水体中有机物--概述课件.ppt

有机物质有机物质本本 章章 重重 点点：了解天然水中有机物的含量、组成及分类；理解颗粒有机物、溶解有机物、腐殖质等概念。理解有机物含量的几种表示方法。掌握天然水中有机物的来源，理解引起有机物形态变化的气提作用、絮凝作用、混凝作用及有机物的降解、矿化作用。理解有机物与水产养殖的关系。概述概述水体中有机物的产生，存在形式，迁移，转化和降解与水体中生物（微生物，浮游生物和养殖生物）的繁殖，生长和死亡腐解过程都有密切的关系，对水体的物理性质（水色，透明度，表面性质）及其许多无机成分（特别是重金属和过渡金属离子）的存在形式以及迁移过程也有重要的影响。对于淡水渔业来说，水体中有机物质是一个重要的水化学银子，因为它对于水质及水生生物有多方面错综复杂的影响。水体中适量的无毒有机物的存在将会使水质恶化，鱼病蔓延。所以对于鱼虾养殖生产，如何合理管理或控制养殖水体中的有机负荷是人们重视并仍在深入探索的问题。一、有机物的定义一、有机物的定义除碳的氧化物、碳酸及其盐类外，其他一切含除碳的氧化物、碳酸及其盐类外，其他一切含碳碳的的化合物化合物*有机物主要由有机物主要由C、H、O三种元素（占三种元素（占98%以上）以上）及少量及少量N、P、K、Ca等组成等组成国内和国外的统计资料都表明水源水中的国内和国外的统计资料都表明水源水中的污染物主要来自有机物，这与工业化进程污染物主要来自有机物，这与工业化进程在在20世纪高速发展息息相关，水体中的有世纪高速发展息息相关，水体中的有机物来源于两个方面：机物来源于两个方面：一是外界向水体中排放的有机物；即外来一是外界向水体中排放的有机物；即外来有机物有机物二是生长在水体中的生物群体产生的有机二是生长在水体中的生物群体产生的有机物以及水体底泥释放的有机物；即水体内物以及水体底泥释放的有机物；即水体内部生成的有机物。部生成的有机物。外来有机物包括地面径流和浅层地下水从土壤中外来有机物包括地面径流和浅层地下水从土壤中外来有机物包括地面径流和浅层地下水从土壤中外来有机物包括地面径流和浅层地下水从土壤中渗沥出的有机物，主要是农药、杀虫剂、化肥及渗沥出的有机物，主要是农药、杀虫剂、化肥及渗沥出的有机物，主要是农药、杀虫剂、化肥及渗沥出的有机物，主要是农药、杀虫剂、化肥及城市污水和工业废水向水体排放的有机物、大气城市污水和工业废水向水体排放的有机物、大气城市污水和工业废水向水体排放的有机物、大气城市污水和工业废水向水体排放的有机物、大气降水携带的有机物、水面养殖投加的有机物、各降水携带的有机物、水面养殖投加的有机物、各降水携带的有机物、水面养殖投加的有机物、各降水携带的有机物、水面养殖投加的有机物、各种事故排放的有机物等。种事故排放的有机物等。种事故排放的有机物等。种事故排放的有机物等。水体内部生成的有机物一般情况下在总的有机物水体内部生成的有机物一般情况下在总的有机物水体内部生成的有机物一般情况下在总的有机物水体内部生成的有机物一般情况下在总的有机物中所占的比例很小，但是对于富营养化水体，如中所占的比例很小，但是对于富营养化水体，如中所占的比例很小，但是对于富营养化水体，如中所占的比例很小，但是对于富营养化水体，如湖泊，水库，则是不可忽略的因素。包括腐殖质、湖泊，水库，则是不可忽略的因素。包括腐殖质、湖泊，水库，则是不可忽略的因素。包括腐殖质、湖泊，水库，则是不可忽略的因素。包括腐殖质、微生物分秘物、溶解的植物组织和动物的废弃物微生物分秘物、溶解的植物组织和动物的废弃物微生物分秘物、溶解的植物组织和动物的废弃物微生物分秘物、溶解的植物组织和动物的废弃物 二、有机物的来源二、有机物的来源1、光合作用生成、光合作用生成2、动植物分泌及代谢产物、动植物分泌及代谢产物3、动植物的排泄物、动植物的排泄物4、生物残骸、生物残骸5、有机废水、有机废水6、土壤中有机物的溶解、土壤中有机物的溶解7、人工施肥投饵、人工施肥投饵二、有机物的分类及组成二、有机物的分类及组成溶解态有机物溶解态有机物颗粒态有机物颗粒态有机物叶绿素、类胡萝卜素、维生素叶绿素、类胡萝卜素、维生素B12多种单糖多种单糖多种氨基酸多种氨基酸多核甘酸和三磷酸腺苷等多核甘酸和三磷酸腺苷等碳水化合物碳水化合物腐殖质腐殖质类脂化合物类脂化合物有机酸类有机酸类挥发性物质挥发性物质维生素维生素含氮有机物含氮有机物天然水体有机物含量较低，而养殖池塘较高，其来源含两个天然水体有机物含量较低，而养殖池塘较高，其来源含两个方面：一是在水循环过程中所溶解和携带的有机物成分；而方面：一是在水循环过程中所溶解和携带的有机物成分；而是水生生物生命活动所产生的各种有机物。其分类如下：是水生生物生命活动所产生的各种有机物。其分类如下：分散度的大小分散度的大小有机物有机物对水环境污染危对水环境污染危害方式和影响害方式和影响非腐殖质非腐殖质腐殖质腐殖质耗氧耗氧颗粒有机物颗粒有机物溶解溶解结构复杂程度结构复杂程度和产生方式和产生方式有毒有毒颗粒有机物（颗粒有机物（POM）：0.45m,其在水体中逐步沉其在水体中逐步沉降进入底泥，由有生命的浮游生物和有机碎屑组成。包含脂降进入底泥，由有生命的浮游生物和有机碎屑组成。包含脂肪酸、叶绿素、类胡萝卜素、维生素肪酸、叶绿素、类胡萝卜素、维生素B12、单糖、氨基酸、单糖、氨基酸、以及多核苷酸和三磷酸腺苷。水产上能吸附水中大量的有机、以及多核苷酸和三磷酸腺苷。水产上能吸附水中大量的有机、无机物。无机物。溶解性有机物（溶解性有机物（DOM）：0.45，含胶体和真溶液两含胶体和真溶液两种状态存在的有机物，大多胶体。其成分有：碳水化合物、种状态存在的有机物，大多胶体。其成分有：碳水化合物、蛋白质、及其衍生物、类脂化合物、维生素、腐殖质。蛋白质、及其衍生物、类脂化合物、维生素、腐殖质。形态形态形态形态河水河水河水河水河口水河口水河口水河口水近岸海水近岸海水近岸海水近岸海水大洋表层大洋表层大洋表层大洋表层水水水水大洋深层大洋深层大洋深层大洋深层水水水水生活污水生活污水生活污水生活污水溶解态溶解态溶解态溶解态颗粒态颗粒态颗粒态颗粒态1010101020202020505050505 5 5 5101010101 1 1 15 5 5 5（20202020）0.50.50.50.55 5 5 51 1 1 15 5 5 5（20202020）0.10.10.10.11 1 1 11 1 1 11.51.51.51.50.010.010.010.011.01.01.01.00.50.50.50.50.80.80.80.80.0030.0030.0030.0030.10.10.10.1100100100100200200200200总量总量总量总量1515151530303030606060601 1 1 110 10 10 10 252525251 1 1 16 6 6 6 212121211 1 1 12.2.2.2.5 5 5 50.50.50.50.50.80.80.80.8300300300300三三、有机物含量的表示、有机物含量的表示水体中有机物种类多，很难一一测出，常用间接指水体中有机物种类多，很难一一测出，常用间接指标反映其总量标反映其总量1、总有机碳总有机碳：1L水中有机物的总含碳量水中有机物的总含碳量 符号：符号：TOC，单位：，单位：mgC/L2、生物化学需氧量生物化学需氧量：20，有氧条件，被微生物彻底分解，有氧条件，被微生物彻底分解 所需的溶解氧所需的溶解氧 符号：符号：BOD，单位：，单位：mgO2/L3、化学需氧量化学需氧量：一定时间内，一定条件下，氧化：一定时间内，一定条件下，氧化1L水中的水中的 有机物所消耗的有机物所消耗的KMnO4的量，再转换成氧的量，再转换成氧 的毫克数表示的毫克数表示 符号：符号：COD，单位：，单位：mgO2/L除碳的氧化物、碳酸及其盐类外，一切含碳的化合物均为有机物。对养殖生产来说，有机物质是一个重要的水化因子。对水质及生物有多方面影响，利弊两种可能性都存在。掌握得好，可获丰产。控制不当，会使水质恶化，影响渔业生产。因而需了解其度的量化指标：生化需氧量生化需氧量(BOD)BOD)：指好氧条件下，单位体积水中需氧物质生化分解过程中所消耗的溶解氧的量。其测定现有测定仪，一般以5天、20天后水中仍有充足的氧量、此时水体和起初的氧量差为测定值。化学需氧量（化学需氧量（CODCOD）:在一定条件下，用强氧化剂氧化水中有机物时所消耗的氧化剂的量。所用的氧化剂重铬酸钾和高锰酸钾。总需氧量（总需氧量（TODTOD）:指水中有机和无机物质燃烧变成稳定指水中有机和无机物质燃烧变成稳定的氧化物所需要的氧量，包括难以分解的有机物含量，也的氧化物所需要的氧量，包括难以分解的有机物含量，也包括一些无机硫、磷等元素全部氧化所需的氧量。仪包括一些无机硫、磷等元素全部氧化所需的氧量。仪器分析方法，反应室高温催化氧化。器分析方法，反应室高温催化氧化。总有机碳总有机碳(TOC)TOC):是以碳的含量表示水中有机物总量的综是以碳的含量表示水中有机物总量的综合指标。能全面反映出水中有机物的污染程度。合指标。能全面反映出水中有机物的污染程度。TOCTOC分析分析仪水样酸化后注入燃烧管，催化燃烧，吸收二氧化碳仪水样酸化后注入燃烧管，催化燃烧，吸收二氧化碳而定量。而定量。五、有机物的矿化分解五、有机物的矿化分解1、有氧分解（好气分解）有氧分解（好气分解）条件：条件：DO充足，好气性微生物参与充足，好气性微生物参与特点：彻底，迅速，耗氧多特点：彻底，迅速，耗氧多产物：二氧化碳、碳酸氢根、水等无害物质，同时释放生物产物：二氧化碳、碳酸氢根、水等无害物质，同时释放生物 营养元素营养元素2、无氧分解（厌氧分解）无氧分解（厌氧分解）条件：缺氧，厌氧微生物参与条件：缺氧，厌氧微生物参与特点：不彻底，速度慢特点：不彻底，速度慢产物：有机酸、产物：有机酸、CH4、NH3、H2S、H2等中间产物，也释等中间产物，也释 放生物营养元素放生物营养元素六、有机物的二重性六、有机物的二重性优点：优点：1、间接供给生物营养元素、间接供给生物营养元素 2、直接作为水生生物的饵料及营养、直接作为水生生物的饵料及营养 3、与重金属离子结合，改良水质、底质、与重金属离子结合，改良水质、底质缺点：缺点：1、分解时大量耗氧、分解时大量耗氧 2、缺氧时分解生成并积累毒物、缺氧时分解生成并积累毒物 3、有利于病原体滋生并积累毒物、有利于病原体滋生并积累毒物 4、有机物过多，会导致微量元素不足，抑制藻类、有机物过多，会导致微量元素不足，抑制藻类 增殖增殖七、有机负荷过大的对策七、有机负荷过大的对策1、减少甚至停止投料、减少甚至停止投料2、增加水体溶氧、增加水体溶氧3、换水（部分或全部）、换水（部分或全部）4、利用絮凝作用降低有机负荷、利用絮凝作用降低有机负荷 助凝剂：粘土、黄泥、食盐、石灰、明矾等助凝剂：粘土、黄泥、食盐、石灰、明矾等一、一、耗氧有机物耗氧有机物 指水体中能够溶解氧所氧化的各种有机物，指水体中能够溶解氧所氧化的各种有机物，主要包括动植物残体、生活污水以及某些工业废水中的碳水化主要包括动植物残体、生活污水以及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。（微生物作用下）。合物、脂肪、蛋白质、等易分解的有机物。（微生物作用下）。本身多数无毒或低毒。对水体的危害主要体现在使水体耗本身多数无毒或低毒。对水体的危害主要体现在使水体耗氧，产生氧，产生H H2 2S S、CHCH4 4等有毒物质。等有毒物质。1.1.耗氧有机物的来源耗氧有机物的来源（1 1）内源）内源、水体中水生植物和藻类光合作用所产生的有机物。水体中水生植物和藻类光合作用所产生的有机物。即生物生长的积累和水生植物向水体分泌释放各种溶解性有机即生物生长的积累和水生植物向水体分泌释放各种溶解性有机物。物。（2 2）外源）外源 A A、人为污染源：工业废水、生活污水、农业退水、人为污染源：工业废水、生活污水、农业退水、水产养殖废水水体施肥、投饵、鱼类排泄；水产养殖废水水体施肥、投饵、鱼类排泄；B B、天然水的循天然水的循环环 陆地上多数有机物都被带入水体。陆地上多数有机物都被带入水体。第二节第二节 天然水中的耗氧有机物天然水中的耗氧有机物2 2、耗氧有机物的变化、耗氧有机物的变化（1 1）耗氧有机物的分解转化）耗氧有机物的分解转化 ：主要危害是消耗水中的溶解：主要危害是消耗水中的溶解氧，破坏水体的自净功能。氧，破坏水体的自净功能。水库、湖泊水层分界线水库、湖泊水层分界线厌氧分解厌氧分解致病、影响水质致病、影响水质有机酸、醇、醛、有机酸、醇、醛、二氧化碳、甲烷、二氧化碳、甲烷、硫化氢、氨硫化氢、氨硝酸盐增加硝酸盐增加富营养化富营养化藻类滋生藻类滋生有效氮增加有效氮增加1 1mg/Lmg/L-3.78mgO3.78mgO2 2/L/L亚硝酸盐、硝亚硝酸盐、硝酸盐酸盐亚硝化菌、硝化菌亚硝化菌、硝化菌溶解氧不充足溶解氧不充足COCO2 2、H H2 2O O、NHNH3 3溶解氧充足溶解氧充足有机物有机物有机物有机物（2 2）溶解氧下垂曲线）溶解氧下垂曲线当当耗氧有机物进入水体中时，分解耗氧，使水体耗氧有机物进入水体中时，分解耗氧，使水体的溶氧量下降，到饱和度以下时，空气中的氧向的溶氧量下降，到饱和度以下时，空气中的氧向水体补给，这种作用称为水体补给，这种作用称为复氧作用复氧作用。水中的饱和。水中的饱和溶氧浓度与实际浓度的差值称为氧亏值。复氧作溶氧浓度与实际浓度的差值称为氧亏值。复氧作用受溶解定律与扩散定律的影响。将复氧、耗氧用受溶解定律与扩散定律的影响。将复氧、耗氧随时间的变化综合起来考虑，可得到水体溶氧随随时间的变化综合起来考虑，可得到水体溶氧随时间变化曲线。即时间变化曲线。即耗氧有机物进入水体，污染后水体的状态的分为耗氧有机物进入水体，污染后水体的状态的分为四个时区（和河流的分段）：分解区、腐化区、四个时区（和河流的分段）：分解区、腐化区、恢复区、清洁区。恢复区、清洁区。（2 2）溶解氧下垂曲线）溶解氧下垂曲线曝气累积曝气累积复氧量复氧量溶氧含溶氧含量曲线量曲线最最大大亏亏氧氧量量最大氧最大氧亏点亏点累积耗氧量累积耗氧量最大溶氧最大溶氧恢复速率恢复速率时时 间间耗氧有机物进入耗氧有机物进入水体后，水体的水体后，水体的有机污染分为四有机污染分为四个区：个区：清洁区清洁区，没有大量可氧化没有大量可氧化的有机物，氧量的有机物，氧量高，鱼类生长正高，鱼类生长正常；常；分解区分解区氧量不断降低，细菌数量增多，氧量不断降低，细菌数量增多，耐缺氧鱼类生存：耐缺氧鱼类生存：腐化区腐化区厌氧状态鱼类厌氧状态鱼类不能生存，不能生存，恢复区恢复区溶氧开始增加。溶氧开始增加。（3）氧下垂气曲线在水产养殖中的应用水体矛盾：养殖水体要求：溶解氧降到34mg/L时，鱼类会缺氧浮头，因而有渔业水质标准规定-.同时，鱼类生长需水体供给充足的营养物质，施肥和投饵是必需。合理施肥和投饵：A、施用有机肥后，氧下垂曲线的临界点溶氧含量应在所养鱼种允许的溶氧低限以上。B、最好在第一次养下垂曲线拐点之后，再第二次施有机肥。C、对有机肥实行预处理，使分解过程在鱼池外进行。D、减少残饵，合理投饵，选用适宜的饵料。E、动力和生物增氧，搭配滤食性鱼类等。二、水中的腐殖质二、水中的腐殖质定义（定义（Stevenson等等）：）：一系列经过微生物参与下的二一系列经过微生物参与下的二次合成反应的以富含含氧功能集团为特征的从黄色到黑次合成反应的以富含含氧功能集团为特征的从黄色到黑色的高分子物质。分为三类：色的高分子物质。分为三类：胡敏酸胡敏酸：可溶于稀碱但不溶于酸、分子量几千到几万：可溶于稀碱但不溶于酸、分子量几千到几万富里酸富里酸：溶于酸和碱、分子量几百到几千：溶于酸和碱、分子量几百到几千胡敏素胡敏素：酸碱皆不溶：酸碱皆不溶腐殖质可在水体中合成和来自于水循环和沼泽水补给。腐殖质可在水体中合成和来自于水循环和沼泽水补给。腐殖质与水质的关系：腐殖质与水质的关系：腐殖质的吸附作用腐殖质的吸附作用：几乎与所有的化学物质发生吸几乎与所有的化学物质发生吸附反应，如有机物、黏土、氧化物、金属离子等。附反应，如有机物、黏土、氧化物、金属离子等。天然水体中速度腐殖质与饮水氯代烃污染天然水体中速度腐殖质与饮水氯代烃污染：国：国外报道：腐殖质和游离氯反应生成卤代烃可致癌；应外报道：腐殖质和游离氯反应生成卤代烃可致癌；应采用其他消毒处理及吹气煮沸等方法除去。采用其他消毒处理及吹气煮沸等方法除去。其他水质的影响其他水质的影响：A A、腐殖质的缓冲腐殖质的缓冲 作用；作用；B B、染色作用，影响水的透光性；染色作用，影响水的透光性；C C、絮凝作用，导致污染物质絮凝作用，导致污染物质 迁移进入底泥；迁移进入底泥；D D、氧化还原作用氧化还原作用腐殖质栽种在腐殖质上第三节第三节 水中的持久性有机污染物水中的持久性有机污染物耗氧有机物耗氧有机物：有机有毒污染物有机有毒污染物：本身具毒性，导致水污染，直：本身具毒性，导致水污染，直接危害水生生物。接危害水生生物。一部分降解缓慢，水中滞一部分降解缓慢，水中滞留时间长，放大和富集危害人类称为留时间长，放大和富集危害人类称为持久性持久性有机污染物。有机污染物。1 1、来源、来源：1 1、农药、农药 ；2 2、多氯联苯；、多氯联苯；3 3、多环芳烃；、多环芳烃；4 4、氯代烃类；氯代烃类；5 5、酚类；、酚类；6 6、苯胺类和硝基苯类；、苯胺类和硝基苯类；7 7、油类、油类2、危害、危害：一般数量较低，主要通过生物富集和放大：一般数量较低，主要通过生物富集和放大而对生物和人体产生毒性。许多有机污染物能损坏而对生物和人体产生毒性。许多有机污染物能损坏人类遗传功能、致癌、致畸和引起其他疾病。人类遗传功能、致癌、致畸和引起其他疾病。持久性有机污染物。持久性有机污染物。3 3、水中的持久性有机污染物能被、水中的持久性有机污染物能被水生生物富集，水生生物富集，富集系富集系数数 f f BCBC=C Cb b /C Ce e。生物富集是水体中持久性有机物产生危生物富集是水体中持久性有机物产生危害的主要过程。通过生物富集，污染物质的浓度可以厌生害的主要过程。通过生物富集，污染物质的浓度可以厌生物链几倍到几万倍累积。影响因素很多包括：物链几倍到几万倍累积。影响因素很多包括：生物特性生物特性：生物种类及由此决定的物质组成和生长特性。：生物种类及由此决定的物质组成和生长特性。污染的化学性质污染的化学性质：主要反应在有机化合物的分解性、脂溶：主要反应在有机化合物的分解性、脂溶性、水溶性。性、水溶性。环境条件环境条件：水文、盐度、硬度、溶解氧、光照、：水文、盐度、硬度、溶解氧、光照、pHpH。富集方式富集方式：藻类通过简单吸附：藻类通过简单吸附 鱼类等水生动物通过摄食、分解转化与排鱼类等水生动物通过摄食、分解转化与排 泄，鱼类对其吸收的主要器官是鳃。泄，鱼类对其吸收的主要器官是鳃。