第9章水体中有机物

1、水产系 范林君 本本 章章 重重 点点： 了解天然水中有机物的含量、组成及分类；理解颗粒有机 物、溶解有机物、腐殖质等概念。理解有机物含量的几种 表示方法。掌握天然水中有机物的来源，理解引起有机物 形态变化的气提作用、絮凝作用、混凝作用及有机物的降 解、矿化作用。理解有机物与水产养殖的关系。 第一节、概第一节、概 述述 除碳的氧化物、碳酸及其盐类外，一切含碳的化合物均为 有机物。对养殖生产来说，有机物质是一个重要的水化因 子。对水质及生物有多方面影响，利弊两种可能性都存在。 掌握得好，可获丰产。控制不当，会使水质恶化，影响渔 业生产。因而需了解其度的量化指标： 生化需氧量生化需氧量( (BOD

2、)BOD)：指好氧条件下，单位体积水中需氧物 质生化分解过程中所消耗的溶解氧的量。其测定现有测定 仪，一般以5天、20天后水中仍有充足的氧量、此时水体 和起初的氧量差为测定值。 化学需氧量（化学需氧量（CODCOD）:在一定条件下，用强氧化剂氧化水中 有机物时所消耗的氧化剂的量。所用的氧化剂重铬酸钾和 高锰酸钾。 概概 述述 总需氧量（总需氧量（TODTOD）: :指水中有机和无机物质燃烧变成稳定指水中有机和无机物质燃烧变成稳定 的氧化物所需要的氧量，包括难以分解的有机物含量，也的氧化物所需要的氧量，包括难以分解的有机物含量，也 包括一些无机硫、磷等元素全部氧化所需的氧量。仪包括一些无机硫、磷

3、等元素全部氧化所需的氧量。仪 器分析方法，反应室高温催化氧化。器分析方法，反应室高温催化氧化。 总有机碳总有机碳( (TOC)TOC): :是以碳的含量表示水中有机物总量的综是以碳的含量表示水中有机物总量的综 合指标。能全面反映出水中有机物的污染程度。合指标。能全面反映出水中有机物的污染程度。 TOCTOC分析分析 仪水样酸化后注入燃烧管，催化燃烧，吸收二氧化碳仪水样酸化后注入燃烧管，催化燃烧，吸收二氧化碳 而定量。而定量。 概概 述述 天然水体有机物含量较低，而养殖池塘较高，其来源含两个天然水体有机物含量较低，而养殖池塘较高，其来源含两个 方面：一是在水循环过程中所溶解和携带的有机物成分；而

4、方面：一是在水循环过程中所溶解和携带的有机物成分；而 是水生生物生命活动所产生的各种有机物。其分类如下：是水生生物生命活动所产生的各种有机物。其分类如下： 分散度的大小分散度的大小 有机物有机物 对水环境污染危对水环境污染危 害方式和影响害方式和影响 非腐殖质非腐殖质 腐殖质腐殖质 耗氧耗氧 颗粒有机物颗粒有机物 溶解溶解 结构复杂程度结构复杂程度 和产生方式和产生方式 有毒有毒 颗粒有机物（颗粒有机物（POM）： 0.45m, 其在水体中逐步沉其在水体中逐步沉 降进入底泥，由有生命的浮游生物和有机碎屑组成。包含脂降进入底泥，由有生命的浮游生物和有机碎屑组成。包含脂 肪酸、叶绿素、类胡萝卜素、

5、维生素肪酸、叶绿素、类胡萝卜素、维生素B12、单糖、氨基酸、单糖、氨基酸、 以及多核苷酸和三磷酸腺苷。水产上能吸附水中大量的有机、以及多核苷酸和三磷酸腺苷。水产上能吸附水中大量的有机、 无机物。无机物。 溶解性有机物（溶解性有机物（DOM）： 0.45，含胶体和真溶液两含胶体和真溶液两 种状态存在的有机物，大多胶体。其成分有：碳水化合物、种状态存在的有机物，大多胶体。其成分有：碳水化合物、 蛋白质、及其衍生物、类脂化合物、维生素、腐殖质。蛋白质、及其衍生物、类脂化合物、维生素、腐殖质。 形态形态河水河水河口水河口水近岸海水近岸海水大洋表层大洋表层 水水 大洋深层大洋深层 水水 生活污水生活污水

6、 溶解态溶解态 颗粒态颗粒态 101020205050 5 51010 1 15 5（2020） 0.50.55 5 1 15 5（2020） 0.10.11 1 1 11.51.5 0.010.01 1.01.0 0.50.50.80.8 0.0030.003 0.10.1 100100 200200 总量总量1515303060601 110 10 25251 16 6 21211 12.2.5 50.50.50.80.8300300 一、一、耗氧有机物耗氧有机物 指水体中能够溶解氧所氧化的各种有机物，指水体中能够溶解氧所氧化的各种有机物， 主要包括动植物残体、生活污水以及某些工业废水中的

7、碳水化主要包括动植物残体、生活污水以及某些工业废水中的碳水化 合物、脂肪、蛋白质、等易分解的有机物。（微生物作用合物、脂肪、蛋白质、等易分解的有机物。（微生物作用 下）。下）。本身多数无毒或低毒。对水体的危害主要体现在使本身多数无毒或低毒。对水体的危害主要体现在使 水体耗氧，产生水体耗氧，产生H H2 2S S、CHCH4 4等有毒物质。等有毒物质。 1.1.耗氧有机物的来源耗氧有机物的来源 （1 1）内源）内源、水体中水生植物和藻类光合作用所产生的有机物。水体中水生植物和藻类光合作用所产生的有机物。 即生物生长的积累和水生植物向水体分泌释放各种溶解性有机即生物生长的积累和水生植物向水体分泌释

8、放各种溶解性有机 物。物。 （2 2）外源）外源 A A、人为污染源：工业废水、生活污水、农业退水、人为污染源：工业废水、生活污水、农业退水、 水产养殖废水水体施肥、投饵、鱼类排泄；水产养殖废水水体施肥、投饵、鱼类排泄；B B、天然水的循天然水的循 环环 陆地上多数有机物都被带入水体。陆地上多数有机物都被带入水体。 第二节第二节 天然水中的耗氧有机物天然水中的耗氧有机物 2 2、耗氧有机物的变化、耗氧有机物的变化 （1 1）耗氧有机物的分解转化）耗氧有机物的分解转化 ：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，破坏水体的自净功能。氧，破坏水体的自净功能。 水库、湖泊水层分界线水库

9、、湖泊水层分界线 厌氧分解厌氧分解 致病、影响水质致病、影响水质 有机酸、醇、醛、有机酸、醇、醛、 二氧化碳、甲烷、二氧化碳、甲烷、 硫化氢、氨硫化氢、氨 硝酸盐增加硝酸盐增加 富营养化富营养化 藻类滋生藻类滋生有效氮增加有效氮增加 1 1mg/Lmg/L-3.78mgO3.78mgO2 2/L/L 亚硝酸盐、硝亚硝酸盐、硝 酸盐酸盐 亚硝化菌、硝化菌亚硝化菌、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 有机物有机物 有机物有机物 （2 2）溶解氧下垂曲线）溶解氧下垂曲线 当当耗氧有机物进入水体中时，分解耗氧，使水体耗氧有机物进入

10、水体中时，分解耗氧，使水体 的溶氧量下降，到饱和度以下时，空气中的氧向的溶氧量下降，到饱和度以下时，空气中的氧向 水体补给，这种作用称为水体补给，这种作用称为复氧作用复氧作用。水中的饱和。水中的饱和 溶氧浓度与实际浓度的差值称为氧亏值。复氧作溶氧浓度与实际浓度的差值称为氧亏值。复氧作 用受溶解定律与扩散定律的影响。将复氧、耗氧用受溶解定律与扩散定律的影响。将复氧、耗氧 随时间的变化综合起来考虑，可得到水体溶氧随随时间的变化综合起来考虑，可得到水体溶氧随 时间变化曲线。即时间变化曲线。即 耗氧有机物进入水体，污染后水体的状态的分为耗氧有机物进入水体，污染后水体的状态的分为 四个时区（和河流的分段

11、）：分解区、腐化区、四个时区（和河流的分段）：分解区、腐化区、 恢复区、清洁区。恢复区、清洁区。 （2 2）溶解氧下垂曲线）溶解氧下垂曲线 曝气累积曝气累积 复氧量复氧量 溶氧含溶氧含 量曲线量曲线 最最 大大 亏亏 氧氧 量量 最大氧最大氧 亏点亏点 累积耗氧量累积耗氧量 最大溶氧最大溶氧 恢复速率恢复速率 时时 间间 耗氧有机物进入耗氧有机物进入 水体后，水体的水体后，水体的 有机污染分为四有机污染分为四 个区：个区：清洁区清洁区， 没有大量可氧化没有大量可氧化 的有机物，氧量的有机物，氧量 高，鱼类生长正高，鱼类生长正 常；常；分解区分解区氧量不断降低，细菌数量增多，氧量不断降低，细菌数

12、量增多， 耐缺氧鱼类生存：耐缺氧鱼类生存：腐化区腐化区厌氧状态鱼类厌氧状态鱼类 不能生存，不能生存，恢复区恢复区溶氧开始增加。溶氧开始增加。 （3）氧下垂气曲线在水产养殖中的应用 水体矛盾：养殖水体要求：溶解氧降到34mg/L时，鱼类 会缺氧浮头，因而有渔业水质标准规定-. 同时，鱼类生长 需水体供给充足的营养物质，施肥和投饵是必需。 合理施肥和投饵：A、施用有机肥后，氧下垂曲线的临界 点溶氧含量应在所养鱼种允许的溶氧低限以上。B、最好在 第一次养下垂曲线拐点之后，再第二次施有机肥。C、对有 机肥实行预处理，使分解过程在鱼池外进行。D、减少残饵， 合理投饵，选用适宜的饵料。E、动力和生物增氧，

13、搭配滤 食性鱼类等。 二、水中的腐殖质二、水中的腐殖质 定义（定义（Stevenson等等）：）：一系列经过微生物参与下的一系列经过微生物参与下的 二次合成反应的以富含含氧功能集团为特征的从黄色到二次合成反应的以富含含氧功能集团为特征的从黄色到 黑色的高分子物质。分为三类：黑色的高分子物质。分为三类： 胡敏酸胡敏酸：可溶于稀碱但不溶于酸、分子量几千到几万：可溶于稀碱但不溶于酸、分子量几千到几万 富里酸富里酸：溶于酸和碱、分子量几百到几千：溶于酸和碱、分子量几百到几千 胡敏素胡敏素：酸碱皆不溶：酸碱皆不溶 腐殖质可在水体中合成和来自于水循环和沼泽水补给。腐殖质可在水体中合成和来自于水循环和沼泽水

14、补给。 腐殖质与水质的关系：腐殖质与水质的关系： 腐殖质的吸附作用腐殖质的吸附作用：几乎与所有的化学物质发生几乎与所有的化学物质发生 吸附反应，如有机物、黏土、氧化物、金属离子等。吸附反应，如有机物、黏土、氧化物、金属离子等。 天然水体中速度腐殖质与饮水氯代烃污染天然水体中速度腐殖质与饮水氯代烃污染：国：国 外报道：腐殖质和游离氯反应生成卤代烃可致癌；应外报道：腐殖质和游离氯反应生成卤代烃可致癌；应 采用其他消毒处理及吹气煮沸等方法除去。采用其他消毒处理及吹气煮沸等方法除去。 其他水质的影响其他水质的影响：A A、腐殖质的缓冲腐殖质的缓冲 作用；作用；B B、染色作用，影响水的透光性；染色作用

15、，影响水的透光性； C C、絮凝作用，导致污染物质絮凝作用，导致污染物质 迁移进入底泥；迁移进入底泥； D D、氧化还原作用氧化还原作用 腐 殖 质 栽 种 在 腐 殖 质 上 第三节第三节 水中的持久性有机污染物水中的持久性有机污染物 耗氧有机物耗氧有机物： 有机有毒污染物有机有毒污染物：本身具毒性，导致水污染，直：本身具毒性，导致水污染，直 接危害水生生物。接危害水生生物。一部分降解缓慢，水中滞一部分降解缓慢，水中滞 留时间长，放大和富集危害人类称为留时间长，放大和富集危害人类称为持久性持久性 有机污染物。有机污染物。 1 1、来源、来源：1 1、农药、农药 ；2 2、多氯联苯；、多氯联苯

16、；3 3、多环芳烃；、多环芳烃；4 4、 氯代烃类；氯代烃类；5 5、酚类；、酚类；6 6、苯胺类和硝基苯类；、苯胺类和硝基苯类；7 7、油类、油类 2、危害、危害：一般数量较低，主要通过生物富集和放大：一般数量较低，主要通过生物富集和放大 而对生物和人体产生毒性。许多有机污染物能损坏而对生物和人体产生毒性。许多有机污染物能损坏 人类遗传功能、致癌、致畸和引起其他疾病。人类遗传功能、致癌、致畸和引起其他疾病。 持久性有机污染物。持久性有机污染物。 3 3、水中的持久性有机污染物能被、水中的持久性有机污染物能被水生生物富集，水生生物富集， 富集系富集系 数数 f f BC BC= = C Cb b / / C Ce e。生物富集是水体中持久性有机物产生危生物富集是水体中持久性有机物产生危 害的主要过程。通过生物富集，污染物质的浓度可以厌生害的主要过程。通过生物富集，污染物质的浓度可以厌生 物链几倍到几万倍累积。影响因素很多包括：物链几倍到几万倍累积。影响因素很多包括：