第二章 水体环境与水体富营养化
第三章 水体环境 第二节 水体富营养化
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“水华”（water blooms）是淡水中的一种生 水华” ） 态现象，是由藻类引起的，如蓝藻（ 态现象，是由藻类引起的，如蓝藻（严格意义 上应称为蓝细菌）、绿藻、硅藻等， ）、绿藻 上应称为蓝细菌）、绿藻、硅藻等，也就是水 的富营养化。 水华”发生时， 的富营养化。“水华”发生时，水一股呈蓝色 或绿色。 或绿色。
太湖底泥生态疏 浚工程
太湖底泥中富含的营 养物是内源污染源， 养物是内源污染源，是 造成湖体富营养化和藻 类爆发的营养盐来源之 据有关资料分析， 一。据有关资料分析， 内源污染总氮含量可占 34.7%， 34.7%，总磷含量占 23.7% 即使将外部入 湖污染全部控制，仅湖 湖污染全部控制， 内底泥释放的动力作用 下的再悬浮、溶出， 下的再悬浮、溶出，也 可能引起藻类的发生和 发展，因此， 发展，因此，太湖底泥 生态疏浚工程。 生态疏浚工程。
(3) 特 征
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①浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低。 浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低。 ②水体中藻类的种类减少，个体迅速增加; 水体中藻类的种类减少，个体迅速增加 因占优势的浮游藻类颜色不同， ③ 因占优势的浮游藻类颜色不同 ， 水面往往呈现 乳白等颜色， 海水中出现叫“ 赤湖” 蓝 、 红 、 棕 、 乳白等颜色 ， 海水中出现叫 “ 赤湖 ” 、 淡水中称“水华” 淡水中称“水华”。
另外，大湖的5万多艘船舶，废油滴漏严重，也造成太湖水体油污染增多。
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四、 太湖治理为何缓慢 在太湖流域这块不足全国0.4％的国土面积上， 人们创造了占全国14％左右的GDP(国内生产总值)。 单纯发展经济付出的代价 造成了对太湖水资源和水环境的严重破坏。 造成了对太湖水资源和水环境的严重破坏。
三、 造成太湖富营养化加剧的主要污染源
水体富营养化
化学法
1.化学除磷技术：化学除磷常用的化学药剂有3类：石灰、铝盐、铁盐。投加石灰与磷酸盐 反应生成羟基磷酸盐沉淀。投加的铝盐主要为硫酸铝，与磷酸盐反应形成磷酸铝沉淀。铁 盐主要为三氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁等，与磷酸盐反应形成不溶性的磷酸铁 沉淀。化学除磷去除磷效率较高，去除率达到85%以上。使氮磷比例失调，营造不适宜藻 类繁殖的的水体营养环境。但由于该法成本较高，同时有二次污染的可能性，在饮用水源 地应禁止使用。
水体富营养化机理
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， 例如，在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的，因此增加磷酸盐 会导致植物的过度生长，而在海水系统中磷是不缺的，而氮含量却 是有限的，因而含氮污染物加入就会消除这一限制因素，从而出现 植物的过度生长。
奥 运 森 林 公 园 水 环 境 生 态 工 程
治理案例
谢谢！
4.紫外线法。藻类等微生物在受到 紫外线照射时， 藻细胞内的 DNA 螺旋体被紫外线的电磁能所破坏， 导致细胞无法增殖，达到灭活效应。 紫外线法除藻工艺的运行成本低， 不会生成有害消毒副产物，但该技 术目前在生产上的应用还不成熟， 推广应用有限。
5.机械法除藻 /除草。机械法适用于藻类和水 草严重泛滥的富营养化水体，是一种应急处理 方式，但不能从根本上控制水体的富营养化。 6.曝气技术。曝气的作用是增加水中的溶解氧， 使溶解氧与水体充分混合，供应微生物呼吸之 需，使其生长繁殖，已达到净化水体的目的。 该技术适用于溶解氧含量较低（一般低于 4mg/L）的封闭或缓流水体。
6.噬藻体。噬藻体( Cyanophage) 是以蓝藻为寄主的浮游病毒类群 ( 也称蓝藻病毒) ，因其能特异性 地感染蓝藻并导致其死亡，是蓝藻 “水华”潜在的控制因子。
水体富营养化的成因、危害及防治措施
水体富营养化是指水体中的营养物质过多，导致生物生长过度的现象。
富营养化不仅对水质造成污染，还会对水生生物和人类健康造成威胁，因此需要采取有效的防治措施。
本文将从成因、危害和防治措施三个方面进行分析。
一、成因1.1 农业活动排放的农业废水中的化肥、农药残留物质，以及养殖业排放的饲料残渣和排泄物，都会导致水体富营养化。
1.2 工业废水中的有机废物、重金属离子等也是引起水体富营养化的重要原因。
1.3 都市生活中排放的生活污水中的有机废物、磷和氮等也会导致水体富营养化。
1.4 大气降水中的大气沉降物质，如氮氧化物和硫氧化物等，也是水体富营养化的重要来源。
二、危害2.1 富营养化使水中的藻类和细菌繁殖迅速，导致水体异常浑浊，影响水质，使得水中的透明度下降。
2.2 过多的藻类会消耗水体中的氧气，导致水体中缺氧，对水生生物造成威胁。
2.3 富营养化还会导致蓝藻等有毒藻类的产生，危害水生生物和人类健康。
2.4 富营养化还可能引发水华，大量藻类的逝去会导致水体富集有机质，使水体变得更浑浊，极大地影响水的净化和利用。
三、防治措施3.1 控制农业面源污染，减少化肥和农药的使用量，加强农田和水体的生态修复。
3.2 加强工业废水的处理，严格控制工业废水中的有机废物和重金属排放。
3.3 加强都市生活污水的处理，推广生活污水处理设施，提高水污水资源利用率。
3.4 优化城市规划，减少城市雨水径流对水体的冲刷，增加湿地等生态设施，净化城市水体。
3.5 加强大气污染的控制，减少大气沉降对水体的影响，保护水体生态系统的完整性。
3.6 增强公众环保意识，普及环保知识，提高人们对水体保护的重视程度。
水体富营养化是一个严重威胁着水资源可持续利用的问题，需要全社会共同努力，采取科学有效的防治措施，才能保障水资源的可持续利用和水环境的健康。
水体富营养化是一个严重威胁着水资源可持续利用的问题。
针对这一问题，除了上文提到的防治措施外，还有一些其他有效的手段可以进一步减轻和解决水体富营养化。
2环境科学概论第二章PPT课件
元素或难分解的化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断 增大的现象
生物放大：biomagnification，指生态系统中，某中元素或
难分解化合物在生物机体中的浓度随营养级的提高而逐步增 大的现象
第四节 水体污染与自净
二 水体自净 受污染水体经过水中物理、化学与生物作 用，使污染物浓度降低，并逐步恢复到污 染前的水平 什么时间开始？
一 水体污染
2. 水体污染机制
物理作用：改变物理性状、空间位置 化学、物理化学作用：成分间及发生化学性质、价态变化，
但未参与生物作用
生物作用：生物的生理生化作用及及食物链的传递作
用、转化作用和富集作用
生物作用
生物富集作用：bioconcengtration,又称生物浓缩，生物或
处于同一营养级的生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或 难分解化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的 现象
第二节 水体与水体污染
二 水质 1. 天然水
悬浮物质：细菌、藻类、原生动物、泥沙、粘土 胶体物质：溶胶、高分子化合物、其他不溶性物质 盐类：Ca、Mg、Na、Fe、Mn
气体：O2、CO2、H2S、N2、其他
第三节 水质污染指标
水体富营养化
存在天然和人为两种类型 共性：水体中N、P营养物质富集，（容易）
一 、水环境污染防治对策 二 、废水处理方法
一 水环境污染防治对策
1. 控制污染物排放量及减少污染源排放工业废水
量 1）控制水环境质量标准
水质标准 工业废水排放标准
2）减少耗水量
1）控制水环境质量标准
水质标准：为了保障人体健康、维护生态平衡、保护水资
水体富营养化
水体富营养化现象在我们必修三教材中提及到，“各种污染物通过河流和空气进入海洋，以及海洋运输时的石油泄漏和倾倒污染物等造成海洋污染”。
随着现代化工、农业生产的迅猛发展，沿海地区人口的增多，大量工农业废水和生活污水排入海洋，其中相当一部分未经处理就直接排入海洋，导致近海、港湾富营养化程度日趋严重。
同时，由于沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大，也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题；海洋污染的一个典型的生态现象就是赤潮，它在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。
海洋是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存，相互制约的复杂生态系统。
系统中的物质循环、能量流动都是处于相对稳定，动态平衡的。
当赤潮发生时这种平衡遭到干扰和破坏。
赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色。
它是由海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。
海藻是一个庞大的家族，除了一些大型海藻外，很多都是非常微小的植物，有的是单细胞植物。
根据引发赤潮的生物种类和数量的不同，海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。
与赤潮相对应的一个现象是水华，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。
而造成水华现象的出现，主要原因还是水域沿线大量施用化肥、居民生活污水和工业废水大量排入江河湖泊，致使江河湖泊中氮、磷、钾等含量上升，也就是水体的富营养化。
其实当河流受到轻微污染时，是可以通过物理沉降，化学分解，微生物分解，会很快的消除污染，河流中的生物的种类和数量也不会受到很严重的影响。
而当藻类大量生长时，这些藻类常在下风头水面漂浮着一层蓝绿色或红黄色的水花或薄膜——湖靛，草、青、鲢、鳙吃了不能消化，影响鱼的生长。
水体富营养化现象成因及防治分析
水体富营养化现象成因及防治分析水体富营养化是指水体中某些营养物质过量积聚，导致水体生物过度生长和水质恶化的现象。
这种现象已成为全球水环境问题的主要之一，给生态系统和人类健康带来了严重威胁。
本文将就水体富营养化的成因进行分析，并提出相应的防治措施。
水体富营养化的成因主要有以下几个方面：1. 农业活动: 农业生产中使用的农药和化肥，尤其是氮、磷等营养元素经过灌溉水流入水体，成为富营养化的主要原因之一。
农田径流和农业污水的排放使富营养物质直接进入水体，刺激藻类等富营养植物的过度繁殖。
2. 工业排放: 工业污水中的有机废水和含磷废水，通过排水系统进入水体，也是水体富营养化的重要因素之一。
特别是未经处理的工业废水，富含营养物质，如磷、氮和有机物，进入水体后，使水中的富营养植物过度生长，破坏了水生态平衡。
3. 城市排污: 城市污水中含有大量的有机、营养物质和重金属等污染物，这些污染物直接或通过排水系统进入水体，引发水体富营养化。
由于城市化进程的加快，城市排污有明显增加，给水体带来了严重威胁。
4. 水体基础环境变化: 水体污染、水体枯水期和枯水期过度开采等因素会导致水体环境的恶化，降低水体的自净能力。
这种环境变化会加强富营养化现象，使水体中的富营养物质积聚。
针对水体富营养化现象，我们应采取有效的防治措施，以恢复和维持水体的健康状况。
1. 农业管理: 引导农民科学、合理使用农药和化肥。
推广有机农业和绿色农业技术，减少农药和化肥的使用量。
建立农田防渗漏系统，阻止农田径流进入水体。
发展循环农业，实现农作物和养殖业的有机循环。
2. 工业控制: 严格控制工业废水的排放，建立和完善工业废水处理设施，确保废水达标排放。
使用先进的污水处理技术，使废水中的营养物质和有机物质得到有效去除。
对于重金属等有害物质，要进行合适的处理和处置，以防止其进入水体。
3. 城市污水处理: 加强城市污水处理设施的建设和运行管理，实现污水集中处理和资源化利用。
利用生态学原理控制水体富营养化
利用生态学原理控制水体富营养化第一章：水体富营养化概述随着城市化和农业现代化的发展，水体富营养化问题逐渐凸显。
水体富营养化指的是水体中营养物质含量超过水生生物需要，导致藻类大量繁殖，从而破坏水生态平衡，引起水体寡化、死亡。
此外，水体富营养化还会影响水的利用价值，例如给水、养殖、娱乐等等。
水体富营养化的主要原因是人类活动引起的污染和过度开发，而要解决这一问题，需要利用生态学原理进行控制。
第二章：生态学控制水体富营养化原理生态学是研究生物与环境相互作用的学科，它认为生态系统是一体的，各个组成部分之间相互依存、相互制约。
生态学原理认为要想控制水体富营养化，必须采用全面治理、系统控制的方式，利用生态学原理加以规划和管理，从而实现保护水体生态系统、维护水质、控制富营养化。
第三章：生态控制水体富营养化的方法3.1湿地修复法湿地是一种很好的生态系统，可以改善水体环境质量，减少营养盐的含量，同时还可以起到净化水体的作用。
利用湿地修复法可以有效地控制水体富营养化，例如人工湿地、天然湿地等。
3.2浮萍机理法浮萍机理法是指在受污染的水域内种植浮萍，通过浮萍吸收水体中的氮、磷等养分，从而起到净化水体的作用。
通过浮萍机理法种植水生植物，可以减少水体中的富营养物质含量，同时还可以促进水生植物的生长。
3.3养生固氮养生固氮是指利用养生德藻、接触气泡法、胶囊法、固定式过滤器等手段介入水环境，发挥微生物固氮的作用，将大量氮素转化为生物有效氮。
采用养生固氮的方式可以大大降低水体中的氮含量，从而起到控制水体富营养化的作用。
第四章：生态控制水体富营养化在实际中的应用生态控制水体富营养化在实际中的应用需要考虑多方面的因素，例如水域的生态环境、水质的质量等等。
除此之外，还需要根据不同区域的具体情况制定不同的控制方案，包括利用不同的生态学原理来进行控制。
例如，在城市化比较严重的地区可以采用湿地修复法，而在农业较为发达的地区则可以利用养生固氮的方式进行控制。
微生物治理水体富营养化研究
微生物治理水体富营养化研究第一章研究背景与意义水是生命的基本物质，对于维持生态平衡和人类的健康至关重要。
然而，随着人类活动的不断增加，特别是农业、工业和城市化的快速发展，水体富营养化问题逐渐突出。
水体富营养化指的是水体中营养物质过剩，尤其是氮、磷等造成水中藻类、浮游生物大量繁殖，破坏水体生态平衡的现象。
为了解决水体富营养化问题，微生物治理技术成为一种重要的研究方向。
第二章微生物治理水体富营养化的原理微生物在水体中可以充当生态系统中的调节者，通过各种代谢过程对富营养化水体中的营养物质进行转化和降解。
微生物可以利用水中的氮、磷等含量过高的营养物质作为生长和繁殖的能源，从而减少水体中营养物质的浓度。
此外，微生物还可以与水体中的藻类竞争养分和生存空间，抑制藻类的生长，从而达到治理富营养化的目的。
第三章微生物治理水体富营养化的方法与技术1. 选择适宜的微生物：通过筛选适宜的微生物，包括细菌、真菌和藻类等，来应对不同水体的富营养化情况。
微生物的选择需要考虑其耐盐、耐低温、产生多种酶等特性，以适应不同水体中的环境条件。
2. 加强环境修复技术：利用微生物修复剂，可以改善和恢复受富营养化影响的水体生态系统。
其中包括添加生物吸附体、微生物菌剂和微生物方法等，通过增加生物量和微生物活性对水体进行修复。
3. 利用微生物的代谢特性：在水体富营养化治理中，可以利用微生物的代谢特性来促进水体中营养物质的转化和降解。
例如，通过硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐，再通过反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气释放到大气中。
第四章微生物治理水体富营养化的应用案例1. 化学处理与微生物结合：通过细菌对水体中的营养物质进行降解，并结合化学处理方法，如添加聚合氯化铝等，可以显著减少水体富营养化问题。
2. 生物驱藻技术：利用致病微生物和叶绿素合成抑制剂等来控制藻类的数量和生长速度，从而达到治理富营养化的目的。
3.环境工程技术：通过建设人工湿地、修建截污沟等工程手段，利用微生物的活性对水体进行修复和净化。
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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。
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。
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。
• 水中微生物种类很多，但不同水域种类和数 量上差异很大。
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；
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。
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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。
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
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。
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。
• 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。
• 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。
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。