简论氮-磷循环特征对水体富营养化影响的论文
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《水体富营养化的危害及防治对策》篇一一、引言水体富营养化,又称“水华”现象,是指水体中氮、磷等营养物质大量富集,导致藻类及其他浮游生物迅速繁殖,使水体透明度降低、溶解氧减少,水质恶化的一种现象。
这种现象不仅对生态环境造成严重影响,还对人类健康构成潜在威胁。
本文将详细探讨水体富营养化的危害及防治对策。
二、水体富营养化的危害1. 破坏水生态平衡水体富营养化导致藻类大量繁殖,形成“水华”,从而降低了水体的透明度。
过多的藻类死亡后沉积在湖底,形成厚厚的淤泥层,破坏了水生态系统的平衡。
这不仅对鱼类、贝类等水生生物的生存环境造成影响,还可能使某些物种灭绝。
2. 影响饮用水源水体富营养化会导致饮用水源受到污染。
当藻类大量繁殖时,它们会消耗水中的氧气,使其他生物因缺氧而死亡。
同时,某些藻类会产生有毒物质,如微囊藻毒素等,这些物质会通过食物链进入人体,对人类健康构成潜在威胁。
3. 破坏农业用水环境富营养化的水体会对农业用水环境造成破坏。
过多的营养物质会进入农田灌溉系统,导致土壤板结、盐碱化等问题,影响农作物的生长。
此外,水中富集的氮、磷等元素还可能渗入地下,污染地下水。
三、防治对策1. 控制外源污染控制外源污染是防治水体富营养化的根本措施。
应严格控制工业废水、生活污水及农业污水的排放标准,减少污染物进入水体的量。
同时,加强对湖泊、水库等水域的监测和监管力度,及时发现并处理污染源。
2. 内部环境治理在湖泊、水库等水域中种植耐污染的植物,如凤眼莲等,这些植物能够吸收水中的营养物质,抑制藻类的生长。
此外,利用微生物技术进行生物修复也是一种有效的内部环境治理方法。
通过培养有益微生物,分解水中的有机物和营养物质,降低水体的富营养化程度。
3. 生态修复技术生态修复技术是一种以恢复生态系统为目标的技术手段。
包括湿地修复、湖泊生态修复等。
通过恢复水域的生态环境,如建立湿地公园、种植植被、恢复湖滨带等措施,增加水域的生态功能,降低水体的富营养化程度。
简论氮\磷循环特征对水体富营养化影响的论文摘要:通过对朱庄水库营养物质监测分析,氮含量比磷含量大几百倍。
氮和磷都是造成水体富营养化的主要因子。
由于受外界环境条件和水体性质的影响,外界污染源调查,氮污染源远远大于磷污染。
水库水体溶解氧较大,ph值呈碱性,硝化作用的结果使水体中硝酸盐氮累计;同样的条件,导致不溶性磷的积累,大部分沉积于库底。
水体富营养化条件是氮磷达到适合的比例,才会导致水华的爆发。
该水库水体磷含量低,是抑制水体富营养化的关键。
因此,该水库属于磷限制性水库。
控制水库上游磷的排入量,可有效控制水体富营养化。
关键词:氮磷营养物质;氮磷循环特征;富营养化形成机理;朱庄水库effect of nitrogen and phosphorus cycling characteristic on eutrophication of water bodywang zhen-qiang1,liu chun-guang1,qiao guang-jian 2(reservoir administrative,xingtai 054000,china; city hydrology & water resources survey bureau,xingtai 054000,china)abstract: analysis on nutrients monitoring of zhuzhuang reservoir shows that nitrogen content is hundreds of times more than and phosphorus are both major causes of water to external environmental conditions and water properties,investigations on pollution sources show that nitrogen caused pollutions is much more than water dissolves lots of oxygen,the ph value reflect on alkalescence,then by the reaction of nitrification,nitrate accumulated in water;in the same conditions,insoluble phosphorus is also accumulated,and most of them deposit at the bottom of nitrogen and phosphorus get to certain ratio in water,may cause the water eutrophication,then will lead to algae bloom the low phosphorus content in reservoir water is crucial to curb ,the reservoir is phosphorus restricted control the phosphorus quantity comes from upper reaches can effectively control the eutrophication.key words: nitrogen and phosphorus nutrients;cycling characteristic of nitrogen and phosphorus;eutrophication mechanism;zhuzhuang reservoir朱庄水库地表水资源是邢台市供水水源。
农田氮、磷的流失与水体富营养化①司友斌王慎强陈怀满②(中国科学院南京土壤研究所南京210008摘要农田氮、磷的流失,不仅造成化肥的利用率降低,农业生产成本上升,还对水环境造成污染,引起水体富营养化。
本文讨论了农田氮磷流失对水体富营养化的贡献、农田氮磷流失途径及影响因素,提出了减少农田氮磷流失、控制水体富营养化的措施。
关键词农田氮素;农田磷素;淋溶作用;水体富营养化肥料提供了植物生长必需的营养元素,对保持作物高产稳产起了重要的作用,但是由施肥不当或过量施肥带来的环境污染问题也越来越突出,其中农田氮磷流失引起的水体富营养化问题目前已受到人们的普遍关注。
1水体富营养化的表现及形成原因水体富营养化通常是指湖泊、水库和海湾等封闭性或半封闭性的水体,以及某些滞留(流速<1米/分钟河流水体内的氮、磷和碳等营养元素的富集,导致某些特征性藻类(主要是蓝藻、绿藻等的异常增殖,致使水体透明度下降,溶解氧降低,水生生物随之大批死亡,水味变得腥臭难闻。
引起水体富营养化起关键作用的元素是氮和磷。
研究表明,对于湖泊、水库等封闭性水域,当水体内无机态总氮含量大于0.2mg/L,PO3-4-P的浓度达到0.02mg/ L时,就有可能引起藻华(Algae Bloms现象的发生。
据对我国25个湖泊的调查,水体全氮无一例外超过了富营养化指标,全磷只有2个湖泊(大理洱海和新疆博斯腾湖低于0.02mg/L的临界指标,其余92%的湖泊皆超过了这个标准,比国际上一般标准高出10倍或10倍以上(表1。
表1我国25个湖泊中的全N全P浓度(mg/L及所占比例[1]全N全P<0.2>1.0>2.0>5.0<0.02>0.1>0.2>0.5 湖泊数%0218413525202816641248624另外,我国的22个湖泊调查表明,除1个属贫营养湖外,其余63.3%的湖泊是营养湖。
如滇池、巢湖、甘棠湖(九江、西湖、东湖、玄武湖、蘑菇湖(石河子、于桥水库(天津等早已是富营养湖泊[1]。
湖泊富营养化与氮磷循环的相关性研究湖泊富营养化是指湖泊中营养物质过剩的现象,特别是氮磷元素。
这一现象会导致水体中生物生长的过度,进而破坏湖泊生物多样性和水生态系统的平衡。
为了深入了解湖泊富营养化的原因以及氮磷元素在其循环中的作用,科学家们进行了一系列研究。
湖泊富营养化主要是由人类活动引起的,如农业、工业和城市污水排放。
氮磷元素是植物和微生物生长所需的基本元素,它们在肥料和污水中含量较高。
当这些污染物进入湖泊时,它们会加速湖泊中藻类和植物的生长,形成藻华。
藻华会消耗水体中的氧气,导致水中生物无法存活,最终引发湖泊富营养化。
氮磷循环是湖泊富营养化中一个重要的过程。
氮循环包括氮化、硝化和脱氮过程。
氮化指的是将氨氮转化为氨基酸,而硝化则是将氨氮转化为硝酸盐。
这两个过程可以提供藻类和植物所需的氮源。
然而,氮化和硝化过程也会产生过量的氮,进而造成水体中氮的积累。
脱氮过程则是将水体中的氮还原为气体形式,从而减少氮的含量。
与氮循环不同,磷循环主要涉及到磷的吸附和释放过程。
磷是湖泊中限制生物生长的关键营养物质之一。
它主要通过沉积物进入湖泊,并与悬浮颗粒结合形成不溶性的磷酸盐。
然而,湖泊底部的缺氧环境能够导致这些不溶性磷酸盐释放,进而使水体中的磷含量增加。
此外,沉水植物和藻类的落叶也会导致磷释放,从而加剧湖泊富营养化。
在湖泊富营养化研究中,科学家们发现了一些控制因子,可以在一定程度上预测湖泊富营养化的发展趋势。
其中一个重要的控制因子是氮磷比。
研究表明,当水体中的氮磷比小于16∶1时,湖泊更容易出现富营养化现象。
这是因为氮磷比低于这个阈值时,氮成为限制生物生长的营养物质,从而刺激过度的藻类生长。
此外,湖泊富营养化还会对水质产生一系列影响。
高浓度的藻类和悬浮颗粒会降低水质的透明度,影响浮游植物和浮游动物的生存。
湖泊水体中的富营养化还会导致水生生物的死亡,进而干扰水生态系统的平衡。
因此,控制湖泊富营养化对恢复湖泊生态系统至关重要。
《水体富营养化的危害及防治对策》篇一一、引言水体富营养化,又称为“水华”现象,是一种由于水体中氮、磷等营养元素含量过高而引起的水质恶化现象。
这种现象不仅影响水体的自然生态平衡,还会对人类健康、农业生产和环境造成严重危害。
本文将探讨水体富营养化的危害及其防治对策。
二、水体富营养化的危害1. 对水生生态系统的破坏水体富营养化会导致藻类大量繁殖,形成“水华”。
这些藻类会消耗大量的氧气,使水中的溶解氧降低,导致其他水生生物因缺氧而死亡。
同时,藻类死亡后,其分解过程中会消耗更多的氧气,并产生有毒物质,对水生生态系统造成破坏。
2. 对人类健康的危害水体富营养化产生的藻类大量繁殖会使得水中的浑浊度增加,影响饮用水的质量。
此外,某些藻类(如蓝藻)会产生有毒的代谢产物,如微囊藻毒素等,这些毒素通过食物链进入人体后,可能引发消化道疾病、肝脏损伤等健康问题。
3. 对农业生产的影响水体富营养化会导致农田土壤板结、养分失衡等问题,影响农作物生长。
同时,过多的营养物质通过雨水冲刷进入河流湖泊,降低水资源的质量,使得农田灌溉受到限制。
三、防治对策1. 源头控制:减少污染物排放(1)实施严格的排污许可制度,确保企业排放的废水达到排放标准;(2)推广清洁生产技术,减少工业生产过程中的污染物排放;(3)加强城市生活污水处理设施建设,提高污水处理效率。
2. 改善水体生态环境(1)增加水体的复氧能力,如通过曝气、水生植物种植等方式提高水中的溶解氧含量;(2)控制水体的藻类数量,如采用物理方法(如蓝藻捞收)或生物方法(如利用生物抑制剂)控制藻类大量繁殖;(3)改善河流湖泊的水流条件,提高自净能力。
3. 强化法律法规和监管力度(1)制定和完善相关法律法规,明确水体富营养化的防治责任和措施;(2)加强执法力度,对违反法律法规的行为进行严厉处罚;(3)建立跨部门、跨地区的协调机制,加强水体富营养化防治工作的统筹和协调。
四、结论水体富营养化是一种严重的环境问题,对生态系统、人类健康和农业生产造成严重影响。
《干旱区浅水富营养化湖泊氮、磷营养盐时空分布及迁移通量研究》篇一摘要:本文针对干旱区浅水富营养化湖泊的氮、磷营养盐的时空分布特征及迁移通量进行了系统研究。
通过对湖泊水体、沉积物及周边环境的综合分析,揭示了营养盐在湖泊中的迁移转化规律,为湖泊富营养化治理和生态修复提供了科学依据。
一、引言干旱区浅水湖泊因其独特的水文地质条件,往往成为富营养化问题的重灾区。
富营养化是指湖泊等水体中营养物质(如氮、磷等)过多,导致水生生态系统结构发生改变,藻类等浮游生物大量繁殖,严重影响水质和生态环境。
本文旨在探究干旱区浅水富营养化湖泊中氮、磷营养盐的时空分布特征及迁移通量,以期为湖泊生态修复和环境保护提供科学支持。
二、研究区域与方法本研究选取了某干旱区浅水富营养化湖泊作为研究对象,通过采集水样、沉积物样和周边环境数据,运用地理信息系统(GIS)技术、水质分析方法和统计学方法等手段,对湖泊中氮、磷营养盐的时空分布及迁移通量进行研究。
三、氮、磷营养盐的时空分布特征1. 氮营养盐分布特征:通过对湖泊不同区域、不同季节的水样分析发现,氮营养盐在湖泊中的分布呈现出明显的时空差异。
在空间上,近岸区域和入湖口处氮含量较高;在时间上,夏季和秋季氮含量较高,与藻类生长旺盛期相吻合。
2. 磷营养盐分布特征:磷营养盐在湖泊中的分布同样受到空间和时间的影响。
近岸区域和湖心深水区是磷含量较高的区域;而春秋季节,由于生物活动和风力作用,磷含量有所上升。
四、氮、磷营养盐的迁移通量1. 迁移途径:氮、磷营养盐在湖泊中的迁移途径主要包括水体扩散、沉积物释放和生物迁移等。
其中,水体扩散是主要的迁移方式,沉积物释放和生物迁移也对营养盐的迁移起到重要作用。
2. 迁移通量:通过对湖泊水体和沉积物的综合分析,发现氮、磷营养盐的迁移通量受到季节变化、风力作用和人类活动等因素的影响。
在丰水期和枯水期,迁移通量有明显差异;风力作用能促进营养盐的扩散和迁移;人类活动如农业排水和工业排放也是影响营养盐迁移的重要因素。
大气中氮和磷的沉降特征与水体富营养化关系研究引言:水体富营养化是当今全球面临的一个严重环境问题,且其影响越来越大。
大气沉降是水体富营养化的重要途径之一。
氮和磷是水体生态系统中的关键营养元素,因此研究大气中氮和磷的沉降特征,对于理解水体富营养化的原因和机制具有重要意义。
大气中氮的沉降特征:大气中的氮主要来自于人类活动产生的废气以及自然界的氮循环过程。
氮在大气中主要以氨气和氮氧化物的形式存在。
气溶胶是氮沉降的一种重要形式,颗粒物中的氨和氮氧化物可以随着气溶胶粒子的沉降进入水体。
此外,大气中的氮可以与水蒸气结合形成酸雨,颗粒物中的氮也可通过干沉降的方式进入水体。
研究发现,氮的沉降通常呈现出明显的季节性和空间分布特征,如春季和夏季的氮沉降量明显高于其他季节。
大气中磷的沉降特征:大气中的磷主要来源于土壤、湖泊和海洋等环境中的粉尘和颗粒物。
磷主要以颗粒物的形式存在于大气中,并通过降雨和干沉降进入水体。
研究发现,大气中磷的沉降量通常较稳定,但也存在一定的季节性和空间分布特征。
磷的沉降量在农田周边和工业区域通常较高,而在河流和海洋附近较低。
大气中氮和磷的沉降与水体富营养化的关系:大气中氮和磷的沉降是水体富营养化的重要来源之一。
沉降的氮和磷进入水体后,会促使水中藻类和植物生长,形成大规模的藻华。
藻华对水体生态系统造成了严重的影响,破坏了水中的生态平衡。
此外,藻华的分解会消耗大量的氧气,导致水体富氧化程度下降,造成水体富营养化进一步恶化。
因此,研究大气中氮和磷的沉降对于预防和控制水体富营养化具有重要意义。
结论:大气中氮和磷的沉降特征与水体富营养化之间存在紧密的关系。
氮和磷的沉降通常呈现出季节性和空间分布的特征,且沉降量通常较高的地区更容易出现水体富营养化问题。
研究大气中氮和磷的沉降特征对于预测水体富营养化的发展趋势,制定相应的环境保护措施具有重要意义。
同时,进一步深入研究大气中氮和磷的来源、转化过程以及对水体富营养化的具体影响机制,有助于更好地理解和解决水体富营养化问题,保护水资源的可持续利用。
《水体富营养化的危害及防治对策》篇一一、引言水体富营养化是指水体中营养物质过多,尤其是氮、磷等元素含量过高,导致水体中藻类等生物过度繁殖,从而影响水体质量、生态环境和人类健康的现象。
近年来,随着工业、农业和生活污染的不断增加,水体富营养化问题日益严重,给环境、生态和人类社会带来了严重的危害。
本文将就水体富营养化的危害进行详细分析,并探讨相应的防治对策。
二、水体富营养化的危害1. 对水生生物的影响:水体富营养化会导致藻类等生物过度繁殖,形成水华。
这些藻类会消耗大量的氧气,导致水体缺氧,影响其他水生生物的生存。
同时,某些藻类会产生毒素,对水生生物造成直接危害。
2. 对人类健康的影响:水体富营养化可能导致水中的藻类毒素含量超标,人类饮用或接触后可能引发健康问题,如腹泻、呕吐、皮肤过敏等。
此外,富营养化水域的鱼类可能携带有害物质,对人类健康构成潜在威胁。
3. 对环境的影响:水体富营养化会导致水质恶化,影响景观美感。
同时,大量藻类的分解过程会消耗水中的氧气,加速水体底泥的氧化,破坏水体的生态平衡。
此外,富营养化还可能导致水质恶化引发其他环境问题,如臭氧层破坏等。
三、防治对策1. 控制外源污染:控制工业、农业和生活污水的排放是防治水体富营养化的关键措施。
加强污水处理设施建设,提高污水处理效率,减少氮、磷等营养物质的排放量。
同时,加强对排污企业的监管力度,确保其达标排放。
2. 科学施肥:在农业生产中,科学施肥是防止农田养分流失的重要措施。
推广测土配方施肥技术,合理确定施肥种类和施用量,减少化肥使用量。
同时,鼓励使用有机肥和生物肥料,提高土壤肥力。
3. 生态修复:通过生态工程措施,如种植水生植物、投放食藻鱼类等,恢复水体的自净能力。
水生植物可以吸收水中的营养物质,减少藻类的生长;食藻鱼类可以捕食藻类,控制藻类的繁殖。
此外,还可以通过湿地公园建设、湖泊清淤等措施,改善水域生态环境。
4. 加强宣传教育:提高公众对水体富营养化问题的认识和重视程度。
湖泊富营养化与氮磷等营养盐之间的关系第一篇:湖泊富营养化与氮磷等营养盐之间的关系湖泊富营养化与氮磷等营养盐之间的关系姓名:冯涛学号:5802112013 班级:环工121 摘要:本文主要通过对湖泊氮磷的时空特征和富营养化的关系进行分析。
主要包括氮磷的时间动态和空间动态,并且对氮磷等营养盐的来源进行详细的分析,探讨富营养化水体中氮磷的去除机理。
关键字: 富营养化氮磷来源和去除时空特征湖泊富营养化是一个缓慢的自然过程,但人类活动加速了这一过程。
人类活动被认为是富营养化频发的诱发主因。
湖泊富营养化过程复杂,影响湖泊富营养化的因素很多, LauandLane(2002)认为水体富营养化是非生物和生物相互作用的复杂过程。
湖泊富营养化不仅与氮磷含量有关, 而且氮磷比也是一个重要的影响因子, 氮磷比可影响藻类等浮游植物的生长。
有关研究发现不同的营养盐比例可以控制藻类的生长, 生物量以及种群结构。
因此, 本文将对我国湖泊氮磷的时空特征和湖泊富营养化的关系进行综合分析。
一般说来,当天然水体中总磷大于20毫克每立方米,无机氮大于300毫克每立方米时,就可认为水体处于富营养化状态。
富营养化水体中的氮、磷促使水中的藻类急剧生长,大量藻类的生长消耗了水中的氧, 使鱼类、浮游生物因缺氧而死亡,他们的尸体腐烂造成了水质污染。
因此去除水体中大量的氮磷是治理富营养化污水的根本。
我们通过对氮磷的来源的分析来更好的控制源头,对氮磷的去除机理的探讨来缓解富营养化严重的现状。
一、氮磷等营养盐来源分析1.营养盐来源按进入途径可分为外源和内源。
外源污染又可分为两大类:点源,来自流域的城镇生活污水和工业污染源排放;面源,来自流域的农田径流、畜禽养殖、水产养殖及其他面源。
随着点源污染排放的不断达标, 面源污染日益成为水体富营养化的主要来源。
内源污染是由于湖底沉积物中液态营养盐向上覆水中释放, 在动力作用下营养盐再悬浮造成的, 在这种因素影响下, 即使大幅度削减外源污染负荷, 在特定条件下(高温少雨), 仍可能引起藻类暴发, 所以内源污染成为湖体藻类暴发的关键因素。
2020.01“富营养化”问题成为当前的重大环境问题之一,它是一种由于磷、氮等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。
主要表现为水中的营养物质氮、磷超过湖体的自净能力,进而引起藻类过量生长、繁殖。
1 水体富营养化水体富营养化分为两种类型:一是天然富营养化,二是人为富营养化。
天然富营养化是湖泊水体生长、发育、消亡整个生命史中必经的天然过程,这个过程极其漫长。
人为富营养化演变的速度非常快,可以在短期内使水体由贫营养化状态变为高营养状态。
随着工农业生产大规模的迅速发展,人为富营养化越来越严重。
人口密集的城市排放出大量含磷、氮营养物质的生活污水排人湖泊、河流、水库,增加了这些水体的营养物质的负荷量,同时,在农村,为了提高农作物产量,施用的化学肥料和牲畜类便逐年增加,经过雨水冲刷和渗透,以面源的形式使一定数量的植物营养物质最终输送到水体中。
氮和磷是富营养化水体中的特征污染物,是植物和微生物的主要营养元素。
国际上一致认为湖水中总磷浓度0.02mg(P)/L、总氮浓度0.2mg(N)/L是水体富营养化的发生浓度。
由于水体中所含氮磷的影响,特别是封闭水体中的氮磷,导致水体中的藻类大量繁,藻类的繁殖又会吸收水体中部分的氮和磷,藻类的死亡和解体又将所吸收的氮和磷释放到水体中去,造成水体中藻类的恶性繁殖。
一方面影响水体的水质,会造成水的透明度降低,使得阳光难以穿透水层,从而影响水中植物的光合作用,可能造成溶解氧的过饱和状态。
溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少,都对水生动物有害,造成鱼虾大量死亡。
同时,藻类本身有藻腥味会引起水质恶化产生腥臭难闻的气味。
另一方面富营养化水体中所含的硝酸盐和亚硝酸数以及藻类所含的蛋白质毒素会富集在水产物体内,人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水,也会中毒致病。
2 土壤磷素与水体中的含磷化合物水体中的磷是以多种形态存在的,所有的无机磷几乎完全以磷酸盐形态存在,也就是磷的完全氧化态。
天然水中的磷是由矿石风化、侵蚀,淋溶、细菌作用、农业肥料、污水和洗涤剂排入等构成,其中可溶性磷化合物包括正磷酸盐、聚合磷酸物、有机磷酸物,此外还有呈胶体和颗粒态的有机磷化合物存在。
简论氮\磷循环特征对水体富营养化影响的论文摘要:通过对朱庄水库营养物质监测分析,氮含量比磷含量大几百倍。
氮和磷都是造成水体富营养化的主要因子。
由于受外界环境条件和水体性质的影响,外界污染源调查,氮污染源远远大于磷污染。
水库水体溶解氧较大,ph值呈碱性,硝化作用的结果使水体中硝酸盐氮累计;同样的条件,导致不溶性磷的积累,大部分沉积于库底。
水体富营养化条件是氮磷达到适合的比例,才会导致水华的爆发。
该水库水体磷含量低,是抑制水体富营养化的关键。
因此,该水库属于磷限制性水库。
控制水库上游磷的排入量,可有效控制水体富营养化。
关键词:氮磷营养物质;氮磷循环特征;富营养化形成机理;朱庄水库effect of nitrogen and phosphorus cycling characteristic on eutrophication of water bodywang zhen-qiang1,liu chun-guang1,qiao guang-jian 2(reservoir administrative,xingtai 054000,china; city hydrology & water resources survey bureau,xingtai 054000,china)abstract: analysis on nutrients monitoring of zhuzhuang reservoir shows that nitrogen content is hundreds of times more than and phosphorus are both major causes of water to external environmental conditions and water properties,investigations on pollution sources show that nitrogen caused pollutions is much more than water dissolves lots of oxygen,the ph value reflect on alkalescence,then by the reaction of nitrification,nitrate accumulated in water;in the same conditions,insoluble phosphorus is also accumulated,and most of them deposit at the bottom of nitrogen and phosphorus get to certain ratio in water,may cause the water eutrophication,then will lead to algae bloom the low phosphorus content in reservoir water is crucial to curb ,the reservoir is phosphorus restricted control the phosphorus quantity comes from upper reaches can effectively control the eutrophication.key words: nitrogen and phosphorus nutrients;cycling characteristic of nitrogen and phosphorus;eutrophication mechanism;zhuzhuang reservoir朱庄水库地表水资源是邢台市供水水源。
用地表水作为供水水源,应对水质危害给予足够重视。
在水库上游流域,由于人口的不断增加及工农业迅速发展,大量营养物质和污染物直接排入水库水体,会造成水体富营养化和水体污染。
这不仅增加饮用水处理成本,而且影响水源的合理利用。
因此,朱庄水库水质质量问题,是今后邢台市供水中的一个突出的问题。
为研究朱庄水库营养物质变化情况,邢台水环境监测中心从2006年5月开展了对朱庄水库水质监测的试验研究,为掌握其变化规律,每月监测3次,监测项目为ph值、高锰酸盐指数、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮、总磷等。
通过对该水库氮磷循环过程特征分析,为制定水源地保护规划提供科学依据。
1 水体中氮循环特征分析硝化作用污染物质降解是对天然和人工合成的有机污染物质的破坏与矿化作用[1]。
降解类型有:生物降解,即利用需氧微生物以生物化学方法对有机污染物质进行破坏和矿化;光化学降解,即在太阳辐射或紫外线照射下引起有机污染物质的分解;化学降解,即利用催化反应或非催化反应促使一些有机污染物的分解。
污染物降解通常指生物降解。
按生物降解的难易,有机污染物可分为3类。
①可生化降解的有机物,如碳水化合物、蛋白质、脂肪、核酸等[2]。
这些有机物通过微生物分泌的酶很容易分解为糖、氨基酸、甘油、脂肪酸等,最终被分解为二氧化碳、水和氨等;②难溶解的有机物,如纤维素、有机氯农药、烃类等大分子有机人工合成化合物;③不可降解的有机物,如塑料等一类高分子合成有机物。
根据水环境条件,有机物降解分为好氧降解和厌氧降解。
朱庄水库溶解氧监测情况:根据2006年-2008年水质监测资料,水体ph 值、溶解氧监测结果见表1。
table 1 zhuzhuang reservoir dissolved oxygen monitoring results监测时间1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月ph值溶解氧/(mg·l-1)溶解氧饱和度(%)溶解氧对水质的影响,水体溶解氧影响水质及底泥的氧化还原条件。
溶解氧含量高,水质、底泥呈氧化状态;溶解氧含量低,呈还原状态。
随着氧化还原反应的进行,水质物质的存在形式及迁移能力改变。
水库水体溶解氧含量较高,饱和度在90%以上,有利于氧化反应进行。
溶解氧影响好氧、厌氧微生物的活动与分布。
溶解氧含量高,好氧生物发展,氧化分解有机物比较迅速,最终产物为、、、、,对生物无害;溶解氧含量低,厌氧性微生物生长,分解有机物速度慢,产物多为还原态,如、、等,对水生生物有毒害作用或不良影响[3]。
溶解氧变化间接影响ph值,使含钙、镁、铁、锰等盐类沉淀或溶解。
好氧降解:在温度和酸碱度适宜、养分充分、氧气充足的条件下,需氧微生物在分解有机物的过程中获得充足养分和能量,能把有机物迅速分解为就简单的无机无害物质(如二氧化碳和水)。
例如:+→++能量在有机物分解过程中,伴随着将有机氮转化为无机氮的矿化作用。
矿化作用释放出氨,通过硝化细菌作用,继续被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐,成为植物生长必要元素。
其反应式为:+→++能量+→+能量在好氧状态下,水库水体内的氮类化合物通过硝化作用,将其转化为硝酸盐。
水体一直处于好氧状态,长时期则造成硝酸盐在水体中的累积,导致水体硝酸盐氮含量偏高。
进行硝化作用的微生物:亚硝化细菌和硝化细菌进行硝化作用的亚硝化细菌和硝化细菌都是化能自养菌,专性好氧,它们分别从氧化和-的过程中获得能量,以二氧化碳为唯一碳源,作用产物分别为-和-。
它们要求中性或弱碱性的环境(ph=~),ph<时,作用强度明显下降。
由对朱庄水库水体ph 值监测结果知,水体全年处于碱性环境,有利于亚硝化细菌和硝化细菌进行反应[4]。
水体中三氮情况分析水库水体中氮的来源主要有:一是地表径流和农田挟带大量的无机氮和有机含氮物质,前者包括降雨中的氨氮、硝酸盐氮以及无机氮肥,后者包括生物残骸及分泌物和排泄物;二是水体中某些生物的固氮作用。
水中的藻类和细菌种类虽然很多,但能直接同化“分子态氮”的只有蓝藻和细菌中的某些种类。
共生固氮细菌、自生固氮细菌和蓝藻都属于原核生物。
水中共生固氮细菌不多,大量的氮素可能通过浮游的蓝藻固定。
朱庄水库水体中三氮转化监测成果见表2.table 2 nitrogen translation of water monitoring computation result监测时段氨氮/(mg·l-1)亚硝酸盐氮/(mg·l-1)硝酸盐氮/(mg·l-1)硝酸盐氮占三氮总根据对朱庄水库水体三氮含量监测分析,在氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的氮类化合物中,硝酸盐氮占%~978%,在水库水体中,氮类化合物中主要由硝酸盐氮的形式存在[5]。
水体中氮的消耗有4个途径:经水流输出;沉积于库底;由于水体中存在反硝化作用而逸出;水生动植物以水产品的形式被人类或动物捕捞而脱离水体。
硝酸盐氮分布情况水质中的氮有有机氮和无机氮两类。
无机氮主要有氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和溶解氮;有机氮主要是构成蛋白质、镁、核酸等的氨基酸、嘧啶和酰胺等。
这些含氮化合物在水中经一系列的反应互相联系、互相转化,形成氮循环。
根据上述监测结果分析,朱庄水库水体中,总氮含量的组成形式,主要由无机氮组成。
而无机氮构成情况分析,主要有硝酸盐氮组成[6]。
由表3计算出硝酸盐氮占总氮的百分数。
其含量占总氮的%~%之间。
就是说,朱庄水库水体中氮类化合物主要以硝酸盐氮的形式存在。
2 水体中磷循环特征分析天然水体中的磷含量不高,因此它往往是限制水体生产者发展的因素之一。
元素磷是所有生物细胞都必不可少的。
磷存在于一切核table 3 the percentage of nitrate nitrogen in the entire nitrogen contained in the water body in zhuzhuang reservoir监测时段总氮/(mg·l-1)硝酸盐氮/(mg·l-1)硝酸盐氮占总氮的百分比(%)苷酸结构中,三磷酸腺苷(atp)与生物体内能量转化密切相关。
在生物圈内,磷主要以3种状态存在,即以可溶解状态存在于水溶液中;在生物体内与大分子结合;不溶解的磷酸盐大部分存在于沉积物内。
微生物对磷的转化起着重要作用。
天然水体中可溶性磷酸盐浓度过大会造成水体富营养化[7]。
磷循环包括可溶性无机磷的同化、有机磷的矿化及不溶性磷的溶解等。
①有机磷同化作用。
可溶性的无机磷化物被微生物同化为有机磷,成为活细胞的组分。
在水体中,磷的同化作用主要是由藻类进行的,并在食物链中传递。
水生高等植物能从沉积物中大量吸收无机磷,经代谢转变为有机磷化合物。
②矿化作用。
有机磷的矿化作用是伴随着有机硫和有机氮的矿化作用同时进行的。
在天然水体中,大部分磷存在于沉积物中。
水体中的某些生理类群微生物在代谢过程中产生硝酸、硫酸和一些有机酸,使盐基中的磷释出;微生物和植物在生命活动中释出的,溶于水生成,也有同样的作用。