水体富营养化过.ppt
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1、水体富营养化过程与治理云南师范大学云南师范大学 旅游与地理科学学院旅游与地理科学学院角媛梅角媛梅授课提纲l1水体富营养化的概念与危害水体富营养化的概念与危害l2水体富营养化的类型与判断标准水体富营养化的类型与判断标准l3氮、磷对富营养化影响的机理氮、磷对富营养化影响的机理l4氮、磷在水体中的转化氮、磷在水体中的转化l5富营养水体的治理富营养水体的治理l6滇池污染及其治理滇池污染及其治理1 水体富营养化的概念与危害l1.1水体富营养化的概念水体富营养化的概念l1.2水体富营养化对水体的影响水体富营养化对水体的影响l1.3富营养水体中的产毒藻类与毒性富营养水体中的产毒藻类与毒性湖泊、水库等水域的植
2、物营养成分(氮、湖泊、水库等水域的植物营养成分(氮、磷等)不断补给,过量积聚,使水体营养磷等)不断补给,过量积聚,使水体营养过剩所引起的水质污染现象称为水体过剩所引起的水质污染现象称为水体“富富营养化营养化”。江湖江湖 海洋海洋水华(花)水华(花)赤潮赤潮1.1 1.1 水体富营养化的概念水体富营养化的概念下面是美文阅读网小编为大家整理的学校实习日记,欢迎大家阅读。更多学下面是美文阅读网小编为大家整理的学校实习日记,欢迎大家阅读。更多学校实习日记请关注美文阅读网实习日记栏目。学校实习日记【一】明年校实习日记请关注美文阅读网实习日记栏目。学校实习日记【一】明年即将开始我的中学物理老师实习,这难免
3、会让我十分紧张,以至于从昨晚开始就即将开始我的中学物理老师实习,这难免会让我十分紧张,以至于从昨晚开始就辗转难眠了。一切都是未知数,一切都是陌生的。作为一个工科男,实习教辗转难眠了。一切都是未知数,一切都是陌生的。作为一个工科男,实习教师,我还有很多东西要学师,我还有很多东西要学!还好,在晚上的时候,要带我的任课老师很负责任还好,在晚上的时候,要带我的任课老师很负责任的来了一趟我的家,交代了诸如作息时间、着装一类的事项。这让我心情平静了的来了一趟我的家,交代了诸如作息时间、着装一类的事项。这让我心情平静了不少。今晚早睡,争取明天能够有一个好的开端不少。今晚早睡,争取明天能够有一个好的开端!学校
4、实习日记【二】学校实习日记【二】今天老师比较有空,特意给我上了一下课,讲了一些关于他自己的故事,还有就今天老师比较有空,特意给我上了一下课,讲了一些关于他自己的故事,还有就是他想传授给我的学习经验。让我进一步加深了对老师的认识。我问他为什是他想传授给我的学习经验。让我进一步加深了对老师的认识。我问他为什么会想到走上教师这条路,他说他那个年代很穷,没有钱读书,好不容易考上个么会想到走上教师这条路,他说他那个年代很穷,没有钱读书,好不容易考上个大学,当时听人家说读师范最好,然后他就报了师范大学,渐渐的就喜欢上这个大学,当时听人家说读师范最好,然后他就报了师范大学,渐渐的就喜欢上这个行业,由于性格比
5、较内向又来自农村,所以当人家都去搞革命时,他就自己默默行业,由于性格比较内向又来自农村,所以当人家都去搞革命时,他就自己默默在图书馆中看书,这点在现在看来真的很难得,也许正是这段经历才造就了他后在图书馆中看书,这点在现在看来真的很难得,也许正是这段经历才造就了他后来的辉煌和今天的成绩。学校实习日记【三】今天带我的这个老师开始来的辉煌和今天的成绩。学校实习日记【三】今天带我的这个老师开始给我讲授课方给我讲授课方赤潮赤潮l藻类为优势物种,并大面积覆盖藻类为优势物种,并大面积覆盖水体表面水体表面l感观性状恶化,透明度下降,水感观性状恶化,透明度下降,水质污浊发臭质污浊发臭l水中溶解氧不足,鱼类及其他
6、生水中溶解氧不足,鱼类及其他生物大量死亡物大量死亡l加速水域的消亡过程加速水域的消亡过程1.2 1.2 富营养化引起的水质变化富营养化引起的水质变化(1)毒性表现l肝毒性(肝毒性(可以引起肝癌)可以引起肝癌)l神经毒性(神经毒性(麻癖麻癖)l肾毒性(肾毒性(腹泻)腹泻)l遗传毒性遗传毒性l胚胎及发育毒性胚胎及发育毒性1.3 富营养水体中的产毒藻类与毒性富营养水体中的产毒藻类与毒性l铜绿微囊藻铜绿微囊藻l绿色微囊藻绿色微囊藻l鱼腥藻鱼腥藻l颤颤藻藻l念珠藻念珠藻1.3 富营养水体中的产毒藻类与毒性富营养水体中的产毒藻类与毒性(2)主要有毒藻类主要有毒藻类富营养化湖泊藻类群落的优势种之富营养化湖泊
7、藻类群落的优势种之一。通常形成囊状不定形群体,群一。通常形成囊状不定形群体,群体呈粗筛孔状,由几十个、甚至上体呈粗筛孔状,由几十个、甚至上千个单体细胞组成。千个单体细胞组成。铜绿微囊藻易大量繁殖形成铜绿微囊藻易大量繁殖形成水华水华,改变水体生态系统群落结构,藻类改变水体生态系统群落结构,藻类死亡时造成水域大面积缺氧,鱼类死亡时造成水域大面积缺氧,鱼类生长受到影响,生长受到影响,水体环境严重恶化水体环境严重恶化。某些铜绿微囊藻能产生某些铜绿微囊藻能产生1 1种微囊藻毒种微囊藻毒素素(肿瘤促进剂肿瘤促进剂),可诱发,可诱发急性肝损急性肝损伤和肝肿瘤伤和肝肿瘤Microcystis aerugino
8、sa Kuetz.铜绿微囊藻铜绿微囊藻绿色微囊藻Microcystis viridis(A.Br.)Lemm绿色微囊藻主要产绿色微囊藻主要产生三种毒素,在适生三种毒素,在适宜条件下,每毫克宜条件下,每毫克干重细胞可产生干重细胞可产生3-4微克微囊藻毒素,微克微囊藻毒素,其总毒素含量可达其总毒素含量可达到细胞干重的到细胞干重的3以以上,是毒素含量最上,是毒素含量最高的一种藻类。高的一种藻类。鱼腥藻l鱼腥藻(鱼腥藻(AnabaenaAnabaena)藻丝藻丝单一,或群集成群体;自单一,或群集成群体;自由漂浮,或粘附基质上。由漂浮,或粘附基质上。藻丝直走,弯曲,藻丝外藻丝直走,弯曲,藻丝外面有透明、
9、无色的水样胶面有透明、无色的水样胶鞘。细胞一般为球形或腰鞘。细胞一般为球形或腰鼓形。鼓形。l易形成水华,是水体富营易形成水华,是水体富营养化的标志。水华鱼腥藻养化的标志。水华鱼腥藻具有毒株,含有鱼腥藻毒具有毒株,含有鱼腥藻毒A A、B B、C C和和D D,其中鱼腥藻毒,其中鱼腥藻毒A A研究较充分,是一种低分研究较充分,是一种低分子量的含氮的生物碱,对子量的含氮的生物碱,对动物的最低致死剂量为每动物的最低致死剂量为每千克体重千克体重250250微克。微克。Anabaenal藻体是不分枝的丝状体,藻体是不分枝的丝状体,由单列细胞组成藻丝。由单列细胞组成藻丝。丝体上有空去的死细胞丝体上有空去的死
10、细胞作双凹形,有时还有胶作双凹形,有时还有胶化膨大的隔离盘,亦为化膨大的隔离盘,亦为双凹形,但细胞内有均双凹形,但细胞内有均匀的内含物,二个隔离匀的内含物,二个隔离盘或死细胞之间的这一盘或死细胞之间的这一段叫做藻殖段,生于潮段叫做藻殖段,生于潮湿处或小型水体中,漂湿处或小型水体中,漂浮或附着浮或附着Oscillatoria颤颤 藻藻念珠藻Nostoc念珠藻的藻丝念珠藻的藻丝念珠藻的藻丝念珠藻的藻丝由一列近球形由一列近球形由一列近球形由一列近球形细胞组成,形细胞组成,形细胞组成,形细胞组成,形似一串念珠,似一串念珠,似一串念珠,似一串念珠,藻丝通常有一藻丝通常有一藻丝通常有一藻丝通常有一至几个异
11、形胞,至几个异形胞,至几个异形胞,至几个异形胞,由藻丝组成胶由藻丝组成胶由藻丝组成胶由藻丝组成胶质团块,形状质团块,形状质团块,形状质团块,形状有球状、片状有球状、片状有球状、片状有球状、片状或发状。或发状。或发状。或发状。(3)饮用水中的藻毒素l淡水中常见的蓝藻能产生淡水中常见的蓝藻能产生肝毒素肝毒素和和神经毒素神经毒素,与供水安全相关。与供水安全相关。l蓝藻微囊藻水华蓝藻微囊藻水华80%是产毒素的,大部分是产毒素的,大部分肝肝毒素是微囊藻毒素毒素是微囊藻毒素,已知,已知70多种亚型的微囊多种亚型的微囊藻毒素。藻毒素。l神经毒素神经毒素分布范围较肝毒素分布范围较肝毒素小小,危害程度也,危害程
12、度也不及微囊藻毒素。不及微囊藻毒素。1.3 富营养水体中的产毒藻类与毒性富营养水体中的产毒藻类与毒性(4)流行病学资料l太太湖湖流流域域调调查查表表明明:饮饮用用受受微微囊囊藻藻毒毒素素污污染染的的水水会会引引起起人人群群肝肝脏脏酶酶学学指指标标的的变变化化,导导致致肝脏功能损害肝脏功能损害。l对对肝肝癌癌高高发发区区江江苏苏海海门门和和启启东东两两地地发发现现:饮饮用用受受微微囊囊藻藻毒毒素素污污染染的的河河沟沟水水的的居居民民患患肝肝癌癌相相对对危危险险度度较较饮饮井井水水或或自自来来水水的的居居民民分分别别为为1.96和和2.39。l微微囊囊藻藻毒毒素素是是我我国国南南方方原原发发性性肝
13、肝癌癌高高发发的的三三大大环环境境危危险险因因素素(微微囊囊藻藻毒毒素素、肝肝炎炎病病毒毒和和黄曲霉毒素)之一。黄曲霉毒素)之一。1.3 富营养水体中的产毒藻类与毒性富营养水体中的产毒藻类与毒性生物富集作用DDT的生物富集作用的生物富集作用水俣病水俣病知识知识回顾回顾2 水体富营养化的类型与判断标准l2.1水体富营养化的类型水体富营养化的类型l2.2水体富营养化的判断标准水体富营养化的判断标准l2.3我国湖泊富营养化的状况我国湖泊富营养化的状况2.1 水体富营养化的类型按富营养化的按富营养化的原因原因分为:分为:l天然富营养化天然富营养化:是指湖泊营养物质的天:是指湖泊营养物质的天然富集,需要
14、千年甚至万年的演化过程然富集,需要千年甚至万年的演化过程l人为富营养化人为富营养化:是指由于人为活动产生:是指由于人为活动产生的工业废水、农业退水、水产养殖废水的工业废水、农业退水、水产养殖废水和生活污水排入水体,使水体中氮、磷和生活污水排入水体,使水体中氮、磷等营养物质的负荷量急剧增加而导致水等营养物质的负荷量急剧增加而导致水体污染的现象。体污染的现象。2.2 水体富营养化的判断标准(1)参数项目参数项目单位单位贫营养贫营养中营养中营养富营养富营养总磷浓度总磷浓度mg/l0.02叶绿素叶绿素浓度浓度Ug/l10赛克板透明度赛克板透明度m 3.72.0-3.7 8010-8060轻度富营养状态
15、:50重度富营养状态:70 “三湖三湖”湖体水质均为劣湖体水质均为劣 类。主要污染指标为总氮、总磷。类。主要污染指标为总氮、总磷。太湖、巢湖处于轻度富营养状态,滇池处于太湖、巢湖处于轻度富营养状态,滇池处于重度富营养状态重度富营养状态。“三湖三湖三湖三湖三湖三湖”水质变化趋势水质变化趋势水质变化趋势水质变化趋势水质变化趋势水质变化趋势2002年年:3 氮、磷对富营养化影响的机理 l3.1水体富营养化污染过程水体富营养化污染过程l3.2水体富营养化水华暴发机理水体富营养化水华暴发机理l3.3藻类的藻类的“经验分子式经验分子式”与利贝格最小值与利贝格最小值定律定律3.1 水体富营养化污染过程lP、
16、N元素元素含量过多含量过多l藻类大量繁殖,水体变浑浊呈黄、绿色藻类大量繁殖,水体变浑浊呈黄、绿色l藻类死亡,(藻类死亡,(需氧微生物需氧微生物繁殖)溶解氧繁殖)溶解氧急剧降低急剧降低l鱼类等水生生物死亡,鱼类等水生生物死亡,厌氧微生物厌氧微生物繁殖繁殖l水水变黑发臭变黑发臭。长江长江中下中下游湖游湖泊富泊富营养营养化过化过程中程中沉水沉水植被植被演替演替模式模式滇池原生沉水植物l海菜花海菜花 Ottelia Ottelia acuminata.acuminata.沉水植物沉水植物.喜喜光,耐阴。要求水体清澈光,耐阴。要求水体清澈见底见底,抗污能力差。抗污能力差。l金鱼藻金鱼藻 Ceratoph
17、yllum Ceratophyllum demersum.demersum.沉水植物,无根,沉水植物,无根,密集成簇,漂浮于水面下,密集成簇,漂浮于水面下,对藻类有抑制作用。对藻类有抑制作用。正反馈(左)和负反馈(右)狼狼狼狼兔兔兔兔植物植物植物植物狼狼饿饿死死狼狼吃吃饱饱吃了吃了较多较多兔子兔子吃了吃了较少较少兔子兔子兔兔吃吃饱饱兔兔饿饿死死吃了吃了较少较少的草的草吃了吃了大量大量的草的草污染污染 鱼死亡鱼死亡污染污染 鱼死亡鱼死亡 鱼死亡鱼死亡 污染污染 最最适适范范围围亚亚适适范范围围亚亚适适范范围围不不适适范范围围不不适适范范围围不能生存不能生存因子梯度因子梯度渐增渐增生生命命活活动动
18、或或数数量量生物对环境因子的耐受曲线生物对环境因子的耐受曲线Shelford 耐受性定律3.3 藻类的“经验分子式”与利贝格最小值定律l在适宜光照、温度、在适宜光照、温度、PH和充分营养物质的和充分营养物质的前提下,藻类进行光和作用并合成自身的前提下,藻类进行光和作用并合成自身的原生质的基本反应式为:原生质的基本反应式为:106CO106CO2 2+16NO+16NO3 3-+HPO+HPO4 42-2-+122H+122H2 2O O+18H+18H+能量能量+微量元素微量元素 C106106H263263O110110N1616P1 1+138O138O2 2藻类的藻类的“经验分子式经验分
19、子式”3.3 藻类的“经验分子式”与利贝格最小值定律l利贝格最小值定律:植物生长取决于外界利贝格最小值定律:植物生长取决于外界提供给它的所需养料中数量最小的一种提供给它的所需养料中数量最小的一种。l调查结果显示:调查结果显示:80的富营养化是受的富营养化是受磷元磷元素素的制约,大约的制约,大约10的富营养化与的富营养化与氮元素氮元素有关,余下的有关,余下的10与其它因素有关。与其它因素有关。Liebig Liebig 最小值原理最小值原理植物生长需要基本元素植物生长需要基本元素只要基本元素足够,植物生长是自动的只要基本元素足够,植物生长是自动的影响植物发展的是某一短缺元素影响植物发展的是某一短
20、缺元素增加这个短缺元素能引发植物的生长,增加这个短缺元素能引发植物的生长,缺少它即使再多增加其它元素也无效缺少它即使再多增加其它元素也无效短缺元素永远在变化之中短缺元素永远在变化之中 几克短缺元素的增加,其功效比增加几几克短缺元素的增加,其功效比增加几吨的肥料都大吨的肥料都大4 氮、磷在水体中的转化l4.1含氮化合物在水体中的转化含氮化合物在水体中的转化l4.2含磷化合物在水体中的转化含磷化合物在水体中的转化(1)氮的生物地化循环4.1 含氮化合物在水体中的转化4.1 含氮化合物在水体中的转化大气N2生物体有机氮NH4+NO3-NO2-NON2ONH2OHNH4+硝化作用硝 酸盐 同 化作用铵
21、盐同化作用同化作用生物固氮异化性硝酸盐还原作用反硝化作用亚 硝酸 氨 化作用硝化作用硝化作用氨化作用氨化作用(2)氮循环中的四种基本生物化学过程氮循环中的四种基本生物化学过程(3)水体中的含氮化合物水体中的含氮化合物有机氮有机氮无机氮无机氮来源:农业废弃物和城市生活污水来源:农业废弃物和城市生活污水组成:蛋白质、氨基酸和尿素组成:蛋白质、氨基酸和尿素农业退水和工业排水;农业退水和工业排水;有机氮经微生物分解而来有机氮经微生物分解而来组成:氨氮和硝态氮组成:氨氮和硝态氮来源:来源:4.1 含氮化合物在水体中的转化(4)水体中有机氮的转化过程氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用反硝化作用反硝化作用同化
22、作用同化作用4.1 含氮化合物在水体中的转化氨化作用(有机氨转化为氨氮)l水体中各种蛋白质化合物在好气性和嫌气性条水体中各种蛋白质化合物在好气性和嫌气性条件下,由氨化细菌和真菌的作用将有机氮分解件下,由氨化细菌和真菌的作用将有机氮分解成为氨和氨化合物,氨溶水成为成为氨和氨化合物,氨溶水成为NHNH4 4+,为植物,为植物利用利用 有机氮有机氮(NH(NH2 2-)氨氨(NH(NH3 3)铵离子铵离子(NH(NH4 4+)氨化作用氨化作用氨化作用氨化作用蛋白质的氨化作用蛋白质蛋白质蛋白酶蛋白酶水解水解肽肽肽酶肽酶水解水解氨基酸氨基酸降降解解NH3氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用水解脱氨基作用水解脱氨
23、基作用还原脱氨基作用还原脱氨基作用尿素的氨化CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3尿酶尿酶2NH3+CO2+H2O尿素细菌:尿素细菌:1 1、球菌:尿素生孢八叠球菌、球菌:尿素生孢八叠球菌 2 2、芽孢杆菌:巴斯德尿素芽孢杆菌、芽孢杆菌:巴斯德尿素芽孢杆菌硝化作用(氨氮转化为硝酸盐)l氨氮在水中不稳定,除被生物吸收同化氨氮在水中不稳定,除被生物吸收同化外,其余在溶解氧充足条件下,被亚硝外,其余在溶解氧充足条件下,被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐,供植物吸收利用和硝酸盐,供植物吸收利用 亚硝化亚硝化亚硝化亚硝化作用作用作用作用硝化硝化硝化硝
24、化作用作用作用作用硝化细菌和硝化作用的过程硝化细菌和硝化作用的过程NHNH4 4+NO NO2 2-NO NO3 3-硝酸细菌硝酸细菌亚硝酸细菌亚硝酸细菌影响硝化作用的环境因素l(1)pH值:适宜微碱性值:适宜微碱性l(2)温度:温度:4-40,最适:,最适:25-35l(3)通气:需氧通气:需氧l(4)湿度:过量影响通气,不足引起细胞湿度:过量影响通气,不足引起细胞缺水。缺水。反硝化作用(硝酸盐氮转化为气态氮)l反硝化细菌将亚硝酸盐转变成氮气,反硝化细菌将亚硝酸盐转变成氮气,回到大气库中,使水体失氮回到大气库中,使水体失氮异养脱氮细菌的反硝化异养脱氮细菌的反硝化异养脱氮细菌的反硝化异养脱氮细
25、菌的反硝化作用作用作用作用自养脱氮细菌的反硝化自养脱氮细菌的反硝化自养脱氮细菌的反硝化自养脱氮细菌的反硝化作用作用作用作用反硝化作用的过程反硝化作用的过程HNO3N2O或或N2NH3合成性硝酸还原作用合成性硝酸还原作用硝酸盐的异化还原作用硝酸盐的异化还原作用(脱氮)(脱氮)反硝化作用微生物反硝化作用微生物l大多数:异养兼厌气性l 极少数:化能自养型(脱氮硫杆菌)环境对反硝化作用的影响l 水分及通气状况l pH值l 有机质与NO-3含量同化作用l藻类对水中几种无机氮都能利用,在光藻类对水中几种无机氮都能利用,在光合过程以及随后的同化过程中,逐步形合过程以及随后的同化过程中,逐步形成各种含氮有机物
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