藻类及湖泊(水库)富营养PPT课件

藻类及湖泊（水库）富营养化,主讲 刘海洪石油大学（华东）环境科学与工程系,1,提纲,概述藻类简介湖（库）藻类（浮游性）监测富营养化中的藻类指标藻类及富营养化控制方法,2,第一节 概述,1.湖泊（水库）的价值,3,但,灌溉、养殖“水肥鱼美”水变肥富营养化意味着湖泊（水库） “泥肥鱼肥”的同时也意味着湖（库）的逐步“衰老、死亡” 。,饮用“水清无鱼”,4,营养 主要指植物营养N、P富 “富裕”、多,富营养化,总P0.1mgL 无机N1.5mgL,化 变化趋势,湖泊（水库）水体中无机N、P数量向富营养型变化的趋势“富营养化”。,5,富营养化的长期影响,“衰老死亡”,湖、库,“水下草原” “生物淤积”,天然状态下缓慢演变,6,人为状态下急速演变,近期影响,富营养化 N、P,适合水温、光照,浮游藻类过度生长“水花” (waterfloom,bloom),1.缺氧有毒水族死亡，人畜无法饮用,2. 带色、腥臭影响旅游景观,3.悬浮物过多取水困难，沼泽化,富营养化评价和控制的关键,7,第二节 藻类简介,“最原始的植物”植物光合作用,原始没有器官分化（没有“根茎叶”）,细胞物质,各种藻类要么是单细胞浮游个体，要么是同样细胞的“有序堆积”,原始习性,各种藻类要么具有叶绿体要么本身就是一个叶绿体。,各处细胞严重分化,绝大多数浮游生活在水中（少数着生水底、陆地生存）；,8,已发现22000种，估计只是总数的十分之一根据形、色、结构等，将藻类分为十一门，即蓝藻、裸藻、绿藻、隐藻、轮藻、金藻、黄藻、硅藻、甲藻、褐藻、红藻。红褐蓝绿 黄金轮隐裸甲硅,一、分类,9,生物学进一步分类,门 纲 目 科 属 种,硅藻门 硅藻纲 中心目 圆筛藻科 直链藻属 远距直链藻,10,原核藻类原核结构类似细菌,蓝藻（蓝细菌）35亿年历史,有光和色素，无叶绿体,叶绿体本身就是“一个退化的蓝藻”,11,常见属形态：,多细胞群生(个体直径26um) ，无鞭毛 颜色： 蓝绿色(藻胆素、叶绿素)，有时带黄褐色甚至红色（胡萝卜素、叶黄素），颜色随光照条件改变而改变。,12,13,抗不良环境（35亿年顽强不息）： 耐高温、低温、高渗透压、干燥高温85的温泉中能大量繁殖，在多年不融化的冰上以及高渗透压盐湖等极端环境下也能生长；在沙漠中蓝藻常以结成片的壳覆盖在土壤和岩石表面，在干旱时休眠，在短时间的冬雨或春雨中生长繁衍。,原因变异种类多，可形成休眠体,14,淡水藻，引起水花（水花中最常见最频繁最具危害性）,铜色微囊藻,曲鱼腥藻,常见的是铜色微囊藻、曲鱼腥藻等。,15,蓝藻产品螺旋藻、发菜,营养学家认为，1克螺旋藻粉所含的营养相当于1000克各种蔬菜营养的总和。,(100克/瓶)单价:80元,发菜念珠藻,16,有细胞核、叶绿体、高尔基体等等内部细胞器管。以下均是,真核藻类,17,裸藻 淡水藻,大多为个体(直径10um),裸-不具细胞壁,柄裸藻属以胶柄相连成群体附着于浮游动物身上,鲜绿色,有1根鞭毛(游动)感光眼点,俗称“眼虫”,动植物12亿年前以此分化,18,绿藻8000多种 绿色形态：,有细胞壁、 群体或个体24根等长的鞭毛大多为淡水藻,19, 隐藻门,細胞椭圆形,扁平呈一背板，有细胞壁双鞭毛常见两属蓝隐藻隐藻引起水化,20,轮藻,轮 有节，节上有轮生的分支,特点：富集碳酸钙陆生植物的祖先高可达50cm250种，全为淡水种,21,金藻,金藻体呈现黄绿色和金棕色（叶黄素和胡卜素占优势）形态：群体，具有一或二根鞭毛 300个属，600多种,其水花为金褐色，常见于较清澄的湖泊、水库中。,22,黄藻,形态：丝状， 细胞壁由 两个半片套组成不等长鞭毛,淡水藻,黄丝藻属（常见）,23,硅藻,硅细胞壁中富含硅单细胞，形状各异,特征： 由上下壳组成,盐水中的舟形硅藻,颜色：黄绿色和黄褐色,24,常见的硅藻形状,小环藻,25,硅藻化石硅藻土应用：滤料、载体,干燥剂、食品添加剂（杀死寄生虫）,26,甲（纤维素成分）褶皱外壳，角状突起,颜色：棕黄色或黄绿色， 偶尔红色 多为海水藻 引起赤潮,甲藻,甲“盔甲”,赤潮（redtide）制造者,27,褐藻,颜色：橄榄色和深褐色（如海带）最长达500m海水藻,红藻,色素：藻红素和红藻藻蓝素（紫菜属、石花菜属）海水藻,28,轮藻、褐藻、红藻属于沉水植物其余藻类属于浮游植物浮游植物型（藻型）是最常见富营养化湖（库）类型。（其余还有草型、藻草、异常型）,29,二、 藻类的生理特性,生理特性“食、住、行”食营养需求、代谢、繁殖,住生存环境条件（温度、光线、pH、毒物等等）,行对环境的影响（善、恶）,30,食,水、盐、二氧化碳,光照 CO2 + H2O CH2O（糖） + O2 藻类色素,糖,+,盐,31,a.盐,N、P、其他元素N无机氮(NH4+ -N 、NO3 - -N、NO2 N)（形成氨基酸N、碱基N 蛋白质、核酸）P磷酸盐（形成磷脂 细胞膜、核苷酸 核酸、维生素）其他元素K、Ca、Cl、Na、S、Fe2+、Mg2+、Si、微量元素（酶的组分、细胞壁成分）,N、P是需求量最大，主要的限制性营养盐，尤其是P,32,直接来源农田径流水、含磷洗涤剂、工业废水（主要是化工行业）、降水降尘间接来源含有机氮废水（有机氮经细菌分解为无机氮为藻类利用）生活污水、食品加工、酿造废水,b.湖（库）藻类N、P来源,33,c.代谢方式光能自养 d. 繁殖无性繁殖：二分裂、出芽、孢子,34,有性繁殖：配子生殖,配子可融合的个体两两融合，复制分裂,精卵生殖,不同藻类繁殖方式不全相同，以无性繁殖方式最为普遍,35,住,光线、温度、酸碱度(pH)、盐浓度、水体流动性、毒物等A.光线光强度光合作用 藻类繁殖旺盛影响因素：地理因素（区域、季节、天气）、水因素（深度、污染程度影响浊度）藻类对光强度喜好有强弱之分，不同藻类水中分层排布；,36,B、水温,最适温度：2540影响因素： 季节,酶活性最佳,37,C.酸碱度(pH),H+/OH-过高过低均影响营养物的吸收大多最适pH 68 D.盐浓度影响细胞内外水的进出太高, 质壁分离, 淡水藻不能存在于海水中,太低, 胀破,海水藻不能存在于淡水中,不同种类淡水藻对盐度耐受能力不同。,38,E.水体流动性,死水（流动性差）、活水（流动性好）,流动性强弱(流量、流速),营养盐的积累速度,藻类的流失量,污水(高N、P),藻,藻,+,不一定,净水(低N、P),39,F.毒害物,直接毒害：重金属（如硫酸铜）、氧化剂（如高锰酸钾、石灰乳、漂白粉、氯气、臭氧）机理：酶中毒、细胞膜穿孔间接毒害：有机物机理： 滋生细菌光线障碍、生物竞争,40,G.生物因素,生物竞争、被捕食竞争氮源硝化菌（NH4 NO3- ）、反硝化细菌(NO3- N2) 竞争光源光合细菌(光能硫细菌、红螺菌）,捕食天敌： 浮游动物(原、后生动物),喜食性鱼虾、螺贝类,41,各影响因素的合力决定藻类能否形成水华现象，及其种类；各因素也是人工控制藻类生长的着眼点。,42,行,正面效应 A .食物链中的生产者 （渔业、食品）,B.绿肥（塘泥、轮藻、褐藻，稻田蓝藻固氮） C.工业原料在褐藻和红藻（如巨型海带，一天长0.3米）中可提取许多物质，如藻胶酸、琼胶、卡拉胶、酒精、碳酸钠、醋酸钙、碘化钾、氯化钾、丙酮、乳酸、甚至汽油柴油等。,43,d.促进水体自净原理：给细菌供氧,44,e. 共生,珊瑚虫细胞内各色共生的藻,活珊瑚,死珊瑚,45,负面效应A.水体缺氧 a.夜晚水中溶氧过低； 黑暗时，呼吸作用 b. 藻类死亡消耗氧气; 细菌分解藻类尸体耗氧,B. 带色、腥臭影响旅游景观蓝藻分解后会释放出多肽类肝毒素，直接作用于肝细胞，细胞崩解，血管堵塞，动物失血休克死亡。黄群藻在生长的过程中会释放出有臭味的气体，同时使水带有苦味,C.悬浮物过多取水困难，沼泽化,46,第三节 湖泊（水库）藻类监测,一、内容：种类（定性）、数量（定量）二、目的：辅助评价水体污染程度、富营养化程度及其变化趋势，为决策服务。藻类作为指示生物三、监测分析方法依据：水和废水监测分析方法（第四版）（国家环境保护总局编）,47,四、方法采样、样品固定浓缩、测定、计算采样点位：合理布点,尽可能与水质监测取样点一致深度：等量不同深度(5m内，0.5、1.2.3.4m)取样后进行混合；2m以内仅采0.5m处。频率：至少1次/季度,48,采集定性标本：25号网(孔径0.064mm),在表层至0.5m深处拖滤1.55.0m3水体积。,采样量：1L,49,样品固定浓缩固定：现场每L水样加入15ml鲁哥氏液；(脱氧，抑制微生物呼吸)浓缩：24h静止后，弃去上清液970ml上清液，定容30ml，加23滴福尔马林。,镜检计数,50,方法,显微镜（600和640倍）下观察100个200个视野，一般计数两片（如果两片的数值与其平均值之差大于15%，需进行第三片计数）。,0.1ml浮游生物计数框,V=0.1ml,51,计数内容,A.数量 a.总数量(n总)单细胞以细胞计、丝状种类以群体为单位计 b.各种属数量(n1nn)B.大小用目测微尺实测藻体大小，计算出体积（依109um3相当1毫克的湿重，换算成浮游植物量。）,52,计算,换算为每升水样中藻类数量N(个/L),N,n/300（浓缩倍数）,100200视野所对应的样品体积,400mm2 0.1ml,1视野面积（测微尺测量）,100200视野面积 体积,结果N总 、 N1Nn,53,结果统计,表1 种数统计表,定性表,结果：共发现藻类XX门，各XX属，XX种,54,表2 数量统计表,定量表,单位：（万个/L）,结果：藻类细胞数共计XX万个/L(或总计XXmg / L，也可通过叶绿素a测量结果计算）,55,表3 优势种量统计表,单位：（万个/L）,排行榜,结果：数量第一的藻类是XX藻，细胞数共计XX万个/L，占总量XX；其次为XX藻、 XX藻 ，各占总量XX；独占或合占50的藻类是哪几种（优势种）,56,表4 xx湖（库）浮游植物调查表,57,第四节 富营养化评价中的 藻类指标,N、P浓度只是富营养型评判的充分条件之一；类似条件还有TOC、总固体无机盐、光消减系数、生物条件,58,生物条件平均初级生产力、叶绿素含量、浮游植物量、浮游植物优势种群,湖（库）营养类型浮游植物一般标准,59,其它指标同样评分，累加，取平均，最终评价营养型如云南抚仙湖,贫营养湖泊,29.57,评分,60,第五节 藻类及富营养化控制方法,“预防为主，标本兼治”长远治本消减氮、磷入湖排放量救急治标杀藻、抑藻,61,杀藻、抑藻措施,一、上策生物防治法A.食藻鱼法投放鲢鱼、鳙鱼,鳙鱼分布于长江和珠江、西江流域，东北、华北河流中虽然有发现，但是数量很少。 生活于水的水层，行动缓慢，很易捕捉。主要以浮游动物为食，生殖季节是在月，南方较早 ，最大个体达到95-105斤,为我国池塘养殖对象之一。,白鲢生活时体色银白，偶鳍呈灰白色，背，尾鳍的边沿呈黑色。白鲢分布于黑龙江，长江和珠江、 西江流域各地.白鲢生活于水的上层，善跳跃、主要以浮游植物为食，也食浮游动物。生殖季节在4-5月 间，最大可长至30-40斤，经济价值很大，为我国各地池塘养殖对象之一，天然产量也很大。,62,B、微生物竞争,无副作用、持久经济高效但慢,63,二、