第五章天然水中的生物营养元素PPT.pptVIP

? 实验表明，当时NH4+(NH3)、 NO2- 、 NO3- 共存，其含量又处于同样有效量的范围内，绝大多数藻类总是优先吸收利用NH4+(NH3 ，仅在NH4+(NH3）几乎耗尽以后，才开始利用NO3- ，介质pH较低时处于指数生长期的藻类细胞，此特点尤为显著。 在不同类型的生物体内，糖类、脂肪和蛋白质的比例可以有相当大的差别，但就平均状况而言，生物有机体都具有相对固定的元素组成。构成藻类原生质的碳、氮、磷3种元素的平均组成，按其原于个数之比为C：N：P：106：16：1。一般认为，浮游植物对营养要素的吸收也是按照这样的比例进行的。浮游植物光合作用吸收氮磷形成细胞的原生质，总的有如下计量关系： ????106CO2十16N03-十HPO42-十122H20十18H+十微量元素—??(CH20)106(NH3)16H3PO4十138O2??? (CH20)106(NH3)16H3PO4-------表示藻类原生质的平均元素组成。???? 浮游植物吸收无机氮的速率服从米氏方程。图5—5是一种硅藻对NH4+的吸收速率V与NH4+浓度的关系，它证明了V与[S]符合米氏方程。当[s]／V趋于0时，则[s]趋于—Km。若从促进天然水浮游植物的繁殖考虑，水中有效氮需要维持一定含量水平，通常要求吸收速率V达0.75Vmax，即有效氮浓度[S]需达3Km。若浮游植物的天然群体的3Km平均以8μ mol／L(N)计，因此有效氮浓度： 天然水体的调查结果表明，有效氮浓度经常保持在20μ rnol／L以上是必要的。但为了防止富营养化，有效氮浓度以不超过20μmol／L为宜。???? 3．硝化作用??在通气良好的天然水中，经硝化细菌的作用，氨可进一步被氧化为NO3-这一过程称为硝化。硝化分两个阶段进行，即： 硝化过程对水中溶解氧和碱度有较大影响。在使用硝化法处理城市污水时，需要考虑给体系补充氧气、碳源和碱度。 在养殖水体中，硝化作用主要受溶解氧、pH等因素的影响。 4．脱氮作用??脱氮作用是在微生物的作用下，硝酸盐或亚硝酸盐被还原为一氧化二氮(N20)或氮气(N2)的过程。参与这一过程的微生物常称为脱氮菌或反硝化菌。研究表明．有普通细菌存在的地方，一般都有脱氮菌存在。在水体中，脱氮菌约占细菌总数的5％左右。在土壤中，多时可达30％左右。脱氮菌绝大部分都是条件性厌氧细菌。在缺氧条件下，通过厌氧细菌的活动，NO3-被还原为N2：。脱氮作用的详细生化机理尚不清楚，一般认为可能按下述途径进行： ? ?脱氮作用受许多水质条件(pH、 NO3-和NO2-含量、溶氧）的影响，例如pH以7--8为最适范围，而pH5时，脱氮作用停止；在一定的浓度范围内，脱氮反应速率随着NO3-、NO2-含量的增大而增高；溶解氧含量低于0.15—0.5mg／L脱氮作用才顺利进行。?? 据估计，每年进入生物圈的固定态氮(包括工业固氮与生物固氮)有90％以上都经脱氮作用而离开生物圈，以气态氮形态回到大气。 问题1、天然水中氮的存在形态可粗略分为哪些? 问题2、什么叫氨化作用、同化作用、硝化作用和脱氮作用？它们各自受到什么因素影响？ 三、天然水体中无机态氮与养殖生物的关系??? ? 关系表现在两个方面： 1、NH4+(NH3)、N03-、N02-是藻类能直接吸收利用的氮的形态，在适宜的浓度范围内，增加其含量，可提高浮游植物的生物量，提高天然饵料基础，促进养殖生产； 2、当水体中无机态氮含量过高时，易导致水体富营养化，对养殖生物产生有害的影响： ?由于工农业生产和生活污水的排放，给水体带来大量的无机态氮；养殖业本身由于养殖生物密度过大，导致NH4+(NH3)的积累；养殖水体中死亡或者衰老的藻类细胞的自溶以及细菌的活动都将使原来以颗粒状结合着的大部分有机氮以NH4+(NH3)的形态释放到水中。此外，养殖生物排泄的可溶性无机氮以NH4+(NH3)为主，这些因素易使养殖水体中无机态氮含量过高，导致水体富营养化，诱发有害水华或赤潮，危害生态平衡，损害养殖生产。 问题:使养殖水体中无机态氮含量过高，导致水体富营养化的因素有哪些? 水合氨能通过生物表面渗入体内，渗入量取决于水体与生物体内(如血液、水分)的pH差异，如果任何一边的液体的pH发生变化，生物表面两边的未电离NH3的浓度就会发生变化。为了取得平衡， NH3总是从pH高的一边，渗入pH低的一边。如果NH3从水中渗入组织液内，生物就要中毒。NH4+因带电荷，通常不能渗过生物体表，一般对生物无害(Milne，1958)。但也有文献认为NH4+也有毒，毒性是NH3的数十分之一或更小。 　 NH3的毒性表现在对水生生物生长的抑制，它能降低鱼虾贝类的产卵能力，损害鳃组织以至引起死亡。欧洲内