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水体富营养化的过程与机理

来源:未知作者:董啸 点击:所属专题: 富营养 水污染
水体污染物中有一类属于耗氧有机物,它们是来自于城市生活污水及食品、造纸、印染等工业废水中含有的大量碳氢化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等有机物质,本身无毒性,但在分解时需消耗水中的溶解氧,故称为耗氧(或需氧)有机物。 天然水体中溶解氧含量一般为5~10mg·L

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    水体污染物中有一类属于耗氧有机物,它们是来自于城市生活污水及食品、造纸、印染等工业废水中含有的大量碳氢化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等有机物质,本身无毒性,但在分解时需消耗水中的溶解氧,故称为耗氧(或需氧)有机物。

    天然水体中溶解氧含量一般为5~10mg·L-1。当大量耗氧有机物排入水体后,使水中溶解氧急剧减少,水体出现恶臭,破坏水生生态系统,对渔业生产的影响甚大。这类物质对水体的污染程度,可间接地用单位体积水中耗氧有机物生化分解过程所消耗的氧量(以mg·L-1为单位),即生物化学需氧量(BOD)来表示。一般用水温在25℃时5天的生化需氧量(BOD5)作为指标,用以反映耗氧有机物质的含量与水体污染的关系,一般情况下,水体中BOD5低于3mg·L-1时,水质较好。BOD5量愈高,表明溶解氧消耗就愈多,水质就愈差。因此,BOD5达到7.5 mg·L-1时,水质不好;大于10mg·L-1时,表明水质很差,鱼类已不能存活。

    污水中除大部分是含碳的有机物外,还包括含氮、磷的化合物及其他一些物质,它们是植物生长、发育的养料,称为植物营养素。过多的植物营养素进入水体后,也会恶化水质、影响渔业生产和危害人体健康。含氮的有机物中最普遍的是蛋白质,含磷的有机物主要有洗涤剂等。

    蛋白质在水中的分解过程是:蛋白质→氨基酸→胺及氨。随着蛋白质的分解,氮的有机化合物不断减少,而氮的无机化合物不断增加。此时氨(NH3)在微生物作用下,可进一步被氧化成水体富营养化的过程与机理亚硝酸盐,进而氧化成硝酸盐,其过程为:

    第一步:氨被氧化成亚硝酸盐;第二步:亚硝酸盐被氧化成硝酸盐。

    这样,复杂的有机氮化合物就会变成无机硝酸盐。大量的硝酸盐会使水体中生物营养元素增多。对流动的水体来说,当生物营养元素多时,因其可随水流而稀释,一般影响不大。但在湖泊、水库、内海、海湾、河口等地区的水体,水流缓慢,停留时间长,既适于植物营养元素的积累,又适于水生植物的繁殖,这就引起藻类及其 他浮游生物迅速繁殖。当这些水体中植物营养物质积聚到一定程度后,水体过分肥沃,藻类繁殖特别迅速,使水生生态系统遭到破坏,这种现象称为水体的富营养化。 水体出现富营养化现象时,浮游生物大量繁殖,因占优势的浮游生物的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色等。这种现象在江河、湖泊中称为水华,在海洋上 则称为赤潮。这些藻类有恶臭,有的还有毒,表面有一层胶质膜,鱼不能食用。藻类聚集在水体上层,一方面发生光合作用,放出大量氧气,使水体表层的溶解氧达 到过饱和;另一方面藻类遮蔽了阳光,使底生植物因光合作用受到阻碍而死去。这些在水体底部的死亡的藻类尸体和底生植物在厌氧条件下腐烂、分解,又将氮、磷 等植物营养元素重新释放到水中,再供藻类利用。这样周而复始,就形成了植物营养元素在水体中的物质循环,使它们可以长期存在于水体中。富营养化水体的上层 处于溶解氧过饱和状态,下层处于缺氧状态,底层则处于厌氧状态,显然对鱼类生长不利,在藻类大量繁殖的季节,会造成大量鱼类的死亡。同时,大量藻类尸体沉 积水体底部,会使水深逐渐变浅,年深月久,这些湖泊、水库等水体会演变成沼泽,引起水体生态系统的变化。因此,水体的富营养化是水体遭受污染的一种很值得 注意并应给予足够重视的严重现象。

(责任编辑:化学自习室)
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