海水富营养化
阅读材料：水体富营养化的概念及原因
水体富营养化1．水体富营养化概念水体富营养化(eutrophication)是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，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。
2．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，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。
生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。
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。
水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，随着富营养化的发展，最后变为以蓝藻为主。
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。
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
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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。
海洋环境化学 第6章 富营养化
重，它可以使经过多年才建立起来的底栖生物群落毁 于一旦。
对整个生态系统结构和生物分布的影响
• 由于水体富营养化，在改变浮游植物结构的同时，也改变
了整个生态平衡。如在水体富营养化以前通常是硅藻占支 配地位，这时鲑鱼等高等鱼种的生产量较高。
• 而在水体富营养化之后，水体中的浮游植物便以鞭毛藻类
第四章、富营养化和赤潮
一、什么是富营养化？
富营养化（eutrophication)是指湖泊、河
流、海洋、水库等水体中氮、磷等植物营养 物质含量过多所引起的水质污染现象。 由于水体中氮、磷营养物质的富集，引起藻 类及其他浮游生物的迅速繁殖，使水体溶解 氧含量下降，造成藻类、浮游生物、植物、 水生物和鱼类衰亡甚至绝迹。
藻 类 组 成 相 近 ， 即 P∶N∶O( 原 子 比 ) = 1∶16∶106 ； P∶N∶C( 质 量 比 ) =1∶7.2∶41。
• 但是，过量的氮、磷营养物质的存在，
使得海水过渡的“肥沃”引起藻类大量繁 殖，这样的现象称为富营养化。
三、富营养化的影响
• 有利的：
适度的富营养化对于当地水产养殖和渔业
有机物，而不至于导致多余有机物的细菌分解，从 而使底层水处于厌氧状态。
• 但是如果上层水体过份“肥沃”，藻类大量繁殖，
情况就不同了。除了多余的有机物在分解时消耗氧 气以外，底栖动物的大量繁殖也要消耗大量的氧气。
对底栖生物的影响 2
• 在一些垂直对流差及水交换不良的海区，氧消耗量就
有可能超过供应量，从而使底层水体处于厌氧环境。 这时一些厌氧细菌通过消耗硫酸盐和硝酸盐来进行新 陈代谢。其结果是水体中出现象Ｈ２Ｓ、ＮＨ３之类 的有毒气体，最后必定引起底栖生物的大量死亡。这 又给厌氧细菌提供了大量的高质量的“食物”使其繁 殖更迅速，从而形成恶性循环。
翻译海水富营养化
中国环境与发展国际合作委员会中国海洋与滨海生态系统焦点和可持续发展政策选择执行总结专案组1中国沿海地区海水富营养化及相关生态环境问题中科院海洋研究所中国科学院中国环境科学院国家海洋环境监测中心中国海洋大学1.介绍海洋生态系统的改变和退化是由人类向沿海水域过度排放有机污染物所导致的海水富营养化造成的。
沿海海域的海水富营养化被认为是海洋生态系统健康的主要威胁之一。
在过去的40年里，我们对于海水富营养化有了深入的研究，对其产生原因，发展过程和影响有了进一步的认识。
然而，在减少陆源污染物和大气输入，以及富营养化产生的条件方面进展不大。
对于海水富营养化的成因和影响，目前尚未有一个共同的定义。
然而，关于沿海海水富营养化的一个恰当的定义对于监测、评价和关键控制的制定是十分重要的。
为了发展和政策决策，我们将沿海水域海水富营养化定义如下：由人类活动导致海水中营养物质浓度和成分的改变，导致海洋生态系统结构和功能的变化，使得其价值和服务功能退化。
导致海水富营养化的主要原因是向沿海水域排放含有过量氮和磷营养物质的污水。
在过去的100年里，人类活动加速了氮、磷等其他元素的生化循环。
工业、城市、农业以及化石燃料所产生的大量氮和磷被排放入海，从而导致沿海海水富营养化。
然而，沿海海水富营养化的直接原因是能源的消耗，化肥的使用以及土地利用的转变。
人口的增长，经济的发展和农业集约化是其产生的间接原因。
氮元素进入海洋的途径有很多，包括地表水、地下水和大气沉降，磷元素主要通过河流进入海洋。
沿海海域海水富营养化的预防和控制不应该仅仅依赖于降低氮和磷的浓度，而是减伤两种元素的排放。
沿海海水富营养化是一个复杂的过程。
例如，海洋生态系统对于营养物质入海的吸收响应是由特定的物理和化学因素刺激所决定的。
这些反应不仅包括生物通过光合作用将二氧化碳转变为有机物，也是一套复杂的生态系统变化。
此外，许多其他因素，入气候变化、过度捕捞、化学污染、外来入侵物种、土地的复垦、生物栖息地的破坏等因素也将影响海洋生态系统。
水体富营养化
1971年的某一天早晨，日本濑户内海的 渔民正要出海打鱼，忽然发现了一种奇妙的 景象：海水在一夜之间由蔚蓝色变成了赤红 色，好像是在海湾上铺了一块硕大无比的红 地毯，一时间，消息不胫而走，附近的人们 都来观看这闻所未闻的奇景，有的人还赞不 绝口，为自己大开眼界而高兴。
殊不知，这并不是什 么奇景，而是一场灾 难。没过多久，海风 带来阵阵难闻的恶臭， 死鱼大批漂向岸边， 这时，渔民们才恍然 大悟。
• 2 降低水体的透明度
在富营养水体中，生长着以蓝藻、绿藻为优势种类的 大量水藻。这些水藻浮在湖水表面，形成一层 “绿色浮 渣”，使水质变得浑浊，透明度明显降低，富营养严重的 水质透明度仅有0.2米，湖水感官性状大大下降。
• 3 影响水体的溶解氧
富营养湖泊的表层，藻类可以获得充足的阳光，从空气中获得足 够的二氧化碳进行光合作用而放出氧气，因此表层水体有充足的溶解 氧。但是，在富营养湖泊深层，情况就不同，首先是表层的密集藻类 使阳光难以透射入湖泊深层，而且阳光在穿射过程中被藻类吸收而衰 减，所以深层水体的光合作用明显受到限制而减弱，使溶解氧来源减 少。其次，湖泊藻类死亡后不断向湖底沉积，不断地腐烂分解，也会 消耗深层水体大量的溶解氧，严重时可能使深层水体的溶解氧消耗殆 尽而呈厌氧状态，使得需氧生物难以生存。这种厌氧状态，可以触发 或者加速底泥积累的营养物质的释放，造成水体营养物质的高负荷， 形成富营养水体的恶性循环。
• 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。
人为因素
1、农田化肥 • 为促进植物生长，提高农产品的产量，人们常施用较多的氮肥和磷肥，
它们极易在降雨或灌溉时发生流失。近年来的研究表明，磷能以溶解或 吸附于土壤颗粒上，通过土壤微孔结构运动下渗至亚表面流中，然后进 入江、河、湖泊或海湾，而氮（硝酸盐氮）的渗透能力较强，能够下渗 到地下水中污染地下水。氮和磷在被土壤吸附与吸解过程中，其中一部 分溶解于水中，另一部分则继续保持吸附态，在运动中甚至会随土壤颗 粒沉积下来，成为湖、河或海底沉积物的一部分。沉淀在底泥中的污染 物在流量、水温及微生物结构发生变化的情况下，可以通过再悬浮、溶 解的方式返回水中，构成水源的二次污染。据调查，太湖底泥每年释放 的总氮和总磷约占总负荷的25% ～35%。
水体富营养化
赤潮、蓝藻、水华 现象
• 赤潮"，是海洋生态系统中的一种异常现象。 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。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。 • 在海水流速缓慢或停滞的内湾，较封闭海湾 ， 均可成为赤潮形成的条件。人为因素中，含氮、 磷、COD的废水、生活污水、高密度养殖区、 农田化肥、农药随径流入海，大气中NOx溶解、 微生物分解等，也均可形成赤潮。
• 水体富营养化 • 成因：1． 化肥流失。化肥是很多富营养化区域
• •
• •
的主要养分来源，例如在密西西比河流域，67% 的氮流入水体，随之流入墨西哥湾，波罗的海和 太湖中超过50%的氮也来自化肥的流失。 2．生活污水。包括人类的生活废水和含磷洗涤剂。 3．畜禽养殖。畜禽的粪便含有大量营养废物如氮 和磷。 4．工业污染。包括化肥厂和废水。 5．燃烧矿物燃料。在波罗的海中约30%的氮，在 密西西比河潮、蓝藻、水华 危害
影响水质，影响水中植物的光合作用，使水 中溶解氧减少，水生生物也会因氧气不足而 死亡，从而 造成鱼类大量死亡。
水体富营养化在淡水和海水中的名称
水体富营养化在淡水和海水中的名称
水体富营养化是一种水环境问题，通常是由于过度的营养物质（如氮、磷）积累而导致的。
这种问题在淡水和海水中都非常常见，但在这两种水体中，它们通常被称为不同的名称。
在淡水中，富营养化通常被称为“蓝藻水华”或“水生植物过度生长”。
这是因为在淡水中，富营养化通常导致蓝藻和其他水生植物的过度生长，从而导致水体变得绿色或蓝绿色，并且在表面形成水华。
这些水华会消耗水中的氧气，威胁到水生生物的生存。
在海水中，富营养化通常被称为“赤潮”。
这是因为在海水中，富营养化通常导致一种特定的单细胞藻类（如赤潮藻）的大规模繁殖。
这些藻类会产生有毒物质，导致海水变红或棕色，并且威胁到海洋生物的生存。
总之，尽管淡水和海水中的富营养化都是由过度的营养物质积累而导致的，但它们通常被称为不同的名称，因为它们在两种水体中的表现和影响不同。
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水体富营养化
水体富营养化(eutrophication)是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，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。
1．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，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。
生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。
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。
水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，随着富营养化的发展，最后变为以蓝藻为主。
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。
关于水体富营养化问题的成因有不同的见解。
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2.1 调查站位 2.2 调查时间： 1999年1月（枯水期）和1999年5月（丰水期） 2.3 监测项目： pH、DO(溶解氧) 、COD(化学需氧量)、BOD5 (生物 需氧量)、DIN(溶解态无机氮)、DRP、Chla(叶绿素a)和 油类 2.4 水质评价标准： 二类水质标准
Sampling sites
6．63
4．40 3．82 3．34 3．00 3．38
Ⅳ级
Ⅳ级 III级 III级 III级 III级
同安湾
0．61
1．57
1．13
0．64
3．94
III级
水质监测结果
项目 1999．1 （枯水期） 范围 平均值 1999．5 （丰水期） 范围 平均 值 7.99 范围 1999
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平均值
pH DO
口水域较深 同安湾海域主要以水产养殖和盐业为主，水产养殖面积 40 km2，是厦门重要养殖区。由于海堤的建设和滩涂的围垦， 减少了纳潮量，降低了潮流冲刷能力，加剧海域的淤积，影
响海域生态环境
周边经济的发展，生活污水和工业废水排放量的增加，及水 产养殖规规模的扩大，给同安湾环境造成潜在的危险
2. 样品的采集与分析
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DRP
E
13.3 6.2 3.6 3.4 2.2 2.5 4.3
同安湾NQI与E值分布
14 12 10 8 6 4 2 0
¬ ² Í °Í å 1 2 3 4 5
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EQI E
µ ë EÖ NQIÓ
6
¾ º Õ Å
¼ 2 Í
¬ ° Í ² Í å NQIÓ ë EÖ µ · Ö ² ¼
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海水富营养化
2008211520
李娜
Eutrophication
富营养化是水体老化的一种现象。
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它指的是由于地表径流的冲刷和淋溶，雨水对大气
的淋洗，以及带有一定的营养物质的废水、污水
向湖泊和近海水域汇集，使得水体的沿岸带扩大， 沉积物增加，N，P等营养元素数量大大增加，造 成水体的富营养化。富营养化现象在人为污染水 域或自然状态水域均会发生
Extent of nutrient 营养范围
TP(mg/m3)
TN (mg/m3)Fra bibliotekoligotrophic (nutrient-poor) mesotrophic
Eutrophic (nutrient-rich)
8.0(7.3～8.7) 17.6(11.0～26.6)
84.4(45.8～144)
312(228～392) 470(342～618)
营养水平分级
NQI值
< 2
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营 养 等 级
I 级
营 养 水 平
贫营养水平
2～3
3～4 >4
II 级
III级 Ⅳ级
中下营养水平
中上营养水平 富营养水平
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厦门同安湾海域营养状态评价
1. 研究区域概述
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同安湾海域位于厦门岛的东北部，海湾海域面积约为91km2,
为半封闭海湾，西部和北部水浅，多为滩涂，南部及东部湾
4．结语
对同安湾水质监测的结果表明：
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大部分监测项目符合二类海水水质标准，但无机氮 超标，系该海域富营养化的主要因子 应用营养质量指数（NQI）和营养指数（E）两种评 价方法对同安湾海域营养状况评价，结果均表明该 海域处于富营养状态，存在发生赤潮的潜在危险
水体富营养化指标
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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富营养化的成因
N、P 等营养 盐相对比较 充足
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只有在上述四方面条件都比较适 宜的情况下，才会出现某种优势 藻类“疯狂增长” 现象，发生富 营养化。
缓慢的水流流态、
铁、硅等含 量比较适度
水体更新时间长
适宜的温度、光照 和DO
具体原因有：
农田化肥 牲畜粪便 污水灌溉 城镇地表径流 矿区地表径流 大气沉降 水体人工养殖
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LOGO Relationship between N、P content and Eutrophication of seawater
1.21 0.38 0.313 0.017 3.20 0.027
6.45
1.23 0.23 0.286 0.017 3.48 0.027
同安湾海域营养指数（E）
站号 COD DIN （mg/l）
1 2 3 4 5 6 同安湾 1.40 1.26 1.24 1.21 1.01 1.17 1.21 0.570 0.351 0.289 0.260 0.230 0.245 0.313 0.025 0.021 0.015 0.016 0.014 0.013 0.017
COD BOD5 DIN DRP Chla 油类
8.09～8.05 8.64～8.07
1.49～0.89 1.18～0.30 0.444～0.268 0.022～0.012 6.83～0.85 0.058～0.003
8.07 8.32
1.17 0.72 0.372 0.016 2.60 0.032
8.11～7.84 8.34～6.09
2.14～0.82 0.70～0.04 1.26～0.089 0.037～0.002 9.60～1.38 0.041～0.003
8.11～7.84 8.64～6.09
2.14～0.82 1.18～0.04 1.26～0.089 0.037～0.002 9.60～0.85 0.058～0.003
8.01 7.04
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同安湾营养质量指数
站 号 COD DIN DRP Ai Chla NQI
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营养等级
1
2 3 4 5 6
0．70
0．63 0．62 0．61 0．51 0．59
2．85
1．76 1．45 1．30 1．15 1．23
1．67
1．40 1．00 1．07 0．93 0．87
1．14
0．62 0．75 0．37 0．42 0．70
1170(420～2370)
Integrated index
1.营养水平指标Eutrophication index(E): E = COD×DIN×DRP ×106 / 1500
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E>1 : Eutrophication
2. 营养质量指数Nutrient Quality Index(NQI): NQI=CCOD/CCOD′+CTN/CTN′+CTP/CTP′+CChla/CChla′