2．评价水体富营养化的方法与AGP
• • • • • • • 评价水体富营养化的方法是： ①观察蓝藻等指示生物； ②测定生物的现存量； ③测定原初生产力； ④测定透明度； ⑤测定氮和磷等导致富营养化的物质。 将五方面综合起来对水体的富营养化作出全面、充 分地评价。 • 目的：为了控制排入水体的废水量和水质 • 必须测定该废水中藻类的潜在生产力(AGP)。
1． 有机物较少，BOD 和 悬浮物含量低，溶解氧 浓度升高； 2． NH3 和 H2S 分别氧化为 β -中污带 N03 — 和 S042- ，两者含 量均减少。
8~20
***β-中污带的藻类见下图。
变异直链硅藻
水花束丝藻
梭裸藻
短棘盘星藻
污化系统表（4）
类型 河 流 寡污带 流 向 外观 1． 有机 物 全 部无 机 化 ， BOD 和悬浮物含量极 低，水的浑浊度低，溶 解氧恢复到正常含量。 2． H2S 消失； 3． 河流自净过程已完成的 标志 BIP 生物特征 1． 细菌极少； 2． 出现鱼腥藻、硅藻、 黄藻、钟虫、变形虫、 旋轮虫、浮游甲壳动 物、 水生植物及鱼。 ****
• 提问：被污染的水体是自净水体吗？ • 我们说的被污染的水体，实际上指的是从污染物进入 水体到水体自净，水质指标恢复原来水平之前所有河 段。 • 由于细菌以及这些污染物尚未清除，使得水体的很多 使用功能丧失，严重的甚至完全失去。如果给予足够 的时间和不再持续投加新的污染物时，所有的水体都 是可以自净的。
污染前 污染 净化开始 持续 结束 溶氧变化： • 幅度 大 缩小 至最低点 扩大 大 • 这两种指标从根本上是相同的，但由于溶解氧可以用 溶解氧测定仪随时测定并迅速地得出结果，而P/H指 标需要细菌鉴定、培养、显微镜观察，周期长操作不 变，因此实际操作中溶解氧变化幅度比P/H指标更为 实用。
C．水体外观
0~8
****寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫 瑰旋轮虫。
前节晶囊轮虫
蚤状水蚤
大型水蚤
鱼腥蚤
玫瑰旋轮虫
• 以上是有机污染的表示方法。还有一种污染类型称为富 营养化，它是由氮、磷等无机污染物引起的藻类过度生 长污染水体的现象。
• （三）、水体富营养化
• 1．水体富营养化的概念与发生
• 营养化
A．自净的过程
如下图河流污染和自净过程
• 水体自净过程大致如下
• a.物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉
降到河底；
• b.生物作用
•
溶氧↓
溶解氧↑
• 好氧菌↑ •
好氧菌↓ 有机物降解 厌氧菌↑ 自然溶氧、藻类产氧
河流污染和自净过程图 点名提问：原理
2．衡量水体污染与自净的指标
4．防止水体富营养化
• 提问：如何防止？ • 根本措施是将各种污水和废水中氮和磷的排放量控 制在低水平。 • 具体方法： • 源消减（使用无磷洗衣粉、适度使用化肥） • 末端治理（污废水脱氮脱磷）
• 具体脱氮除磷方法将在后续章节中介绍。 • 目前环境中的污染水体所占的比例越来越高，清洁水体越来越 少，而人们对于清洁水的需要不断增加，完全依靠自然界水体 的自净，无法解决这一矛盾的，我们除了控制污染排放量外， 还需要认识水体自净中生物净化的原理并利用这些原理来指导 人工生态工程去污设施的高效运行，才能够化解这一矛盾。下 一章我们将介绍人工系统生物净化原理。
• 富 • 危 • 原 • 来 害 因 源
专指氮、磷过多
总P＞20mg／m3 无机氮＞300mg／m3 水华、赤潮 氮和磷是藻类增长的限制因素 生活污水中的含磷洗涤剂、农田肥水
营养状态的分类
营养状态 极贫营养 贫—中营养 中营养 中—富营养 富营养 总磷／mg·L-1 ＜0．005 0．005~0．01 0．01~0．03 0．03~0．1 ＞0．1 无机氮／mg·L-1 ＜0．2 0．20~0．40 0．3~0．65 0．5~1．5 ＞1．5
第六章 水体污染与自净
第一节 食物链与水体自净
• 天然淡水水体是人类生活和工业生产用水的水源， 也是动植物生长繁殖的场所。在正常情况下，在其 中存在着正常的生物循环即食物链。
（一）、水中的食物链
• 以河流为例，水中的各种生物构成的食物链一般是 这样一种模式
阳光 ↓ 一级生产者 → 原生动物 → 轮虫、浮游甲壳动物 → 鱼→ 其他动物 异养细菌 废物、排泄物 人
• 外观特征：混浊程度、颜色及气味等 • 原 因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量 • • • • 污染前 污染 净化开始 持续 结束 外观:无色 暗灰色 灰色 继续变清 无色 澄清透明 很混浊、臭 混浊 浊度下降 澄清透明 水面有泡沫 泡沫减少
D．指示生物
• 例如 • 污染前 污染 净化开始 持续 结束 • 生物: 植物 消失 藻类、原生 鱼虾 植物 • 、鱼 动物出现 出现 、鱼 • • 可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、 藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有 寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。
提问：水体自净速度有哪些限制因素？
• • • • • • 物理？ 流量、流速、污染物物理性质 化学？ 地域、季节、天气 生物？ 代谢的极限速度、生物种类、数量（营养物浓度、环 境因子） • 因此水体的自净能力是有限的。在正常情况下，水体 单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物 的最大数量称为同化容量或自净容量。在自净容量范 围内水体的净化是如何进行的呢？
• 提问：不同河段到底处于水体自净的那个阶段，何 进行判别? • 需要有指标加以衡量，通常有以下几种指标：
• A．P／H指数与BIP指数
• P代表光合自养型微生物（如藻类），H代表异养型微 生物（如细菌等），两者的比即P／H指数。 • P/H =（有叶绿素的微生物数量）/（异样微生物数量） • BIP =（无叶绿素的微生物数量）/（全部微生物数量） ≈H/（P+H）×100%
• 注：*颤蚯蚓是后生 动物蠕虫中的一种， 与陆地上的蚯蚓从体 态和习性上都十分相 似，他们也是环节动 物，栖息于水底污泥 中，与蚯蚓类似吞食 污泥故俗称水蚯蚓， 与蚯蚓不同的是，他 们体表多毛。形态如 附图水蚯蚓所示。
污化系统表（2）
类型 河 流 流 向 外观 BIP 生物特征 1． 生物种类比多污带稍 多。细菌数量较多，每 毫升水约有几千万个。 2． 出现有蓝藻、裸藻、 绿藻，原生动物有天蓝 喇叭虫、美观独缩虫、 椎尾水轮虫、臂尾水轮 虫及栉虾等。** 3． 底泥已部分无机化， 滋生了很多颤蚯蚓。
• 污染物进入水体后是否发生污染几乎完全取决 于食物链中各种生物对于污染物的净化能力。 污染物量在一定范围内时，可以被食物链生物 净化掉，这一过程就是水体的(生物）自净。
（二）、水体自净与污染
• 1．水体自净
• 定义：把天然水体接纳了一定量的污染物后，在物理、 化学和水生生物等因素的综合作用后得到净化，水质 恢复到污染前状态的现象，叫做水体的自净。 • 物理作用：稀释、沉淀 （弱） • 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱） • 生物作用：生物降解 （强）
• AGP即藻类生产的潜在能力。 • 定义：在一定的光照度和温度条件下培养，特定 的藻类在天然水体或废水中，所能达到的藻类数 量或重量的最大值即藻类生产的潜在能力(AGP)。 • 欧、美已制订藻类培养试验标准法，日本也在使用。 具体藻类培养试验的培养方法如下： • 藻种：羊角月芽藻、小毛枝藻、小球藻属、衣藻属、 谷皮菱形藻、裸藻属、栅列藻届、纤维藻属、实球 藻属、微囊藻属及鱼腥藻属等。
• 污染前 污染 净化开始 • P/H： 高 下降 最低点 • BIP： 0~8 上升 60~100 • 通常使用的是BIP指数。（P133)
持续 上升 下降
结束 高 0~8
B．氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线
河流污染中氧浓度昼夜变化示意图 • 提问：为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？ • 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有 关，因此与P/H或BIP有关。
• 但水体自净速度有限，我们常常没有足够的时间去等 待，各行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源 又是十分有限的。这也正是我们之所以控制污染物排 量以及利用人工手段强化水体污染物去除速度的根本 原因。 • 提问：对污染水体的划分目的何在？ • 定性水体污染的程度为排污控制方案提供依据
3．污化系统
• 方法：将培养液用滤膜(1．2um)或高压蒸汽灭菌器 (121℃，15min)除去SS和杂菌。取500 m1置于L型培 养管(1000ml)，接入羊角月芽藻，将培养管放在往复 振 荡 器 上 ( 3 0 ~ 4 0 r/min)， 在 2 0 ℃ ， 光 照 度 为 4000~6000lx条件下振荡培养7~20d(每天明培养14h， 暗培养10 h)后，取适量培养液用滤膜过滤，置105℃ 烘至衡重，称干重，计算1L藻类中的干重即为该水 样的AGP。 • 日本天然水体贫营养湖的AGP在1mg／L，中营养湖 AGP为1~10mg／L，富营养湖AGP为5~50mg／L。 若加入生活污水处理水，AGP明显增加。
污化系统是水体污染程度的划分系统。通常将水体污 染水体划属为不同的污染带类型。污染带类型、特征见 下表。 污化系统表（1）
类型 河 流 流 向 多污带 外观 BIP 生物特征 1． 暗灰色，很浑浊，含 1． 种类很少，厌氧菌和 大 量 有 机 物 ， BOD 兼性厌氧菌种类多，数 高，溶解氧极低(或 量大，每毫升水含有几 无)，为厌氧状态。 亿个细菌。有能分解复 2． 在 有 机 物 分 解 过 程 杂有机物的菌种，硫酸 60~100 中，产生 H2S、C02 和 还原菌、产甲烷菌等。 CH4 等气体。臭味。 2． 无显花植物，鱼类绝 3． 水底沉积许多由有机 迹。 和无机物形成的淤 3． 河底淤泥中有大量寡 泥。水面上有气泡。 毛类(颤蚯蚓)动物。*
1．水为灰色，溶解氧少， 为半厌氧状态，有机 物 量 减 少 ， BOD 下 降； 2．水 面 上 有 泡 沫 和 浮 α -中污带 20~60 泥，有 NH3 、氨基酸 及 H2S。臭味。