水體富營養(yǎng)化

水體富營養(yǎng)化第1頁/共22頁水體富營養(yǎng)化發(fā)生機制和

控制機理第2頁/共22頁1.影響因素2.水化學平衡變化3.生物群落的變化4.內(nèi)源物質(zhì)的釋放研究目錄第3頁/共22頁水體富營養(yǎng)化指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體后，水生生物特別是藻類將大量繁殖，使水中溶解氧含量急劇下降，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。水體富營養(yǎng)化后，由于浮游生物大量繁殖，往往呈現(xiàn)藍色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在江河湖泊中稱為水華，在海中則叫做赤潮。第4頁/共22頁一般指標N超過0.2～0.3mg/L超過10mg/L水體富營養(yǎng)化PBOD細菌總數(shù)葉綠素a超過0.01～0.02mg/L超過10萬個/mL超過10μg/LpH為7~9的淡水第5頁/共22頁湖泊水體富營養(yǎng)化的污染來源外源內(nèi)源點源面源工廠排污生活污水的排放農(nóng)田肥料農(nóng)藥污染地面徑流污染大氣沉降污染固廢淋溶下滲沉降至湖泊底部的營養(yǎng)物質(zhì)的釋放湖泊水體富營養(yǎng)化的污染來源第6頁/共22頁化學因素營養(yǎng)鹽類氣象因素降雨、風向、風速、光照、氣溫和氣壓等水文因素浪、潮、流、鋒面等生物因素富營養(yǎng)化生物影響因素第7頁/共22頁2.水化學平衡變化水化學平衡DO碳pH水體富營養(yǎng)化后，pH上升溶解氧含量降低碳也有可能成為限制性因子第8頁/共22頁

湖泊水體中pH，DO和碳的平衡是維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的保障。(1)pH上升水華藻類的生長提高湖水的pH為水華藻類如微囊藻等的瘋長提供了適宜的生長環(huán)境。(2)水體DO值下降藍藻的生長，對其他藻類生長不利。(3)CO2在水中溶解度隨水溫升高而降低，當湖水氮、磷對藻類生成已達到飽和情況下，碳也有可能成為限制性因子，此時水體增加碳有利于水華藻類的生長。第9頁/共22頁3.生物群落的變化在正常情況下，湖泊水體中各種生物都處于相對平衡的狀態(tài)。但是，一旦水體受到污染而呈現(xiàn)富營養(yǎng)狀態(tài)時，水體的這種正常的生態(tài)平衡就會被擾亂，某些種類的生物明顯減少，而另外一些生物種類則顯著增加。這種生物種類演替會導致水生生物的穩(wěn)定性和多樣性降低，破壞了湖泊生態(tài)平衡。第10頁/共22頁

關于湖泊富營養(yǎng)化會導致生態(tài)系統(tǒng)演替,當前的研究熱點主要在兩個方面：

①氮、磷營養(yǎng)鹽濃度與浮游植物組成及優(yōu)勢種,包括藍藻水華之間的關系.②以水生植物為主的草型生態(tài)系統(tǒng)與以浮游植物為主的藻型生態(tài)系統(tǒng)的演替.

第11頁/共22頁①水體中氮、磷營養(yǎng)鹽增加,使得浮游植物大量生長,甚至出現(xiàn)水華.調(diào)查顯示,隨著營養(yǎng)鹽增加與葉綠素濃度升高,藍藻在整個浮游植物生物量中所占的比例也隨之增加,說明富營養(yǎng)化和營養(yǎng)鹽富集使藍藻生物量增加,并且在浮游植物組成中成為優(yōu)勢物種。

第12頁/共22頁②營養(yǎng)鹽的增加,水生植物(這里主要指能夠生長在開闊水域的沉水植物)會逐步消亡,浮游植物會逐步繁盛起來并最終取代水生植物,成為生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力的主要貢獻者.這就是國際上較為流行的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化的理論。

第13頁/共22頁4.內(nèi)源物質(zhì)的釋放研究底泥及沉積物是污染物及營養(yǎng)物質(zhì)的蓄積庫。當污染物的排放減少或停止之后,由于污染物在水-沉積物界面具有存儲和傳輸功能,在條件合適的時候,底部沉積物不再作為污染的匯,而是成為污染物的來源,這時污染物從底部沉積物釋放出來進入水中,造成水體的二次污染。第14頁/共22頁營養(yǎng)元素在水-沉積物界面的行為水-沉積物界面的結(jié)構(gòu)沉積物的吸附沉積物中營養(yǎng)元素釋放規(guī)律氮的釋放磷的釋放第15頁/共22頁氮的釋放

沉積物-水界面的氮釋放行為研究多集中在對NH4+-N、NO3-N、NO2-N等形態(tài)氮的擴散轉(zhuǎn)移通量的研究,氮擴散通量

即是指氮(自湖水)輸入通量與輸出(至湖水)通量之間的差值。

第16頁/共22頁硝化和反硝化作用是沉積物-水界面氮遷移釋放的主要機制。沉積物中的有機氮礦化生成NO3-、NH4+等無機態(tài)氮擴散進入上覆水體,增加水體中氮含量;同時,上覆水體中的NO3-也可擴散至沉積物厭氧層,在反硝化細菌作用下,被還原為N2

和N2O等氣體形態(tài),并逸散至大氣層中,降低水體中的氮含量.因此,目前的有些研究針對沉積物-水界面的反硝化速率進行。

第17頁/共22頁磷的釋放懸浮粒子態(tài)磷溶解態(tài)磷無機磷有機磷有機磷聚合磷酸鹽正磷酸鹽沉淀生物轉(zhuǎn)化分解攝取分解攝取分解分解吸附和反應沉淀水體中磷的主要存在形態(tài)及轉(zhuǎn)化途徑第18頁/共22頁再懸浮生物體分解配位交換解吸礦化溶解P釋放活化過程第19頁/共22頁影響因素DO和Eh溫度與微生物

pH

有機質(zhì)

光照和藻類擾動

第20頁/共22頁參考文獻[1]鄭金秀,池仕運,李聃,等.富營養(yǎng)化對淺水湖泊輪蟲種群結(jié)構(gòu)影響研究[J].生態(tài)環(huán)境學報,2015(12):1964-1971.[2]秦伯強,高光,朱廣偉,等.湖泊富營養(yǎng)化及其生態(tài)系統(tǒng)響應[J].科學通報,2013(10):855-864.[3]李輝,潘學軍,史麗瓊,等.湖泊內(nèi)源氮磷污染分析方法及特征研究進展[J].環(huán)境化學,2011,30(1):281-292.[4]師吉華,王欽東,李秀啟,等.東平湖水生生態(tài)系統(tǒng)變遷及富營養(yǎng)化評價[J].長江大學學報：自然版,2011,08(4):242-245.[5]TangXM,GaoG,ChaoJY,etal.Dynamicsoforganicaggregate-associatedbacterialcommunitiesandrelatedenvironmentalfactorsinLakeTaihu,alargeeutrophicshallowlakeinChina.LimnolOceanogr,2010,55:469–480[6]SmithVH.Eu