富营养化及其改善对策.ppt

1,湖泊（水库）富营养化及其对策,青岛理工大学环境与市政工程学院 宋志文 博士 教授,2,内容,概述 藻类简介 湖泊（水库）藻类（浮游性）监测 富营养化中的藻类指标 富营养化控制方法,3,第一节 概述,1.湖泊（水库）的价值,4,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”,5,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”。,6,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,7,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,8,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）；,9,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,10,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,11,原核藻类 原核结构类似细菌,蓝藻（蓝细菌）35亿年历史,有光合色素，无叶绿体,叶绿体本身就是“一个退化的蓝藻”,12,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。,13,14,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,15,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。,16,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,17,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,18,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,19,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,20, 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,21,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50cm 250种，全为淡水种,22,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。,23,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）,24,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,25,常见的硅藻形状,小环藻,26,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）,27,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,28,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,29,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）,30,二、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）,31,食,水、盐、二氧化碳,光照 CO2 + H2O CH2O（糖） + O2 藻类色素,糖,+,盐,32,a.盐,N、P、其他元素 N无机氮(NH4+ -N 、NO3 - -N、NO2 - N) （形成氨基酸、碱基 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,33,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 （生活污水、食品加工、酿造废水） （有机氮经细菌分解为无机氮为藻类利用）,b.湖（库）藻类N、P来源,34,c.代谢方式 光能自养 d. 繁殖 无性繁殖：二分裂、出芽、孢子,35,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,36,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、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；,37,B、水温,最适温度：2540 影响因素： 季节,酶活性最佳,38,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。,39,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),40,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,41,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,42,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。,43,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。,44,d.促进水体自净 原理：给细菌供氧,45,e. 共生,珊瑚虫细胞内各色共生的藻,活珊瑚,死珊瑚,46,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,47,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 （国家环境保护总局编）,48,四、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,49,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,50,样品固定浓缩 固定：现场每L水样加入15ml鲁哥氏液；(抑制微生物呼吸) 浓缩：24h静止后，弃去970ml上清液，定容30ml，加23滴福尔马林。,镜检计数,51,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,52,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。）,53,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,54,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,55,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）,56,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）,57,表4 xx湖（库）浮游植物调查表,58,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,59,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,60,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,61,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,62,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