第二章 水体环境与水体富营养化

自净容量
自净作用有一定的限度，在水体自净作用限
度内能够容纳的污染物的最大数量，称为该 水体的自净容量。
对于某一特定的水域，若污染物的排放总量
超过了其自净容量，则水体不能自行恢复至 原有的状态，其生态平衡将遭到破坏，河水 即被污染。
我国每年的废污水排放总量已经达到了620亿吨
水体自净作用的强弱和自净容量的大小受水量、 水质及一系列水文条件 (如流量、流速、河流 弯曲复杂程度等)影响。 自净作用是自然沉降作用、稀释作用、有机物 的生物降解、复氧作用 (溶解氧浓度的恢复)、 日照等许多作用联合的结果。 通常污染物的排放量在水体的自净容量允许范 围，好氧菌能持续繁殖，随有机物降解，溶解 氧浓度会下降，水中BOD浓度也同时下降；
2、氧垂曲线和氧浓度的昼夜变化幅度
• 河流自净过程中，好氧菌大量繁殖，使水中 溶解氧下降；而藻类和蓝细菌的光合作用产 生的O2及空气中向水体扩散的O2使溶解氧浓 度逐渐上升 (即复氧作用)。这种在耗氧与 复氧作用下的水中溶解氧变化曲线称为氧垂 曲线。 • 氧的消耗量能反映微生物自净作用的强弱， 溶解氧的完全恢复说明自净作用已完成，因 此氧垂曲线可反应出水体自净状况。
有机物分解完毕后，化能异养细菌停止生长； 光合微生物 (藻类和蓝细菌)利用水中溶解的 无机物大量繁殖，随后，无机营养物的减少使 光合微生物数量也减少。水体的BOD、溶解氧 恢复至原来的水平，河水的自净作用完成。
排放到水域中的各种废水有时含有各式各样的 病原微生物，这些微生物进入河流等水域，由 于环境的变化，在一定时间后通常会死去，病 原微生物的死亡是自净作用的重要内容。
不同水体微生物数量 国名 河名 河水中的细菌数 (个/mL) 作 者
Jannasch Schmidt Daubner
3.52×105 ~ 9.8×106 德国 福达河 5 莱尔涅尔格罗河 2~3 × 10 巴西 5 多瑙河 4.55 × 10 捷克
湖泊类型 贫营养湖泊 中营养湖泊 富营养湖泊 富营养水库
细菌总数（×103 /mL） 50~340 450~1400 2200~12300 1000~57900
温度
光照
细菌
浮游植物
第二节、水体自净作用
一、水体自净 1 概念： 地面水接受污染物后，水质发生变化， 经过一定时间(或流过一定距离)后，受 多种因素的影响，被污染的地面水又恢 复原有的洁净状态，这一过程称为水体 的自净作用。
二、 河流污染和自净过程
1. 有机物排放至河流后，被河水稀释， 其中的悬浮物沉降至河底。 2. 河流中的好氧微生物利用有机物加 速繁殖，降解有机物，溶解氧降低， 甲壳动物、大多原生动物死亡，鱼 类绝迹，厌氧菌大量繁殖。
二、 河流污染和自净过程
3. 随河水流动以及微生物的活动，有 机物浓度降低，COD和BOD降低、溶 解氧浓度增加，甚至达到饱和，水 生生物开始繁殖。 4. 有机物被完全降解，细菌数量减少， 河水回复到原先的水平，自净作用 完成。
• 海水中微生物的种类和数量也很大，分布 极广，特别是藻类最多。细菌的种类和土 壤及淡水中的差别不大，但有较多的弧菌 和革兰氏阴性杆菌，球菌和放线菌较少。 海水细菌中能游动的和有色素的细菌比例 较大。
• 由于海水中营养物质相对不及地面水丰富， 加之海水的高盐分、低温、高压的条件， 海水中微生物的浓度相对较低，异养菌数 目相对较少，兼性好氧菌占优势而专性好 氧菌很少，它们大多是分解蛋白质能力强， 而分解碳水化合物能力弱的菌种。
第三节 污染水体的微生物生态
一、污化系统及其指示生物 污化系统 (也称有机污染系统)是根据水体有机物污染 程度的不同，对水体的一种分类法。当有机污染物排 入河流，在其下游河段的自净过程中，形成一系列污 化带。 因各种水生生物需要不同的生存条件，故在各个带中 可找到不同的代表性指示生物，这些指示生物包括细 菌、真菌、藻类、原生动物等微生物，以及轮虫、浮 游甲壳动物、鱼类及底栖动物等。 根据指示生物的不同，污化系统中的污化带分为多污 带、-中污带、-中污带和寡污带。
第二章 水体环境与水体富营养化 第一节 水环境和水中的微生物
• 自然界的水，包括淡水和海水，其来源是陆 地水和雨雪。
• 陆地水分为地表水和地下水，地表水分为江、 河、湖泊的水，地下水是地表以下岩洞孔隙、 裂隙或溶洞中的水。除了埋藏较深的地下水 外，其他各类自然界的水域中均有微生物存 在。
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• 水中微生物种类很多，但不同水域种类和数 量上差异很大。
四、衡量水体自净的参考指标
1、P/H指数 • P代表水体中光合自养型微生物数量，H代表 异养微生物数量，二者之比即为P/H指数，它 在一定程度上反映水体污染和自净的程度。 • P/H指数低，有机物浓度较高，污染重，自净 速率高，自净度低；P/H值高，水体逐渐清洁， 有机物浓度较低，污染轻，自净速率较低。 • 河流自净作用完成后，P/H指数也恢复到原来 的水平，自净度高。
• 自然界的水域中，一般营养物较缺乏，多数 微生物常在饥饿的状态下生活，因此在水中 存活的许多微生物可以在稀薄的营养环境下 生活。 • 水中异养菌的种类和数量均较多，水中也有自 养菌。
一、水体中微生物的分布特点
• 来自溪流的水较为清洁，营养物质缺乏， 其中细菌以革兰氏阴性无芽孢菌为主。含 铁和硫的水中则常见鞘细菌和硫细菌 ； • 湖泊、池塘、河流中的微生物大部分来自 土壤和生活污水，微生物类群直接反映了 陆地情况。 • 水中的真菌以水生藻状菌为主。湖水中最 常见的真菌是水霉菌属 (Soprolegnia)和 绵霉菌属 (Achalya)的菌种。
三、影响河流自净作用的因素
• 有机物质种类及浓度：排入河流的有
机物被降解的难易程度、有机污染物
的浓度菌直接影响河流的自净作用。
• 溶解氧：主要来源于藻类、蓝细菌的
光合作用和空气中氧的扩散作用。
三、影响河流自净作用的因素
• 温度：对微生物的生长速率有影响， 水温或气候会影响水体自净作用的强 弱。 • 其它因素：河流的流量、流速、河道 弯曲复杂程度影响到沉降、稀释作用； 空气中氧向水中扩散速率，影响到水 体的自净作用。