第二章水體環(huán)境與水體富營(yíng)養(yǎng)化自然界的水，包括淡水和海水，其來(lái)源是陸地水和雨雪。陸地水分為地表水和地下水，地表水分為江、河、湖泊的水，地下水是地表以下巖洞孔隙、裂隙或溶洞中的水。除了埋藏較深的地下水外，其他各類自然界的水域中均有微生物存在。第一節(jié)水環(huán)境和水中的微生物1感謝你的觀看2019年8月29水中微生物種類很多，但不同水域種類和數(shù)量上差異很大。自然界的水域中，一般營(yíng)養(yǎng)物較缺乏，多數(shù)微生物常在饑餓的狀態(tài)下生活，因此在水中存活的許多微生物可以在稀薄的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境下生活。水中異養(yǎng)菌的種類和數(shù)量均較多，水中也有自養(yǎng)菌。2感謝你的觀看2019年8月29一、水體中微生物的分布特點(diǎn)來(lái)自溪流的水較為清潔，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏，其中細(xì)菌以革蘭氏陰性無(wú)芽孢菌為主。含鐵和硫的水中則常見(jiàn)鞘細(xì)菌和硫細(xì)菌；湖泊、池塘、河流中的微生物大部分來(lái)自土壤和生活污水，微生物類群直接反映了陸地情況。水中的真菌以水生藻狀菌為主。湖水中最常見(jiàn)的真菌是水霉菌屬(Soprolegnia)和綿霉菌屬(Achalya)的菌種。3感謝你的觀看2019年8月29海水中微生物的種類和數(shù)量也很大，分布極廣，特別是藻類最多。細(xì)菌的種類和土壤及淡水中的差別不大，但有較多的弧菌和革蘭氏陰性桿菌，球菌和放線菌較少。海水細(xì)菌中能游動(dòng)的和有色素的細(xì)菌比例較大。4感謝你的觀看2019年8月29由于海水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)不及地面水豐富，加之海水的高鹽分、低溫、高壓的條件，海水中微生物的濃度相對(duì)較低，異養(yǎng)菌數(shù)目相對(duì)較少，兼性好氧菌占優(yōu)勢(shì)而專性好氧菌很少，它們大多是分解蛋白質(zhì)能力強(qiáng)，而分解碳水化合物能力弱的菌種。5感謝你的觀看2019年8月29不同水體微生物數(shù)量國(guó)名河名河水中的細(xì)菌數(shù)(個(gè)/mL)作者德國(guó)巴西捷克福達(dá)河萊爾涅爾格羅河多瑙河3.52×105~9.8×1062~3×1054.55×105JannaschSchmidtDaubner湖泊類型細(xì)菌總數(shù)（×103/mL）貧營(yíng)養(yǎng)湖泊中營(yíng)養(yǎng)湖泊富營(yíng)養(yǎng)湖泊富營(yíng)養(yǎng)水庫(kù)50~340450~14002200~123001000~579006感謝你的觀看2019年8月297感謝你的觀看2019年8月29光照溫度浮游植物細(xì)菌8感謝你的觀看2019年8月29第二節(jié)、水體自凈作用一、水體自凈1概念：地面水接受污染物后，水質(zhì)發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間(或流過(guò)一定距離)后，受多種因素的影響，被污染的地面水又恢復(fù)原有的潔凈狀態(tài)，這一過(guò)程稱為水體的自凈作用。9感謝你的觀看2019年8月29自凈容量自凈作用有一定的限度，在水體自凈作用限度內(nèi)能夠容納的污染物的最大數(shù)量，稱為該水體的自凈容量。對(duì)于某一特定的水域，若污染物的排放總量超過(guò)了其自凈容量，則水體不能自行恢復(fù)至原有的狀態(tài)，其生態(tài)平衡將遭到破壞，河水即被污染。10感謝你的觀看2019年8月29我國(guó)每年的廢污水排放總量已經(jīng)達(dá)到了620億噸11感謝你的觀看2019年8月2912感謝你的觀看2019年8月2913感謝你的觀看2019年8月29水體自凈作用的強(qiáng)弱和自凈容量的大小受水量、水質(zhì)及一系列水文條件(如流量、流速、河流彎曲復(fù)雜程度等)影響。自凈作用是自然沉降作用、稀釋作用、有機(jī)物的生物降解、復(fù)氧作用(溶解氧濃度的恢復(fù))、日照等許多作用聯(lián)合的結(jié)果。通常污染物的排放量在水體的自凈容量允許范圍，好氧菌能持續(xù)繁殖，隨有機(jī)物降解，溶解氧濃度會(huì)下降，水中BOD濃度也同時(shí)下降；14感謝你的觀看2019年8月29有機(jī)物分解完畢后，化能異養(yǎng)細(xì)菌停止生長(zhǎng)；光合微生物

(藻類和藍(lán)細(xì)菌)利用水中溶解的無(wú)機(jī)物大量繁殖，隨后，無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物的減少使光合微生物數(shù)量也減少。水體的BOD、溶解氧恢復(fù)至原來(lái)的水平，河水的自凈作用完成。排放到水域中的各種廢水有時(shí)含有各式各樣的病原微生物，這些微生物進(jìn)入河流等水域，由于環(huán)境的變化，在一定時(shí)間后通常會(huì)死去，病原微生物的死亡是自凈作用的重要內(nèi)容。15感謝你的觀看2019年8月29二、河流污染和自凈過(guò)程有機(jī)物排放至河流后，被河水稀釋，其中的懸浮物沉降至河底。河流中的好氧微生物利用有機(jī)物加速繁殖，降解有機(jī)物，溶解氧降低，甲殼動(dòng)物、大多原生動(dòng)物死亡，魚(yú)類絕跡，厭氧菌大量繁殖。16感謝你的觀看2019年8月29二、河流污染和自凈過(guò)程隨河水流動(dòng)以及微生物的活動(dòng)，有機(jī)物濃度降低，COD和BOD降低、溶解氧濃度增加，甚至達(dá)到飽和，水生生物開(kāi)始繁殖。有機(jī)物被完全降解，細(xì)菌數(shù)量減少，河水回復(fù)到原先的水平，自凈作用完成。17感謝你的觀看2019年8月29有機(jī)物質(zhì)種類及濃度：排入河流的有機(jī)物被降解的難易程度、有機(jī)污染物的濃度菌直接影響河流的自凈作用。溶解氧：主要來(lái)源于藻類、藍(lán)細(xì)菌的光合作用和空氣中氧的擴(kuò)散作用。三、影響河流自凈作用的因素18感謝你的觀看2019年8月29溫度：對(duì)微生物的生長(zhǎng)速率有影響，水溫或氣候會(huì)影響水體自凈作用的強(qiáng)弱。其它因素：河流的流量、流速、河道彎曲復(fù)雜程度影響到沉降、稀釋作用；空氣中氧向水中擴(kuò)散速率，影響到水體的自凈作用。三、影響河流自凈作用的因素19感謝你的觀看2019年8月29四、衡量水體自凈的參考指標(biāo)1、P/H指數(shù)P代表水體中光合自養(yǎng)型微生物數(shù)量，H代表異養(yǎng)微生物數(shù)量，二者之比即為P/H指數(shù)，它在一定程度上反映水體污染和自凈的程度。P/H指數(shù)低，有機(jī)物濃度較高，污染重，自凈速率高，自凈度低；P/H值高，水體逐漸清潔，有機(jī)物濃度較低，污染輕，自凈速率較低。河流自凈作用完成后，P/H指數(shù)也恢復(fù)到原來(lái)的水平，自凈度高。20感謝你的觀看2019年8月29河流自凈過(guò)程中，好氧菌大量繁殖，使水中溶解氧下降；而藻類和藍(lán)細(xì)菌的光合作用產(chǎn)生的O2及空氣中向水體擴(kuò)散的O2使溶解氧濃度逐漸上升(即復(fù)氧作用)。這種在耗氧與復(fù)氧作用下的水中溶解氧變化曲線稱為氧垂曲線。氧的消耗量能反映微生物自凈作用的強(qiáng)弱，溶解氧的完全恢復(fù)說(shuō)明自凈作用已完成，因此氧垂曲線可反應(yīng)出水體自凈狀況。2、氧垂曲線和氧濃度的晝夜變化幅度21感謝你的觀看2019年8月2922感謝你的觀看2019年8月29第三節(jié)污染水體的微生物生態(tài)一、污化系統(tǒng)及其指示生物污化系統(tǒng)(也稱有機(jī)污染系統(tǒng))是根據(jù)水體有機(jī)物污染程度的不同，對(duì)水體的一種分類法。當(dāng)有機(jī)污染物排入河流，在其下游河段的自凈過(guò)程中，形成一系列污化帶。因各種水生生物需要不同的生存條件，故在各個(gè)帶中可找到不同的代表性指示生物，這些指示生物包括細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物等微生物，以及輪蟲(chóng)、浮游甲殼動(dòng)物、魚(yú)類及底棲動(dòng)物等。根據(jù)指示生物的不同，污化系統(tǒng)中的污化帶分為多污帶、-中污帶、-中污帶和寡污帶。23感謝你的觀看2019年8月291.多污帶（polysaprobiczone）靠近排污點(diǎn)下游，河水深暗、渾濁，含大量有機(jī)物，BOD高，呈缺氧或厭氧狀態(tài)，污染嚴(yán)重。有機(jī)物分解產(chǎn)生H2S、NH3，使河水有異味。水生生物種類極少，以厭氧和兼性厭氧微生物為主，無(wú)魚(yú)類、顯花植物等。代表性的指示生物是細(xì)菌，且種類多、數(shù)量大，每ml水中可達(dá)幾億個(gè)，例如硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌等，此外還有顫蚯蚓、蚊蠅幼蟲(chóng)。24感謝你的觀看2019年8月2925感謝你的觀看2019年8月292.中污帶(-mesosaprobiczone)在多污帶下游，有機(jī)物量略減少，BOD下降，河水依然灰暗，溶解氧低，水面上可有浮沫和浮泥。生物種類增加，細(xì)菌數(shù)減少，但每毫升仍有幾千萬(wàn)個(gè)。代表性的指示生物舉例如下：天藍(lán)喇叭蟲(chóng)、椎尾水輪蟲(chóng)、櫛蝦、獨(dú)縮蟲(chóng)、顫藻、小球藻等。26感謝你的觀看2019年8月2927感謝你的觀看2019年8月2928感謝你的觀看2019年8月293.-中污帶（-mesosaprobiczone）光合微生物和綠色浮游生物大量出現(xiàn)，水中溶解氧升高，有機(jī)質(zhì)含量少，BOD很低，懸浮物進(jìn)一步減少，有機(jī)氮已轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+、NO2-和NO3-

，CO2與H2S含量減少。29感謝你的觀看2019年8月29細(xì)菌數(shù)量減少，藻類大量繁殖，輪蟲(chóng)、甲殼動(dòng)物和昆蟲(chóng)增加，生根的植物、魚(yú)類出現(xiàn)。代表性生物：藻類的水花束絲藻、變異直鏈硅藻、短棘盤星藻、舟形藻、梭裸藻；原生動(dòng)物的草履蟲(chóng)、聚縮蟲(chóng)；微型后生動(dòng)物的腔輪蟲(chóng)、水蚤。30感謝你的觀看2019年8月2931感謝你的觀看2019年8月2932感謝你的觀看2019年8月294.寡污帶(oligosaprobiczone)河流自凈作用完成，有機(jī)物完全分解為無(wú)機(jī)物，BOD極低，溶解氧恢復(fù)正常，基本不含H2S，CO2含量較低，氮元素全部氧化為NO3-。指示生物：魚(yú)腥藍(lán)細(xì)菌、隔板硅藻、黃群藻、玫瑰旋輪蟲(chóng)及其它藻類，鐘蟲(chóng)、旋輪蟲(chóng)、水生植物與魚(yú)類等。33感謝你的觀看2019年8月2934感謝你的觀看2019年8月29以上污化系統(tǒng)只能反映有機(jī)污染的程度，不能反映有毒廢水的污染。35感謝你的觀看2019年8月2936感謝你的觀看2019年8月29二、水體有機(jī)污染指標(biāo)BIP指數(shù)(BiologicIndexofWaterPollution)：根據(jù)水生生物種類的變化來(lái)評(píng)價(jià)水體污染程度的方法仍缺乏定量概念，可用水生生物的數(shù)量求出某種指數(shù)來(lái)定量表示水體污染程度。37感謝你的觀看2019年8月29污染程度清潔水輕微污染中等污染嚴(yán)重污染BIP0~88~2020~6060~100利用BIP判斷水體的有機(jī)污染程度BIP=BA+B×100A——

有光合作用微生物的數(shù)量B——

非光合作用微生物的數(shù)量水污染生物指數(shù)的含義為：38感謝你的觀看2019年8月292、細(xì)菌菌落總數(shù)（CFU）1mL水樣品在營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，于37oC培養(yǎng)24hr后所生長(zhǎng)出來(lái)的細(xì)菌菌落總數(shù)。用于指示被檢測(cè)水源水受有機(jī)物污染的程度，為生活飲用水做衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。我國(guó)規(guī)定，1mL生活飲用水中的細(xì)菌總數(shù)<100個(gè)。39感謝你的觀看2019年8月293、總大腸菌群又稱大腸菌群或大腸桿菌群。它包括埃希氏菌屬(Escherichia),檸檬酸桿菌屬(Citrobacter),腸道菌屬(Enterbacter)和克雷伯氏菌屬(Klebsiella)。兼性厭氧、無(wú)芽孢、革蘭氏陰性桿菌；是指示水體被糞便污染的一個(gè)指標(biāo)。40感謝你的觀看2019年8月29我國(guó)不同水體中總大腸菌群及糞大腸菌群的標(biāo)準(zhǔn)

樣品總大腸菌群

糞大腸菌群地表水Ⅰ級(jí)≤200個(gè)/LⅡ級(jí)≤2000個(gè)/LⅢ級(jí)≤10000個(gè)/LⅣ級(jí)≤20000個(gè)/LⅤ級(jí)≤40000個(gè)/L

游泳池水≤18個(gè)/L

飲用水0個(gè)/100ml

0個(gè)/100ml

醫(yī)院排放污水一級(jí)≤500個(gè)/L二級(jí)≤1000個(gè)/L三級(jí)≤5000個(gè)/L41感謝你的觀看2019年8月29第四章水體富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication)一、水體富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication)概念水體中N、P等營(yíng)養(yǎng)元素大量增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常的含量，導(dǎo)致原有的生態(tài)系統(tǒng)破壞，使藻類和某些細(xì)菌的數(shù)量激增，其它生物種類減少的現(xiàn)象。二、指標(biāo)：

N>0.2~0.3mg/L,P>0.01~0.02mg/L，生化需氧量>10mg/L，細(xì)菌總數(shù)>105

個(gè)，葉綠素a>10g/L。42感謝你的觀看2019年8月29不同湖泊類型的主要特征特征貧營(yíng)養(yǎng)湖泊富營(yíng)養(yǎng)湖泊湖的形態(tài)水色透明度溶解氧營(yíng)養(yǎng)物生物群落深、湖岸陡淡、呈藍(lán)色高濃度高N<0.3mg/LP<0.03mg/L種類多，數(shù)量少，主要是硅藻，貝殼動(dòng)物淺、湖岸較平緩濃、呈綠、藍(lán)綠和黃色低晝夜相差懸殊N>0.3mg/LP>0.03mg/L種類少，數(shù)量多，主要是藍(lán)藻，一般缺乏底棲動(dòng)物。43感謝你的觀看2019年8月29富營(yíng)養(yǎng)湖泊貧營(yíng)養(yǎng)湖泊微生物數(shù)量品種分布晝夜間的遷移水華現(xiàn)象主要藻類豐富較少主要在水體表面有限經(jīng)常發(fā)生藍(lán)藻科魚(yú)腥藻屬、囊絲藻屬、微囊藻屬等，片硅藻科直鏈藻屬、脆桿藻屬、冠盤藻屬、星干藻屬。稀少很多可生長(zhǎng)至深層頻繁很少出現(xiàn)綠藻科角星鼓藻屬、片硅藻科平板藻屬，小環(huán)藻屬；金藻可錐囊藻屬富營(yíng)養(yǎng)湖泊與貧營(yíng)養(yǎng)湖泊比較44感謝你的觀看2019年8月29eutrophication45感謝你的觀看2019年8月29Largephytoplanktonbloomscancausehugeuglyfoamsonbeaches.Thesebloomsarenottoxicbuttemporarilyruinthebeach,reducingitsrecreationalvalue.46感謝你的觀看2019年8月29AlgaebloominMoundsDamimpoundmentcausedbyeutrophication47感謝你的觀看2019年8月29三、富營(yíng)養(yǎng)化的危害水體外觀呈色、變濁、影響景觀：內(nèi)陸湖：水華（水花Waterbloom);海洋：赤潮（紅潮Redtide)水體散發(fā)不良?xì)馕叮和列人兀╣eosmin)，硫醇、吲哚、胺類、酮類等；溶解氧下降：分解有機(jī)物及藻類殘?bào)w造成細(xì)菌的大量繁殖，消耗掉水中的氧氣。水生生物大量死亡。有些產(chǎn)生毒素：甲藻產(chǎn)生石房毒素、進(jìn)入食物鏈。

48感謝你的觀看2019年8月29滇池厚達(dá)5cm的微囊藻水華49感謝你的觀看2019年8月2950感謝你的觀看2019年8月29四、優(yōu)勢(shì)藻種海洋中引起赤潮的主要藻種多為甲藻綱，常見(jiàn)的有：甲藻屬、膝蓋藻屬、多甲藻屬；湖泊水華產(chǎn)生以藍(lán)細(xì)菌為主：微囊藻屬、魚(yú)腥藻屬、束絲藻屬、顫藻等屬的一些種，有些能固氮。51感謝你的觀看2019年8月29五、富營(yíng)養(yǎng)化的檢測(cè)與防治監(jiān)測(cè)：N、P元素的含量，水體中N>0.3mg/L、P>0.03mg/L時(shí)，藻類生長(zhǎng)加快。日本學(xué)者提出，按下式計(jì)算：耗O2量×無(wú)機(jī)N(g/L)×無(wú)機(jī)P(g/L)1500

若結(jié)果1，富營(yíng)養(yǎng)化將出現(xiàn)。152感謝你的觀看2019年8月29評(píng)價(jià)水體富營(yíng)養(yǎng)化的方法與AGP評(píng)價(jià)水體富營(yíng)養(yǎng)化的方法是：①觀察藍(lán)藻等指示生物；②測(cè)定生物的現(xiàn)存量；③測(cè)定原初生產(chǎn)力；④測(cè)定透明度；⑤測(cè)定氮和磷等導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的物質(zhì)。53感謝你的觀看2019年8月29將五方面綜合起來(lái)對(duì)水體的富營(yíng)養(yǎng)化作出全面、充分地評(píng)價(jià)。為了控制排入水體的廢水量和水質(zhì)，以便采取防止廢水對(duì)水體產(chǎn)生負(fù)面影響的措施，必須測(cè)定該廢水中藻類的潛在生產(chǎn)力(AGP)。54感謝你的觀看2019年8月29AGP即藻類生產(chǎn)的潛在能力。把特定的藻類接種在天然水體或廢水中，在一定的光照度和溫度條件下培養(yǎng)，使藻類增長(zhǎng)到穩(wěn)定期為止，通過(guò)測(cè)干重或細(xì)胞數(shù)來(lái)測(cè)其增長(zhǎng)量。此即藻類生產(chǎn)的潛在能力(AGP)。55感謝你的觀看2019年8月29歐、美已制訂藻類培養(yǎng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)法，日本也在使用。具體藻類培養(yǎng)試驗(yàn)的培養(yǎng)方法如下：藻種：羊角月芽藻、小毛枝藻、小球藻屬、衣藻屬、谷皮菱形藻、裸藻屬、柵列藻屬、纖維藻屬、實(shí)球藻屬、微囊藻屬及魚(yú)腥藻屬等。56感謝你的觀看2019年8月29方法：將培養(yǎng)液用濾膜(1.2μm)或高壓蒸汽滅菌器(121oC，15min)除去SS和雜菌。取500mL