水体富营养化

水体富营养化第1页/共22页水体富营养化发生机制和

控制机理第2页/共22页1.影响因素2.水化学平衡变化3.生物群落的变化4.内源物质的释放研究目录第3页/共22页水体富营养化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、海湾等缓流水体后，水生生物特别是藻类将大量繁殖，使水中溶解氧含量急剧下降，鱼类及其他生物大量死亡的现象。水体富营养化后，由于浮游生物大量繁殖，往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在江河湖泊中称为水华，在海中则叫做赤潮。第4页/共22页一般指标N超过0.2～0.3mg/L超过10mg/L水体富营养化PBOD细菌总数叶绿素a超过0.01～0.02mg/L超过10万个/mL超过10μg/LpH为7~9的淡水第5页/共22页湖泊水体富营养化的污染来源外源内源点源面源工厂排污生活污水的排放农田肥料农药污染地面径流污染大气沉降污染固废淋溶下渗沉降至湖泊底部的营养物质的释放湖泊水体富营养化的污染来源第6页/共22页化学因素营养盐类气象因素降雨、风向、风速、光照、气温和气压等水文因素浪、潮、流、锋面等生物因素富营养化生物影响因素第7页/共22页2.水化学平衡变化水化学平衡DO碳pH水体富营养化后，pH上升溶解氧含量降低碳也有可能成为限制性因子第8页/共22页

湖泊水体中pH，DO和碳的平衡是维持湖泊生态系统良性循环的保障。(1)pH上升水华藻类的生长提高湖水的pH为水华藻类如微囊藻等的疯长提供了适宜的生长环境。(2)水体DO值下降蓝藻的生长，对其他藻类生长不利。(3)CO2在水中溶解度随水温升高而降低，当湖水氮、磷对藻类生成已达到饱和情况下，碳也有可能成为限制性因子，此时水体增加碳有利于水华藻类的生长。第9页/共22页3.生物群落的变化在正常情况下，湖泊水体中各种生物都处于相对平衡的状态。但是，一旦水体受到污染而呈现富营养状态时，水体的这种正常的生态平衡就会被扰乱，某些种类的生物明显减少，而另外一些生物种类则显著增加。这种生物种类演替会导致水生生物的稳定性和多样性降低，破坏了湖泊生态平衡。第10页/共22页

关于湖泊富营养化会导致生态系统演替,当前的研究热点主要在两个方面：

①氮、磷营养盐浓度与浮游植物组成及优势种,包括蓝藻水华之间的关系.②以水生植物为主的草型生态系统与以浮游植物为主的藻型生态系统的演替.

第11页/共22页①水体中氮、磷营养盐增加,使得浮游植物大量生长,甚至出现水华.调查显示,随着营养盐增加与叶绿素浓度升高,蓝藻在整个浮游植物生物量中所占的比例也随之增加,说明富营养化和营养盐富集使蓝藻生物量增加,并且在浮游植物组成中成为优势物种。

第12页/共22页②营养盐的增加,水生植物(这里主要指能够生长在开阔水域的沉水植物)会逐步消亡,浮游植物会逐步繁盛起来并最终取代水生植物,成为生态系统初级生产力的主要贡献者.这就是国际上较为流行的稳态转化的理论。

第13页/共22页4.内源物质的释放研究底泥及沉积物是污染物及营养物质的蓄积库。当污染物的排放减少或停止之后,由于污染物在水-沉积物界面具有存储和传输功能,在条件合适的时候,底部沉积物不再作为污染的汇,而是成为污染物的来源,这时污染物从底部沉积物释放出来进入水中,造成水体的二次污染。第14页/共22页营养元素在水-沉积物界面的行为水-沉积物界面的结构沉积物的吸附沉积物中营养元素释放规律氮的释放磷的释放第15页/共22页氮的释放

沉积物-水界面的氮释放行为研究多集中在对NH4+-N、NO3-N、NO2-N等形态氮的扩散转移通量的研究,氮扩散通量

即是指氮(自湖水)输入通量与输出(至湖水)通量之间的差值。

第16页/共22页硝化和反硝化作用是沉积物-水界面氮迁移释放的主要机制。沉积物中的有机氮矿化生成NO3-、NH4+等无机态氮扩散进入上覆水体,增加水体中氮含量;同时,上覆水体中的NO3-也可扩散至沉积物厌氧层,在反硝化细菌作用下,被还原为N2

和N2O等气体形态,并逸散至大气层中,降低水体中的氮含量.因此,目前的有些研究针对沉积物-水界面的反硝化速率进行。

第17页/共22页磷的释放悬浮粒子态磷溶解态磷无机磷有机磷有机磷聚合磷酸盐正磷酸盐沉淀生物转化分解摄取分解摄取分解分解吸附和反应沉淀水体中磷的主要存在形态及转化途径第18页/共22页再悬浮生物体分解配位交换解吸矿化溶解P释放活化过程第19页/共22页影响因素DO和Eh温度与微生物

pH

有机质

光照和藻类扰动

第20页/共22页参考文献[1]郑金秀,池仕运,李聃,等.富营养化对浅水湖泊轮虫种群结构影响研究[J].生态环境学报,2015(12):1964-1971.[2]秦伯强,高光,朱广伟,等.湖泊富营养化及其生态系统响应[J].科学通报,2013(10):855-864.[3]李辉,潘学军,史丽琼,等.湖泊内源氮磷污染分析方法及特征研究进展[J].环境化学,2011,30(1):281-292.[4]师吉华,王钦东,李秀启,等.东平湖水生生态系统变迁及富营养化评价[J].长江大学学报：自然版,2011,08(4):242-245.[5]TangXM,GaoG,ChaoJY,etal.Dynamicsoforganicaggregate-associatedbacterialcommunitiesandrelatedenvironmentalfactorsinLakeTaihu,alargeeutrophicshallowlakeinChina.LimnolOceanogr,2010,55:469–480[6]SmithVH.Eu