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化工廢水的基本特征為高COD、高鹽度、對微生物有毒性，是典型的難降解廢水，是目前水處理技術方面的研究重點。化工產品(如制藥、染料、日化等)生產過程中排出的有機物質，大多都是結構復雜、有毒有害和生物難以降解的物質。因此要進行化工廢水毒性檢測，處理的難度也較大。
無機化工廢水中的有毒物質包括金屬和非金屬毒物兩大類。金屬毒物主要為汞、鉻、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、錳、鈦、釩、鋁和鉍等，特別是前幾種危害更大。例如，汞進入人體后被轉化為甲基汞，甲基汞在腦組織內積累可破壞神經功能，且無法用藥物治療，嚴重時能造成死亡；銅中毒時可引起全身疼痛、腰關節受損、骨節變形，有時還會引起心血管病。
化工廢水金屬毒性物質具有以下特點：
1.不能被微生物降解，只能在各種形態間相互轉化、分散，如無機汞能在微生物作用下轉化為毒性更大的甲基汞；
2.毒性以離子態存在時最嚴重；
3.能被生物富集于體內，既危害生物，又通過食物鏈危害人體，如淡水魚能將汞富集1000倍、銅富集300倍、鉻富集200倍；
4.重金屬進入人體后，能與蛋白質和酶等大分子生理活性物質發生作用，使其失去活性，也可在人體的某些器官中積累，造成慢性中毒，其危害有時需10-20年才能顯露出來。金屬離子在水中容易被帶負電荷的膠體吸附，吸附金屬離子的膠體可隨水流遷移，但大多數會迅速沉降，因此重金屬一般都富集在排污口下游一定范圍內的底泥中。
化工廢水重要的非金屬毒物有砷、硒、氰、氟、硫、亞硝酸根等。例如，砷中毒時能引起中樞神經紊亂，誘發皮膚癌等；亞硝酸鹽在人體內能與仲胺生成亞硝胺，具有強烈的致癌作用。
必須說明許多毒物元素往往是生物體所必須的微量元素，只是在超過一定限值才會致毒。
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