水化学第四节 天然水体中的氮磷循环ppt课件

3.季节变化

研究表明，中纬度(温带)海区和近岸浅海海区的季节变化较 为明显，而且与海洋浮游植物生物量的消长有明显的关系， 反映了生命过程的消长。夏季浮游植物繁盛期间，无机氮被 大量消耗，加上温跃层的存在，妨碍了上下层海水的混合， 无机氮的含量都降至很低。特别是在表层，NO3--N和NO2-N几乎消耗殆尽。进入秋季后，浮游植物繁殖速率下降，生 物残体中的有机氮化合物逐步被微生物矿化分解，加上水体 混合作用，其含量逐渐上升并积累起来。到冬季，表层和底 层水中无机氮含量都达到最大值。春季，浮游植物生长又开 始进入繁盛期，海水无机氮含量再次下降，至夏季表层水中 含量达到极低点。仅有少量NH3-N被检出。相比之下，底层 海水中NO3--N并未枯竭，仍保持一定含量。
（五）氮肥的施用

1.氮肥的形态 （1）氨态氮肥——需特别注意用量，使水中的氨 分子（NH3）的浓度不要超过鱼类的忍受限值，以 免抑制鱼类生长。同时要考虑在有效氮被吸收后， 有无残留成份，如使用碳酸氢氨残留的碳酸氢根具 有补充有效碳的作用，而使用硫酸氨所残留的是硫 酸根，在厌气条件下，会还原成有毒的硫化氢。对 养殖水环境不利。

2.垂直分布


在大洋真光层，由于海洋浮游生物大量吸收无机氮，致使无 机氮含量很低，有时甚至被消耗殆尽。被生物摄取的氮转化 为颗粒态含氮有机物。在微生物的参与下，生物新陈代谢过 程的排泄物和死亡后的残体在向深层沉降的过程中会有一部 分重新转化为溶解态无机氮，释放回水中。因而随深度的增 大，其含量逐渐增大，并在某一深度达到最大值，此后不再 随深度而变化。在不同的大洋深处，其硝酸盐含量也有所差 别，如印度洋＞太平洋＞大西洋。 在河口、近岸地区，氮的垂直分布明显受生物活动、底质 条件与水文状况的影响。若上下层水体交换良好，垂直含量 差异较小；而在某些水体交换不良的封闭或半封闭海区，上 下层海水难以对流混合，在200米以下因水体缺氧，硝化作 用减弱，硝酸态氮含量下降，而氨态氮含量增加。在上升流 海区，由于富含氮的深层水的涌升，该区无机氮的含量明显 增加。
（四）水中氮的分布变化规律
1.水平分布 受生物活动、大陆径流、水文状况、沉积作 用、人为活动等各种因素的影响，海洋中氮 的水平分布通常表现为沿岸、河口水域的含 量高于大洋，太平洋、印度洋高于大西洋。 开阔大洋中高纬度海域高于低纬度海域。但 有时因生物活动和水文条件的变化，在同一 纬度上，也会出现较大的差异。
2.存在形式





游离态氮——氮分子具有相对较强的化学惰性，在水中的溶解度也很低， 但由于氮气是大气中最主要的组成，其体积分数可达78%，因此，氮分 子在水中的含量较高，在海洋中可达20mg/Kg，而其它可溶性氮化合物 仅为0.7mg/Kg。 有机氮——包括蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、硝基化合物等。 硝酸态氮——有氧环境中，微生物氧化氨、亚硝酸盐的产物；同时，在 高温条件下，空气中的氮会生成各种氮氧化合物，它们进一步转变为硝 酸盐，作为微生物生产硝酸盐的补充。 亚硝酸态氮——亚硝酸氮在天然水中的浓度是非常低的，它主要是硝化 反硝化过程及植物体内被摄取的硝酸在硝化酶的作用下转化为氨及氨基 酸过程的中间产物。 总铵态氮——水中含氮有机物分解矿化及硝酸盐、亚硝酸盐反硝化作用 产生。包括以非离子氨和铵盐形式存在的氮。
（2）酰胺态氮肥
尽管有许多藻类能吸收利用尿素，但有研究指 出，当水中NH4+-N含量超过7μg/L时，藻类利用尿 素的能力将受到抑制，而水中通常会含有如此低量 的氨离子。此时，藻类只有待尿素经微生物或酶 （尿素酶）的作用下转变为氨分子（HN3）和氨离 子（NH4+）后才能间接利用。据农业施肥的研究 结果，尿素转变为NH3和NH4+，在低温季节需710天，高温季节需2-3天才能完成，具缓效肥的特 点，尤其是在与磷肥同时使用时，更应加以注意。Fra bibliotek溶 解
溶解氮气
亚硝态氮
硝态氮
有机态氮
铵态氮
（二）水中氮的循环图
（三）氮的有毒形式

1.亚硝酸盐 养殖水域中的亚硝酸盐是诱发水产 动物暴发性疾病的重要环境因素。养殖水体中，一 旦氨转化为硝酸盐的过程受到阻碍，中间产物亚硝 酸盐就会在水中积累，而大量亚硝酸盐的存在，可 将鱼虾蟹血液中的亚铁血红蛋白氧化成为高铁血红 蛋白，从而抑制血液的载氧能力。鱼虾某些新陈代 谢功能失常，体力衰退，此时鱼虾很容易患病，很 多情况出现大面积暴发疾病死亡。长期生活在含高 浓度亚硝酸盐水中的鱼虾蟹，会出现慢性中毒，此 时鱼虾摄食量降低，鳃组织出现病变，呼吸困难， 骚动不安。
2.非离子氨


总氨氮分为两部分：非离子氨氮与铵态氮。非离子氨不带电荷，具有较 强的脂溶性，易透过细胞膜，对水生生物具有较强的毒性。 非离子氨对水产动物的毒害依其浓度的不同而不同，在0.01-0.02mg/L的 低浓度（以氮计）下，水产动物会慢性中毒，抑制其生长；在0.020.05mg/L的浓度下，氨会和其它造成水产动物疾病的病因共同作用，加 速其死亡；在0.05-0.2mg/L的浓度下，会破坏水产动物的皮、胃、肠道 的粘膜，造成体表和内部器官出血；而在0.2-0.5mg/L的浓度下，水产动 物则会因急性中毒而死亡。鱼虾在发生高浓度氨急性中毒时，会表现出 严重不安。同时由于在此浓度下，通常伴随着较高的pH，水具有相对较 强的剌激性，导致鱼虾体表粘液增多，体表充血，鳃部及鳍条基部出血 明显，鱼多在水域表面游动，死亡前眼球突出，张口挣扎。 为了防止养殖水域中的非离子氨过高，除了要定期检测水中氨的指标外， 还要及时清理排除养殖水域底层的污垢及水产养殖动物排泄的粪便等措 施。
水化学第四节 天 然水体中的氮磷循 环
一、氮的循环



（一）氮元素的来源与存在形式 1.来源 养殖水体中氮的主要来源如下： 鱼池中施入大量畜禽粪肥，分解产生无机氮。 注入含有大量氮化合物的生活和工业混合水。 水生生物和鱼类的代谢产物中含有氮。 池塘中氮主要来源于肥料和饲料。进入水体中的氮一般以氨的形式存 在。这些氮来源于鱼鳃排泄物和细菌的分解作用。据研究，饲料中的氮 有60-70％被排泄到水体中，因此水产养殖生态中总氮浓度与投饲率及 饲料蛋白含量有直接关系，在精养池中经常会出现对鱼类有害的“富 氮”。