简论氮-磷循环特征对水体富营养化影响的论文

简论氮\磷循环特征对水体富营养化影响的论文摘要：通过对朱庄水库营养物质监测分析，氮含量比磷含量大几百倍。

氮和磷都是造成水体富营养化的主要因子。

由于受外界环境条件和水体性质的影响，外界污染源调查，氮污染源远远大于磷污染。

水库水体溶解氧较大，ph值呈碱性，硝化作用的结果使水体中硝酸盐氮累计；同样的条件，导致不溶性磷的积累，大部分沉积于库底。

水体富营养化条件是氮磷达到适合的比例，才会导致水华的爆发。

该水库水体磷含量低，是抑制水体富营养化的关键。

因此，该水库属于磷限制性水库。

控制水库上游磷的排入量，可有效控制水体富营养化。

关键词：氮磷营养物质；氮磷循环特征；富营养化形成机理；朱庄水库effect of nitrogen and phosphorus cycling characteristic on eutrophication of water bodywang zhen-qiang1，liu chun-guang1，qiao guang-jian 2（reservoir administrative，xingtai 054000，china; city hydrology & water resources survey bureau，xingtai 054000，china)abstract: analysis on nutrients monitoring of zhuzhuang reservoir shows that nitrogen content is hundreds of times more than and phosphorus are both major causes of water to external environmental conditions and water properties,investigations on pollution sources show that nitrogen caused pollutions is much more than water dissolves lots of oxygen,the ph value reflect on alkalescence,then by the reaction of nitrification,nitrate accumulated in water;in the same conditions,insoluble phosphorus is also accumulated,and most of them deposit at the bottom of nitrogen and phosphorus get to certain ratio in water,may cause the water eutrophication,then will lead to algae bloom the low phosphorus content in reservoir water is crucial to curb ,the reservoir is phosphorus restricted control the phosphorus quantity comes from upper reaches can effectively control the eutrophication.key words: nitrogen and phosphorus nutrients;cycling characteristic of nitrogen and phosphorus;eutrophication mechanism;zhuzhuang reservoir朱庄水库地表水资源是邢台市供水水源。

用地表水作为供水水源，应对水质危害给予足够重视。

在水库上游流域，由于人口的不断增加及工农业迅速发展，大量营养物质和污染物直接排入水库水体，会造成水体富营养化和水体污染。

这不仅增加饮用水处理成本，而且影响水源的合理利用。

因此，朱庄水库水质质量问题，是今后邢台市供水中的一个突出的问题。

为研究朱庄水库营养物质变化情况，邢台水环境监测中心从2006年5月开展了对朱庄水库水质监测的试验研究，为掌握其变化规律，每月监测3次，监测项目为ph值、高锰酸盐指数、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮、总磷等。

通过对该水库氮磷循环过程特征分析，为制定水源地保护规划提供科学依据。

1 水体中氮循环特征分析硝化作用污染物质降解是对天然和人工合成的有机污染物质的破坏与矿化作用［1］。

降解类型有：生物降解，即利用需氧微生物以生物化学方法对有机污染物质进行破坏和矿化；光化学降解，即在太阳辐射或紫外线照射下引起有机污染物质的分解；化学降解，即利用催化反应或非催化反应促使一些有机污染物的分解。

污染物降解通常指生物降解。

按生物降解的难易，有机污染物可分为3类。

①可生化降解的有机物，如碳水化合物、蛋白质、脂肪、核酸等［2］。

这些有机物通过微生物分泌的酶很容易分解为糖、氨基酸、甘油、脂肪酸等，最终被分解为二氧化碳、水和氨等；②难溶解的有机物，如纤维素、有机氯农药、烃类等大分子有机人工合成化合物；③不可降解的有机物，如塑料等一类高分子合成有机物。

根据水环境条件，有机物降解分为好氧降解和厌氧降解。

朱庄水库溶解氧监测情况：根据2006年-2008年水质监测资料，水体ph 值、溶解氧监测结果见表1。

table 1 zhuzhuang reservoir dissolved oxygen monitoring results监测时间1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月ph值溶解氧/（mg·l-1）溶解氧饱和度（%）溶解氧对水质的影响，水体溶解氧影响水质及底泥的氧化还原条件。

溶解氧含量高，水质、底泥呈氧化状态；溶解氧含量低，呈还原状态。

随着氧化还原反应的进行，水质物质的存在形式及迁移能力改变。

水库水体溶解氧含量较高，饱和度在90%以上，有利于氧化反应进行。

溶解氧影响好氧、厌氧微生物的活动与分布。

溶解氧含量高，好氧生物发展，氧化分解有机物比较迅速，最终产物为、、、、，对生物无害；溶解氧含量低，厌氧性微生物生长，分解有机物速度慢，产物多为还原态，如、、等，对水生生物有毒害作用或不良影响［3］。

溶解氧变化间接影响ph值，使含钙、镁、铁、锰等盐类沉淀或溶解。

好氧降解：在温度和酸碱度适宜、养分充分、氧气充足的条件下，需氧微生物在分解有机物的过程中获得充足养分和能量，能把有机物迅速分解为就简单的无机无害物质（如二氧化碳和水）。

例如：+→++能量在有机物分解过程中，伴随着将有机氮转化为无机氮的矿化作用。

矿化作用释放出氨，通过硝化细菌作用，继续被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，成为植物生长必要元素。

其反应式为：+→++能量+→+能量在好氧状态下，水库水体内的氮类化合物通过硝化作用，将其转化为硝酸盐。

水体一直处于好氧状态，长时期则造成硝酸盐在水体中的累积，导致水体硝酸盐氮含量偏高。

进行硝化作用的微生物：亚硝化细菌和硝化细菌进行硝化作用的亚硝化细菌和硝化细菌都是化能自养菌，专性好氧，它们分别从氧化和-的过程中获得能量，以二氧化碳为唯一碳源，作用产物分别为-和-。

它们要求中性或弱碱性的环境（ph=～），ph＜时，作用强度明显下降。

由对朱庄水库水体ph 值监测结果知，水体全年处于碱性环境，有利于亚硝化细菌和硝化细菌进行反应［4］。

水体中三氮情况分析水库水体中氮的来源主要有：一是地表径流和农田挟带大量的无机氮和有机含氮物质，前者包括降雨中的氨氮、硝酸盐氮以及无机氮肥，后者包括生物残骸及分泌物和排泄物；二是水体中某些生物的固氮作用。

水中的藻类和细菌种类虽然很多，但能直接同化“分子态氮”的只有蓝藻和细菌中的某些种类。

共生固氮细菌、自生固氮细菌和蓝藻都属于原核生物。

水中共生固氮细菌不多，大量的氮素可能通过浮游的蓝藻固定。

朱庄水库水体中三氮转化监测成果见表2.table 2 nitrogen translation of water monitoring computation result监测时段氨氮/（mg·l-1）亚硝酸盐氮/（mg·l-1）硝酸盐氮/（mg·l-1）硝酸盐氮占三氮总根据对朱庄水库水体三氮含量监测分析，在氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的氮类化合物中，硝酸盐氮占%～978%，在水库水体中，氮类化合物中主要由硝酸盐氮的形式存在［5］。

水体中氮的消耗有4个途径：经水流输出；沉积于库底；由于水体中存在反硝化作用而逸出；水生动植物以水产品的形式被人类或动物捕捞而脱离水体。

硝酸盐氮分布情况水质中的氮有有机氮和无机氮两类。

无机氮主要有氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和溶解氮；有机氮主要是构成蛋白质、镁、核酸等的氨基酸、嘧啶和酰胺等。

这些含氮化合物在水中经一系列的反应互相联系、互相转化，形成氮循环。

根据上述监测结果分析，朱庄水库水体中，总氮含量的组成形式，主要由无机氮组成。

而无机氮构成情况分析，主要有硝酸盐氮组成［6］。

由表3计算出硝酸盐氮占总氮的百分数。

其含量占总氮的%～%之间。

就是说，朱庄水库水体中氮类化合物主要以硝酸盐氮的形式存在。

2 水体中磷循环特征分析天然水体中的磷含量不高，因此它往往是限制水体生产者发展的因素之一。

元素磷是所有生物细胞都必不可少的。

磷存在于一切核table 3 the percentage of nitrate nitrogen in the entire nitrogen contained in the water body in zhuzhuang reservoir监测时段总氮/（mg·l-1）硝酸盐氮/（mg·l-1）硝酸盐氮占总氮的百分比（%）苷酸结构中，三磷酸腺苷（atp）与生物体内能量转化密切相关。

在生物圈内，磷主要以3种状态存在，即以可溶解状态存在于水溶液中；在生物体内与大分子结合；不溶解的磷酸盐大部分存在于沉积物内。

微生物对磷的转化起着重要作用。

天然水体中可溶性磷酸盐浓度过大会造成水体富营养化［7］。

磷循环包括可溶性无机磷的同化、有机磷的矿化及不溶性磷的溶解等。

①有机磷同化作用。

可溶性的无机磷化物被微生物同化为有机磷，成为活细胞的组分。

在水体中，磷的同化作用主要是由藻类进行的，并在食物链中传递。

水生高等植物能从沉积物中大量吸收无机磷，经代谢转变为有机磷化合物。

②矿化作用。

有机磷的矿化作用是伴随着有机硫和有机氮的矿化作用同时进行的。

在天然水体中，大部分磷存在于沉积物中。

水体中的某些生理类群微生物在代谢过程中产生硝酸、硫酸和一些有机酸，使盐基中的磷释出；微生物和植物在生命活动中释出的，溶于水生成，也有同样的作用。