水體中有機(jī)物--概述

1、本本 章章 重重 點(diǎn)點(diǎn)：了解天然水中有機(jī)物的含量、組成及分類；理解顆粒有機(jī)物、溶解有機(jī)物、腐殖質(zhì)等概念。理解有機(jī)物含量的幾種表示方法。掌握天然水中有機(jī)物的來源，理解引起有機(jī)物形態(tài)變化的氣提作用、絮凝作用、混凝作用及有機(jī)物的降解、礦化作用。理解有機(jī)物與水產(chǎn)養(yǎng)殖的關(guān)系。 一、有機(jī)物的定義一、有機(jī)物的定義除碳的氧化物、碳酸及其鹽類外，其他一切含除碳的氧化物、碳酸及其鹽類外，其他一切含碳碳的的化合物化合物*有機(jī)物主要由有機(jī)物主要由C、H、O三種元素（占三種元素（占98%以上）以上）及少量及少量N、P、K、Ca等組成等組成二、有機(jī)物的來源二、有機(jī)物的來源1、光合作用生成、光合作用生成2、動(dòng)植物分泌及代謝

2、產(chǎn)物、動(dòng)植物分泌及代謝產(chǎn)物3、動(dòng)植物的排泄物、動(dòng)植物的排泄物4、生物殘骸、生物殘骸5、有機(jī)廢水、有機(jī)廢水6、土壤中有機(jī)物的溶解、土壤中有機(jī)物的溶解7、人工施肥投餌、人工施肥投餌二、有機(jī)物的分類及組成二、有機(jī)物的分類及組成溶解態(tài)有機(jī)溶解態(tài)有機(jī)物物顆粒態(tài)有機(jī)物顆粒態(tài)有機(jī)物葉綠素、類胡蘿卜素、維生素葉綠素、類胡蘿卜素、維生素B12多種單糖多種單糖多種氨基酸多種氨基酸多核甘酸和三磷酸腺苷等多核甘酸和三磷酸腺苷等碳水化合物碳水化合物腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)類脂化合物類脂化合物有機(jī)酸類有機(jī)酸類揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)性物質(zhì)維生素維生素含氮有機(jī)物含氮有機(jī)物天然水體有機(jī)物含量較低，而養(yǎng)殖池塘較高，其來源含兩個(gè)天然水體有機(jī)物含量較低

3、，而養(yǎng)殖池塘較高，其來源含兩個(gè)方面：一是在水循環(huán)過程中所溶解和攜帶的有機(jī)物成分；而方面：一是在水循環(huán)過程中所溶解和攜帶的有機(jī)物成分；而是水生生物生命活動(dòng)所產(chǎn)生的各種有機(jī)物。其分類如下：是水生生物生命活動(dòng)所產(chǎn)生的各種有機(jī)物。其分類如下：分散度的大小分散度的大小有機(jī)物有機(jī)物對(duì)水環(huán)境污染危對(duì)水環(huán)境污染危害方式和影響害方式和影響非腐殖質(zhì)非腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)耗氧耗氧顆粒有機(jī)物顆粒有機(jī)物溶解溶解結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和產(chǎn)生方式和產(chǎn)生方式有毒有毒顆粒有機(jī)物（顆粒有機(jī)物（POM）： 0.45m, 其在水體中逐步沉其在水體中逐步沉降進(jìn)入底泥，由有生命的浮游生物和有機(jī)碎屑組成。包含脂降進(jìn)入底泥，由有生命的浮游生

4、物和有機(jī)碎屑組成。包含脂肪酸、葉綠素、類胡蘿卜素、維生素肪酸、葉綠素、類胡蘿卜素、維生素B12、單糖、氨基酸、單糖、氨基酸、以及多核苷酸和三磷酸腺苷。水產(chǎn)上能吸附水中大量的有機(jī)、以及多核苷酸和三磷酸腺苷。水產(chǎn)上能吸附水中大量的有機(jī)、無機(jī)物。無機(jī)物。溶解性有機(jī)物（溶解性有機(jī)物（DOM）： 0.45，含膠體和真溶液兩含膠體和真溶液兩種狀態(tài)存在的有機(jī)物，大多膠體。其成分有：碳水化合物、種狀態(tài)存在的有機(jī)物，大多膠體。其成分有：碳水化合物、蛋白質(zhì)、及其衍生物、類脂化合物、維生素、腐殖質(zhì)。蛋白質(zhì)、及其衍生物、類脂化合物、維生素、腐殖質(zhì)。三三 、有機(jī)物含量的表示、有機(jī)物含量的表示水體中有機(jī)物種類多，很難一一

5、測出，常用間接指水體中有機(jī)物種類多，很難一一測出，常用間接指標(biāo)反映其總量標(biāo)反映其總量1、總有機(jī)碳總有機(jī)碳：1L水中有機(jī)物的總含碳量水中有機(jī)物的總含碳量 符號(hào)：符號(hào)：TOC，單位：，單位：mgC/L2、生物化學(xué)需氧量生物化學(xué)需氧量：20，有氧條件，被微生物徹底分解，有氧條件，被微生物徹底分解 所需的溶解氧所需的溶解氧 符號(hào)：符號(hào)：BOD，單位：，單位： mgO2/L3、化學(xué)需氧量化學(xué)需氧量：一定時(shí)間內(nèi)，一定條件下，氧化：一定時(shí)間內(nèi)，一定條件下，氧化1L水中的水中的 有機(jī)物所消耗的有機(jī)物所消耗的KMnO4的量，再轉(zhuǎn)換成氧的量，再轉(zhuǎn)換成氧 的毫克數(shù)表示的毫克數(shù)表示 符號(hào)：符號(hào)：COD，單位：，單位：

6、 mgO2/L除碳的氧化物、碳酸及其鹽類外，一切含碳的化合物均為有機(jī)物。對(duì)養(yǎng)殖生產(chǎn)來說，有機(jī)物質(zhì)是一個(gè)重要的水化因子。對(duì)水質(zhì)及生物有多方面影響，利弊兩種可能性都存在。掌握得好，可獲豐產(chǎn)?？刂撇划?dāng)，會(huì)使水質(zhì)惡化，影響漁業(yè)生產(chǎn)。因而需了解其度的量化指標(biāo)：生化需氧量生化需氧量( (BOD)BOD)：指好氧條件下，單位體積水中需氧物質(zhì)生化分解過程中所消耗的溶解氧的量。其測定現(xiàn)有測定儀，一般以5天、20天后水中仍有充足的氧量、此時(shí)水體和起初的氧量差為測定值?；瘜W(xué)需氧量（化學(xué)需氧量（CODCOD）:在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑氧化水中有機(jī)物時(shí)所消耗的氧化劑的量。所用的氧化劑重鉻酸鉀和高錳酸鉀。總需氧量（總需氧

7、量（TODTOD）: :指水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)燃燒變成穩(wěn)定指水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)燃燒變成穩(wěn)定的氧化物所需要的氧量，包括難以分解的有機(jī)物含量，也的氧化物所需要的氧量，包括難以分解的有機(jī)物含量，也包括一些無機(jī)硫、磷等元素全部氧化所需的氧量。儀包括一些無機(jī)硫、磷等元素全部氧化所需的氧量。儀器分析方法，反應(yīng)室高溫催化氧化。器分析方法，反應(yīng)室高溫催化氧化?？傆袡C(jī)碳總有機(jī)碳( (TOC)TOC): :是以碳的含量表示水中有機(jī)物總量的綜是以碳的含量表示水中有機(jī)物總量的綜合指標(biāo)。能全面反映出水中有機(jī)物的污染程度。合指標(biāo)。能全面反映出水中有機(jī)物的污染程度。 TOCTOC分析分析儀水樣酸化后注入燃燒管，催化燃燒，吸收

8、二氧化碳儀水樣酸化后注入燃燒管，催化燃燒，吸收二氧化碳而定量。而定量。五、有機(jī)物的礦化分解五、有機(jī)物的礦化分解1、有氧分解（好氣分解）有氧分解（好氣分解）條件：條件：DO充足，好氣性微生物參與充足，好氣性微生物參與特點(diǎn)：徹底，迅速，耗氧多特點(diǎn)：徹底，迅速，耗氧多產(chǎn)物：二氧化碳、碳酸氫根、水等無害物質(zhì)，同時(shí)釋放生物產(chǎn)物：二氧化碳、碳酸氫根、水等無害物質(zhì)，同時(shí)釋放生物 營養(yǎng)元素營養(yǎng)元素2、無氧分解（厭氧分解）無氧分解（厭氧分解）條件：缺氧，厭氧微生物參與條件：缺氧，厭氧微生物參與特點(diǎn)：不徹底，速度慢特點(diǎn)：不徹底，速度慢產(chǎn)物：有機(jī)酸、產(chǎn)物：有機(jī)酸、CH4、NH3、H2S、H2等中間產(chǎn)物，也釋等中間產(chǎn)

9、物，也釋 放生物營養(yǎng)元素放生物營養(yǎng)元素六、有機(jī)物的二重性六、有機(jī)物的二重性優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、間接供給生物營養(yǎng)元素、間接供給生物營養(yǎng)元素 2、直接作為水生生物的餌料及營養(yǎng)、直接作為水生生物的餌料及營養(yǎng) 3、與重金屬離子結(jié)合，改良水質(zhì)、底質(zhì)、與重金屬離子結(jié)合，改良水質(zhì)、底質(zhì)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、分解時(shí)大量耗氧、分解時(shí)大量耗氧 2、缺氧時(shí)分解生成并積累毒物、缺氧時(shí)分解生成并積累毒物 3、有利于病原體滋生并積累毒物、有利于病原體滋生并積累毒物 4、有機(jī)物過多，會(huì)導(dǎo)致微量元素不足，抑制藻類、有機(jī)物過多，會(huì)導(dǎo)致微量元素不足，抑制藻類 增殖增殖七、有機(jī)負(fù)荷過大的對(duì)策七、有機(jī)負(fù)荷過大的對(duì)策1、減少甚至停止投料、減少甚

10、至停止投料2、增加水體溶氧、增加水體溶氧3、換水（部分或全部）、換水（部分或全部）4、利用絮凝作用降低有機(jī)負(fù)荷、利用絮凝作用降低有機(jī)負(fù)荷 助凝劑：粘土、黃泥、食鹽、石灰、明礬等助凝劑：粘土、黃泥、食鹽、石灰、明礬等一、一、耗氧有機(jī)物耗氧有機(jī)物 指水體中能夠溶解氧所氧化的各種有機(jī)物，指水體中能夠溶解氧所氧化的各種有機(jī)物，主要包括動(dòng)植物殘?bào)w、生活污水以及某些工業(yè)廢水中的碳水化主要包括動(dòng)植物殘?bào)w、生活污水以及某些工業(yè)廢水中的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、等易分解的有機(jī)物。（微生物作用合物、脂肪、蛋白質(zhì)、等易分解的有機(jī)物。（微生物作用下）。下）。本身多數(shù)無毒或低毒。對(duì)水體的危害主要體現(xiàn)在使本身多數(shù)無毒或低

11、毒。對(duì)水體的危害主要體現(xiàn)在使水體耗氧，產(chǎn)生水體耗氧，產(chǎn)生H H2 2S S、CHCH4 4等有毒物質(zhì)。等有毒物質(zhì)。1.1.耗氧有機(jī)物的來源耗氧有機(jī)物的來源（1 1）內(nèi)源）內(nèi)源、水體中水生植物和藻類光合作用所產(chǎn)生的有機(jī)物。水體中水生植物和藻類光合作用所產(chǎn)生的有機(jī)物。即生物生長的積累和水生植物向水體分泌釋放各種溶解性有機(jī)即生物生長的積累和水生植物向水體分泌釋放各種溶解性有機(jī)物。物。（2 2）外源）外源 A A、人為污染源：工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)退水、人為污染源：工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)退水、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水水體施肥、投餌、魚類排泄；水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水水體施肥、投餌、魚類排泄；B B、天然水的循天然水的循環(huán)

12、環(huán) 陸地上多數(shù)有機(jī)物都被帶入水體。陸地上多數(shù)有機(jī)物都被帶入水體。第二節(jié)第二節(jié) 天然水中的耗氧有機(jī)物天然水中的耗氧有機(jī)物2 2、耗氧有機(jī)物的變化、耗氧有機(jī)物的變化（1 1）耗氧有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化）耗氧有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化 ：主要危害是消耗水中的溶解：主要危害是消耗水中的溶解氧，破壞水體的自凈功能。氧，破壞水體的自凈功能。水庫、湖泊水層分界線水庫、湖泊水層分界線厭氧分解厭氧分解致病、影響水質(zhì)致病、影響水質(zhì)有機(jī)酸、醇、醛、有機(jī)酸、醇、醛、二氧化碳、甲烷、二氧化碳、甲烷、硫化氫、氨硫化氫、氨硝酸鹽增加硝酸鹽增加富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化藻類滋生藻類滋生有效氮增加有效氮增加1 1mg/Lmg/L-3.78mgO3.78

13、mgO2 2/L/L亞硝酸鹽、硝亞硝酸鹽、硝酸鹽酸鹽亞硝化菌、硝化菌亞硝化菌、硝化菌溶解氧不充足溶解氧不充足COCO2 2、H H2 2O O、NHNH3 3溶解氧充足溶解氧充足有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物（2 2）溶解氧下垂曲線）溶解氧下垂曲線當(dāng)耗氧有機(jī)物進(jìn)入水體中時(shí)，分解耗氧，使水體當(dāng)耗氧有機(jī)物進(jìn)入水體中時(shí)，分解耗氧，使水體的溶氧量下降，到飽和度以下時(shí)，空氣中的氧向的溶氧量下降，到飽和度以下時(shí)，空氣中的氧向水體補(bǔ)給，這種作用稱為水體補(bǔ)給，這種作用稱為復(fù)氧作用復(fù)氧作用。水中的飽和。水中的飽和溶氧濃度與實(shí)際濃度的差值稱為氧虧值。復(fù)氧作溶氧濃度與實(shí)際濃度的差值稱為氧虧值。復(fù)氧作用受溶解定律與擴(kuò)散定律

14、的影響。將復(fù)氧、耗氧用受溶解定律與擴(kuò)散定律的影響。將復(fù)氧、耗氧隨時(shí)間的變化綜合起來考慮，可得到水體溶氧隨隨時(shí)間的變化綜合起來考慮，可得到水體溶氧隨時(shí)間變化曲線。即時(shí)間變化曲線。即耗氧有機(jī)物進(jìn)入水體，污染后水體的狀態(tài)的分為耗氧有機(jī)物進(jìn)入水體，污染后水體的狀態(tài)的分為四個(gè)時(shí)區(qū)（和河流的分段）：分解區(qū)、腐化區(qū)、四個(gè)時(shí)區(qū)（和河流的分段）：分解區(qū)、腐化區(qū)、恢復(fù)區(qū)、清潔區(qū)。恢復(fù)區(qū)、清潔區(qū)。（2 2）溶解氧下垂曲線）溶解氧下垂曲線曝氣累積曝氣累積復(fù)氧量復(fù)氧量溶氧含溶氧含量曲線量曲線最最大大虧虧氧氧量量最大氧最大氧虧點(diǎn)虧點(diǎn)累積耗氧量累積耗氧量最大溶氧最大溶氧恢復(fù)速率恢復(fù)速率時(shí)時(shí) 間間耗氧有機(jī)物進(jìn)入耗氧有機(jī)物進(jìn)入

15、水體后，水體的水體后，水體的有機(jī)污染分為四有機(jī)污染分為四個(gè)區(qū)：個(gè)區(qū)：清潔區(qū)清潔區(qū)，沒有大量可氧化沒有大量可氧化的有機(jī)物，氧量的有機(jī)物，氧量高，魚類生長正高，魚類生長正常；常；分解區(qū)分解區(qū)氧量不斷降低，細(xì)菌數(shù)量增多，氧量不斷降低，細(xì)菌數(shù)量增多，耐缺氧魚類生存：耐缺氧魚類生存：腐化區(qū)腐化區(qū)厭氧狀態(tài)魚類厭氧狀態(tài)魚類不能生存，不能生存，恢復(fù)區(qū)恢復(fù)區(qū)溶氧開始增加。溶氧開始增加。（3）氧下垂氣曲線在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用水體矛盾：養(yǎng)殖水體要求：溶解氧降到34mg/L時(shí)，魚類會(huì)缺氧浮頭，因而有漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定-. 同時(shí)，魚類生長需水體供給充足的營養(yǎng)物質(zhì)，施肥和投餌是必需。合理施肥和投餌：A、施用有機(jī)肥后，氧下垂曲

16、線的臨界點(diǎn)溶氧含量應(yīng)在所養(yǎng)魚種允許的溶氧低限以上。B、最好在第一次養(yǎng)下垂曲線拐點(diǎn)之后，再第二次施有機(jī)肥。C、對(duì)有機(jī)肥實(shí)行預(yù)處理，使分解過程在魚池外進(jìn)行。D、減少殘餌，合理投餌，選用適宜的餌料。E、動(dòng)力和生物增氧，搭配濾食性魚類等。二、水中的腐殖質(zhì)二、水中的腐殖質(zhì)定義（定義（Stevenson等等）：）：一系列經(jīng)過微生物參與下的一系列經(jīng)過微生物參與下的二次合成反應(yīng)的以富含含氧功能集團(tuán)為特征的從黃色到二次合成反應(yīng)的以富含含氧功能集團(tuán)為特征的從黃色到黑色的高分子物質(zhì)。分為三類：黑色的高分子物質(zhì)。分為三類：胡敏酸胡敏酸：可溶于稀堿但不溶于酸、分子量幾千到幾萬：可溶于稀堿但不溶于酸、分子量幾千到幾萬富里

17、酸富里酸：溶于酸和堿、分子量幾百到幾千：溶于酸和堿、分子量幾百到幾千胡敏素胡敏素：酸堿皆不溶：酸堿皆不溶腐殖質(zhì)可在水體中合成和來自于水循環(huán)和沼澤水補(bǔ)給。腐殖質(zhì)可在水體中合成和來自于水循環(huán)和沼澤水補(bǔ)給。腐殖質(zhì)與水質(zhì)的關(guān)系：腐殖質(zhì)與水質(zhì)的關(guān)系： 腐殖質(zhì)的吸附作用腐殖質(zhì)的吸附作用：幾乎與所有的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生幾乎與所有的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生吸附反應(yīng)，如有機(jī)物、黏土、氧化物、金屬離子等。吸附反應(yīng)，如有機(jī)物、黏土、氧化物、金屬離子等。 天然水體中速度腐殖質(zhì)與飲水氯代烴污染天然水體中速度腐殖質(zhì)與飲水氯代烴污染：國：國外報(bào)道：腐殖質(zhì)和游離氯反應(yīng)生成鹵代烴可致癌；應(yīng)外報(bào)道：腐殖質(zhì)和游離氯反應(yīng)生成鹵代烴可致癌；應(yīng)采用其他消

18、毒處理及吹氣煮沸等方法除去。采用其他消毒處理及吹氣煮沸等方法除去。 其他水質(zhì)的影響其他水質(zhì)的影響：A A、腐殖質(zhì)的緩沖腐殖質(zhì)的緩沖 作用；作用；B B、染色作用，影響水的透光性；染色作用，影響水的透光性； C C、絮凝作用，導(dǎo)致污染物質(zhì)絮凝作用，導(dǎo)致污染物質(zhì) 遷移進(jìn)入底泥；遷移進(jìn)入底泥； D D、氧化還原作用氧化還原作用腐殖質(zhì)栽種在腐殖質(zhì)上第三節(jié)第三節(jié) 水中的持久性有機(jī)污染物水中的持久性有機(jī)污染物耗氧有機(jī)物耗氧有機(jī)物：有機(jī)有毒污染物有機(jī)有毒污染物：本身具毒性，導(dǎo)致水污染，直：本身具毒性，導(dǎo)致水污染，直接危害水生生物。接危害水生生物。一部分降解緩慢，水中滯一部分降解緩慢，水中滯留時(shí)間長，放大和富集危害人類稱為留時(shí)間長，放大和富集危害人類稱為持久性持久性有機(jī)污染物。有機(jī)污染物。1 1、來源、來源：1 1、農(nóng)藥、農(nóng)藥 ；2 2、多氯聯(lián)苯；、多氯聯(lián)苯；3 3、多環(huán)芳烴；、多環(huán)芳烴；4 4、氯代烴類；氯代烴類；5 5、酚類；、酚類；6 6、苯胺類和硝基苯類；、苯胺類和硝基苯類；7 7、