水体富营养化-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水体富营养化发生机制和控制机理,许晓玲 梁文,水体富营养化发生机制和控制机理许晓玲 梁文,1,1.,影响因素,2.,水化学平衡变化,3.,生物群落的变化,4.,内源物质的释放研究,目录,1.影响因素2.水化学平衡变化3.生物群落的变化4.内源物质,2,水体富营养化,指在人类活动的影响下，生物所需的,氮、磷,等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体后，水生生物特别是,藻类,将大量繁殖，使水中,溶解氧含量,急剧下降，鱼类及其他生物大量死亡的现象,。,水体富营养化后，由于浮游生物大量繁殖，往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在江河湖泊中称为,水华,，在海中则叫做,赤潮,。,水体富营养化指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质,3,一般指标,N,超过,0.2,0.3 mg/L,超过,10 mg/L,水体富营养化,P,BOD,细菌总数,叶绿素,a,超过,0.01,0.02 mg/L,超过,10,万个,/mL,超过,10,g/L,pH,为,79,的淡水,一般指标N超过0.20.3 mg/L超过 10 mg/L水,4,湖泊水体富营养化的污染来源,外源,内源,点源,面源,工厂排污,生活污水的排放,农田肥料,农药污染,地面径流污染,大气沉降污染,固废淋溶下渗,沉降至湖泊底部的营养物质的释放,湖泊水体富营养化的污染来源,湖泊水体富营养化的污染来源外源内源点源面源工厂排污生活污水的,5,影响因素,影响因素,6,2.,水化学平衡变化,水化学平衡,DO,碳,pH,水体富营养化后，,pH,上升,溶解氧含量降低,碳也有可能成为限制性因子,2.水化学平衡变化水化学平衡DO碳pH水体富营养化后，pH上,7,湖泊水体中,pH,，,DO,和碳,的平衡是维持湖泊生态系统良性循环的保障。,(1)pH,上升 水华藻类的生长 提高湖水的,pH,为水华藻类如微囊藻等的疯长提供了适宜的生长环境。,(2),水体,DO,值下降 蓝藻的生长，对其他藻类生长不利。,(3)CO,2,在水中溶解度随水温升高而降低，当湖水氮、磷对藻类生成已达到饱和情况下，碳也有可能成为限制性因子，此时水体增加碳有利于水华藻类的生长。,湖泊水体中pH，DO和碳的平衡是维持湖泊生态系统良性循环的,8,3.,生物群落的变化,在正常情况下,，湖泊水体中各种生物都处于,相对平衡,的状态。但是，一旦水体受到污染而呈现富营养状态时，水体的这种正常的生态平衡就会被,扰乱,，某些种类的生物明显减少，而另外一些生物种类则显著增加。这种生物种类演替会导致水生生物的稳定性和多样性降低，,破坏了湖泊生态平衡,。,3.生物群落的变化 在正常情况下，湖泊水体中各种,9,关于湖泊富营养化会导致生态系统演替,当前的,研究热点,主要在两个方面：,氮、磷营养盐浓度与浮游植物组成及优势种,包括蓝藻水华之间的关系,.,以水生植物为主的草型生态系统与以浮游植物为主的藻型生态系统的演替,.,关于湖泊富营养化会导致生态系统演替, 当前的研,10,水体中氮、磷营养盐增加,使得,浮游植物大量生长,甚至出现水华,.,调查显示,随着营养盐增加与叶绿素浓度升高,蓝藻在整个浮游植物生物量中所占的比例也随之增加,说明富营养化和营养盐富集使,蓝藻生物量增加,并且在浮游植物组成中成为,优势物种。,水体中氮、磷营养盐增加, 使得浮游植物大量生长, 甚至出现,11,营养盐的增加,水生植物,(,这里主要指能够生长在开阔水域的沉水植物,),会,逐步消亡,浮游植物会逐步繁盛起来并最终取代水生植物,成为生态系统初级生产力的主要贡献者,.,这就是国际上较为流行的稳态转化的理论。,营养盐的增加, 水生植物(这里主要指能够生长在开阔水域的沉,12,4.,内源物质的释放研究,底泥及沉积物是污染物及营养物质的蓄积库。当污染物的排放减少或停止之后, 由于污染物在水- 沉积物界面具有存储和传输功能, 在条件合适的时候, 底部沉积物不再作为污染的汇, 而是成为污染物的来源, 这时污染物从底部沉积物释放出来进入水中, 造成水体的,二次污染,。,4.内源物质的释放研究 底泥及沉积物是污染物及营,13,营养元素在水- 沉积物界面的行为,水,- 沉积物界面的结构,沉积物的吸附,沉积物中营养元素释放规律,氮的释放,磷的释放,营养元素在水- 沉积物界面的行为水- 沉积物界面的结构沉积物,14,氮的释放,沉积物,-,水界面的氮释放行为研究多集中在对,NH,4,+,-N,、,NO,3,-N,、,NO,2,-N,等形态氮的扩散转移通量的研究,氮扩散通量,即是指氮,(,自湖水,),输入通量与输出,(,至湖水,),通量之间的差值,。,氮的释放 沉积物 - 水界面的氮释放行为研究多集中,15,硝化和反硝化作用,是沉积物,-,水界面氮迁移释放的主要机制。沉积物中的有机氮矿化生成,NO,3,-,、,NH,4,+,等无机态氮扩散进入上覆水体,增加水体中氮含量,;,同时,上覆水体中的,NO,3,-,也可扩散至沉积物厌氧层,在反硝化细菌作用下,被还原为,N,2,和,N,2,O,等气体形态,并逸散至大气层中,降低水体中的氮含量,.,因此,目前的有些研究针对沉积物,-,水界面的反硝化速率进行 。,硝化和反硝化作用是沉积物-水界面氮迁移释放的主要机制。沉积物,16,磷的释放,悬浮粒子态磷,溶解态磷,无机磷,有机磷,有机磷,聚合磷酸盐,正磷酸盐,沉淀,生物转化,分解,摄取,分解,摄取,分解,分解,吸附和反应,沉淀,水体中磷的主要存在形态及转化途径,磷的释放悬浮粒子态磷溶解态磷无机磷有机磷有机磷聚合磷酸盐正磷,17,再悬浮,生物体分解,配位交换,解吸,矿化,溶解,P,释放活化,过程,再悬浮生物体分解配位交换解吸矿化溶解P释放活化,18,影响因素,DO,和,Eh,温度与微生物,pH,有机质光照和藻类,扰动,影响因素DO和 Eh,19,参考文献,1,郑金秀,池仕运,李聃,等,.,富营养化对浅水湖泊轮虫种群结构影响研究,J.,生态环境学报, 2015(12):1964-1971.,2,秦伯强,高光,朱广伟,等,.,湖泊富营养化及其生态系统响应,J.,科学通报, 2013(10):855-864.,3,李辉,潘学军,史丽琼,等,.,湖泊内源氮磷污染分析方法及特征研究进展,J.,环境化学, 2011, 30(1):281-292.,4,师吉华,王钦东,李秀启,等,.,东平湖水生生态系统变迁及富营养化评价,J.,长江大学学报：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: 469480,6,Smith V H. Eutrophication of freshwater and coastal marine ecosystems: A global problem. Environ Sci Pollut Res, 2003, 10: 126139,参考文献,20,