水环境化学_第六章 天然水中的生物营养元素 - 副本.pdf

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1、第六章天然水中的生物营养元素李丽养殖生态研究室中国海洋大学水产学院第一节植物对营养元素吸收的一般规律第二节氮元素及其循环第三节磷元素及其循环第四节天然水中的硅第一节植物对营养元素吸收的一般规律一、必需元素与非必需元素必需元素：生物正常生长发育所必需而不能用其他元素代替的营养元素。常量必需元素——N、P、K、Ca、Mg、S、C、H、O微量必需元素——Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl等非必需元素：生物正常生长发育不需要的元素。注意：必需元素，当其浓度超过一定限度，将对生物产生明显的毒害作用。二、藻类对营养盐（N、P

2、和Si等无机营养元素）的吸收米氏方程：描述藻类对营养盐的吸收速率与水中营养盐浓度的关系。酶促反应速度与浓度的关系半饱和常数（K)反映酶对底物的亲和力（较低的[S]值时，mV就可达到高值)。K值大，表明底物与酶结合不稳定，m要达到较高吸收速率所需的[S]较高。K可用于比较不同浮游植物吸收营养盐能力的大小。在m光强、水温及其他条件适宜而营养盐含量较低时，K值m小的浮游植物容易发展为优势种。米氏方程可转化为如下形式：[S]/V斜率=1/VmaxK/Vmmax[S]-KmK值得直线图解法m注意：只有处于正常营养条件下的藻类细

3、胞对营养盐的吸收遵从米氏方程。影响天然水体初级产量与生产速率的限制因素（1）水中营养元素的平均有效浓度[S]——为获得正常的初级生产速率，通常要求水体的[S]应维持在3K以上。m（2）紧靠藻类细胞表面水体中营养盐的有效浓度[S]0。（3）水中营养盐的总储存量（包括可能的补给量)[S]。储（4）向藻类细胞表面迁移补给有效营养盐的速率。（5）各种营养元素的有效形态的浓度比例。第二节氮元素及其循环一、氮元素的来源与存在形式二、氮元素的循环三、天然水体中无机氮与养殖生物的关系四、水中氮的分布变化规律一、氮元素的来源与存在形式

4、水体中氮的主要来源大气降水下落过程中从大气中的琳溶地下径流从岩石土壤的溶解水中生物的固氮作用注入含有大量氮化合物的生活和工业混合水水生生物和鱼类的代谢产物中含有氮。鱼池中施入大量畜禽粪肥，分解产生无机氮游离态氮氨氮水体中氮元素的亚硝氮主要存在形态硝酸氮有机氮1.溶解游离态氮气[AtmosphericNitrogengas](N2)主要来源于空气溶解。20℃标准大气压下淡水14.88mg/L;海水12.08mg/L。地表水中游离氮的含量为近饱和。2.氨态氮非离子氨(NH3)UnionizedAmmonia

5、(UIA):NH-N毒性大3离子氨IonizedAmmonia(NH+):NH+-N基本无毒44总氨氮TotalAmmoniaNitrogen(TAN):NH和NH+34渔业水质标准中规定非离子氨含量不得超过0.020mg/LNH+=NH++H+K=10-9.2443aK=(CХC)/CaH+NH3NH4+f=C/(C+C)=k/(K+C)UIANH3NH3NH4+aaH+Trythis在pH为7和9时，非离子氨在TAN中所占的比例分别为多少？Solution：pH为7时(NH)(H+)/(NH+)=10-9.2

6、434(NH+)/(NH+)=10-2.2434NH的比例：10-2.24/（1+10-2.24）=0.0057（或是30.55%）pH为9时35.46%3.硝酸态氮（NitrateNO3--N)在通气良好的天然水域，含氮化合物氧化的最终产物，在各种无机化合态氮中占优势。但在缺氧水体中可被还原。4.亚硝态氮（NitriteNO2--N)常比其他形态的无机氮含量低很多。一种中间不稳定形态的氮，可以作为NH+-N的氧化和4NO--N的还原的一种过渡形态。35.有机氮（organicN)来源残饵、粪便和一些活的有机物。二

7、氮元素的循环***固氮作用同化作用（植物对无机氮的吸收）氨化作用硝化作用反硝化、脱氮作用氮气的溶解1.固氮作用(NitrogenFixation)天然水和沉积物中的一些藻类（蓝、绿藻）及细菌，他们具有特殊的酶系统，能把一般生物不能利用的单质N，转2变为生物能够利用的化合物形态，这一过程称为固氮作用。N2NH3NH3+CH2O氨基酸和蛋白质罗非鱼养殖池塘固氮作用输入的氮占总输入氮的11%。浮游植物每年能固定1-10kgN/ha，但一些底栖的藻类和细菌能固定更多N。当水体中硝氮和氨氮含量上升时，固氮作用减弱。因为

8、微生物对氨氮和硝氮的利用所需的能量更低。生物固氮是一个耗能的过程，在厌氧和有氧环境下均可进行。当水体中总N:总P升高时，固氮速率降低。当此比例达到13时，固氮作用停止。各种各样的固氮细菌2.氨化作用（Ammonification）含氮有机物在微生物作用下，部分氮转化为生物体中的有机氮，其余以氨氮的形式释放到环境中。（部分英文教材也将这个过