富营养化PPT课件

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机理
• 水体富营养化的机理：在地表淡水系统
中，磷酸盐通常是植物生长的限制因素， 而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制 植物的生长以及总的生产量。导致富营养 化的物质，往往是这些水系统中含量有限 的营养物质 。天然水体接纳这些废水后， 水中营养物质增多，促使自养型生物旺盛 生长，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速 增加，而其他藻类的种类则逐渐减少。
营养元素丰富，但由于当地工业，生活污水的大量
排放，导致了水体滞留，缺氧，富营养化问题严重，
导致鱼类的大量死亡。
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钾
•钾 钾在自然界中大量存在，它是一种活
性很高的碱金属。比重为0.862g/cm3，熔 点336.65K，常保存于煤油之中。40K是放 射性核素，丰度为0.0118%，因此对建材原 料中40K的放射性进行检测，显得尤其重要。
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水中氨氮的性质
• 氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵离子 (NH4)形式存在的氮。 动物性有机物的含氮 量一般较植物性有机物为高,同时人畜粪便 中含氮有机物很不稳定,容易分解成氨。因 此，水中氨氮含量增高时指以氨或铵离子 形式存在的化合氨。
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⑵、磷源
• 水体中的过量磷主要来源于肥料、农业废弃物和城市污水。 据有关资料说明，在过去的15年内地表水的磷酸盐含量增 加了25倍，在美国进入水体的磷酸盐有60%是来自城市污 水。在城市污水中磷酸盐的主要来源是洗涤剂，它除了引 起水体富营养化以外，还使许多水体产生大量泡沫。水体 中过量的磷一方面来自外来的工业废水和生活污水。另方 面还有其内源作用，即水体中的底泥在还原状态下会释放 磷酸盐，从而增加磷的含量，特别是在一些因硝酸盐引起 的富营养化的湖泊中，由于城市污水的排入使之更加复杂 化，会使该系统迅速恶化，即使停止加入磷酸盐，问题也 不会解决。这是因为多年来在底部沉积了大量的富含磷酸 盐的沉淀物，它由于不溶性的铁盐保护层作用通常是不会 参与混合的。但是，当底层水含氧量低而处于还原状态时 (通常在夏季分层时出现)，保护层消失，从而使磷酸盐释 入水中所致。
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• 最近，美国的有关研究部门发现，含有尿 素、氨氮为主要氮形态的生活污水和人畜 粪便，排入水体后会使正常的氮循环变成 “短路循环”，即尿素和氨氮的大量排入， 破坏了正常的氮、磷比例，并且导致在这 一水域生存的浮游植物群落完全改变，原 来正常的浮游植物群落是由硅藻、鞭毛虫 和腰鞭虫组成的，而这些种群几乎完全被 蓝藻、红藻和小的鞭毛虫类(Nannochloris 属，Stichococcus属)所取代。
水体富营养化
水净化3101
第三组
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一、水体富营养化的概念 二、水体富营养化的成因
三、水体富营养化的危害
四、水体富营养化的防治
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水体
• 各种水体储存量及其 分布
• 水体:水的集合体。是 地表水圈的重要组成 部分，是以相对稳定 的陆地为边界的天然 水域，包括江、河、 湖、海、冰川、积雪 、水库、池塘等，也 包括地下水和大气中 的水汽。
文本
四个基本条件：
缓慢的水流 流态，水 体更新周 期长。
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铁，硅等 含量比 较适度
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吸附解离的原理
• 土壤和沉积物中污染物的解吸过程并不是 吸附的逆过程,即吸附在土壤和沉积物中的 污染物只有一部分能够如经典吸附/解吸理 论所描述的那样解吸出来(即可逆部分),而残 余部分很难再从土壤中解吸(即不可逆部分), 一般把这种现象称为“锁定”、“不可逆 吸附”或“解吸滞后”.
需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流 水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量 下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自 然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不 过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业 废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内 出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形 成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现 蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做 赤潮或红潮。
Kp = Koc [ 0.2 (1－f ) Xsoc + f Xfoc ]
f： 细颗粒的质量分数（d < 50m）； Xfoc ：细沉积物组分的有机碳含量； Xsoc：粗沉积物组分的有机碳含量；
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如何消除有机污染物
• 如果含量高，则反映的现象是CODcr值相 当高，一般的处理工艺（任何的好氧生物 处理法）都不能直接使其得到降解，因此， 在好氧段前，一般增加厌氧消化段，先使 大分子的有机物在酸性条件下水解，使 CODcr得到很大程度的降低，这样做的目 的是为了降低或者减小有机物对好样段的 负荷，使进入好氧段的污水能够在好氧段 内（设计处理能力）得到最大程度的处理， 最终达标排放。
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富营养化的判断标准
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水体富营养化的指标：
N>0.2~0.3mg/L P>0.01~0.02mg/L 生化需氧量>10mg/L 细菌总数>105 个 叶绿素a>10g/L
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富营养化. eutrophication
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后果
• 藻类繁殖迅速，生长周期短。藻类及其他浮游生 物死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶 解氧，或被厌氧微生物分解，不断产生硫化氢等 气体，从两个方面使水质恶化，造成鱼类和其他 水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在 腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放 入水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，富 营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源， 水体也很难自净和恢复到正常状态。
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⑴、氮源
• 农田径流挟带的大量氨氮和硝 酸盐氮进入水体后，改变了其 中原有的氮平衡，促进某些适 应新条件的藻类种属迅速增殖， 覆盖了大面积水面。例如我国 南方水网地区一些湖叉河道中 从农田流入的大量的氮促进了 水花生、水葫芦、水浮莲、鸭 草等浮水植物的大量繁殖，致 使有些河段影响航运。在这些 水生植物死亡后，细菌将其分 解，从而使其所在水体中增加 了有机物，导致其进一步耗氧， 使大批鱼类死亡。
CT = cs·cp + cw
cp：单位溶液体积上的颗粒物浓度，kg/L； CT：单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总和， g/L；
将cs = kpcw 代入 CT = cs·cp + cw
此时水中有机物的浓度:
cw
CT K pcp
1
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若考虑颗粒物大小产生的影响，其分配系数可表 示为：
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一、水体富营养化的概念
水体富营养化：是指由于大量的氮磷等植 物性营养元素排入到流速缓慢，更新周期 长的地表水体，使藻类等水生生物大量地 生长繁殖，使有机物产生的速度远远超过 消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生 生态平衡的过程。
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滇池
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巢湖
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太湖
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富营养化过程
• 水体富营养化：是指在人类活动的影响下，生物所
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• 生命周期理论这是近年来普遍为人们所 接受的一种理论。它认为，含氮和含磷 的化合物过多排入水体，破坏了原有的 生态平衡，引起藻类大量繁殖，过多的 消耗水中的氧，使鱼类、浮游生物缺氧 死亡，它们的尸体腐烂又造成水质污染。
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• 污染源：
引起富营养化的营养物质来源较复 杂，既有自然因素，又有人为因素；既 有外源，又有内源；既有点源，又有非 点源。过量的氮、磷主要来自未处理或 处理不完全的工业废水和生活废水、有 机垃圾和家畜家禽粪便以及化肥等。
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由方程式看出，生产1kg的藻类原生质所需的氮
磷的量是最小的，根据Lebig最小因子定律，氮磷是
藻类生长的限制因子。
氮、磷为生物生长的必要元素，当氮、磷等营
养盐含量丰富的时候生物能快速增长，世界著名的
渔场等都是营养元素丰富的海域，如墨西哥的
Escambia海湾19世纪50年代曾经是重要的渔场，
• 富营养化可发展为水华，赤潮 .所谓水华（water blooms），就是淡水水体中藻类大量繁殖的一种 自然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主 要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废 污水进入水体后，蓝藻（严格意义上应称为蓝细 菌）、绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群， 大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。 也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫 引起的。“水华”现象在我国古代历史上就有记 载。另外，海水中出现此现象（一般呈红色）则 为赤潮。
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底泥的生物氧化
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适宜的温度，光照条件和溶解氧含量
•在适宜的温度和光照条件下，藻类才能很好 地繁殖。湖泊的春季水华的发生，其中适宜 的温度占了很大一部分的作用，经过一个冬 季，湖水中的微生物新陈代谢较慢，使湖水 中的氮磷等营养物质得到很好的积累，但由 于冬季光照不足，此时不会发生水华现象， 进入春季，随着光照的增强，春季水华就因 此而出现。
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底泥
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沉积物理化性质分析方法
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河流黑臭
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底泥疏浚
• 我国长江中下游地区湖泊以及绝大多数城 市普遍面临水体富营养化问题，底泥疏浚 因能从水体将污染底泥永久性去除，所以 被认为是污染湖泊治理的重要工程措施， 并广泛使用。治理实践中，底泥疏浚同生 态修复一起具有主导性和集成性趋势。
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• 浮游生物的大量繁殖， 往往使水体呈现蓝色、 红色、棕色、乳白色等。 由于海洋富营养化时， 水体常呈现红色，故海
洋富营养化被称为赤 潮。而江河湖泊中的 富营养化被称为水华。
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第二节 富营养化的成因
富营养化的发生和发展
Hale Waihona Puke N、P等营 养盐相对 比较充足
适宜的温，光 照条件和溶 解氧含量；
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水中有机物的迁移转化
一、分配作用
1 分配理论
在土壤～水体系中，土壤对非离子性有机化合物 的吸着主要是溶质的分配过程（溶解）。就是说有机 化合物可通过溶解作用分配到在土壤有机质中，并经 过一定的时间达到分配平衡，此时有机化合物在土壤 有机质和水中含量的比值称为分配系数。
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2 标化分配系数
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缓慢的水流流态，水体更新周期长
•由于这一原因，造成了近岸、近海、河口附 近河域和湖泊等容易发生水体富营养化现象。 例如：渤海湾，海底表面地形平缓，开阔少， 变坡度很少，几乎无起伏，这里的水流比较 稳定。且由于工业污水和生活污水的大量排 放，加上渤海湾本身的地形特点，使得水体 中的营养物质富集严重，使渤海湾成为我国 赤潮发生率相当高的海域之一。
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铁，硅等含量比较适度
• 铁在营养盐氮的循环过程中是决定性因 素，其原因是铁是硝酸盐(氮的固定)、硝 酸盐—亚硝酸盐还原酶组成成分的重要 因子，铁含量高，硝酸盐—亚硝酸盐还 原酶的活性增强，即水体中的氮含量就 有可能降低，出现富营养化的几率也可 能降低。
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水体的富营养化与哪些微生物有关
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水中有机物对离子交换pH范围曲线 的影响
• 水中存在氨基酸、腐植质等有机物时,对铜、铅、 锌、锅和粘土矿物相互作用的离子交换率(％)-pH 关系的“S型曲线”的影响。主要结果为:(1)随加 入有机物量的增加,S型曲线先左后右地移动,其中 △pH_(sh(L))与log(OB_m)呈直线关系。(2)在一定 量有机物存在时对二价重金属,△pH_(sh(L))大小 顺序为:CuPbZnCd,△pH_(sh(L))与logK_(OA)呈直 线关系。(3)对不同氨基酸存在时,铜-伊利石相互 作用S型曲线的△pH_(sh(L)),与铜和这些氨基酸的 logK_(OA),呈直线关系。
(1) 分配系数
有机毒物在沉积物与水之间的分配，可用分配系数Kp 表示，定义为有机毒物在沉积物和水中的平衡浓度之比。
Kp
Cs Cw
cs 有机毒物在沉积(颗粒)物中的平衡浓度, g/kg ; cw 有机毒物在水中的平衡浓度；
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引进水中悬浮颗粒物浓度 cp ，则有机物在水与颗粒物之 间平衡时的总浓度可表示为：
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水中天然腐植酸的高锰酸钾预氧化 特性
• 水中天然有机物是水环境界关注的一类污染物。 它的存在不仅影响水的色度，嗅和味等感官性水 质指标，而且是三卤甲烷(THMs)等氯消毒副产物 的主要前体物。
• 腐植酸是以苯环为主的芳香类有机物，苯环上的 主要官能团包括酮、酯、羧酸、醛、酚等，同时 还有一些长链烃物质存在。经过高锰酸钾氧化后， 水中有机物以羧酸、醇、酯、醚、烷烃、酰、胺 类等有机物为主。