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生物活性炭過程中,如何通過實驗知道活性炭吸附和生物降解去除有機物的比例?

富營養化是由氮和磷等植物營養物含量過高引起的水汙染現象。在自然條件下,隨著湖泊底部河流攜帶的沖擊物和水生生物碎屑的不斷淤積和沈積,湖泊會從平坦的營養湖過渡到富營養化的湖泊,進而演變為沼澤和陸地,這是壹個極其緩慢的過程。但由於人類活動,大量工業廢水、生活汙水和農田徑流中的植物營養物質排入湖泊、水庫、河口、海灣等緩流水體後,水生生物特別是藻類會大量繁殖,改變生物量的種類和數量,破壞水體生態平衡。大量死亡的水生生物沈積在湖底,被微生物分解,消耗大量溶解氧,使水體中的溶解氧含量急劇降低,水質惡化,從而影響魚類的生存,大大加快了水體的富營養化進程。水體富營養化時,由於浮遊生物的大量繁殖,水體常出現藍色、紅色、棕色、乳白色等。這種現象在江河湖泊中稱為水華(噴),在海洋中稱為赤潮。在發生赤潮的水域,壹些浮遊生物爆發式繁殖,使水體變紅,故稱“赤潮”。這些藻類惡臭有毒,魚不能吃。藻類遮擋陽光,使水下植物因光合作用受阻而死亡,腐敗後釋放出氮、磷等營養物質,可供藻類利用。這樣,歲月漫長,造成惡性循環,藻類大量繁殖,水質惡化發臭,導致魚類死亡。

[編輯此段]案例

(1)中國的武漢東湖、杭州西湖、南京玄武湖、濟南大明湖、撫順大夥房水庫都受到了富營養化的影響。近年來,中國沿海地區也時有赤潮發生。如1989年8-9月,河北省黃驊縣至天津塘沽沿海出現了世界罕見的大規模赤潮,給對蝦產業造成了嚴重損失。

(2)近年來,隨著太湖周邊地區汙水排放量的增加,水體富營養化日益嚴重,夏季水華頻發。嚴重時綠藻細胞覆蓋整個水體,水廠停水,水村居民喝汙水。同時,水中有機物和氨氮含量嚴重超標,尤其是溶解態DOC有機物占總有機物COD的比例高達88%。因為常規飲用水處理工藝本身存在有機微汙染物、氨氮等的弱點。不能完全有效去除,氯化工藝不能有效消除生活水中耐氧病原寄生蟲等病原微生物,還導致形成對人體健康危害更大的有機氯化物,處理後的飲用水安全性難以保證。臭氧生物活性炭技術利用臭氧氧化和生物活性炭濾池,結合臭氧化學氧化、活性炭物理化學吸附、生物氧化降解等技術,去除原水中微量有機物、含氯消毒劑副產物等有機指標,提高飲用水安全性。

[編輯本段]水體富營養化

水體的富營養化過程與氮、磷含量及氮磷含量比例密切相關。總氮和總磷、葉綠素a和透明度分別反映了營養物質的水平、生物的種類和數量,它們被用作控制湖泊富營養化的壹組指標。有文獻報道,當總磷濃度超過0.1mg/l(如果磷是限制因子)或總氮濃度超過0.3mg/l(如果氮是限制因子)時,藻類就會過量生產。經濟合作與發展組織(OECD)提出了富營養化湖泊的幾個指標:平均總磷濃度大於0.035mg/L;平均葉綠素濃度大於0.008毫克/升;平均透明度小於3米。

[編輯本段]預防

要防止富營養化,首先要控制營養物質進入水體。可以采取疏浚底泥、去除水生植物和藻類、引入低營養水稀釋、實施人工曝氣等措施治理富營養化水體。

[編輯此段落]狀態

中國湖泊、水庫和河流的富營養化趨勢非常迅速。1978 ~ 1980期間,大部分湖泊處於中等營養狀態,占調查面積的91.8%,3.2%處於貧營養狀態,5.0%處於富營養狀態。在短短的10年間,大部分處於差營養狀態的湖泊已經過渡到中營養狀態的湖泊,處於差營養狀態的湖泊比例從3.2%迅速下降到0.53%,而處於中營養狀態的湖泊已經過渡到富營養狀態,處於富營養狀態的湖泊比例從5.0%急劇上升到55.01%[1]。近10年來,武漢漢江下遊水質急劇惡化,呈現富營養化狀態。20世紀90年代,出現了兩次藻類快速繁殖的“水華”。

[編輯此段]傷害

水體富營養化的危害主要表現在三個方面。

(1)富營養化使水的透明度降低,陽光難以穿透水層,從而影響水中植物的光合作用和氧氣的釋放。同時,浮遊生物的繁殖消耗了水中大量的氧氣,使水中的溶解氧嚴重不足,而水面植物的光合作用又可能造成溶解氧的局部過飽和。水中溶解氧過飽和和低溶解氧對水生動物(主要是魚類)有害,導致魚類大量死亡。(2)富營養化水體底部積累的有機物在厭氧條件下分解產生的有害氣體,壹些浮遊生物產生的生物毒素(如石房蛤毒素)也會對水生動物產生危害。

(3)富營養化水體中含有亞硝酸鹽和硝酸鹽,人和動物長期飲用這些物質超過壹定標準的水就會中毒生病。

水體富營養化往往導致水生生態系統紊亂,水生物種減少,多樣性遭到破壞。昆明滇池水質在50年代處於貧營養狀態,80年代處於富營養狀態。大型水生植物的種類從20世紀50年代的44種減少到20種,浮遊植物的種類從87種減少到45種,土著魚類的種類從15種減少到4種。武漢漢江1992發生水華時,藻類種群多樣性指數也呈下降趨勢。普遍存在的富營養化已經造成了各種用水功能的嚴重破壞甚至完全喪失。由於武漢漢江下遊出現水華現象,漢川水廠被迫關閉,宗關水廠凈化工藝困難,反沖增大,制水成本增加。此外,由於藻類有明顯的腥味,影響飲用水水質。藻類產生的毒素會危害人類和動物的健康。

[編輯此段]原因

說到水體富營養化,人們往往會想到總氮和總磷超標。誠然,總氮、總磷等營養物質是富營養化的必要條件。如果水中總氮和總磷的濃度很低,就不可能發生富營養化。相反,水體中總氮和總磷濃度的增加並不壹定導致富營養化。富營養化的發生和發展是水體整個環境系統失去平衡,導致某些優勢藻類大量生長繁殖的過程。因此,為了研究富營養化的機制和條件,了解藻類的許多差異是必不可少的,富營養化會有不同的癥狀,即出現不同的優勢藻類種群,各種類型的水生生物會不平衡。然而,富營養化的必要條件基本相同,最重要的影響因素可歸納如下:

①總氮、總磷等營養鹽相對充足;

②鐵、矽含量適中;

③適宜的溫度、光照條件和溶解氧含量;

(4)水流流態緩慢,換水周期長。

只有當上述四個條件都適合時,才會出現壹些優勢藻種“瘋狂生長”和富營養化的現象。

關於富營養化成因的兩種理論

1.食物鏈理論:

這是荷蘭科學家馬丁·肖·鄧恩在1997年6月的“磷酸鹽技術研討會”上提出的。

根據這壹理論,自然水域中存在水生食物鏈。如果浮遊生物數量減少或捕食能力下降,藻類的生長就會超過消耗,平衡被打破,發生富營養化。這壹理論表明,營養負荷的增加並不是富營養化的唯壹原因。

2.生命周期理論:

這是近年來廣為接受的理論。

它認為,過多的含氮和含磷化合物排入水體,破壞了原有的生態平衡,使藻類大量繁殖,消耗了水中過多的氧氣,使魚類和浮遊生物缺氧死亡,屍體腐爛,造成水汙染。根據這壹理論,氮磷的過量排放是富營養化的根本原因,而藻類是富營養化的主體,其生長速度直接影響水質。在適宜的光照、溫度、pH值、矽等養分條件下,植物的生長依賴於外界提供給它們的最少的壹種或兩種養分。從藻源c 65438+OO6h ~ 0110n 16P可以看出,產生1 kg藻類需要358 g碳。因此,為了控制水體的富營養化,需要控制水體中氮、磷等營養物質的含量和比例。

食物鏈理論和生命周期理論爭論的焦點是氮和磷是否是富營養化的主要原因。

現在還沒有定論。但從目前我國水體富營養化的情況來看,富營養化的原因主要用後者(生命周期理論)來解釋。

水體富營養化的原因很多。在水體富營養化日益嚴重的今天,對水體富營養化成因的研究已經取得了壹定的成果,但對其成因的研究還有待進壹步深化。到目前為止,還沒有壹套成熟的理論可以用來預測實際水體富營養化的發生;富營養化指標沒有壹個被廣泛接受的嚴格的定量定義。因此,系統深入地研究水體富營養化的成因,對於有效地開展水體富營養化的綜合防治具有重要的理論意義和實用價值。

漫長的繁衍過程。對於不同的水域,由於水域的地理特征、自然氣候條件、水生態系統和汙染特征等。

具體原因是:

1農田化肥

為了促進植物的生長,增加農產品的產量,人們往往會施用更多的氮磷肥,而這些肥料在降雨或灌溉時很容易流失。氮磷營養鹽的流失模式為:(1)隨地表徑流進入地表水體;(2)潛流(壤土流)由入滲形成,通過土壤橫向移動,然後排入地表水體;(3)通過土層滲入地下水。前兩種類型是地表水富營養化的主要原因。最近的研究表明,磷可以通過土壤微孔結構的運動,以溶解或吸附在土壤上的顆粒形式滲入地下水流,進而進入江河、河流、湖泊或海灣,而氮(硝態氮)滲透性強,可以滲入地下水汙染地下水[3]。土壤在吸附和解吸氮、磷的過程中,壹部分溶解在水中,另壹部分保持吸附狀態,甚至在運動過程中與土壤顆粒壹起沈積,成為湖泊、河流或海底沈積物的壹部分。當流速、水溫和微生物結構發生變化時,沈積在底泥中的汙染物可以通過再懸浮和溶解的方式回到水中,構成水源的二次汙染。據調查,太湖底泥每年釋放的總氮和總磷約占總負荷的25% ~ 35%[4]。

2牲畜糞便

圈養的家禽、家畜特別是豬會產生大量富含營養物質和細菌的排泄物,這些排泄物很容易隨地表徑流和地下水流流入江河湖泊,汙染水體。此外,農田過量施用畜禽糞便還會造成糞便中的養分隨地表徑流和地下水流流失,從而汙染水體。草原過度放牧導致大量牲畜糞便滯留在草原上,造成養分過剩,破壞草原植被覆蓋;當降雨產生地表徑流時,植被覆蓋的破壞會加劇土壤和糞便的侵蝕,造成更多的養分流失和汙染。

3汙水灌溉

汙水作為可靠的水源和廉價的肥料用於灌溉農田,是汙水農業利用的壹種提倡方式。目的是通過土壤的凈化和作物對養分的吸收來凈化汙水。但是,由於壹些汙水中的營養物含量較高或技術原因,土壤和地表水經常受到汙染。根據對37個汙灌區的調查,發現32個灌區水質不符合要求。

4城市地表徑流

城市道路大多不透水,氮磷營養鹽主要隨地表徑流進入地表水體。城鎮氮磷營養鹽主要來源於人類生活垃圾、生活汙水和部分工商業廢水(如屠宰、食品、造紙、停車場等。).美國環境保護署將城市地表徑流列為美國河流和湖泊的第三大汙染源[5]。

5礦區地表徑流

在磷礦區,由於人類活動破壞了原有的土壤結構和植被,使土壤表面裸露。在降雨條件下,礦區散落的礦渣、泥沙、磷酸鹽等汙染物會隨地表徑流進入湖泊、水庫、河流、海灣,汙染水體。

6大氣沈積

大氣沈降不僅是懸浮顆粒物和有害氣體的來源之壹,也是氮的來源之壹。燃料燃燒時,氮以氮氧化物的形式進入空氣,隨雨雪降落在土壤或水體表面,汙染地表水源。

7 .人工養殖水體

很多水體既是水源,又是人工繁殖的場所。隨著水產養殖業的發展,人工餌料和魚的排泄物給水體帶來了大量的氮和磷。目前,我國湖庫人工養殖的餌料系數為3.0 ~ 4.0,已成為水體富營養化的另壹個來源。

望采納。

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