生命之源
水不仅是生命物质的主要成分，人体中水分约占体重的三分之二，而且只有在有水的环境里才可能有生命。生命出现距今已有40亿年时间。“柔软”的生命物质基本由水构成。倘若地球突然干涸，则生命的消失要远远地快于生命出现。在太阳系的任何一个行星或卫星上都不存在生命。其他任何星球都不像地球那样拥有大量的水，水和生命是密不可分的，缺少水，生命就不可能存在。
生物在持续吸收必要的水分时，还要附加一个重要的条件，即吸收的水分必须是可饮用水。当然，饮用水内会含有一定数量的可溶性矿物盐类，但这类化学物质不能超过限量，否则就会产生毒性。生物界在自身发展中对水的需求既讲究量也讲究质。生物体内水仅数量足还不行，还必须达到一定的质量要求。然而今天，人类活动正在对地球上的水资源构成威胁，这既关系到水质又关系到水量。如果水质不良或受到污染，就会引发一系列疾病，危害人体健康以至生命。震惊世界的八大环境公害事件中的水俣病和疼痛病，都是和水体受重金属污染有关。其中水俣病又特别典型。
水俣病发生在日本南部九州岛的水俣市，从20世纪50年代起，水俣市的水俣湾海域经常发现鱼尸漂浮海面，贝类腐烂，一些海藻枯萎，章鱼和乌贼常呈半死状态浮在水里。1952年发现乌鸦和一些海鸟飞着飞着突然坠入海中。1953年，家畜中的猫、狗出现发狂致死的现象。1956年4月～5月，一家两个小姐妹和另外四个人也患了步态不稳、语言不清的病态。同时，还发现水俣湾附近有许多伴有先天性痴呆的患儿。至此，这种奇病开始引起各方注意。经过大量调查研究，发现这种病由甲基汞中毒引起。污染来自附近一家氮肥公司，这家公司排放的无机汞在海底微生物作用下转化为甲基汞，经过食物链的逐步浓集，终于转化为严重的污染物，对人类健康生命造成危害。截至1982年1月，水俣病患者达1809人，可见其危害之大。此外，这种污染还在加拿大、美国、瑞典、委内瑞拉、伊拉克和我国的第二松花江陆续发现。伊拉克1972年的甲基汞中毒事件，求诊人数6530人，住院死亡459人。
镉，是震惊日本和世界的第二大公害——痛痛病的罪魁祸首。痛痛病发作时骨骼折断，弯曲变形，痛苦万分，直至有人不堪忍受自杀而死。所以，有人也叫他骨痛病。另外，镉可致高血压和影响生育性别，曾报道在英国和我国山西有的乡村只生女不育儿，成为“女儿国”，最后查明是附近有镉矿床，污染了水源所致。
当然，污染水体的决不只是汞和镉这种重金属，还有化学污染、生物污染、无机污染、有机污染、有毒污染以及这些污染所造成的综合污染等。
如今，人类对淡水的需求量正以每年6％的增长率直线上升，全世界180多个国家中，已有2／3的国家存在着不同程度的缺水危机，其中严重缺水的国家已达40多个。埃及与埃塞俄比亚、印度与孟加拉国都因水源问题而发出激烈的争端；沙特阿拉伯的淡水价格等于汽油价格的20倍；在海湾战争中，水成了一种武器，因为土耳其随时可以阻止水由底格里斯河与幼发拉底河流入伊拉克。一些权威的政治家、经济学家预言，如果今天一些国家为争夺石油而发动战争，那么明天，挑起战火的将是水。
缺水已是燃眉之急
地球的表面虽有2／3的地方被水覆盖着，但又苦又咸的海水却占96.5％，余下3.5％的淡水，其中近70％是尚未被利用的固体冰川，目前利用的淡水资源，主要是河水、湖泊水与浅层地下水，总量只占全球总水量的0.3％，全世界能利用的淡水资源每年只有9000亿立方米，每人平均约180立方米，而我国人均淡水资源量还不到世界人均的1／4，排在第88位，列入世界12个贫水国家的名单中。联合国粮农组织最近提醒国际公众：到2000年，全球各大洲人均占有水资源最低的是亚洲，包括中国在内的全球27个国家将遭受缺水之困，中国也是其中之一。
在世界上一些严重干旱的地区，农民不得不抛开龟裂的土地在外逃荒或长途跋涉去找水源，一些城市居民，为了润湿一下那干得冒烟的喉咙而彻夜排着长队守候在公共供水站前。地界资源研究所的一项报告表明，地球上53亿人平均每人每天只有50升水；不仅干旱的地区缺水，即使雨量较多的地区，也由于遭受污染使水质不断下降。联合国的一份报告说，世界上每天有4万多儿童因缺少洁净的水而患上传染病导致死亡。如在1995年的7月3日，由于太湖倒灌，使水乡无锡市几十万居民不得不饮用了刺鼻难闻、难以入口的臭水。
人类早期对水资源的开发利用，主要是在农业、航运、水产养殖、和水能利用等方面，而用于工业和城市生活的水量很少，直到20世纪初，工业和城市生活用水仍只占总水量的12％左右。随着世界人口的高速增长以及工农业生产的发展，水资源的消耗量越来越大。世界用水量逐年增长，1900年至1975年间，平均每年以3%～5％的速率递增，即每20年左右增长一倍。人类如今对淡水量的需求量每年正以6％的增长率在增加。据统计，一个100万人口的城市每天需用水50万吨以上，以工业生产来说，每生产1吨烧碱（氢氧化钠NaOH）需用水100吨，生产1吨钢需用水200吨，生产10吨石油化工产品或1000瓦小时电需用水200～500吨，生产1吨人造纤维需用水1000吨。据统计，我国有8000多万人深受水资源不足之苦。中国工业部门每年缺水350亿立方米，每年损失180亿美元；以农业生产来说，其用水量已是工业用水的4倍左右。
水、水荒、水危机这类字眼，频频出现在世界各地大大小小的报刊上，尽管都像那晴天霹雳，但人们似乎听惯了而习以为常，仍是那么懵懵懂懂地认为水与空气一样用之不尽。因此，增强对缺水的危机感是提高环境意识的一个重要内容。
水资源的破坏
自然界中的水是在做永不休止的循环，大部分水蒸发到海洋上空，集聚成云后被带向大陆。凝结成雨后，雨水在地表按重力法则漫流、汇集和流动，尽可能取捷径汇入海洋。其中在陆地上分成两路流动：一路在地面上汇集成江河湖泊，称为地面径流；另一路渗入地下，成为地下水，称为地下渗流。
人在进行自然循环时，人类社会为了满足生活和生产的需求，要从各种天然水体中取用大量的水，这些水使用以后就成为生活污水或生产污水（或废水）。它们被排放出来，最终又流入天然水体。这样，水在人类社会中也构成了一个局部的循环，叫水的社会循环。
由于水有流动性大，溶解能力又很强，因此在自然循环中，水与大气、土壤和岩石接触的每一个环节都会有各种杂质混入或溶入，使自然界几乎不存在纯粹的水。而特别是在社会的循环中，更会有大量生活的和各种生产的废弃物排入水中，而使水受到污染。
水体（包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物等完整的生态系统或综合自然体）。本身对其中各种物质的变化具有一定的自动调节能力和缓冲作用，因而水体具有一定程度自然降低污染程度的能力，称为水的自净能力。当进入水体的外来杂质含量超过了水体的自净能力而使水质恶化，对人类环境或水的利用产生不良影响，这就叫水的污染。
水的污染主要有两类，一类是自然污染，另一类是人为污染。目前，对水体造成较大危害的不是自然污染，而是人为污染。一般情况下研究水的污染是从水体污染的物质来分为三个方面：化学性污染、物理性污染和生物性污染。
化学性污染主要指未经处理的工业废水、矿山废水、农田排水和生活污水含有的一些污染物质，如未经处理直接排入水体，就会引起水体污染。
无机污染物质，主要来自矿山排水和工业废水的酸、碱和无机盐类污染。酸碱污染使水体的酸碱度发生变化，抑制或杀灭细菌和其他微生物的生长，妨碍水体自净，还会腐蚀船舶和建筑物，影响渔业，破坏生态。无机有毒物质，主要指重金属等有潜在长期影响的有毒物质，其中汞、镉、铅的危害性极大，其他如砷、钡、铬、硒、钒、铊、氟化物、氧化物等。有毒金属物质通过食物链富集、积累，这类物质会直接作用于人体而引起严重的疾病或促进慢性病的作用。
需氧污染物质，是指生活中污水、牲畜污水和某些工业废水中所含碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物质可在微生物的生物化学作用下进行分解。在某分解过程中需要消耗氧气，故称之为需氧污染物质。这类污染会造成溶解氧缺乏，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物会产生大量硫化物、氨、硫醇等气体，使水质进一步恶化。需氧物质污染是水体中最大量、最经常和最普遍的一种污染物质。
植物营养物质造成的污染。水体中的磷、氮量较高时，对湖泊、水库、港湾、内海等水流较慢的水域影响极大。这些营养物质使藻类等浮游生物及水生植物大量繁殖。这种情况称为水体的“富营养化”。严重时可能形成“赤潮”。赤潮，是指水中浮游生物爆发性增殖而形成的一些变色形象。大量藻类的增殖使鱼类生活空间减少。且其中不少藻类不适于作鱼类食料，有些还有毒性。藻类死亡后又分解出大量营养物质，促使藻类进一步发展，形成恶性循环，使溶解氧下降、水质恶化，大量养殖生物死亡。20世纪70年代北美的伊利湖就因富营养化问题而被美国一些环境研究者认为该湖正处于“湖泊死亡”阶段。日本濑湖内海频繁发生的赤潮被称为“死亡的水域”造成巨大的经济损失。我国渤海、天津近海、南海珠江口海域和北部湾雷州半岛附近先后发现赤潮。覆盖面积达数十平方公里。富营养化作用一旦发生后，由于生物循环而延续的时间可能很长，且难以治理，因此已成为一个亟待解决的问题。
物理性污染有热污染和放射性污染和一些悬浮物质的污染。20世纪40年代以后，由于原子能工业的发展，放射性矿藏的开采、核爆炸的试验、核电站的建立以及同位素在医药、工业、研究等领域中的应用，使放射性废水、废物成倍增加。广岛事件，特别是1986年的切尔诺贝利核泄漏事件发生以来，人们对核污染已深有了解或深有感触了吧。
生物性污染是指生活污水，尤其是医院污水和某些工业废水污染水体后，往往带入一些病原微生物。某些原来存在于人畜肠道中的病原微生物，如伤寒、霍乱、细菌性痢疾等都可能进入水体，随水流动而传播、传染。防止病原微生物对水体的污染，是保护环境、保障人体健康的一大课题。
中国已跨入21世纪，人口剧增与淡水资源匮乏的矛盾突出起来。在联合国水资源会议上，科学家们发出严重的警告，21世纪的中国，水将成为一个社会危机。我国人均占有量列第88位，排入世界12个贫水国家的名单中，因此，研究中国水资源的破坏情况很有现实意义和代表性。
中国从地理角度说是一个水资源丰富的国家，总量居世界第6位。江河众多，流域面积在1000平方公里以上的约有1500多条。湖泊总贮水量约有7088亿立方米，面积在1平方公里以上的有2300多个。我国还是世界上中低纬度地带冰川资源最多的国家之一，占亚洲的一半以上。但是，中国作为人口最多的国家，这矛盾就十分尖锐地显示出来。人均占有量不足世界平均水平的四分之一。水资源分布不均匀，组合不平衡。东部河流众多，而西北广大地方为无流区。水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁，水土流失严重。更主要的是水资源由于污染严重而不能利用。
目前，全国每年废水量排放达400亿吨，每年因水污染造成的损失达400多亿元。长江、黄河污染很严重。前者每天得承受近亿吨污水，后者每天接纳500多万吨污水。全国有27条主要河流已受不同程度的污染，其中严重的有17条。全国40个城市地下水被污染：上海苏州河水臭味令人掩鼻，江南一些水乡河水变成黑色，苏南几乎看不到清澈的小河，珠江三角洲的一些河段水质严重恶化。辽河、海河、黄河、淮河、黑龙江五个流域，水的污染程度也高出全国平均水平。目前，我国有300多个城市用水告急，各大河流的城市下游都拖着一条长长的污染带，流经中原腹地的淮河几乎成了一条死河。
现在，世界上每分钟有8.5万吨废水、污水排入江河湖海。每分钟有28人，每年有1500多万人因水污染和其他环境污染而死亡。在儿童的死亡率中，有一半左右是饮用了受污染的水而致。我国专家们在惊呼：全国有24％的人口在饮用着水质不良的水，约有0.7亿人口在饮用高氟水，约有0.3亿人口在饮用着高硝盐酸水，0.5亿人口在饮用高氯化水，有1.1亿人口饮用高硬度水。调查统计还表明，全国约79％的人口在饮用受二次污染的水。
水资源控制技术
缺水与水被严重的污染，引起了人类的普遍关注与警惕，世界上一些科学家正在努力地研究和采取种种措施来保护与开发水的资源，除处理污水、增建水库、营造森林、绿化大地，引调河水，开发深层地下水等整治与保护措施外，还进行着海水淡化、融化冰层的宏伟规划。
20世纪90年代国内外污染控制战略已发生重大变革，转向了污染防止战略。从末端治理走向源头削减污染负荷和生产全过程控制。污水处理如果仅仅从字面上看，还是一种末端治理技术，似乎不值得多谈。但是，首先污染防止与末端治理并非完全不相容，更重要的是污水处理技术有的本身基于充分利用自然净化能力，依据生态学原理，其核心的部分符合生态系统的“整体、协调、再生、循环”原理，所以愈来愈受到重视和发展。
在污水处理方面，传统的人工生物处理方法虽然有效，但得耗费数额巨大的运行管理费、基建投资等，而且对废水中的氮、磷等营养物质和难降解有机物的处理效率较低，近几十年来，人类转而寻找一些既经济、节能，又同样有效的、充分的利用自然净化能力的处理技术。
