水體富營(yíng)養(yǎng)化-ppt課件

1、水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生機(jī)制和控制機(jī)理許曉玲 梁文1.影響因素2.水化學(xué)平衡變化3.生物群落的變化4.內(nèi)源物質(zhì)的釋放研究目錄水體富營(yíng)養(yǎng)化指在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體后，水生生物特別是藻類將大量繁殖，使水中溶解氧含量急劇下降，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。水體富營(yíng)養(yǎng)化后，由于浮游生物大量繁殖，往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在江河湖泊中稱為水華，在海中則叫做赤潮。一般指標(biāo)N超過(guò)0.20.3 mg/L超過(guò) 10 mg/L水體富營(yíng)養(yǎng)化PBOD細(xì)菌總數(shù)葉綠素a超過(guò)0.010.02 mg/L超過(guò)10 萬(wàn)個(gè)/mL超過(guò) 10 g/LpH為79的淡水湖

2、泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的污染來(lái)源外源內(nèi)源點(diǎn)源面源工廠排污生活污水的排放農(nóng)田肥料農(nóng)藥污染地面徑流污染大氣沉降污染固廢淋溶下滲沉降至湖泊底部的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放 湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的污染來(lái)源影響因素2.水化學(xué)平衡變化水化學(xué)平衡DO碳pH水體富營(yíng)養(yǎng)化后，pH上升溶解氧含量降低碳也有可能成為限制性因子湖泊水體中pH，DO和碳的平衡是維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的保障。(1)pH上升 水華藻類的生長(zhǎng) 提高湖水的pH 為水華藻類如微囊藻等的瘋長(zhǎng)提供了適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。(2)水體DO值下降 藍(lán)藻的生長(zhǎng)，對(duì)其他藻類生長(zhǎng)不利。(3)CO2在水中溶解度隨水溫升高而降低，當(dāng)湖水氮、磷對(duì)藻類生成已達(dá)到飽和情況下，碳也有可能成為限制性因子

3、，此時(shí)水體增加碳有利于水華藻類的生長(zhǎng)。3.生物群落的變化 在正常情況下，湖泊水體中各種生物都處于相對(duì)平衡的狀態(tài)。但是，一旦水體受到污染而呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)時(shí)，水體的這種正常的生態(tài)平衡就會(huì)被擾亂，某些種類的生物明顯減少，而另外一些生物種類則顯著增加。這種生物種類演替會(huì)導(dǎo)致水生生物的穩(wěn)定性和多樣性降低，破壞了湖泊生態(tài)平衡。 關(guān)于湖泊富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)演替, 當(dāng)前的研究熱點(diǎn)主要在兩個(gè)方面： 氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與浮游植物組成及優(yōu)勢(shì)種, 包括藍(lán)藻水華之間的關(guān)系. 以水生植物為主的草型生態(tài)系統(tǒng)與以浮游植物為主的藻型生態(tài)系統(tǒng)的演替.水體中氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽增加, 使得浮游植物大量生長(zhǎng), 甚至出現(xiàn)水華. 調(diào)查顯示,

4、隨著營(yíng)養(yǎng)鹽增加與葉綠素濃度升高, 藍(lán)藻在整個(gè)浮游植物生物量中所占的比例也隨之增加, 說(shuō)明富營(yíng)養(yǎng)化和營(yíng)養(yǎng)鹽富集使藍(lán)藻生物量增加, 并且在浮游植物組成中成為優(yōu)勢(shì)物種。營(yíng)養(yǎng)鹽的增加, 水生植物(這里主要指能夠生長(zhǎng)在開闊水域的沉水植物)會(huì)逐步消亡, 浮游植物會(huì)逐步繁盛起來(lái)并最終取代水生植物, 成為生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的主要貢獻(xiàn)者. 這就是國(guó)際上較為流行的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化的理論。4.內(nèi)源物質(zhì)的釋放研究 底泥及沉積物是污染物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的蓄積庫(kù)。當(dāng)污染物的排放減少或停止之后, 由于污染物在水- 沉積物界面具有存儲(chǔ)和傳輸功能, 在條件合適的時(shí)候, 底部沉積物不再作為污染的匯, 而是成為污染物的來(lái)源, 這時(shí)污染物從底部沉

5、積物釋放出來(lái)進(jìn)入水中, 造成水體的二次污染。營(yíng)養(yǎng)元素在水- 沉積物界面的行為水- 沉積物界面的結(jié)構(gòu)沉積物的吸附沉積物中營(yíng)養(yǎng)元素釋放規(guī)律氮的釋放磷的釋放氮的釋放 沉積物 - 水界面的氮釋放行為研究多集中在對(duì) NH4+-N、NO3-N、NO2-N等形態(tài)氮的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移通量的研究,氮擴(kuò)散通量 即是指氮( 自湖水) 輸入通量與輸出 ( 至湖水) 通量之間的差值。硝化和反硝化作用是沉積物-水界面氮遷移釋放的主要機(jī)制。沉積物中的有機(jī)氮礦化生成 NO3-、NH4+等無(wú)機(jī)態(tài)氮擴(kuò)散進(jìn)入上覆水體 ,增加水體中氮含量; 同時(shí), 上覆水體中的 NO3-也可擴(kuò)散至沉積物厭氧層 ,在反硝化細(xì)菌作用下, 被還原為 N2 和 N

6、2O等氣體形態(tài),并逸散至大氣層中 ,降低水體中的氮含量. 因此,目前的有些研究針對(duì)沉積物-水界面的反硝化速率進(jìn)行 。 磷的釋放懸浮粒子態(tài)磷懸浮粒子態(tài)磷溶解態(tài)磷溶解態(tài)磷無(wú)機(jī)磷無(wú)機(jī)磷有機(jī)磷有機(jī)磷有機(jī)磷有機(jī)磷聚合磷酸鹽聚合磷酸鹽正磷酸鹽正磷酸鹽沉淀沉淀生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化分解分解攝取攝取分解分解攝取攝取分解分解分解分解吸附和反應(yīng)吸附和反應(yīng)沉淀沉淀水體中磷的主要存在形態(tài)及轉(zhuǎn)化途徑水體中磷的主要存在形態(tài)及轉(zhuǎn)化途徑再懸浮生物體分解配位交換解吸礦化溶解P釋放活化過(guò)程影響因素DO和 Eh溫度與微生物pH有機(jī)質(zhì)光照和藻類擾動(dòng)參考文獻(xiàn)1鄭金秀, 池仕運(yùn), 李聃,等. 富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)淺水湖泊輪蟲種群結(jié)構(gòu)影響研究J. 生態(tài)環(huán)

7、境學(xué)報(bào), 2015(12):1964-1971.2秦伯強(qiáng), 高光, 朱廣偉,等. 湖泊富營(yíng)養(yǎng)化及其生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)J. 科學(xué)通報(bào), 2013(10):855-864.3李輝, 潘學(xué)軍, 史麗瓊,等. 湖泊內(nèi)源氮磷污染分析方法及特征研究進(jìn)展J. 環(huán)境化學(xué), 2011, 30(1):281-292. 4師吉華, 王欽東, 李秀啟,等. 東平湖水生生態(tài)系統(tǒng)變遷及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)J. 長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)：自然版, 2011, 08(4):242-245.5 Tang X M, Gao G, Chao J Y, et al. Dynamics of organic aggregate-associated bacterial communities and related environmental factors inLake Taihu, a large eutrophic shallow lake in China. Limnol Oceanogr, 2010, 55: 4694806 Smith V H.