水體特性及水體中的物質(zhì)循環(huán)

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1、第二章水體特性及水體中的物質(zhì)循環(huán)2.1天然水體的特性2.1.1化學(xué)特性水是一種良好的溶劑，能溶解與之接觸的氣體，液體和固體物質(zhì)，任何地方的水都來(lái)源于降水、地表徑流和地下水，都不是化學(xué)上的純水。天然水中的各種物質(zhì)，離子之間還會(huì)發(fā)生許多物理、化學(xué)作用，諸如物質(zhì)溶解與析出，化合與分解、氧化與還原、凝聚與膠溶、吸附與解析、氣體溶入與逸出等，隨時(shí)都在改變著水中物質(zhì)組成及其含量，再加上水生生物的吸收、分解與排泄等生物作用，水中物質(zhì)組成更加復(fù)雜與豐富。2.1.2生物學(xué)特性水中所有生物依其生態(tài)功能可分為三大類(1)生產(chǎn)者(2)消費(fèi)者(3)

2、分解者2.1.2.1生產(chǎn)者(1)水生高等植物①沉水植物整個(gè)植物體完全沉沒在水下，魚一草、尹綠藻等②浮水植物浮在水面a.浮葉植物根扎入水體底泥中，只有葉片浮于水面，菱等b.漂浮植物全株浮于水面浮萍、風(fēng)葉蓮、水葫蘆等③挺水植物莖葉大部分直立水面，如鳶尾、蘆葦?shù)?2)藻類：主要有浮游藻類和固著藻類兩大類，例：硅、綠、藍(lán)、甲、金、黃藻等。上述生產(chǎn)者的共同特點(diǎn)就是含有葉綠素，每年在春、秋兩季出現(xiàn)藻類生長(zhǎng)繁殖高峰，如果水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很豐富(含大量氮、磷)往往在水中大量繁殖，形成“水華”對(duì)其它水生生物造成危害。2002年7月5日、梅梁湖200

3、2年7月5日、梅梁湖2.1.2.2消費(fèi)者水中消費(fèi)者指水生動(dòng)物，包括：(1)浮游動(dòng)物：原生動(dòng)物、輪蟲類；枝角類；橈足類(2)底棲動(dòng)物：生活在水體底部的各種動(dòng)物的總稱(3)游泳動(dòng)物：主要指各種魚類2.1.2.3分解者主要指細(xì)菌、真菌、病毒三類的微生物以及部分原生動(dòng)物，這類生物的特點(diǎn)是身體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形體微小、生長(zhǎng)繁殖快、種類和數(shù)量多，分布廣，其主要功能是分解所有水生動(dòng)、植物殘骸及其排泄物，使之轉(zhuǎn)化為可供生產(chǎn)者重新利用的形態(tài)。2.1.2.4初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn)初級(jí)生產(chǎn)者是指：生產(chǎn)者在陽(yáng)光作用下進(jìn)行光合作用，以無(wú)機(jī)物碳水化合物、氮、磷等為原料

4、，生成有機(jī)物這個(gè)生產(chǎn)者就指初級(jí)生產(chǎn)者、初級(jí)生產(chǎn)者的生產(chǎn)過程。次級(jí)生產(chǎn)過程：是指消費(fèi)者和分解者利用初級(jí)生產(chǎn)者的初級(jí)生產(chǎn)物的同化過程。它表現(xiàn)為動(dòng)物和微生物的生長(zhǎng)、繁殖和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的貯存。次級(jí)生產(chǎn)量：在單位時(shí)間內(nèi)由于動(dòng)物和微生物的生產(chǎn)和繁殖而增加的生物量或所貯存的能量即為次級(jí)生產(chǎn)量。2.1.2.5初級(jí)生產(chǎn)力初級(jí)生產(chǎn)力：光合作用積累太陽(yáng)能進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)能量，稱初級(jí)生產(chǎn)；初級(jí)生產(chǎn)積累能量的速率稱為初級(jí)生產(chǎn)力。初級(jí)生產(chǎn)力的計(jì)算方法如下：一般是根據(jù)產(chǎn)氧量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，光合作用大、產(chǎn)氧量大；光合作用小，產(chǎn)氧量小；具體為：白瓶測(cè)24小時(shí)后的

5、溶氧量黑瓶測(cè)24小時(shí)后的溶氧量初始瓶測(cè)當(dāng)時(shí)的溶氧量(1)水層日產(chǎn)量的計(jì)算(mgO2/L)凈生產(chǎn)力=白瓶溶解氧量-初始瓶溶解氧量呼吸作用量=初始瓶溶解氧量-黑瓶溶解氧量毛生產(chǎn)量=白瓶溶解氧量-黑瓶溶解氧量(2)水柱日產(chǎn)量計(jì)算水柱日產(chǎn)量：指面積為1m2，從水表面到水底的整個(gè)柱形水體的日生產(chǎn)量，可用算術(shù)平均值累積法計(jì)算2.1.3沉積物特性水流在流動(dòng)中，一部分物質(zhì)在沿途沉降下來(lái)，堆積在水的底部。天然水體沉積物來(lái)源于流域范圍內(nèi)的巖石風(fēng)化產(chǎn)物，地表徑流挾帶的泥沙，粘土顆粒以及生物及殘骸。流速大，這些物質(zhì)懸浮在水中，流速小，這些物質(zhì)

6、沉積在水底。研究沉積物可以：①了解當(dāng)前水體水質(zhì)狀況；②追溯水體污染歷史；③預(yù)測(cè)水體水質(zhì)變化趨勢(shì)。沉積物中的某些成份，由于水體物化條件的變化，可以重新釋放或者成為次生污染源。2.2河流、湖泊、水庫(kù)水體的特點(diǎn)2.2.1河流(1)特點(diǎn)①與其它天然水體比較，河水的礦化度較低；②河水的化學(xué)成份，由于季節(jié)、水文和氣象因素的影響，變化劇烈；③河水的溶解性氣體富裕，而且表層水與底層水的溶氣量幾乎沒有什么差別；④河水的表層水與底層水的溫度也比較一致，不存在分層現(xiàn)象；⑤河流的有機(jī)物質(zhì)基本上來(lái)自陸地和鄰近的靜水水體，河水的初級(jí)生產(chǎn)力比較低。(2)

7、河流與水污染的關(guān)系①流速：流速慢，某些污染物易于沉淀，延長(zhǎng)了污染物降解作用時(shí)間，稀釋擴(kuò)散能力減慢；流速快稀釋擴(kuò)散能力強(qiáng)，攪拌河底淤泥，沉淀作用?、趯捳赫号懦霾贿h(yuǎn)后橫向易完全混全；③水深：淺：縱向易混合；深：縱向不易混合。④底質(zhì)：若河底淤積污染物質(zhì)，在水流的沖刷下會(huì)再次溶出，造成二次污染2.2.2湖泊(1)礦化度較高。這是由于湖水停留時(shí)間長(zhǎng)，蒸發(fā)量大，一些礦物鹽分濃度提高，甚至發(fā)生鹽類結(jié)晶沉淀，這個(gè)現(xiàn)象在干旱地區(qū)的湖泊中常可見到。(2)湖泊中溫度，溶解性氣體和營(yíng)養(yǎng)鹽類等空間分布的特點(diǎn)引起湖水分層現(xiàn)象。(3)湖泊按水中營(yíng)養(yǎng)鹽分

8、(主要氮、磷)的多少劃分為：①貧營(yíng)養(yǎng)湖泊；中營(yíng)養(yǎng)湖泊和富營(yíng)養(yǎng)湖泊等類型。一般來(lái)說，湖泊的初級(jí)生產(chǎn)力比河流高；②中營(yíng)養(yǎng)湖泊的初級(jí)生產(chǎn)力和次級(jí)生產(chǎn)力都比河流高；③富營(yíng)養(yǎng)湖泊的初級(jí)生產(chǎn)力過剩；造成水體極度缺氧，對(duì)其它生物不利，