至少兩千年來，天然水質逐漸惡化並達到污染水平，水的使用受到嚴重限製或水可能對人類有害。 這種惡化與流域內的社會經濟發展有關，但污染物的遠程大氣傳輸現在已經改變了這一情況：即使是偏遠地區也可能受到間接污染（Meybeck 和 Helmer 1989）。
中世紀關於糞便處理不當、擁擠的城市內河道臭臭等問題的報告和投訴是城市水污染的早期表現。 1854 年，約翰·斯諾 (John Snow) 首次將不良水質與人類健康影響之間的明確因果關係確定下來，當時約翰·斯諾 (John Snow) 將倫敦霍亂疫情的爆發追溯到一個特定的飲用水源。
二十世紀中葉以來，隨著工業的加速發展，各種類型的水污染問題接二連三地發生。 圖 1 說明了歐洲淡水中出現的問題類型。
圖 1. 水污染問題類型
在總結歐洲情況時，可以指出：(1) 過去的挑戰（病原體、氧平衡、富營養化、重金屬）已經得到認識和研究，並確定併或多或少地實施了必要的控制措施，以及 (2)今天的挑戰具有不同的性質——一方面是“傳統”的點和非點污染源（硝酸鹽）和無處不在的環境污染問題（合成有機物），另一方面是“第三代”問題干擾與全球循環（酸化、氣候變化）。
過去，發展中國家的水污染主要是由於未經處理的廢水排放造成的。 今天，由於工業產生危險廢物和農業中殺蟲劑的使用迅速增加，情況變得更加複雜。 事實上，今天在一些發展中國家，至少在新興工業化國家，水污染比工業化國家更嚴重（Arceivala 1989）。 不幸的是，總體而言，發展中國家在控制其主要污染源方面嚴重滯後。 結果，他們的環境質量逐漸惡化（WHO/UNEP 1991）。
污染的類型和來源
存在大量可能造成水污染的微生物製劑、元素和化合物。 它們可分為：微生物有機體、可生物降解的有機化合物、懸浮物、硝酸鹽、鹽類、重金屬、營養物和有機微污染物。
微生物有機體
微生物在淡水水體中很常見，尤其是被未經處理的生活廢水排放污染的水體。 這些微生物因子包括致病細菌、病毒、蠕蟲、原生動物和幾種更複雜的多細胞生物，它們可以引起胃腸道疾病。 其他生物在自然界中更具機會性，通過身體接觸受污染的水或吸入各種來源的氣溶膠中的劣質水滴來感染易感個體。
可生物降解的有機化合物
自然來源的有機物質（外來陸地碎屑或水生植物的原生殘骸）或人為來源的有機物質（家庭、農業和一些工業廢物）隨著河流繼續流經好氧微生物而分解。 結果是降低了廢水排放下游的氧氣水平，損害了水質和水生生物群的生存，尤其是優質魚類。
顆粒物
顆粒物是有機和無機污染物的主要載體。 大多數有毒重金屬、有機污染物、病原體和營養物質（如磷）都存在於懸浮物中。 在懸浮顆粒中也發現了相當數量的可生物降解的有機物質，這些物質負責消耗河流中的溶解氧。 顆粒物來自城市化和道路建設、森林砍伐、採礦作業、河流疏浚作業、與大陸侵蝕有關的自然資源或自然災害事件。 較粗的顆粒沉積在河床、水庫、洪氾區以及濕地和湖泊中。
硝酸鹽
未受污染的地表水中的硝酸鹽濃度範圍從每升不到 0.1 到 1 毫克（以氮表示），因此硝酸鹽含量超過 XNUMX 毫克/升表明人為影響，例如城市廢物的排放以及城市和農業徑流. 大氣降水也是河流流域硝酸鹽和氨的重要來源，特別是在不受直接污染源影響的地區——例如，一些熱帶地區。 飲用水中高濃度的硝酸鹽可能會導致出生後頭幾個月用奶瓶餵養的嬰兒或老年人出現急性中毒，這種現象稱為高鐵血紅蛋白血症。
鹽
水鹽化可能由自然條件引起，例如水與鹽漬土壤的地球化學相互作用或人為活動，包括灌溉農業、島嶼和沿海地區過度抽取地下水導致的海水入侵、工業廢物和油田鹽水的處置、高速公路除冰、垃圾填埋場滲濾液和下水道洩漏。
雖然阻礙了有益用途，特別是用於敏感作物的灌溉或飲用，但鹽度本身可能不會直接危害健康，即使在相當高的水平上，但間接影響可能是巨大的。 灌溉區的水澇和土壤鹽鹼化導致肥沃的農田流失和作物減產破壞了整個社區的生計，並造成糧食短缺的困難。
重金屬
鉛、鎘和汞等重金屬是微量污染物，由於其持久性、高毒性和生物蓄積特性，對健康和環境具有重要意義，因此備受關注。
造成水污染的重金屬基本上有五種來源：地質風化，提供本底水平； 礦石和金屬的工業加工； 金屬和金屬化合物的使用，例如製革廠中的鉻鹽、農業中的銅化合物以及汽油中用作抗爆劑的四乙基鉛； 從生活垃圾和固體廢物堆放場中浸出重金屬； 以及人類和動物排泄物中的重金屬，尤其是鋅。 汽車、燃料燃燒和工業過程排放物釋放到空氣中的金屬可能會沉積在陸地上，並最終流入地表水域。
營養成分
富營養化 被定義為富含植物養分（主要是磷和氮）的水域，導致植物（藻類和大型植物）生長增強，從而導致可見的藻類大量繁殖、漂浮的藻類或大型植物墊、底棲藻類和沈水大型植物群落。 當腐爛時，這種植物材料會導致水體的氧氣儲備耗盡，進而導致一系列次要問題，例如魚類死亡和腐蝕性氣體和其他不良物質的釋放，例如二氧化碳、甲烷、硫化氫、感官物質（引起味道和氣味）、毒素等。
磷和氮化合物的來源主要是未經處理的生活廢水，但其他來源，如人工施肥農田的排水、集約化畜牧業的地表徑流和一些工業廢水，也能顯著提高湖泊和水庫的營養水平，特別是在熱帶發展中國家。
與湖泊、水庫和蓄水池富營養化相關的主要問題是： 湖泊和水庫底層氧氣枯竭； 水質受損，導致處理困難，特別是去除引起味道和氣味的物質； 娛樂障礙、對沐浴者的健康危害增加和不美觀； 由於魚類死亡和不良和低質量魚類種群的發展造成的漁業損害； 湖泊和水庫因淤塞而老化並降低其蓄水能力； 以及管道和其他結構中腐蝕問題的增加。
有機微污染物
有機微污染物可以根據它們的使用方式以及它們在環境中的分散方式分為幾組化學產品：
- 農藥 是物質，通常是合成的，被故意引入環境以保護農作物或控制疾病媒介。 它們存在於各種不同的家族中，例如有機氯化物殺蟲劑、有機磷殺蟲劑、植物激素類除草劑、三嗪、取代脲等。
- 廣泛用於家庭和工業用途的材料 包括用作萃取溶劑的揮發性有機物質、用於金屬和乾洗衣服的脫脂溶劑以及用於氣溶膠容器的推進劑。 該組還包括甲烷、乙烷和乙烯的滷化衍生物。 由於它們被廣泛使用，與產生的數量相比，它們在環境中的擴散率通常很高。 該組還包含多環芳烴，它們在環境中的存在是由於石油產品的提取、運輸和精煉以及使用它們產生的燃燒產物（汽油和取暖油）的擴散。
- 主要用於工業的材料 包括作為化學合成的直接或中間試劑的物質，例如用於合成氟利昂的四氯化碳； 用於聚合 PVC 的氯乙烯； 苯、萘、苯酚和苯胺的氯化衍生物，用於製造染料。 該組還包含封閉系統中使用的成品，例如熱交換流體和電介質。
有機微污染物產生於城市或農村的點源和擴散源。 其中最大部分來自主要工業活動，例如煉油、煤礦開採、有機合成和合成產品製造、鋼鐵工業、紡織工業以及木材和紙漿工業。 農藥工廠的廢水可能含有大量這些製成品。 很大一部分有機污染物作為城市表面的徑流排放到水生環境中； 在農業區，應用於農作物的殺蟲劑可能會通過雨水徑流和人工或自然排水系統進入地表水。 此外，意外排放導致嚴重的生態破壞和供水暫時中斷。
城市污染
由於這種不斷擴大、侵略性和多方面的污染情況，維持水資源質量的問題變得嚴峻，特別是在發展中國家的城市化地區。 維持水質受到兩個因素的阻礙：未能在主要污染源（尤其是工業）實施污染控制，以及衛生系統和垃圾收集和處理不足（WHO 1992b）。 查看發展中國家不同城市水污染的一些例子。
選定城市的水污染示例
卡拉奇（巴基斯坦）
流經巴基斯坦最大工業城市卡拉奇的利亞里河，從化學和微生物的角度來看都是一條明渠，是未經處理的污水和未經處理的工業廢水的混合物。 大多數工業廢水來自擁有約 300 家主要工業和幾乎三倍於小型工業的工業區。 五分之三的單位是紡織廠。 卡拉奇的大多數其他行業也將未經處理的廢水排入最近的水體。
亞歷山大港（埃及）
亞歷山大港的工業佔埃及所有工業產出的 40% 左右，大部分未經處理的液體廢物排入大海或馬尤特湖。 在過去十年中，由於工業和生活污水的直接排放，馬尤特湖的魚類產量下降了約 80%。 由於條件不佳，該湖也不再是主要的休閒場所。 由於從位置不佳的排水口排放未經處理的廢水，沿海地區正在發生類似的環境退化。
上海，中國）
大約 3.4 萬立方米的工業和生活垃圾大部分流入流經市中心的蘇州河和黃浦江。 這些已成為城市的主要（開放式）下水道。 大多數廢物是工業廢物，因為很少有房屋擁有抽水馬桶。 黃浦自 1980 年以來基本上就死了。總共只有不到 5% 的城市污水得到處理。 通常較高的地下水位也意味著來自工業廠房和當地河流的各種毒素會進入地下水並污染水井，這也有助於城市供水。
聖保羅（巴西）
鐵特河穿過世界上最大的城市群之一大聖保羅，每天從該地區的 300 個行業接收 1,200 噸廢水。 鉛、鎘等重金屬是主要污染物。 它還每天接收900噸污水，其中只有12.5%被位於該地區的五個污水處理站處理。
資料來源：基於 Hardoy 和 Satterthwaite 1989。
微生物污染對健康的影響
因攝入受污染的水中的病原體而引起的疾病在全球範圍內影響最大。 “在發展中國家，估計 80% 的疾病和超過三分之一的死亡都是由飲用受污染的水造成的，平均每個人有十分之一的生產時間都花在了與水有關的疾病上” （環發會議 1992 年）。 水傳播疾病是導致發展中國家嬰兒死亡的最大單一傳染病類別，在導致成人死亡方面僅次於結核病，每年有 XNUMX 萬人死亡。
其成員國每年向 WHO 報告的霍亂病例總數已達到第七次大流行期間前所未有的水平，595,000 年達到 1991 例的高峰（WHO 1993）。 表 1 顯示了與水有關的主要疾病的全球發病率和死亡率。 在許多情況下，這些數字被嚴重低估，因為許多國家對疾病病例的報告非常不規律。
表 1. 與水有關的主要疾病的全球發病率和死亡率
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數量/年或報告期 |
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疾病 |
機殼 |
死亡 |
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霍亂 - 1993 |
297,000 |
4,971 |
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傷寒症 |
500,000 |
25,000 |
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賈第蟲病 |
500,000 |
低 |
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阿米巴病 |
48,000,000 |
110,000 |
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腹瀉病（5歲以下） |
1,600,000,000 |
3,200,000 |
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麥地那龍線蟲病（麥地那龍線蟲病） |
2,600,000 |
- |
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血吸蟲病 |
200,000,000 |
200,000 |
資料來源：Galal-Gorchev 1994。
化學污染對健康的影響
與溶解在水中的化學物質有關的健康問題主要是由於它們在長時間接觸後會造成不良影響； 特別令人關切的是具有累積毒性的污染物，例如重金屬和一些有機微污染物、致癌物質以及可能對生殖和發育產生影響的物質。 水中的其他溶解物質是膳食攝入的基本成分，但其他物質對人類需求而言是中性的。 水中的化學物質，尤其是飲用水中的化學物質，可根據對健康的影響分為三個典型類別（Galal-Gorchev 1986）：
- 食用後會產生急性或慢性毒性的物質. 健康損害的嚴重程度隨著它們在飲用水中濃度的增加而增加。 另一方面，低於某個閾值濃度時，無法觀察到對健康的影響——也就是說，人體新陳代謝可以應對這種暴露，而不會產生可測量的長期影響。 各種金屬、硝酸鹽、氰化物等都屬於這一類。
- 基因毒性物質， 致癌性、致突變性和出生缺陷等健康影響。 根據目前的科學思想，沒有可以被認為是安全的閾值水平，因為攝入的任何數量的物質都會導致癌症和類似風險的增加。 由於流行病學證據很少，因此使用複雜的數學外推模型來確定此類風險。 合成有機物、許多氯化有機微污染物、一些殺蟲劑和砷都屬於這一類。
- 對於某些元素，例如氟化物、碘和硒，飲用水的貢獻至關重要，如果缺乏，或多或少會對健康造成嚴重影響。 然而，在高濃度下，這些相同的物質會對健康造成同樣嚴重的影響，但性質不同。
環境影響
環境污染對淡水水質的影響是多方面的，而且由來已久。 工業發展、集約化農業的出現、人口的指數級增長以及數万種合成化學品的生產和使用是地方、國家和全球範圍內水質惡化的主要原因。 水污染的主要問題是乾擾實際或計劃用水。
環境退化的最嚴重和普遍存在的原因之一是將有機廢物排放到水道中（參見上文“可生物降解的有機化合物”）。 這種污染主要在水生環境中引起關注，在水生環境中，許多生物（例如魚類）需要高氧水平。 水缺氧的一個嚴重副作用是河流和湖泊中的顆粒物和底部沉積物釋放有毒物質。 生活污水排放到水道和含水層中的其他污染影響包括河流和地下水中硝酸鹽含量的增加，以及湖泊和水庫的富營養化（見上文“硝酸鹽”和“鹽類”）。 在這兩種情況下，污染都是污水排放和農業徑流或滲透的協同效應。
經濟影響
由於對人類健康或環境的不利影響，水污染的經濟後果可能相當嚴重。 健康受損通常會降低人類生產力，而環境退化會降低人們直接使用的水資源的生產力。
經濟疾病負擔不僅可以通過治療費用來表示，還可以通過量化生產力損失來表示。 對於腹瀉或麥地那龍線蟲等主要致殘性疾病尤其如此。 例如，在印度，估計每年有大約 73 萬個工作日因與水有關的疾病而損失（Arceivala 1989）。
衛生設施的缺陷和由此產生的流行病也可能導致嚴重的經濟損失。 這在拉丁美洲最近的霍亂流行期間表現得最為明顯。 在秘魯霍亂流行期間，農業出口和旅遊業減少造成的損失估計達 1980 億美元。 這是該國在 1992 年代投資於供水和衛生服務的金額的三倍多（世界銀行 XNUMX）。
受污染影響的水資源變得不適合作為市政供水的水源。 因此，必須安裝昂貴的處理裝置，或者必須以更高的成本將來自遙遠地方的清潔水輸送到城市。
1985 年亞洲及太平洋經濟社會委員會 (ESCAP) 估計，在亞洲及太平洋發展中國家，環境破壞造成的損失約佔國民生產總值的 3%，達 250 億美元，而修復這些國家的費用傷害範圍在 1% 左右。