮物 (mg/L)
Qx = 污水排放流量 (L/s)
y = 排水口上游河川懸浮物 (mg/L)
Qy = 上游流量 (L/s)
z = 排水口下游河川懸浮物 (mg/L)
Qz = 下游流量 (L/s)
污染來源分類
污染源依是否具排放位置可分為點源與非點源污染。點源污染如工廠排放口與污水管，具備固定位置，易於監察與處理；非點源污染則來源分散、不可預測，例如農地逕流與大氣沉降。
污染來源與控制方法
市政排放
含有大量有機物與病原體，可透過下水道系統與污水處理設施進行控制。
工業排放
- 性質多樣，小型工廠可直接申請排放許可，大型工廠需設置處理設施
農業污染
- 肥料與農藥透過地表逕流進入水體
- 控制方式：有機耕作、建築逕流溝渠與梯田
畜牧污染
- 動物糞尿進入水體，造成優養化
- 控制方式：設置儲糞池、堆肥系統或木屑床
雨水逕流
- 城市地面污染物隨雨水進入水體
- 控制方式：街道清掃、滯水區、法規執行
工地逕流
- 施工區域化學物質與建材進入水體
- 控制方式：臨時排水系統、車輛清洗、噴水降塵
意外排放
- 如化學品洩漏或環境災難
- 控制方式：風險評估、應變計畫與演練
如果您的工廠計劃將廢水排入河流，如何了解排放標準？請閱讀這份政府文件： 《技術備忘錄》－《排放至排水和污水處理系統、內陸和沿海水域的廢水標準》。 這份技術備忘錄 涵蓋了每個水質管制區的四個排放系統。 列出了所有排放標準。 提供了排放許可證的條件。在許多國家（包括香港），二級污水處理廠的SS和BOD5排放標準相同。
| 採樣時任何時間的最大 BOD5 水平 | 30天週期採樣中BOD5的最大算術平均值 | 處理效率為 30 天週期採樣的 BOD5 算術平均值。 |
|---|---|---|
| 少於 45 mg/L | 少於 30 mg/L | 大於 85 mg/L |
| 計算出水樣本的BOD5。 如果>45mg/L，則超出排放標準。 | 計算過去30天採集的所有污水樣本的BOD5平均值。 如果平均值>30毫克/公升，則超出排放標準。 | 計算過去30天內採集的所有進水和出水樣本的BOD5平均值。 計算處理效率。如果少於85%，則超出排放標準。 |
在香港，污水處理廠的排放標準 採用任何採樣時間的最高濃度 規定了過去12個月的最低達標率（> 85%）。 （達標率採用統計方法計算）。
污染物的命運與氧氣消耗
天然污染物
- 小量 → 可被自然稀釋與分解
- 大量 → 超出水體負荷，造成污染效應如優養化、酸化
溶氧消耗與補充
- 消耗來源：有機物分解（BOD）、硝化作用（NOD）、生物呼吸
- 補充來源：大氣再充氧、光合作用、人工曝氣
氧氣消耗曲線分區
| 區域 | DO濃度 | 特徵 |
|---|---|---|
| 分解區 | 下降至2 mg/L | 敏感物種消失，耐污生物增多 |
| 腐敗區 | < 2 mg/L | 僅存蠕蟲、蚊幼等高度耐污物種 |
| 恢復區 | 回升至 5–10 mg/L | 部分耐污生物恢復，敏感物種尚未出現 |
| 清潔區 | 穩定 | 敏感與耐污物種共存，生物多樣性高 |
優養化作用
自然 vs 人為優養化
- 自然優養化：水體養分漸增，是一種緩慢的「老化」過程。
- 人為優養化：污水與農業逕流導入水體，加速藻類與水草生長。
人為優養化過程
自然水體隨時間慢慢富含養分，稱為自然優養化。而當都市污水、農業肥料與畜牧排泄物等人為養分大量排入水體時，會引發藻類爆發、水草蔓生、溶氧下降等問題，形成人為優養化。
其過程包括：有機物與洗潔劑進入水體 → 分解產生氮與磷 → 藻類與水草大量生長 → 陽光與溶氧受阻 → 死亡藻類加劇分解 → 水質惡化。常見現象為紅潮（Algal Bloom），特定藻類快速增殖影響視覺與生態。
典型現象：紅潮（Algal Bloom）
- 藻類如腰鞭毛蟲、硅藻等快速增殖
- 促因：養分、溫度、鹽度、光照
有害藻類現象（Harmful Algal Bloom, HAB）
部分藻類會釋出毒素，經由食物鏈累積至人類體內。常見中毒包括麻痺性貝毒（PSP）、雪茄毒（CFP）、下痢性貝毒（DSP）等。嬰兒若飲用含高硝酸鹽水可能引發藍嬰症（Methemoglobinemia）。
控制優養化方法
控制方式包括使用無磷清潔劑、提升污水處理能力、有機農耕、逕流引導、建設儲糞池與堆肥設施；水體可疏浚底泥、投加黏土沉降藻類或應用生物方式抑制藻類生長。
油污染（Oil Spill）
原油外洩對海洋生態具高度破壞性，常由船隻事故、燃料洩漏或鑽油作業造成。受害最重的地形包括紅樹林、鹽沼與珊瑚礁。原油進入水體後會發生蒸發、分解、氧化與沉降等變化。
油污染處理方法
| 方法 | 優點 | 限制 |
|---|---|---|
| 化學分散 | 迅速分散原油 | 僅適用新污染、可能引發毒性 |
| 吸附沉降 | 降低海鳥與魚類接觸 | 污染海底沉積物 |
| 物理圍堵回收 | 適合風平浪靜水域 | 設備需求高、效率低 |
| 控制燃燒 | 快速清除油層 | 產生空氣污染 |
湖泊酸化（Lake Acidification）
酸雨由 SO₂ 與 NOₓ 與水反應形成硫酸與硝酸。進入湖泊後可改變 pH 值，導致魚類死亡、重金屬溶出、分解者減少、生態系統失衡。湖泊分為鹼湖、過渡湖與酸湖，依 pH 與緩衝能力劃分。
海洋酸化（Ocean Acidification）
人類活動釋放的 CO₂ 被海洋吸收，導致 pH 降低。鈣化生物如珊瑚、貝類與浮游生物受到影響，結構溶解風險上升，進一步破壞海洋食物鏈。
控制方式
- 節能、替代能源
- 廢氣催化裝置
- 湖體石灰化處理
水傳疾病（Waterborne Diseases）
發展中國家因缺乏衛生設施與乾淨水源，導致傷寒、霍亂、小兒麻痺、肝炎與瘧疾等疾病盛行。疾病可經水或水中昆蟲傳播，造成嬰幼兒死亡率提高。
疾病防控措施
包括建設污水處理系統、提供淨水設施、氯化消毒、限制畜牧廢水排放與進行蚊蟲防治，提升社區衛生教育以減少感染。
熱污染（Thermal Pollution）
工廠或核電廠冷卻水直接排入水體，會升高水溫、降低溶氧，導致魚類與水生物死亡。應採用冷卻塔或冷卻池排熱再排水，以保護水體穩定。
其他污染類型
包括持久性有機污染物（POPs，如 DDT、PCB）、重金屬污染（如鉛、汞）、放射性物質、海灘垃圾與沉積物污染。這些物質具高毒性、生物累積性與環境殘留性，難以清除。