养殖水环境化学课件

1、养殖水环境化学第九章第九章 水中的有机物水中的有机物 掌握：天然水中有机物的分类、来源，表掌握：天然水中有机物的分类、来源，表示有机物含量的方法。腐殖质的来源、分类示有机物含量的方法。腐殖质的来源、分类和环境功能。水中持久性有机物污染物的种类，来和环境功能。水中持久性有机物污染物的种类，来源和危害。源和危害。 初步掌握：好氧有机物在水中德初步掌握：好氧有机物在水中德 分解，水中持久分解，水中持久性有机物污染物的生物富集的概念及影响因素。性有机物污染物的生物富集的概念及影响因素。 了解：腐殖质的组成和结构。水生生物积累持久了解：腐殖质的组成和结构。水生生物积累持久性有机污染物的速度。性有机污染物

2、的速度。 初步了解：持久性有机物在水初步了解：持久性有机物在水/气两相间的平衡及气两相间的平衡及从水中从水中的逸散规律。的逸散规律。 各种水体中普遍存在化学性质和组成复杂的有各种水体中普遍存在化学性质和组成复杂的有机物，即使未遭受污染，也会发现水体中存有种机物，即使未遭受污染，也会发现水体中存有种类和浓度各异的有机物。人为活动导致大量有机类和浓度各异的有机物。人为活动导致大量有机物质排入水体，如工业废水和生活污水等。水中物质排入水体，如工业废水和生活污水等。水中有机物通过直接或间接方式，影响水体物理、化有机物通过直接或间接方式，影响水体物理、化学、生物性质。水中有机物从产生、存在和迁移学、生物

3、性质。水中有机物从产生、存在和迁移转化过程与水生生物（包括微生物、浮游生物、转化过程与水生生物（包括微生物、浮游生物、鱼类）组成和生命活动（繁殖、生长、死亡）过鱼类）组成和生命活动（繁殖、生长、死亡）过程都存在十分密切的关系；水中有机物参与和调程都存在十分密切的关系；水中有机物参与和调节水中氧化节水中氧化还原、沉淀还原、沉淀溶解、络合溶解、络合解离、解离、吸附吸附解吸等一系列物理化学过程，解吸等一系列物理化学过程， 从而影响许多无机成分（特别是重金属元从而影响许多无机成分（特别是重金属元素和过渡金属元素）的形态分布、迁移转素和过渡金属元素）的形态分布、迁移转化和生物活性，影响碳酸盐平衡和水体许

4、化和生物活性，影响碳酸盐平衡和水体许多物理化学性质（水色、透明度、表面活多物理化学性质（水色、透明度、表面活性等）；水中广泛存在多种持久性有毒有性等）；水中广泛存在多种持久性有毒有机污染物，它们可被水生生物富集，进而机污染物，它们可被水生生物富集，进而通过食物链危害人类健康。因此，对水中通过食物链危害人类健康。因此，对水中有机物的深入研究对于水产养殖、水生生有机物的深入研究对于水产养殖、水生生物学、水质保护均具有重要的理论和实践物学、水质保护均具有重要的理论和实践意义。本章将介绍水体中主要有机物的种意义。本章将介绍水体中主要有机物的种类、来源、含量、及其含量的表示法、以类、来源、含量、及其含量

5、的表示法、以及主要类型有机物在水中的迁移、转化及及主要类型有机物在水中的迁移、转化及其与生物生长和水质的关系等。其与生物生长和水质的关系等。 第一节 概述一、天然水中有机物的种类和含量一、天然水中有机物的种类和含量 （一）按分散状态分类（一）按分散状态分类 1、颗粒状有机物、颗粒状有机物 颗粒状有机物颗粒状有机物各种天然水体中，都含有形形色色的颗各种天然水体中，都含有形形色色的颗粒粒物物。一般说来，颗粒物是指比溶解的低分子更大的各种高分。一般说来，颗粒物是指比溶解的低分子更大的各种高分子或多分子的实体。在水质分析中，一般将平均颗粒直径大子或多分子的实体。在水质分析中，一般将平均颗粒直径大于于0

6、.45mm的悬浮物称为颗粒物。以颗粒状存在的有机物称的悬浮物称为颗粒物。以颗粒状存在的有机物称为颗粒状有机物，以符号为颗粒状有机物，以符号POM表示；而小于表示；而小于0.45mm的部分的部分称为溶解性有机物，以符号称为溶解性有机物，以符号DOM表示。颗粒状有机物的物表示。颗粒状有机物的物理形状可在普通光学显微镜下观察，它没有明显的布朗运动，理形状可在普通光学显微镜下观察，它没有明显的布朗运动，在水体中可逐步沉降进入底泥。颗粒状有机物由有生命的有在水体中可逐步沉降进入底泥。颗粒状有机物由有生命的有机体（如浮游生物）和有机碎屑组成。其化学组成十分复杂，机体（如浮游生物）和有机碎屑组成。其化学组成

7、十分复杂，现已鉴定出的化学成分包括脂肪酸、叶绿素、类胡萝卜素、现已鉴定出的化学成分包括脂肪酸、叶绿素、类胡萝卜素、维生素维生素B12、单糖（葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和木糖）、单糖（葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和木糖）、氨基酸（谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸、丝氨酸、脯氨酸、氨基酸（谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸、丝氨酸、脯氨酸、丙氨酸和甘氨酸等）以及多核苷酸和腺三磷等。丙氨酸和甘氨酸等）以及多核苷酸和腺三磷等。 事实上，水体中的颗粒状有机物一般并事实上，水体中的颗粒状有机物一般并不是以纯粹单一的状态存在，而是与无机不是以纯粹单一的状态存在，而是与无机颗粒物紧密结合成为有机颗粒物紧密结合成为有机无机复合体，

8、无机复合体，同时颗粒物能吸附水中大量有机、无机化同时颗粒物能吸附水中大量有机、无机化合物。因此颗粒物对于物质在水中的迁移合物。因此颗粒物对于物质在水中的迁移转化、生态效应和水处理流程等有着十分转化、生态效应和水处理流程等有着十分重要的影响。对中国东部包括黑龙江、松重要的影响。对中国东部包括黑龙江、松花江、黄河、长江等花江、黄河、长江等14条河流水体悬浮物条河流水体悬浮物的测定表明，颗粒物中的有机的测定表明，颗粒物中的有机0.6.21%，中，中位数为位数为2.92%, 平均占平均占3.19%。2、溶解性有机物、溶解性有机物 按照上述实用上的分类方法，“溶解性有机物”实际上是包括胶体和真溶液两种状

9、态存在的有机物，其中大部分呈胶体状态。其成分也很复杂，比较重要的有碳水化合物、蛋白质及其衍生物、类脂化合物、维生素和腐殖质等。 （1）碳水化合物 包括各种多糖和复杂的多糖类；海水中碳水化合物的总浓度为200-600 mg/L。（2）含氮有机化合物）含氮有机化合物(DON) 主要为蛋白质腐解产物以及细胞分泌物，如胞外蛋白、球蛋白以及氨基酸。我国主要淡水湖泊总有机氮（TON）的含量在0.127.38 l mg/L之间，多数在2 .5 mg/L以下，总有机氮中可溶性有机氮占40%60%左右。 表表9-1 海水中溶解有机氮含量（海水中溶解有机氮含量（mg/l) 位置位置东北太平洋东北太平洋 黑海黑海地

10、中海西部地中海西部氧化方法氧化方法深度（深度（m）：）：0100 100300 3001000 10002000 2000以上以上作者作者 则外线照射则外线照射 0.084（0.0700.110） 0.070（0.0560.084） 0.049（0.0280.070） 0.049（0.0280.056） Holm-Hansen等等凯氏消解凯氏消解0.110（0.0840.110）0.098（0.0910.110）0.084（0.0770.094）0.0700.060Skopintsev等等紫外线照射紫外线照射0.073(0.0490.084)0.046(0.0280.063)0.046(0.0

11、360.064)0.067(0.0200.094)Banoub等等 游离氨基酸主要有甘氨酸、谷氨酸、游离氨基酸主要有甘氨酸、谷氨酸、赖氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸、亮氨赖氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸、亮氨酸和颉氨酸等。酸和颉氨酸等。在海水中总的游离氨在海水中总的游离氨基酸的含量为基酸的含量为16124mg/L，结合氨，结合氨基酸含量变化于基酸含量变化于2120 mg/L之间。之间。此外，海水中还存在其他一些含氮化此外，海水中还存在其他一些含氮化合物，如尿素（合物，如尿素（CO(NH2)2，含量约位，含量约位（ 5mg/L），腺嘌呤（），腺嘌呤（C6H5N5，1001000 mg/L）和尿嘧啶）和尿嘧啶

12、（C4H4N2O2，300mg/L）等。）等。（3）类脂化合物）类脂化合物 类脂化合物类脂化合物 包括脂肪酸或含有结合磷酸包括脂肪酸或含有结合磷酸的脂类及其衍生物，如脂肪醇、甘油、胆的脂类及其衍生物，如脂肪醇、甘油、胆固醇等固醇等；水体中类脂化合物的含量较低，水体中类脂化合物的含量较低，海水中总脂肪酸含量平均约为海水中总脂肪酸含量平均约为5 mg/L，由，由于他们在水中较难分解，因此比较容易从于他们在水中较难分解，因此比较容易从水中检出。水中检出。 （4）维生素）维生素 在海水中的已检出的维生素主要有三在海水中的已检出的维生素主要有三种种B族维生素，即维生素族维生素，即维生素B12，维生素，维

13、生素B1和维生素和维生素H（生物素）。（生物素）。 水体中维生素与生物生长有密切关系，水体中维生素与生物生长有密切关系，但其含量甚微。海水中维生素但其含量甚微。海水中维生素B12的的含量在含量在0.1-4 mg/L之间，之间，B1的含量的含量可达十几可达十几mg/L，维生素，维生素H的含量为几的含量为几个个mg/L。（5）其它简单有机化合物）其它简单有机化合物 水体中简单有机物包括羧酸，如乙酸、水体中简单有机物包括羧酸，如乙酸、乳酸、羟基乙酸、苹果酸、柠檬酸，以及乳酸、羟基乙酸、苹果酸、柠檬酸，以及各种氨基酸等。各种氨基酸等。它们是水中微生物生命活它们是水中微生物生命活动所分泌的产物或复杂有机

14、物的降解产物。动所分泌的产物或复杂有机物的降解产物。 （6）腐殖质）腐殖质 腐殖质是有机物在微生物作用下，经过分解转化腐殖质是有机物在微生物作用下，经过分解转化和再合成形成的、性质不同于原有机物的新的一和再合成形成的、性质不同于原有机物的新的一类物质，在土壤和水体中广泛分布。类物质，在土壤和水体中广泛分布。水体底泥中水体底泥中的腐殖质含量一般为的腐殖质含量一般为1%3%，某些地区可达，某些地区可达8%一一l0左右。河水中腐殖质含量平均是左右。河水中腐殖质含量平均是l 0一一15mg/L，在某些情况下，可达到，在某些情况下，可达到200 mg/L，沼泽水中常含有丰富的腐殖质。湖水中腐殖质含沼泽水

15、中常含有丰富的腐殖质。湖水中腐殖质含量变化较大，在量变化较大，在 1一一150 mg/L之间，干旱地区由含碳酸盐岩石为底所组之间，干旱地区由含碳酸盐岩石为底所组成的湖泊里，腐殖质含量不高，分布在北方针叶成的湖泊里，腐殖质含量不高，分布在北方针叶林沼泽地带内湖泊，腐殖质含量极高林沼泽地带内湖泊，腐殖质含量极高 表表 92 海水中某些有机物（平均）海水中某些有机物（平均）浓度浓度 有机物 浓度（mol/l) 有机物 浓度（mol/l) 醋酸 a-氨基丙酸 精氨酸 天门冬氨酸 柠檬酸 半胱氨酸 谷氨酸 甘氨酸 乙醇酸 组氨酸 对-羟基苯甲酸 2.0010 1.1210 1.1510 1.2010 1

16、.0410 1.6510 1.0910 4.0010 7.8910 2.5810 4.3210 羟基脯氨酸 乳酸 白氨酸 赖氨酸 苹果酸 脯氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 结氨酸 3.0510 1.1110 7.6310 6.8510 1.4910 1.7410 1.9010 8.4010 9.8010 5.2410 5.1310-4-6-7-7-7-5-7-7-7-7-7-7-7-7-6-6-6-6-6-5-9-5 腐殖质腐殖质 腐殖质是有机物在微生物作用下，经过哦分解转化和再合成行成德 ，其性质不同原有有机物，砸土壤和水体中广泛分布。 表表 9-3 各类水中有机碳的含量（各类水中有机碳的含量

17、（mg/L)形 态河 水河 口水近岸海 水大洋表层水大洋深层水生活污水溶 解态 颗粒 太1020（50) 51015(20) 0.5515(20)0,11.0 11.5 0.011.0 0.50.8 0.0030.1 100 200总 量1530(60)110(25)16(21)12.50.50.8 300(二）按对水质影响和危害方式分类二）按对水质影响和危害方式分类 1.耗氧有机物耗氧有机物 耗氧有机物主要是指水体中被溶解耗氧有机物主要是指水体中被溶解氧所氧化的各种有机物，主要包括动、植物残体和氧所氧化的各种有机物，主要包括动、植物残体和生活污水及某些工业废水中的碳水化合物、脂肪、生活污水及

18、某些工业废水中的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物。蛋白质等易分解的有机物。这类有机物在微生物作这类有机物在微生物作用下氧化分解需要大量消耗水中的溶解氧，使水质用下氧化分解需要大量消耗水中的溶解氧，使水质恶化，因此统称为好氧有机物。恶化，因此统称为好氧有机物。 CH2O + O2 CO2 + H2O 2. 有毒有机物有毒有机物 有毒有机物是指本身具有生物毒性有毒有机物是指本身具有生物毒性的各种有机化合物。的各种有机化合物。二、二、 反映看有机物含量的水反映看有机物含量的水质参数质参数 水中有机污染物成分非常复杂。难以一一水中有机污染物成分非常复杂。难以一一测定。传统上常采用一些测定。传统

19、上常采用一些“间接性指标间接性指标” 反反映水中有机物的含量和污染状况，这些指标主映水中有机物的含量和污染状况，这些指标主要包括以下几类：要包括以下几类： （一（一)生化需氧量（生化需氧量（BOD） 生化需氧量（生化需氧量（BOD）是指好氧条件下。）是指好氧条件下。单位体积水质需要氧物质生化分解过程中所消单位体积水质需要氧物质生化分解过程中所消耗的溶解氧的量。水中耗氧有机物含量超高时，耗的溶解氧的量。水中耗氧有机物含量超高时， 生物氧化过程需要的氧量也越高。因此生物氧化过程需要的氧量也越高。因此BOD此定实际上是对可降解有机物含量的间接测量。此定实际上是对可降解有机物含量的间接测量。（二）（二

20、） 化学需氧量（化学需氧量（COD） 化学需氧量（化学需氧量（COD）是指在一定条件下，用）是指在一定条件下，用强氧化剂氧化水中有机物时所消耗氧化剂的量，强氧化剂氧化水中有机物时所消耗氧化剂的量，以氧的以氧的mg/L为单位表示。为单位表示。 （三）（三） 总需氧量（总需氧量（TOD） 总需氧量（总需氧量（TOD）是指水中河无机物质燃烧）是指水中河无机物质燃烧变成稳定的氧化物所需要的氧量，包括难以分解变成稳定的氧化物所需要的氧量，包括难以分解的有机物含量，同时也包括一些无机硫、磷等元的有机物含量，同时也包括一些无机硫、磷等元素全部氧化所需要的氧量。素全部氧化所需要的氧量。 总需要氧量的测定采用仪

21、器分析法，其基本总需要氧量的测定采用仪器分析法，其基本原理是以含有微量氧的氮气为载气，连续通过燃原理是以含有微量氧的氮气为载气，连续通过燃烧反应室，当一定量水量注入反应室、在高温烧反应室，当一定量水量注入反应室、在高温（900 C)和铂催化剂的作用下，水中的还原性物和铂催化剂的作用下，水中的还原性物质立即质立即o0 被氧化，消耗了载气中的氧气导致载气中的氧气浓度被氧化，消耗了载气中的氧气导致载气中的氧气浓度降低，其氧浓度的变化氧化好氧浓度检测器测定，降低，其氧浓度的变化氧化好氧浓度检测器测定，通过与已知总需氧量的标准物质进行比较，即可求通过与已知总需氧量的标准物质进行比较，即可求得样品总需氧量

22、。标准物质有邻苯二甲酸等，其总得样品总需氧量。标准物质有邻苯二甲酸等，其总需氧量可按其燃烧反应式计算需氧量可按其燃烧反应式计算： 2KHC6H4(COO)2+15O25H2O+K2O+16CO2 （四）总有机碳（四）总有机碳（TOD） 总有机碳（总有机碳（TOD）是以碳的含量表示水中有机物总）是以碳的含量表示水中有机物总量的综合指标，他能较全面的反映出水中有机物的量的综合指标，他能较全面的反映出水中有机物的污染程度。在国外已经普片的应用于水质监测。污染程度。在国外已经普片的应用于水质监测。 第二节第二节 天然有机物的耗氧有机物天然有机物的耗氧有机物（一） 耗氧有机物的种类耗氧有机物的种类 耗氧

23、有机物主要包括碳水化合物、脂肪类物质、蛋白质类物质等可生物降解的有机物质。 碳水化台物是指一大类含碳水化台物是指一大类含C、H、O的化合物，其通的化合物，其通式可表示为式可表示为Cx(H20)y。碳水化合物根据分子构造的特碳水化合物根据分子构造的特点通常分为三类，点通常分为三类，(1)单糖，如戊糖和己糖单糖，如戊糖和己糖 (2)二糖，二糖，如蔗糖、麦芽糖、乳糖；如蔗糖、麦芽糖、乳糖；(3)多糖，是由已糖和其他单多糖，是由已糖和其他单糖聚合而成，如淀粉、纤维、半纤维等。糖聚合而成，如淀粉、纤维、半纤维等。 脂肪类物质脂肪类物质是是由脂肪酸由脂肪酸和和甘油脱水甘油脱水缩合生成的脂类缩合生成的脂类化

24、合物化合物，常温下为固体的是脂肪，多来自动物；液体，常温下为固体的是脂肪，多来自动物；液体状态的是油，多来自植物。这类物质也是由状态的是油，多来自植物。这类物质也是由C、H、O组成的不含氮的有机物，其通式为：组成的不含氮的有机物，其通式为：CH2R-CHR¢-CH2R¢¢，其中，其中R、R¢ 和和R¢¢为饱和或不饱和脂肪酸侧链。为饱和或不饱和脂肪酸侧链。这类物质比碳水化合物难于生物降解，可能是由这类物质比碳水化合物难于生物降解，可能是由于不溶于水而聚集成团，使细菌不易生长繁殖。于不溶于水

25、而聚集成团，使细菌不易生长繁殖。如果有乳化剂存在把它们分散开，将有利于发生如果有乳化剂存在把它们分散开，将有利于发生降解。降解。 蛋白质是由碳、氢、氧和氮组成的复杂化台物，蛋白质是由碳、氢、氧和氮组成的复杂化台物，在少数蛋白质中还含有磷和硫。在少数蛋白质中还含有磷和硫。蛋白质分于是由蛋白质分于是由氨基酸分于通过肽键连结而成的。肽键是由一个氨基酸分于通过肽键连结而成的。肽键是由一个氨基酸的羧基同另一个氨基酸的氨基脱水形成的氨基酸的羧基同另一个氨基酸的氨基脱水形成的酰胺基。由两个、三个和三个以上氨基酸分子的酰胺基。由两个、三个和三个以上氨基酸分子的结合依次称为二肽、三肽和多肽。污水中的蛋白结合依次

26、称为二肽、三肽和多肽。污水中的蛋白质类物质包括各种蛋质类物质包括各种蛋白质及其不同程度的降解产其不同程度的降解产物。物。（二）耗氧有机物的来源（二）耗氧有机物的来源水环境中的有机物来源于天然有机物及其分解产物、生物活动产物、人类生活废物和各种工业废物等方面。除工业废物中包括若干简单化台物外，其余大多是复杂的有机物。按水体中有机物的产生方式可分为内源和外来源。 1. 内源内源是指水体中水生植物和藻类光合作用所产生的有机物质。水生植物可分为挺水植物、沉水植物和浮游植物三类，在水体（河流、湖泊、水库、海洋等）均有各种类型水生植物的生长，特别是在靠近岸边的浅水区域常是水生植物的旺盛生长区。水生植物通过

27、光合作用利用太阳能将大气或溶解于水中的CO2转变为碳水化合物，可简单表示为： CO2 + H2O C(H2O) + O2 所形成的碳水化合物进一步经过复杂的生物转化反应形成机体所需的蛋白质、脂肪等各类有机物质。 当植物生长所需养分供给充分时，植物生长迅速，光合作用强烈，有机物积累多。积累的有机物如不从水体中去除，植物死亡后即成为水体耗氧有机物质的给源，在生物降解过程中消耗水中的溶解氧。此外，水生植物在生长过程中还可向水体分泌释放各种溶解性有机物质，如蛋白质、酶类、糖类、有机酸以及其它有机物等，这些有机物也可进行耗氧生物降解消耗水中的溶解氧。 从水体初级生产力来看，在大多数水体中藻类的作用远超过

28、水生植物。而且有些藻类其繁殖速度快，具有很高的初级生产量，是水体耗氧有机物的重要来源。根据化学分析，藻类与氮、磷的密切关系从其原生质组成也可看出： C106H263O110N16P 或 (CH2O)106(NH3)16(H3PO4) 其光合作用可简单表示为： 106C02十16NO3 十HPO4十122H20十18H 十（energy 十 trace elements ） C106H263O110N16P 2. 外源外源o外源有机物包括来源于水体之外，以各种途径和方式进入水体的所有有机物质。外源既有人为源又有天然源，人为源是通过人类活动直接或间接排入水体的各类污染物质；天然源指地球水分自然循环

29、过程中，从水体外迁移进入水体的各种物质。目前，全球水体有机污染呈加重趋势，人为活动是导致水体有机污染的主要原因。(1) 人为污染源人为污染源l工业废水工业废水 :工业废水来自工业生产过程，其水质和水量随生产过程而有很大差别。轻工业几乎均以轻工业几乎均以农副产品为原料进行加工，如造纸、纺织、制革农副产品为原料进行加工，如造纸、纺织、制革和食品加工等行业，在加工过程中消耗水量的和食品加工等行业，在加工过程中消耗水量的80成为废水而排放，废水中含有大量的易降解有成为废水而排放，废水中含有大量的易降解有机物质，此外还含有颜料、色素等。重工业以及机物质，此外还含有颜料、色素等。重工业以及石油化工等也需要

30、大量用水，排放废水中除含有石油化工等也需要大量用水，排放废水中除含有各种有机污染物外，同时还含有其它污染物，如各种有机污染物外，同时还含有其它污染物，如悬浮有机无机颗粒、酸碱物质、热污染、放射性悬浮有机无机颗粒、酸碱物质、热污染、放射性污染物、重金属、油类污染物等。工业废水的排污染物、重金属、油类污染物等。工业废水的排放量大，化学成分复杂，其中有不少有机成分水放量大，化学成分复杂，其中有不少有机成分水体自身难以净化、处理困难。体自身难以净化、处理困难。 生活污水生活污水 生活污水主要来自家庭、餐饮业、学校、旅游服务业、城市公用设施等，包括厨房、厕所、洗衣、淋浴以及其它途径排放的废水，其总排放量

31、非常可观。生活污水常含有高量的耗氧有机物，如纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等悬浮态或溶解态有机物质，还含有氮、磷、硫等营养盐类和各种微生物。一般生活污水悬浮固体物的含量在200400 mg/L之间，BOD5在200400mg/L之间。表9-4中列出了我国某些工业废水和城市污水的有机污染情况。生活污水生活污水水污染工业废水的危害我的鱼呀！表表9-4 我国某些工业废水、城市污水中的我国某些工业废水、城市污水中的BOD5和和COD值值 污水类型BOD5（mg/L） COD (mg/L)石油加工 油页岩石油厂 焦化厂皮革厂造纸厂腈纶厂 1）饱和塔 2）解析塔印染厂 化纤厂 1）酸性废水2）碱性废水一

32、般城市污水 混有工业废水的城市污水 200250 14202070 2202250 680 815 350 50 180 3865 83207 75200 57007000 52457778 20772767 1856 2660 1100 108 211 111162 395828 农业退水农业退水 农业退水包括农村污水和灌溉排水，是水体有机污染的广大面源。往往是量小分散，通过曲折渠道，影响地下水与地表水。农业生产废水常含有很高的有机物，如牛圈排出水中有机质含量高达4300 mg/L，猪圈排出水中达1300 mg/L。此外，化肥、农药的不合理施用，使农田地表径流中含有大量的氮、磷营养物质和有毒

33、农药，可加重水体有机污染 水产养殖废水水产养殖废水 水产养殖过程中常需要通过施肥提高水体肥力，同时鱼虾贝类的饵料主要为有机物质，如青草、秸秆和其它含有机物的鱼饲料等。因此养殖水体常含有较高的有机物含量。适量的有机物对于水产养殖水体本身而言并不视为污染，但养殖水如排入河流、湖泊等天然水体，则可导致这些水体的富营养化，耗氧有机物污染，同时，不合理的养殖水域规划和养殖技术，如以不合理的养殖方式在湖泊和近海岸水域进行水产养殖，可能对这些水域造成直接污染，影响其自然生态功能。(2)天然水的循环天然水的循环 在水分自然循环过程中，陆源可溶性有机物，如腐殖酸、蛋白质、糖类和其它简单有机化合物等，可溶于水中并

34、随水迁移进入水体；在降雨径流强度较高时，有机残体或吸附于无机颗粒物中的有机物可随径流进入水体。因此河流湖泊的集雨区的植被可成为水体有机物质的补给源， 迁移进入水体的有机物的数量和种类与植被类型和覆盖程度有密切关系。此外，河流湖泊集水区中的沼泽水补给也是水体中有机物的来源之一。沼泽水中含有大量腐殖酸类物质，有机碳含量可达50 mg /L，可通过与河流、湖泊水体之间的动态循环进入水体。二、耗氧有机物的变化二、耗氧有机物的变化（一）耗氧有机物的分解转化（一）耗氧有机物的分解转化 耗氧有机物对水体的主要危害是消耗水中的溶解氧，破坏水体的自净功能。大然水体中溶解氧正常情况下一般为5一10 mg/L。当有

35、机物质排入水体后，先被好氧微生物分解，使水体的溶解氧迅速降低。在有机物浓度较低时，如果溶解氧能得到及时补给，有机物将被彻底降解为简单无机物。 好氧条件下，微生物在降解碳水化合物和脂肪类化合物过程中以氧作为受氢体，降解的产物为二氧化碳和水，蛋白质及含氮有机物的降解产物除二氧化碳和水外，产生的氨在有氧情况下，可进一步被亚硝化细菌(主要为亚硝化单胞菌属)和硝化细菌（主要为硝化杆菌属）作用下氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐： 2NH3 + O2 NO2- +H2O +2H+ (9-3) 2NO2- + O2 2NO3- (9-4) 上述过程也会消耗水中的溶解氧。根据式（9-3）和（9-4）计算可知，水中1mg

36、/L的氨态氮（NH3-N）氧化为硝态氮的理论耗氧量为3.78 mgO2/L。同时，通过上述转化过程，使水体中生物有效的氮浓度增加，从而促进藻类滋生，导致水体富营养化。当水体有机物污染负荷较高，耗氧速度超过水体复氧速度时，有机物的好氧降解过程将被厌氧微生物作用下的厌气分解过程所取代，即发生腐败现象。 微生物对有机物的厌气降解过程中，以糖酵解转化形成的丙酮酸或其它转化过程的中间产物作为受氢体，发生不完全氧化形成低级的有机酸(乳酸和醋酸等)、醇、醛、二氧化碳以及甲烷、硫化氢、氨等恶臭物质，使水变质发臭。累积的氨、硫化氢等对水生生物如鱼类等产生毒害作用。 4. 氧下垂曲线在水产养殖中的应用氧下垂曲线在

37、水产养殖中的应用v水域中氧含量与鱼类等水生生物的关系密切。由于耗氧有机物污染导致水中溶解氧降低，当溶解氧含量低于一定的标准时，将对水产养殖造成危害。因此，了解水中有机污染物的耗氧情况和溶解氧的变化动态在水产养殖中具有重要意义。当水域中溶解氧降到34mg/L时，鱼类一般会出现缺氧浮头，2mg/L以下时其存活受到严重威胁。我国渔业水质标准规定，在连续24小时中，16小时以上溶解氧必须大于5mg/L，其余任何时候不能低于3mg/L。 由于冷水性鲑科鱼类对溶解氧的需求量大，因此规定鲑科鱼栖息水域冰封期任何时候不得低于4 mg/L。有机物在水中的厌气分解产物，如各种有机酸、氨、硫醇、H2S等还可对养殖生

38、物产生毒性。另一方面，鱼类生长需要供给充足的营养物质，因此人为投饵和施肥成为必要。如何既保证鱼类对营养物质的需要，又不至于污染水体是水产养殖所需要解决的问题。l为确保安全生产，养殖水中的有机物负荷的数量不能太大，因此需要合理施肥和投饵，掌握的原则是l、施有机肥后，氧下垂曲线的临界点溶氧含量应在所养鱼种容许的溶氧低限以上；2、最好在第一次氧下垂曲线拐点之后，再第二次施用有机肥。因此，可根据所养鱼类对溶氧及有机物质的忍耐能力，确定容许的临界氧亏值。然后根据水体的自净力即可算出水体合理的有机物负荷量。n 为降低有机肥的耗氧量，可对有机肥实行预处理，使第一阶段分解过程在鱼池外完成。例如：有机肥或污水先

39、经沉淀，曝气，氧化塘等处理或泥制发酵，降解以后再放进鱼池。注意有机肥和无机肥混合施用，少量多次施用。n 投饵时应注意选择粘结性好、不易败坏水质的饵料，合理投饵，根据放养数量、个体发育大小来确定投饵量。尽量减少残饵。还可以做一个细目的网筛，沉放水底，作为接受器每日检查饵料利用情况，根据残饵数量来修正或确定投饵量。n 此外，通过动力增氧（如曝气等）和生物增氧(控制浮游植物的种类和数量、移殖一定数量和种类的水草等)、配养一定量的滤食性鱼类，施用化学絮凝剂等措施，可增加水中的溶解氧含量，加速有机物的分解，提高水体的自净能力。 三、三、 水中的腐殖质水中的腐殖质（一）腐殖质的来源和分类一）腐殖质的来源和

40、分类 在水体和土壤中存在的有机物分为两类，一类是构成生物体的物质，如各种碳水化合物、木质素、脂肪、蛋白质等。它们都是有机物中常见的有机化合物，这类化合物在有机质中占的数量不多，约占有机质总量的10%15%。另一类称为腐殖质，约占有机质总量的85%95%，它是环境中分布最为广泛的天然有机物，几乎所有大气外的环境介质中均匀分布，如土壤、河流、湖泊以及海洋等。 腐殖质迄今缺乏严格的化学定义。 实际中，一般根据其在碱和酸溶液中的溶解特性划分成三类：胡敏酸富里酸胡敏酸 环境中腐殖质是有机物在微生物作用下经过分分解、转化和合成等复杂反应所形成的性质不同与原有机物的新的一类物质。（二）腐殖质的组成和结构（二

41、）腐殖质的组成和结构1.腐殖质的元素组成腐殖质的元素组成腐殖质的组成元素主要为C、O、H约占90%，此外，还含有氮，琉等元素。胡敏酸的含氮量高于富里酸，而含氧量低于富里酸。元素胡敏酸（%）富里酸（%）COHNS 53.858.7 32.838.3 3.26.2 0.84.3 0.11.5 40.750.6 39.749.8 3.87.0 0.93.3 0.13.62.腐殖质的分子结构腐殖质的分子结构 与构成生物体的大分子物质不同，腐殖质无单一固定的结构式，每一种成分胡敏酸、富里酸以及胡敏素都被认为是由一系列不同结构的分子所组成，很少有完全相同的结构式或反应基团。O3.腐殖质的功能基团 腐殖质的

42、化学活性源于复杂的结构和所带的多种功能基团特别是含氧功能基团。主要功能基团包括羧基（-COOH)、酚羟基（-OH）、醇羟基（-OH）、羰基（-C-）及甲氧基（-OCH3）等，此外（-NH2）、醚基（-O-）、酰胺基（-CONH2）、环氮基（-N=）等。（三）腐殖质在水环境中的作用及影响（三）腐殖质在水环境中的作用及影响n天然水体中对水质影响最大的是腐殖质。腐殖质在水环境中仍然可以遭到微生物的再分解，但与其他有机化合物相比却缓慢得多，因此可以在水中积累。尽管腐殖质降解过程中也会消耗水中的溶解氧，但这一作用相对于它们对水环境的直接影响是次要的。 1. 腐殖质的吸附作用腐殖质的吸附作用 由于腐殖质特

43、殊的结构和所含的功能基团，它们几乎可与所有环境物质发生吸附反应，如有机物、粘土矿物、氧化物、金属离子等。反应机理十分复杂，可能包括离子交换、表面吸附、螯合作用等（参见第八章第二节）。腐殖质能起整合作用的主要基团是分子侧链上的各种含氧官能团，如一COOH、一OH，可能还有CO和一NH2等，当羧基的邻位有酚经基时，或两个羧基相邻时，对整合特别有利。许多研究结果表明，重金属在天然水体中主要以腐殖质的络合物形式存在。很多研究表明：金属腐殖酸与金属离子形成络合物可阻止金属离子形成氢氧化物和硫化物的沉淀，从而加速了重金属的迁移。而且还可以溶出底泥中的重金属，导致二次污染。v腐殖酸能与水中颗粒物（粘土矿物和氧化物等）结合，作用机理包括阴离子交换反应、陪位体交换反应和氢键结合。腐殖酸带有可变电荷。在水环境中一般以阴离子状态存在，它们容易与粘土表面上铁和铝的结合形成多羟基络