水化学第四节 天然水体中的氮磷循环
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水化学周立平水产1801班2018308210108题目:分析天然水体中氮磷的循环特征及其在水生态系统中的重要意义。
分析结果:第一部分:天然水体中氮的循环特征及其在水生态系统中的重要意义。
1、天然水体中氮的来源2、天然水体中氮的存在形式3、天然水体中无机氮的分布变化4、天然水中氮的循环5、天然水体中氮的消耗6、天然水体中氮在生态系统中的意义第二部分:天然水体中磷的循环特征及其在水生态系统中的重要意义。
1、天然水体中磷的来源2、天然水体中磷的存在形式3、天然水体中无机磷的分布变化4、天然水中磷的循环5、天然水体中磷的消耗6、天然水体中磷在生态系统中的意义第一部分:天然水体中氮的循环特征及其在水生态系统中的重要意义。
1、天然水体中氮的来源天然水体中化合态氮的来源很广,包括大气降水下落过程中从大气中的淋溶、地下径流从岩石土壤的溶解、水体中水生生物的代谢、水中生物的固氮作用、以及沉积物中氮元素的释放等。
另外,近年来随着工农业生产的发展、人口的增加、工业和生活污水的排放、农业的退水造成对环境的污染日益严重,污染成了天然水化合态氮的重要来源。
根据文献报道,如我国滇池、东湖等城郊湖泊,由于受生活污水的影响,氨氮含量高达0. 09~2.8 mg/L。
但是对于水产养殖水体,施肥投饵及养殖生物的代谢是水中氮的主要来源。
天然水和沉积物中的一些藻类(蓝.绿藻)及细菌,它们具有特殊的酶系统,能把一般生物不能利用的单质N2,转变为生物能够利用的化合物形态,这一过程称为固氮作用。
湖泊沉积物中存在大量的固氮细菌,如巴氏固氮梭菌,大部分集中于上层2 cm内;海洋中的固氮藻类有束毛藻项圈藻属、念珠蓝藻属等,它们既有营自由生活的,也有与其他初级生产者共生、或与动物(如海胆、船蛆)共生的。
在固氮作用进行时,固氮酶系统需要外界供给Fe、Mg、Mo,有时还需B、Ca、Co等,水中这些微生物的含量对固氮作用有着决定性作用。
2、天然水体中氮的存在形式天然水域中,氮的存在形态可粗略分为5种:溶解游离态氮气、氨(铵)态氮、硝酸态氮、亚硝酸态氮和有机氮化物。
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。
水生生态系统的氮磷循环与研究进展水生生态系统是地球上最重要的生态系统之一,它生产着人们所需的食物、水源、氧气等资源。
而氮和磷则是水生生态系统中非常重要的营养元素,但是当它们过量积累时,会对生态系统造成很大的破坏。
为了保护水生生态系统,需要深入研究氮磷循环的规律,寻求有效的防治方法。
1. 氮磷循环的基本原理氮是生命活动所需要的元素之一,它可以在自然界中以氨、硝酸盐等形式形成,也可以通过固氮转化而成。
而磷则是细胞核酸和脂肪酸等生命物质的重要组成成分。
在水生生态系统中,氮和磷的循环密切相关。
当有机物和废弃物分解时,会产生氨、尿素等化合物。
氨可被细菌氧化成硝酸盐,同时磷会随着有机物分解而释放。
硝酸盐可以被植物吸收,用于植物生长和菌类的合成。
随着生物体的死亡和自然界的循环,有机物和废弃物中的氮和磷又被释放出来,重新进入氮磷循环之中。
2. 氮磷循环的影响因素氮磷循环受到水生生态系统中多种环境因素的影响,包括水温、光照、风、水流等。
同时,由于人类的活动也会对氮磷循环产生重要的影响。
许多人工活动,如农业、工业和城市化,都有可能对水生生态系统中的氮磷循环造成破坏。
例如,农业过度施用肥料,会导致农田中过量的氮磷进入水体中,引起水质污染和藻类大量繁殖。
此外,城市里的化学废物和废水也会含有大量的氮磷,如果不加处理,就会对水生生态系统产生破坏。
3. 氮磷循环的研究进展氮磷循环是水生生态系统中非常复杂的过程,需要我们不断深入研究。
在近年来的研究中,一些新的研究方法和技术已经应用到氮磷循环的研究中,为我们了解这个复杂过程提供了更为详细和精确的方法。
如今,生化、生物学和物理学等多个学科的交叉研究已经成为研究氮磷循环的重要手段。
在现代生物技术的帮助下,我们可以更好地掌握微生物的生长、生命周期及其参与氮磷转化的过程。
我们可以利用生物标记和手段,对生态系统中的物质转化过程进行定量和定向的研究,帮助我们更好地理解氮磷循环的规律。
4. 防治氮磷污染的措施有效防治氮磷污染,是保护水生生态系统的关键。
自然环境知识:生态系统的氮、硫和磷循环氮、硫和磷是生命所必需的元素,它们在生态系统中的循环是维持生态系统平衡、生命生长繁殖的重要环节。
1.氮的循环氮是构成蛋白质和核酸的重要元素。
生态系统的氮循环包括固氮、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和氮矿化。
固氮是将氮气经过怀氏菌等生物的作用而转化为铵盐的过程。
铵盐还可以通过草履虫等多种微生物转化为其他有机氮物质。
由氨化作用、硝化作用产生的硝酸盐和铵盐在生态系统中的循环,促进了生物体对氮元素的吸收利用。
反硝化作用是生物体在缺氧环境下利用硝酸盐还原为氮气。
氮矿化包括死亡生物体和排泄物中的有机氮通过微生物分解而转化为无机氮的过程。
氮循环的平衡可以通过适度人为干预来实现,如降低化肥使用量和加大有机肥料的使用,从而减少生态系统中的污染。
2.硫的循环硫是有机化合物、氨基酸和核酸等生命体所必需的元素。
硫在地球表层的循环通过微生物介导,包括生物体内的硫代谢、硫氧化作用、二氧化硫还原作用和硫化作用。
生态系统中的硫循环有助于维持土壤和水体的稳定性和生物多样性。
人类活动的增加、化石燃料燃烧和工业污染等导致了生态系统中硫循环的失衡和土壤的酸化,影响着生态系统的健康和地球环境的变化。
3.磷的循环磷是构成脱氧核糖核酸和三磷酸腺苷等生命体所必需的元素。
生态系统中主要是有机磷和无机磷之间的转化循环。
磷循环的速率较慢,而且在多数生态系统中汇集在小范围之内。
如生物质分解会产生大量的有机磷,但因其不易被吸收利用而积累在生物质中,间接限制着生物体的生长繁殖。
因此,保护和改善土壤磷的循环是维护生态系统平衡和促进生态系统健康的重要措施之一。
总之,氮、硫和磷的循环乃至其他元素循环是维护生态系统平衡和生命生长繁殖的必要前提。
人类在细心呵护自生态环境的同时,应该适度干预生态系统中的元素循环,使循环保持平衡和稳定,从而实现可持续发展。
水生生态系统的氮循环与污染控制在现代社会中,水资源的保护和管理显得愈发重要。
水生生态系统的氮循环和污染控制是其中一个关键领域。
本文将讨论水生生态系统中的氮循环过程,并探讨不同污染控制措施的有效性。
一、氮循环的重要性氮是生物体生长和发育所必需的基本元素之一,也是氨基酸、蛋白质和核酸的组成成分。
因此,氮在水生生态系统中的循环过程对于维持生态系统的稳定和平衡至关重要。
水生生态系统中的氮循环主要包括氮固定、矿化、硝化和反硝化等过程。
氮固定是指将大气中的N2转化为有机化合物的过程,由一些特定的细菌和植物完成。
矿化过程是有机氮物质降解为无机氮物质的过程,这一过程主要由细菌和真菌完成。
硝化是将氨氮转化为亚硝酸盐、硝酸盐的过程,而反硝化则将硝酸盐还原为氮气,这两个过程同样由特定的细菌完成。
二、氮污染的影响然而,人类活动带来的氮污染对水生生态系统产生了严重影响。
农业排放是氮污染的主要来源之一,肥料的使用和畜禽养殖的废弃物都会导致水体中氮的浓度升高。
工业废水和城市污水中的氮也是造成水体污染的重要因素。
氮污染对水生生态系统的影响表现为多个方面。
首先,过量的氮物质会导致水体富营养化,引发蓝藻水华等问题。
其次,氮污染会导致水中溶解氧的减少,对水生生物的生存和繁衍产生不利影响。
此外,氮污染还可能导致水体中含氮有机物的积累,对水体生态系统的结构和功能造成破坏。
三、氮污染控制措施为了减轻水生生态系统中的氮污染,需要采取一系列控制措施。
以下是一些常见的控制措施:1. 农业管理措施:改善农田排水系统,减少氮养分的流失;合理施肥,控制肥料的使用量和施肥时间;推广耕作方式的改良,例如轮作和间作等,以降低氮流失的程度。
2. 工业控制措施:加强对工业废水的处理,确保废水中的氮浓度达到排放标准;鼓励工业企业采用清洁生产技术,减少对水生生态系统的氮排放。
3. 城市污水处理:完善城市污水处理设施,确保对污水中的氮物质进行有效去除;推动城市污水资源化利用,减少氮物质的排放。
水体中氮循环的六个过程水体中的氮循环是指氮元素在水体中不断转化和转移的过程。
它是水体中生物体生命活动所必需的重要元素之一。
氮循环包括氮的沉降、氮的固定、氮的硝化、氮的反硝化、氮的溶解和氮的沉降和沉积六个过程。
一、氮的沉降氮的沉降是指大气中的氮通过降雨等方式进入水体的过程。
大气中的氮主要以氮气(N2)的形式存在,通过降雨中的氮化合物(如氨气、硝酸盐等)溶解在水体中,从而完成氮的沉降过程。
氮的沉降是水体中氮循环的起始阶段。
二、氮的固定氮的固定是指将大气中的氮气转化为水体中的氮化合物的过程。
大气中的氮气是无法被大多数生物直接利用的,因为它是相对稳定的双原子分子。
氮的固定主要通过生物固定和非生物固定两种方式进行。
生物固定是指某些特定的细菌通过酶的作用将氮气转化为氨气或有机氮化合物,这种过程被称为生物固氮。
非生物固定是指一些非生物物质(如闪电、大气中的紫外线等)通过氧化反应将氮气转化为氮酸盐等氮化合物。
三、氮的硝化氮的硝化是指氨气或有机氮化合物转化为硝酸盐的过程。
氮的硝化主要由两个步骤组成,第一步是氨氧化,指氨气被氨氧化细菌氧化为亚硝酸盐;第二步是亚硝酸盐氧化,指亚硝酸盐被亚硝酸盐氧化细菌氧化为硝酸盐。
氮的硝化是水体中氮循环的重要环节,它将有机氮化合物中的氮转化为可被植物吸收利用的无机氮化合物。
四、氮的反硝化氮的反硝化是指硝酸盐还原为氮气的过程。
氮的反硝化主要由一些特定的细菌完成,这些细菌能够在缺氧条件下利用硝酸盐作为电子受体,将其还原为氮气并释放到大气中。
氮的反硝化是水体中氮循环的重要环节,它将水体中的硝酸盐还原为氮气,从而维持了水体中氮的平衡。
五、氮的溶解氮的溶解是指氮化合物在水体中的溶解和扩散的过程。
水体中的氮化合物主要以氨气、硝酸盐和有机氮化合物的形式存在。
氮的溶解是水体中氮循环的重要环节,它决定了水体中氮化合物的浓度和分布。
六、氮的沉降和沉积氮的沉降和沉积是指水体中的氮化合物沉降到水底并沉积下来的过程。
水生微生物与氮磷循环的调节研究水生微生物在氮磷循环中起着至关重要的调节作用。
氮和磷是生物体生长过程中必需的营养元素,但过量的氮磷排放会导致水体富营养化,引发水体中藻类的大量繁殖,从而破坏生态平衡。
因此,了解水生微生物如何调节氮磷循环对于水体健康和生态系统的稳定非常重要。
水生微生物是水体中最为丰富多样的微生物群落之一、它们可以通过氮磷循环中的多个环节对水体中的氮磷进行调节。
首先,水生微生物参与了氮的固定和解除固定过程。
一些细菌和蓝藻可以通过固定氮气将氮转化为可利用的氨或硝酸盐,从而为其他生物提供氮源。
另一方面,一些微生物如放线菌能够解除固定氮,从而将氮释放到水体中。
这些过程有助于维持水体中氮的平衡,防止氮的过度富集。
在磷循环方面,水生微生物也发挥着重要的作用。
一些微生物如蓝藻和硅藻能够吸收水体中溶解态的无机磷,将其转化为有机磷,并通过形成有机物质的方式进行储存。
这些有机磷化合物在水体中被降解后会释放出可利用的无机磷,为其他生物提供养分。
此外,一些微生物还能合成鞘藻,通过形成鞘藻进行磷的去除,从而调节水体中磷的浓度。
此外,水生微生物还参与了氮磷转化的过程。
一些细菌和藻类能够通过浮游状态的生长形式将无机磷转化为有机磷,并将有机磷载入到体内。
这些有机磷化合物会在微生物死亡或溶菌作用过程中释放出来,从而影响水体中磷的循环。
同样,水生微生物也能够将无机氮转化为有机氮,并通过生长和死亡过程释放出来,影响水体中氮的循环。
对水生微生物与氮磷循环的调节进行研究有助于促进水体生态系统的健康和稳定。
研究可以探索不同环境条件下水生微生物的组成和功能,以及它们对氮磷循环的影响。
此外,研究还可以揭示水生微生物与其他生物之间的相互作用,如微生物和藻类之间的竞争与共生关系。
通过了解水生微生物与氮磷循环的调节机制,可以为水体管理提供科学依据,制定合理的保护和治理策略,以减少水体富营养化的风险。
综上所述,水生微生物在氮磷循环中起着重要的调节作用。
第四章天然水中的营养物质及其循环一切生物的生命活动都离不开生存环境的无机元素, 这些元素是生命起源、生物进化的物质基础。
绿色植物的光合作用吸收利用环境中的CO2、H2O及各种无机盐合成自身物质,动物以植物为食物也间接取之于无机物。
按照元素在生物生理方面的功能和需要,可将组成生物体的元素划分为必需元素和非必需元素。
如果某种元素被证明至少是某种生物所必需的,则该元素称为必需元素。
必需元素是直接参与生物的营养,其功能不能被别的元素替代、生物生命活动不可缺少的元素。
现在已证明的植物必需元素仅十几种,其中需要量大的称为常量必需元素,例如N、P、K、Ca、Mg、S、C、H、O;需要量很少的则称为微量必需元素,例如Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl等。
天然水中在水生植物的生长繁殖过程中被吸收利用的N、P、Si元素的可溶性无机化合物为生物体的重要组成元素。
例如在生物体的蛋白质中,氮元素和磷元素的含量分别约为10%和0.7%;磷元素在脂肪中的含量达2%;硅元素是硅质生物(如硅藻等)的重要组成元素。
但这些元素在天然水中的含量通常很低,在浮游植物大量繁殖的季节,它们有效形式的含量甚至降至吸收临界值之下,从而影响藻类的生长繁殖,限制了水体初级生产(即基础生产)的速率和产量。
因此通常把天然水中可溶性N、P、Si的无机化合物称为水生植物营养盐,把组成这些营养盐的主要元素N、P、Si称为营养元素或生原要素。
第一节氮元素及其循环一、天然水中氮元素的存在形式天然水域中,最丰富形式是溶解游离态氮气。
化合态氮包括无机化合物(氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮)和有机态氮(尿素、氨基酸、蛋白质)等。
1.溶解氮气天然水中氮的最丰富形式是溶解游离态氮气,它主要来自空气的溶解。
地表水中的游离氮的含量为近饱和值。
由于脱氮作用以及固氮作用可能改变其含量,但其影响并不很大,在天然水域中,游离态氮的行为基本上是保守的。
2.硝酸态氮(NO3--N)在通气良好的天然水域,NO3-—N是含氮化合物的稳定形式,在各种无机化合态氮中占优势。