水底质是指水体底床上一层由沉积物构成的覆盖物。水体中的某些污染物质由于本身的重力或吸附于水中的悬浮性颗粒上，随着时间迁移，逐渐沉降于水底床，形成污染物质在水底质中滞留。

底质与水体之间存在着物质交换，物质的生物学转移，它一方面为水体的自净提供容纳、消除有害物，贮备生物营养物质的场所;另一方面，在一定条件下贮备在底质中的有害物质能危害水底生物或消耗溶解氧，造成水底质污染;也可因有害物质返回水体，给水体造成不良影响，成为水体的二次污染;这些都能间接或直接地影响人体健康。

(1)底质的形成及其在水底的分布： 水底质的形成和分布与水中沉积物的性状，水体的水文环境及水中化学组分等有关。水底质是水中的悬浮物质迅速或缓慢地沉降、聚积而成。悬浮物质主要来源于陆地的表面径流、污水排放、废弃物的倾倒。各种来源的悬浮物质最终成为底质的组成部分。

水中一切固体粒子皆可沉降，沉降的速率决定于粒径和比重。无机物粒子较有机物粒子沉降为快。胶性粒子不沉降。细小的固体微粒较难沉降，但细微粒子有聚集为大粒子的倾向，进而增加其沉降速率。静电吸引力可使细微粒子聚集为大粒子。重量与表面积的比率愈大则沉降速率愈高。化学或生物学作用产生的絮状物质有凝集细微粒子的作用。水栖生物摄食水中的细微粒子，通过排泄途径或随死亡的尸体下沉于水底。浮游生物昼夜移行周期的特点亦帮助微粒沉降。昼间，浮游生物在水上层摄食，夜间移行至水的深部，排泄物落于水底。

溶解状态的物质，必须吸附于固体粒子(通过吸附作用、离子交换作用)变为可沉降的物体。活的生物体是溶解物质沉降的重要媒介。细菌、藻类、植物可大量吸收溶解物质积聚于体内，并随着死亡的尸体沉于水底。此外，溶解物质还可通过化学反应生成不溶性的沉淀物而沉降。

水底沉降和沉积过程受许多因素的影响。流动的水体中，悬浮物质的沉降速率还取决于水流速度、水流量。在流速很大的河流中，悬浮物质能保持于悬浮状态不沉降，这种状态被称为“悬浮底质”。水的流速、流量愈大，水流携带的悬浮物质量也愈大，在水流经过的地段内难于或延缓发生沉降，使河流底床上无沉积或少沉积。

河流底床的沉积是不均等的。河流沿岸较河流中心或水流轴心线上沉降快、沉积量多。河流的扩大部、河湾、浅滩等处流速减慢，易于发生沉降，形成水底沉积。急湍的漩涡由于高速的水力冲击，漩涡的中心很少形成底质。

河流、河口的底床时常出现季节性的冲刷现象。洪水期，底床受到水力冲击，表面沉积物泛起(再悬浮)，并随水流转移，此时水底部的污染减轻。枯水季节，流水缓慢，沉积物增加，污染亦加重。

在湖泊、水库、海湾、水底沉积物相对地稳定。但因风力，水体底部与顶部之间的温度差别造成的水密度差别，底部与顶部水中无机盐和悬浮物质的浓度差别，亦皆可造成水体内部的对流运动，推动底质的再悬浮和转移。

湖底部沉积物由于压力平衡的倾向，边缘部分的底质可向最深部移动、集中。

影响污染物沉降、沉积的诸因素：①吸附物。水中悬浮物包括泥土细粒、有机质悬浮颗粒、浮游生物皆能吸附污染物，粘土微粒是很强的吸附物，其中含有蒙脱土、高岭土、依莱土等强力吸附物质。生物悬浮体除了能吸附污染物于其表面外，尚能吸收污染物于细胞内。例如藻类是一种非常活跃的吸收体，它吸收有机氯杀虫剂的能力比一般底质高出几倍、几十倍，可谓一种非常有效的除毒剂。②无机物。铁、锰、铝的含水氧化物具有吸附多种金属的能力，同时它们的氢氧化物在水中是胶性物质，有凝集悬浮微粒的作用。砷与氧化铁有亲和力，悬浮粒子中氧化铁成分的增加，加速砷的吸附沉降。水中的氯离子是抗吸附物质，对被吸附的物质有解吸附的作用。相反，水中碳酸盐能提高底质对一些金属的结合力。例如铜与碳酸盐反应生成不溶的碱式碳酸铜，具有很大的稳定性。③有机物。底质、悬浮物质吸附金属、杀虫剂等物质的能力直接与底质中高含量的有机质有关。有机物质的有氧分解产物胡敏酸是一种优良的吸附剂和凝集剂。含巯基的有机物(硫醇类)能有效地吸附一些金属。一些有机污染物则是抗吸附剂，例如洗涤剂氮川三醋酸(NTA)能夺取已被吸附的金属，螯合成水溶性的复合物，故妨碍锌、镉、汞等金属的吸附。

(2) 水底质的化学特征： 水环境的污染一方面反映于水体中，同时也从底质方面反映出来。在某种情况下，底质较水体更准确地反映水环境的污染。例如微量的有害、有毒金属污染，借一般分析技术难以从水体中发现，而由于底质中富集着较高的浓度，则易于检出。底质不仅反映水环境污染的现况，还反映它的污染历史，特别是某种长期的、缓慢的、少量有害物质的污染，也许对水体不构成危害，然而却能造成底质中积累性的污染，构成对上层水的潜在性威胁。

底质的化学特征在无机组成方面与水体邻接地的土壤天然性状相一致。它可能天然地富于某种元素或化合物，使它带有某种化学特征，例如、富汞、富砷的底质等。出现这种情况是由于地质学原因，应与人为的污染相区别。

底质的有机组成方面的重要特征是含耗氧性有机物质，能消耗水中溶解氧，造成贫氧或缺氧状态。评定底质的有机化学特征，按照Ballinger和McKee的建议宜采用有机底质指数(OSI)：

有机底质指数=有机碳(%)×有机氮(%)

将底质按有机底质指数的值可分为四类不同特性的底质。下表概括了有机底质的分类与特性。

有机底质的分类及其特性

当底质中供氧条件良好(上层水中溶解氧充足、底质与水的混合加强、大生物活动使底质翻动时)，则有机物质受需氧性微生物的作用而进行有氧分解。如果供氧条件保持有机物的有氧分解一直进行到终止，则终末产物为二氧化碳、无机氮化合物(硝酸盐)等。在有氧分解过程中迅速耗氧，如供氧不足，则有氧分解停止，微生物(主要是硫酸盐还原菌)从硫酸盐取得能源以分解有机物。由于氧化过程的不充分，产生并积聚了氨、硫化氢一类还原性物质，使底质环境带上还原性，在底质的富氧带(表层)之下，主要是这种情形。倘硫酸盐来源不足或耗尽，则微生物从有机分子内部取得能源以分解有机物，此种分解纯属厌氧性分解，主要产物为氨、甲烷，底质环境呈高度的还原性，在底质的更深层就是这种情形。

底质—水层之间的物质交换： ①化学的交换。其表现形式就是物质的沉淀与再溶。在富氧条件下，由于氧化过程的加强，使底质中已被固定的不溶性物质变成可溶性物质重返水层， 例如：HgSSO-4+H^g2+;相反，在缺氧条件(还原性环境)下，底质中游离硫化物的存在促使金属在底质中沉积、固定。②生物学的交换。水中细菌、藻类、高等植物吸收溶解于水中的可溶性质，最后于这些生物死亡后将物质移于水底质。相反，生物亦可从底质吸收物质而以排泄、分泌等方式释放这种物质进入水层。

(3) 水底污染的危害：一些金属污染物沉积于水底后，在还原性底质中与游离硫化物结合成不溶性物质而被固定。有机氯杀虫剂与底质结合得十分牢固，几乎无溶出的可能。倘若水中悬浮物量大、沉降速率快、则底质被覆盖，只要不再有污染，则陈旧污染物被深埋于底质深部而被永久地固定，参与物质交换的可能性很小，不易重返水层。但是沉积于水底的污染物可在微生物的作用下发生转化。一种是生物学合成过程，最明显的例子是底质中的无机汞离子在微生物的影响下发生甲基化，产生新的化合物甲基汞。它不仅有剧烈毒性，且溶于水，释放入水层中，毒化水生动物(鱼贝)，最终毒害于人。另一种是生物学降解过程，有机性污染物一般都会遭受微生物的分解，有的有机物在有氧的环境中降解较速，例如有机磷杀虫剂; 另一些化合物则在缺氧环境中接受厌氧微生物的分解，例如有机氯杀虫剂。沉积于水底的污染物由惰性状态(被固定不溶性的)变为活性状态(再溶)是底质影响上层水质的重大因素。被底质固定的金属类污染物，当水中的氢离子浓度提高(由于酸性废水的排入、有机物分解旺盛、二氧化碳释放增加时)，或氯离子浓度提高时，加强了被吸附的金属的解吸附。底质环境的变动，例如由还原性环境转向富氧环境，有助于金属重获活性。五价砷化合物在富氧环境中是稳定的，在还原性环境中被还原为三价砷化合物，溶于水而可重返水层。底质的再悬浮也形成污染物重返水层的现象。此外，水底污染一般说是局部沉积现象，近污染源的水域其底质中发现的污染物总是多些。但底质可迁移的现象，在流动水体和静止水体中皆可发生。

由于人类在生活活动过程中直接接触水底质的机会甚少，因此水底质污染的危害主要是通过水体水质和水生物间接导致对人体健康的危害。其次是在挖掘河床或湖、塘底泥覆盖于地表(或农田)时，也可导致污染水体与土壤。

(4) 防治原则： 防治水底质污染及其二次污染，主要是控制污染源，对污水排放必须经过严格的处理，对废弃物的倾倒应避免影响水体水质。此外，加强地面清扫，以减少地表径流污染水体等。