微生物在湖畔、海洋中资料

第七章微生物对环境的污染与危害第一节水体富营养化第二节病原微生物第三节微生物的代谢产物本节内容：一、概述二、水体富营养化的优势藻类三、水体富营养化的危害四、水体富营养化的形成及影响因素五、水体富营养化的监测与防治第一节水体富营养化一、概述1.水体富营养化定义是指大量的氮、磷等营养物质进入水体，使藻类等浮游生物异常增殖，从而破坏水体生态平衡,导致水质恶化的现象。水体富营养化现象发生在湖泊等内陆水体被称为水华（又叫水花）；发生在海洋被称为赤潮（又叫红潮）。昆明滇池水华2、我国水体富营养化的发展趋势及现状（1）湖泊（水库）A、富营养化呈急剧恶化趋势。70年代后期80年代后期90年代后期至今富营养27％富营养61％富营养85％中营养69％中营养35％中营养15％贫营养4％贫营养4％贫营养0％B、富营养化水体分布面积广泛我国已成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一北部呼伦湖南方深圳洪湖西部新疆博斯腾湖昆明滇池东部无锡太湖安徽巢湖050100150200250６０年代以前８０年代２０００-至今次数A、赤潮发生的频率越来越快（2）海洋2003年全海域共发现赤潮119次，其中，在赤潮监控区内发现赤潮36次。B、赤潮发生的面积越来越大几十平方公里几百平方公里几千平方公里上万平方公里2003年全海域赤潮累积面积达14550平方公里C、赤潮持续时间越来越长几天几个星期几个月1989年8月-10月黄骅发生严重赤潮，持续时间之长、致灾面积之大是国内罕见的，使沿岸养虾业遭受灭顶之灾。1999年5月15日，上海外滩赤潮1999年7月16日辽东湾夜光虫赤潮2005年6月9日浙江玉环海域发生条带状的赤潮二、水体富营养化的优势藻类(一)湖泊优势藻类湖泊中优势藻类主要是蓝细菌（又称蓝藻）中的微囊藻属、鱼腥藻属、束丝藻属和颤藻属等种类。其次是绿藻、硅藻、隐藻等。我国湖泊水华中主要微型藻类出现的频率依次为：蓝细菌绿藻硅藻隐藻蓝细菌门微囊藻颤藻平裂藻鱼腥藻绿藻门斜生珊藻二型珊藻硅藻门直链藻小环藻（二）海洋优势藻类海洋优势藻类以甲藻中的夜光藻、裸甲藻、膝沟藻、角甲藻、多甲藻、原甲藻为主。此外还有硅藻、金藻、黄藻、蓝藻等。甲藻门夜光藻藻体呈球形，透明，肉眼可见，腹面有一条凹沟，口位于沟中央，近口处长出一根极小的鞭毛和一条粗大的鞭毛，海生。细胞内原生质淡红色，大量密集时呈红色，受波涛振荡刺激以后放出荧光，是我国赤潮的主要藻类。甲藻门原甲藻属细胞倒卵形，两甲壳组成，前端有V形鞭毛孔本种可产生腹泻性贝毒（DSP）。利马原甲藻海洋原甲藻中国的渤海、东海、香港和南沙群岛等水域有分布，是形成赤潮的主要种类之一。环沟藻常见于温带和热带浅海水域。图B-C：链状群体（LM）。本种具有毒性膝沟藻科亚历山大藻属链状亚历山大藻本种可产生麻痹性贝毒（PSP）。图A：腹面观（示意图）；图B：链状群体（LM）；膝沟藻属多纹漆沟藻图A：腹面观（LM）；图B：背面观（LM）；日本水域该种赤潮引起鱼类大量死亡。是南海北部沿海主要的赤潮生物。角甲藻属三角角甲藻叉状角甲藻梭角甲藻图A：腹面观（示意图）；图B：腹面观硅藻门圆筛藻属星脐圆筛藻在我国沿海分布甚广，为最常见的种类之一。各季节均有，数量也较大。中肋骨条藻分布极广，以沿岸为最多，曾多次引发赤潮。我国的各海区均有分布。图A：壳环面观（示意图，链状群体）；B：壳环面观（LM，链状群体）；黄藻门异弯藻属赤潮异弯藻在温带近海底层水温15～20℃的夏季大量繁殖。该种在大连湾胶州湾等曾多次形成赤潮。单细胞,略呈椭圆形，长约8～25μm，宽约6～5μm。无细胞壁，由周质膜包被。具两条不等长的鞭毛。藻体活动时，鞭毛常弯曲或与细胞长轴成垂直伸出。每个细胞约有8～20个棕黄色的大盘状色素体。原生动物栉毛虫科中缢虫属红色中缢虫本种分布在温带到北极的河口水域。我国大连湾海域，广东沿海红海湾、大亚湾东部和珠江口的外伶河水域均发生过红色中缢虫赤潮，持续时间2天左右。图A：细胞个体（示意图）；图B：细胞形态（LM）。蓝藻门颤藻科束毛藻属红海束毛藻藻体由短筒形细胞重叠成丝状群体。该种在我国南海大量分布。束毛藻可以产生类似与神经毒素的藻毒素，并对渔业等产生危害。图B：群体（LM）；我国海洋赤潮微型生物出现的频率依次为：夜光藻（36次）其他甲藻（22次）硅藻（14次）蓝细菌（5次）三、水体富营养化的危害1、产生毒素，威胁人畜生命安全2、水质严重恶化，影响水厂供水3、水生生物大量死亡，经济损失惨重4、湖泊失去旅游观光价值1.产生毒素，威胁人畜生命安全据报道，在富营养化的水体中主要有微囊藻、鱼腥藻、束丝藻、裸甲藻、原甲藻等20多种藻类产生毒素。1986年，福建东山居民食用被裸甲藻污染的花蛤，造成136人中毒，1人死亡。1995年，4月，菲律宾约2万渔民食用了污染麻痹性贝毒的海产品，其中4名儿童死亡。1996年，巴西某血透中心发生一起铜绿微囊藻毒素的水进行血透的医疗事故，使131名病人中毒，其中83人发生胆汁淤积性肝病，44人死于肺衰竭。我国自20世纪60年代至今，据不完全统计，有600余人因误食含有毒贝类而中毒，至少有29人死亡。2、水质严重恶化，影响水厂供水太湖曾因蓝藻大规模的爆发，致使无锡水厂在1991、1997和2007年5月三度停止供水，引发水荒。市民大批抢购纯净水。太湖中蓝藻暴发导致水质恶化无锡自来水大范围发臭1972年,汕头港赤潮,大量毛蚶死亡,邻近的潮汕养殖场直接经济损失36万元。1989年,河北黄骅县海域因赤潮使贝虾减产2000吨,损失过亿元。1998年,深圳、珠海海域发生赤潮，深圳网箱死鱼150吨，损失达2000万元；珠海万山群岛死鱼120吨，黄花鱼苗210万尾，损失达1500多万元。据统计，我国每年因赤潮带来的经济损失达几亿元之多。3、水生生物大量死亡，经济损失惨重美国佛罗里达州发生短裸甲藻赤潮，造成大量鱼死亡4、湖泊失去旅游观光价值曾经,我风姿酌绰可现在……富营养湖—藻类大量繁殖富营养湖—太湖，2007.5藻类死亡水体发臭四、水体富营养化的形成和影响因素（一）.富营养化的形成——以湖泊为例富营养沼泽地湖泊消亡自然条件下：几百年或几千年不可逆贫营养人为条件下：贫营养几十年可逆富营养沼泽地湖泊消亡（二）、富营养化的影响因素1、营养物质——氮、磷限制因子在水中的含量决定了藻类的生物量。据计算：1gN10.8g藻1gP78g藻当水体中含氮量0.3mg/L含磷量0.02mg/L藻类旺盛繁殖据研究表明：当水体中磷浓度5ug/L时，磷可能是制约微型藻类生长的限制性营养盐。当水中氮浓度20ug/L时，氮成为制约微型藻类生长的限制性营养盐。如果氮、磷二者浓度均小于上述标准，则两者均可能是限制性营养盐。具体是哪种，则根据N：P比率决定。国际经济合作与发展组织（OCED）提出：N：P5时，N是限制性因素；N：P12时，P是限制性因素；5N:P12时，则N、P均起作用。当水中无机氮成为限制因子时，则能固氮的蓝细菌常成为优势种。2、形成场所——静止或水流缓慢的水体易发生3、季节与水温——夏季无风时易发生湖泊水温25℃，海洋水温20-30℃，适合藻类大量繁殖。4、光照——光照充足时易发生5、pH——pH7-9时易发生思考题1、什么是水体富营养化？造成水体富营养化的主要原因是什么？2、引起湖泊水华和海洋赤潮的优势藻类主要有哪些？五、水体富营养化的检测指标1.水体含氮量大于0.2~0.3mg/L2.含磷量大于0.01~0.02mg/L3.生化需氧量大于10mg/L4.细菌总数（淡水，pH7~9）达105个/mL5.叶绿素a（藻类生长量的标志）大于10mg/m3。六、水体富营养化的防治㈠外环境控制——限制氮磷等营养物质进入水体1.控制城市生活污水和工业废水中氮磷的排放（提高处理率，严控直排；对污废水进行深度处理除氮磷）⑴提高生活污水和工业废水的处理率，严控直排。目前污废水处理率较低，一些城市生活污水和工业有机废水未经处理便直接排放到江河湖海。以上海为例，据报道，上海市区2003年日均污废水蒎放量大550万吨，一年高达20亿吨，比全年平均降水产生的水量还多，而经过污水处理后排入江河的污废水量仅占10%。⑵对污废水进行深度处理除氮磷。常规生物污水处理只能去除污水中25%的磷，但改进后可去除55%。例如，目前在太湖流域内已经建成的三十几座污水处理厂中只有几座有脱蛋除磷措施。特别是一些化肥、食品加工、皮革、制药等企业废水氮磷浓度较高，影响较大。如云南滇池有昆明市内168家企业向内排污，仅化肥厂、氮磷厂、制药厂三类就占企业总排30%因此，应首先加强对一些含氮磷较高的化肥、食品加工、皮革、制药等企业废水的二级处理出水进行除氮磷的深度处理。深度处理方法有：生物法除氮磷；化学法除磷。瑞典有600家污水处理厂使用生物-化学法除磷，出水水质＜0.5mg/l(3.)提倡使用无磷洗涤剂洗涤剂含磷一般为5%～6%，占生活污水中磷的16%～35%，有的甚至高达50%～70%，是生活污水中磷的主要来源。在我国，地面水中磷污染的30%来自含磷洗衣粉、洗涤剂。因此，逐步限制合成洗衣粉的含磷量和含磷洗衣粉的生产使用。提倡使用无磷洗衣粉是控制生活污水中磷含量的有效措施。无锡市从1999年开始就实施了太湖治污禁磷工程，截至2001年初，太湖全流域已基本做到不再销售和使用含磷洗涤剂，使入湖磷污染负荷减少了约16%。此外，西湖、巢湖、滇池、三峡水库流域的重庆都已实施了不再销售和使用含磷洗衣粉。2.控制农村肥料流失（1）.加强粪便的贮存管理（重点是畜禽养殖业）（2）.科学合理施用化肥。目前化肥施用率为30%（3）.提高使用农家有机肥。3.加强水体周围的生态保护建设。（1）.建立并保护水体周围及上游的森林植被。（2）.建立水体周围的缓冲林带。在湖边应保证有2~5km的湖滨保护带，沿海应有滩涂。保护带或滩涂内土地应当退田还湿地、退田还草、退田还林。（3）.严禁在水源地开展旅游活动。如北京市严禁在密云水库地段兴建娱乐设施，保护了供水安4.加强对水产养殖业的管理。（1）.控制养殖数量和密度在国务院批准的《太湖水污染防治“九五规划”及2010年规划》明确规定太湖湖泊围网养殖总规模限制在0.1万h㎡=0.1万公顷（2）.控制投饵量（减少饵料中氮磷对水体的影响）为了获得较高的鱼产量，常投入大量人畜粪尿、化肥等营养物质，网箱养鱼带投入颗粒饲料。我国近海地区大规模的对虾养殖场投入大量饵料，引起海水的富营养化，致使虾大量死亡，与投饵量太大造成水体富营养化有很大关系。二内环境控制(除内源)去除水体中的氮磷、去除水体中的藻类1.去除水体中的氮磷：工程转移法、种植高等植物一旦氮磷进入水体，要想把氮磷从水体中去除十分困难。目前采用的方法有工程转移（去除）法和生物去除等方法。1工程转移法a.清除淤泥——措施彻底，但费用高、时间长，需注意生态影响。由于湖底淤泥中有大量的水溶性磷酸盐，在酸性环境中可转化为可溶性磷，使底泥中的N、P等营养盐源源不断地释放出来。因此，通过清除湖底淤泥可切断内源性N、P营养物质的供给。清除的淤泥可作为肥料或沼气原料。生态影响：1970年，南京玄武湖大规模控泥后，大型水生植物群落消失，造成藻类大量繁殖，水质恶化。b.引水稀释或深层排水。最初杭州西湖采用了引入钱塘江水稀释冲污的方法防止富营养化，一天的换水两相当于西湖贮水量的1/33左右。换水对于富营养化的治理效果不大，因淤泥中含大量氮磷，可以随随时释放出来。2种植高等水生植物并定期收获——重要措施高等水生植物生态系统对水质净化去除水中营养盐作用突出，通过观察，可以发现：水草茂盛则水质清澈，水产丰盛，湖泊生态系统稳定；缺少水草则水质混浊，水产贫乏，湖泊生态系统脆弱。所以，保护和恢复水生植物已被视为保护和治理湖泊环境的重要措施。生长在湖泊浅水区和湖滩地中的水生植物有：沉水植物（如眼子菜、金鱼藻）浮