養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)

1、養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)第九章第九章 水中的有機(jī)物水中的有機(jī)物 掌握：天然水中有機(jī)物的分類、來源，表掌握：天然水中有機(jī)物的分類、來源，表示有機(jī)物含量的方法。腐殖質(zhì)的來源、分類示有機(jī)物含量的方法。腐殖質(zhì)的來源、分類和環(huán)境功能。水中持久性有機(jī)物污染物的種類，來和環(huán)境功能。水中持久性有機(jī)物污染物的種類，來源和危害。源和危害。 初步掌握：好氧有機(jī)物在水中德初步掌握：好氧有機(jī)物在水中德 分解，水中持久分解，水中持久性有機(jī)物污染物的生物富集的概念及影響因素。性有機(jī)物污染物的生物富集的概念及影響因素。 了解：腐殖質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)。水生生物積累持久了解：腐殖質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)。水生生物積累持久性有機(jī)污染物的速度。性有機(jī)污染物

2、的速度。 初步了解：持久性有機(jī)物在水初步了解：持久性有機(jī)物在水/氣兩相間的平衡及氣兩相間的平衡及從水中從水中的逸散規(guī)律。的逸散規(guī)律。 各種水體中普遍存在化學(xué)性質(zhì)和組成復(fù)雜的有各種水體中普遍存在化學(xué)性質(zhì)和組成復(fù)雜的有機(jī)物，即使未遭受污染，也會(huì)發(fā)現(xiàn)水體中存有種機(jī)物，即使未遭受污染，也會(huì)發(fā)現(xiàn)水體中存有種類和濃度各異的有機(jī)物。人為活動(dòng)導(dǎo)致大量有機(jī)類和濃度各異的有機(jī)物。人為活動(dòng)導(dǎo)致大量有機(jī)物質(zhì)排入水體，如工業(yè)廢水和生活污水等。水中物質(zhì)排入水體，如工業(yè)廢水和生活污水等。水中有機(jī)物通過直接或間接方式，影響水體物理、化有機(jī)物通過直接或間接方式，影響水體物理、化學(xué)、生物性質(zhì)。水中有機(jī)物從產(chǎn)生、存在和遷移學(xué)、生物

3、性質(zhì)。水中有機(jī)物從產(chǎn)生、存在和遷移轉(zhuǎn)化過程與水生生物（包括微生物、浮游生物、轉(zhuǎn)化過程與水生生物（包括微生物、浮游生物、魚類）組成和生命活動(dòng)（繁殖、生長(zhǎng)、死亡）過魚類）組成和生命活動(dòng)（繁殖、生長(zhǎng)、死亡）過程都存在十分密切的關(guān)系；水中有機(jī)物參與和調(diào)程都存在十分密切的關(guān)系；水中有機(jī)物參與和調(diào)節(jié)水中氧化節(jié)水中氧化還原、沉淀還原、沉淀溶解、絡(luò)合溶解、絡(luò)合解離、解離、吸附吸附解吸等一系列物理化學(xué)過程，解吸等一系列物理化學(xué)過程， 從而影響許多無機(jī)成分（特別是重金屬元從而影響許多無機(jī)成分（特別是重金屬元素和過渡金屬元素）的形態(tài)分布、遷移轉(zhuǎn)素和過渡金屬元素）的形態(tài)分布、遷移轉(zhuǎn)化和生物活性，影響碳酸鹽平衡和水體許

4、化和生物活性，影響碳酸鹽平衡和水體許多物理化學(xué)性質(zhì)（水色、透明度、表面活多物理化學(xué)性質(zhì)（水色、透明度、表面活性等）；水中廣泛存在多種持久性有毒有性等）；水中廣泛存在多種持久性有毒有機(jī)污染物，它們可被水生生物富集，進(jìn)而機(jī)污染物，它們可被水生生物富集，進(jìn)而通過食物鏈危害人類健康。因此，對(duì)水中通過食物鏈危害人類健康。因此，對(duì)水中有機(jī)物的深入研究對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖、水生生有機(jī)物的深入研究對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖、水生生物學(xué)、水質(zhì)保護(hù)均具有重要的理論和實(shí)踐物學(xué)、水質(zhì)保護(hù)均具有重要的理論和實(shí)踐意義。本章將介紹水體中主要有機(jī)物的種意義。本章將介紹水體中主要有機(jī)物的種類、來源、含量、及其含量的表示法、以類、來源、含量、及其含量

5、的表示法、以及主要類型有機(jī)物在水中的遷移、轉(zhuǎn)化及及主要類型有機(jī)物在水中的遷移、轉(zhuǎn)化及其與生物生長(zhǎng)和水質(zhì)的關(guān)系等。其與生物生長(zhǎng)和水質(zhì)的關(guān)系等。 第一節(jié) 概述一、天然水中有機(jī)物的種類和含量一、天然水中有機(jī)物的種類和含量 （一）按分散狀態(tài)分類（一）按分散狀態(tài)分類 1、顆粒狀有機(jī)物、顆粒狀有機(jī)物 顆粒狀有機(jī)物顆粒狀有機(jī)物各種天然水體中，都含有形形色色的顆各種天然水體中，都含有形形色色的顆粒粒物物。一般說來，顆粒物是指比溶解的低分子更大的各種高分。一般說來，顆粒物是指比溶解的低分子更大的各種高分子或多分子的實(shí)體。在水質(zhì)分析中，一般將平均顆粒直徑大子或多分子的實(shí)體。在水質(zhì)分析中，一般將平均顆粒直徑大于于0

6、.45mm的懸浮物稱為顆粒物。以顆粒狀存在的有機(jī)物稱的懸浮物稱為顆粒物。以顆粒狀存在的有機(jī)物稱為顆粒狀有機(jī)物，以符號(hào)為顆粒狀有機(jī)物，以符號(hào)POM表示；而小于表示；而小于0.45mm的部分的部分稱為溶解性有機(jī)物，以符號(hào)稱為溶解性有機(jī)物，以符號(hào)DOM表示。顆粒狀有機(jī)物的物表示。顆粒狀有機(jī)物的物理形狀可在普通光學(xué)顯微鏡下觀察，它沒有明顯的布朗運(yùn)動(dòng)，理形狀可在普通光學(xué)顯微鏡下觀察，它沒有明顯的布朗運(yùn)動(dòng)，在水體中可逐步沉降進(jìn)入底泥。顆粒狀有機(jī)物由有生命的有在水體中可逐步沉降進(jìn)入底泥。顆粒狀有機(jī)物由有生命的有機(jī)體（如浮游生物）和有機(jī)碎屑組成。其化學(xué)組成十分復(fù)雜，機(jī)體（如浮游生物）和有機(jī)碎屑組成。其化學(xué)組成

7、十分復(fù)雜，現(xiàn)已鑒定出的化學(xué)成分包括脂肪酸、葉綠素、類胡蘿卜素、現(xiàn)已鑒定出的化學(xué)成分包括脂肪酸、葉綠素、類胡蘿卜素、維生素維生素B12、單糖（葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和木糖）、單糖（葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和木糖）、氨基酸（谷氨酸、天門冬氨酸、精氨酸、絲氨酸、脯氨酸、氨基酸（谷氨酸、天門冬氨酸、精氨酸、絲氨酸、脯氨酸、丙氨酸和甘氨酸等）以及多核苷酸和腺三磷等。丙氨酸和甘氨酸等）以及多核苷酸和腺三磷等。 事實(shí)上，水體中的顆粒狀有機(jī)物一般并事實(shí)上，水體中的顆粒狀有機(jī)物一般并不是以純粹單一的狀態(tài)存在，而是與無機(jī)不是以純粹單一的狀態(tài)存在，而是與無機(jī)顆粒物緊密結(jié)合成為有機(jī)顆粒物緊密結(jié)合成為有機(jī)無機(jī)復(fù)合體，

8、無機(jī)復(fù)合體，同時(shí)顆粒物能吸附水中大量有機(jī)、無機(jī)化同時(shí)顆粒物能吸附水中大量有機(jī)、無機(jī)化合物。因此顆粒物對(duì)于物質(zhì)在水中的遷移合物。因此顆粒物對(duì)于物質(zhì)在水中的遷移轉(zhuǎn)化、生態(tài)效應(yīng)和水處理流程等有著十分轉(zhuǎn)化、生態(tài)效應(yīng)和水處理流程等有著十分重要的影響。對(duì)中國(guó)東部包括黑龍江、松重要的影響。對(duì)中國(guó)東部包括黑龍江、松花江、黃河、長(zhǎng)江等花江、黃河、長(zhǎng)江等14條河流水體懸浮物條河流水體懸浮物的測(cè)定表明，顆粒物中的有機(jī)的測(cè)定表明，顆粒物中的有機(jī)0.6.21%，中，中位數(shù)為位數(shù)為2.92%, 平均占平均占3.19%。2、溶解性有機(jī)物、溶解性有機(jī)物 按照上述實(shí)用上的分類方法，“溶解性有機(jī)物”實(shí)際上是包括膠體和真溶液兩種狀

9、態(tài)存在的有機(jī)物，其中大部分呈膠體狀態(tài)。其成分也很復(fù)雜，比較重要的有碳水化合物、蛋白質(zhì)及其衍生物、類脂化合物、維生素和腐殖質(zhì)等。 （1）碳水化合物 包括各種多糖和復(fù)雜的多糖類；海水中碳水化合物的總濃度為200-600 mg/L。（2）含氮有機(jī)化合物）含氮有機(jī)化合物(DON) 主要為蛋白質(zhì)腐解產(chǎn)物以及細(xì)胞分泌物，如胞外蛋白、球蛋白以及氨基酸。我國(guó)主要淡水湖泊總有機(jī)氮（TON）的含量在0.127.38 l mg/L之間，多數(shù)在2 .5 mg/L以下，總有機(jī)氮中可溶性有機(jī)氮占40%60%左右。 表表9-1 海水中溶解有機(jī)氮含量（海水中溶解有機(jī)氮含量（mg/l) 位置位置東北太平洋東北太平洋 黑海黑海地

10、中海西部地中海西部氧化方法氧化方法深度（深度（m）：）：0100 100300 3001000 10002000 2000以上以上作者作者 則外線照射則外線照射 0.084（0.0700.110） 0.070（0.0560.084） 0.049（0.0280.070） 0.049（0.0280.056） Holm-Hansen等等凱氏消解凱氏消解0.110（0.0840.110）0.098（0.0910.110）0.084（0.0770.094）0.0700.060Skopintsev等等紫外線照射紫外線照射0.073(0.0490.084)0.046(0.0280.063)0.046(0.0

11、360.064)0.067(0.0200.094)Banoub等等 游離氨基酸主要有甘氨酸、谷氨酸、游離氨基酸主要有甘氨酸、谷氨酸、賴氨酸、天門冬氨酸、絲氨酸、亮氨賴氨酸、天門冬氨酸、絲氨酸、亮氨酸和頡氨酸等。酸和頡氨酸等。在海水中總的游離氨在海水中總的游離氨基酸的含量為基酸的含量為16124mg/L，結(jié)合氨，結(jié)合氨基酸含量變化于基酸含量變化于2120 mg/L之間。之間。此外，海水中還存在其他一些含氮化此外，海水中還存在其他一些含氮化合物，如尿素（合物，如尿素（CO(NH2)2，含量約位，含量約位（ 5mg/L），腺嘌呤（），腺嘌呤（C6H5N5，1001000 mg/L）和尿嘧啶）和尿嘧啶

12、（C4H4N2O2，300mg/L）等。）等。（3）類脂化合物）類脂化合物 類脂化合物類脂化合物 包括脂肪酸或含有結(jié)合磷酸包括脂肪酸或含有結(jié)合磷酸的脂類及其衍生物，如脂肪醇、甘油、膽的脂類及其衍生物，如脂肪醇、甘油、膽固醇等固醇等；水體中類脂化合物的含量較低，水體中類脂化合物的含量較低，海水中總脂肪酸含量平均約為海水中總脂肪酸含量平均約為5 mg/L，由，由于他們?cè)谒休^難分解，因此比較容易從于他們?cè)谒休^難分解，因此比較容易從水中檢出。水中檢出。 （4）維生素）維生素 在海水中的已檢出的維生素主要有三在海水中的已檢出的維生素主要有三種種B族維生素，即維生素族維生素，即維生素B12，維生素，維

13、生素B1和維生素和維生素H（生物素）。（生物素）。 水體中維生素與生物生長(zhǎng)有密切關(guān)系，水體中維生素與生物生長(zhǎng)有密切關(guān)系，但其含量甚微。海水中維生素但其含量甚微。海水中維生素B12的的含量在含量在0.1-4 mg/L之間，之間，B1的含量的含量可達(dá)十幾可達(dá)十幾mg/L，維生素，維生素H的含量為幾的含量為幾個(gè)個(gè)mg/L。（5）其它簡(jiǎn)單有機(jī)化合物）其它簡(jiǎn)單有機(jī)化合物 水體中簡(jiǎn)單有機(jī)物包括羧酸，如乙酸、水體中簡(jiǎn)單有機(jī)物包括羧酸，如乙酸、乳酸、羥基乙酸、蘋果酸、檸檬酸，以及乳酸、羥基乙酸、蘋果酸、檸檬酸，以及各種氨基酸等。各種氨基酸等。它們是水中微生物生命活它們是水中微生物生命活動(dòng)所分泌的產(chǎn)物或復(fù)雜有機(jī)

14、物的降解產(chǎn)物。動(dòng)所分泌的產(chǎn)物或復(fù)雜有機(jī)物的降解產(chǎn)物。 （6）腐殖質(zhì)）腐殖質(zhì) 腐殖質(zhì)是有機(jī)物在微生物作用下，經(jīng)過分解轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)是有機(jī)物在微生物作用下，經(jīng)過分解轉(zhuǎn)化和再合成形成的、性質(zhì)不同于原有機(jī)物的新的一和再合成形成的、性質(zhì)不同于原有機(jī)物的新的一類物質(zhì)，在土壤和水體中廣泛分布。類物質(zhì)，在土壤和水體中廣泛分布。水體底泥中水體底泥中的腐殖質(zhì)含量一般為的腐殖質(zhì)含量一般為1%3%，某些地區(qū)可達(dá)，某些地區(qū)可達(dá)8%一一l0左右。河水中腐殖質(zhì)含量平均是左右。河水中腐殖質(zhì)含量平均是l 0一一15mg/L，在某些情況下，可達(dá)到，在某些情況下，可達(dá)到200 mg/L，沼澤水中常含有豐富的腐殖質(zhì)。湖水中腐殖質(zhì)含沼澤水

15、中常含有豐富的腐殖質(zhì)。湖水中腐殖質(zhì)含量變化較大，在量變化較大，在 1一一150 mg/L之間，干旱地區(qū)由含碳酸鹽巖石為底所組之間，干旱地區(qū)由含碳酸鹽巖石為底所組成的湖泊里，腐殖質(zhì)含量不高，分布在北方針葉成的湖泊里，腐殖質(zhì)含量不高，分布在北方針葉林沼澤地帶內(nèi)湖泊，腐殖質(zhì)含量極高林沼澤地帶內(nèi)湖泊，腐殖質(zhì)含量極高 表表 92 海水中某些有機(jī)物（平均）海水中某些有機(jī)物（平均）濃度濃度 有機(jī)物 濃度（mol/l) 有機(jī)物 濃度（mol/l) 醋酸 a-氨基丙酸 精氨酸 天門冬氨酸 檸檬酸 半胱氨酸 谷氨酸 甘氨酸 乙醇酸 組氨酸 對(duì)-羥基苯甲酸 2.0010 1.1210 1.1510 1.2010 1

16、.0410 1.6510 1.0910 4.0010 7.8910 2.5810 4.3210 羥基脯氨酸 乳酸 白氨酸 賴氨酸 蘋果酸 脯氨酸 絲氨酸 蘇氨酸 色氨酸 結(jié)氨酸 3.0510 1.1110 7.6310 6.8510 1.4910 1.7410 1.9010 8.4010 9.8010 5.2410 5.1310-4-6-7-7-7-5-7-7-7-7-7-7-7-7-6-6-6-6-6-5-9-5 腐殖質(zhì)腐殖質(zhì) 腐殖質(zhì)是有機(jī)物在微生物作用下，經(jīng)過哦分解轉(zhuǎn)化和再合成行成德 ，其性質(zhì)不同原有有機(jī)物，砸土壤和水體中廣泛分布。 表表 9-3 各類水中有機(jī)碳的含量（各類水中有機(jī)碳的含量

17、（mg/L)形 態(tài)河 水河 口水近岸海 水大洋表層水大洋深層水生活污水溶 解態(tài) 顆粒 太1020（50) 51015(20) 0.5515(20)0,11.0 11.5 0.011.0 0.50.8 0.0030.1 100 200總 量1530(60)110(25)16(21)12.50.50.8 300(二）按對(duì)水質(zhì)影響和危害方式分類二）按對(duì)水質(zhì)影響和危害方式分類 1.耗氧有機(jī)物耗氧有機(jī)物 耗氧有機(jī)物主要是指水體中被溶解耗氧有機(jī)物主要是指水體中被溶解氧所氧化的各種有機(jī)物，主要包括動(dòng)、植物殘?bào)w和氧所氧化的各種有機(jī)物，主要包括動(dòng)、植物殘?bào)w和生活污水及某些工業(yè)廢水中的碳水化合物、脂肪、生活污水及

18、某些工業(yè)廢水中的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等易分解的有機(jī)物蛋白質(zhì)等易分解的有機(jī)物。這類有機(jī)物在微生物作這類有機(jī)物在微生物作用下氧化分解需要大量消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)用下氧化分解需要大量消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化，因此統(tǒng)稱為好氧有機(jī)物。惡化，因此統(tǒng)稱為好氧有機(jī)物。 CH2O + O2 CO2 + H2O 2. 有毒有機(jī)物有毒有機(jī)物 有毒有機(jī)物是指本身具有生物毒性有毒有機(jī)物是指本身具有生物毒性的各種有機(jī)化合物。的各種有機(jī)化合物。二、二、 反映看有機(jī)物含量的水反映看有機(jī)物含量的水質(zhì)參數(shù)質(zhì)參數(shù) 水中有機(jī)污染物成分非常復(fù)雜。難以一一水中有機(jī)污染物成分非常復(fù)雜。難以一一測(cè)定。傳統(tǒng)上常采用一些測(cè)定。傳統(tǒng)上

19、常采用一些“間接性指標(biāo)間接性指標(biāo)” 反反映水中有機(jī)物的含量和污染狀況，這些指標(biāo)主映水中有機(jī)物的含量和污染狀況，這些指標(biāo)主要包括以下幾類：要包括以下幾類： （一（一)生化需氧量（生化需氧量（BOD） 生化需氧量（生化需氧量（BOD）是指好氧條件下。）是指好氧條件下。單位體積水質(zhì)需要氧物質(zhì)生化分解過程中所消單位體積水質(zhì)需要氧物質(zhì)生化分解過程中所消耗的溶解氧的量。水中耗氧有機(jī)物含量超高時(shí)，耗的溶解氧的量。水中耗氧有機(jī)物含量超高時(shí)， 生物氧化過程需要的氧量也越高。因此生物氧化過程需要的氧量也越高。因此BOD此定實(shí)際上是對(duì)可降解有機(jī)物含量的間接測(cè)量。此定實(shí)際上是對(duì)可降解有機(jī)物含量的間接測(cè)量。（二）（二）

20、 化學(xué)需氧量（化學(xué)需氧量（COD） 化學(xué)需氧量（化學(xué)需氧量（COD）是指在一定條件下，用）是指在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑氧化水中有機(jī)物時(shí)所消耗氧化劑的量，強(qiáng)氧化劑氧化水中有機(jī)物時(shí)所消耗氧化劑的量，以氧的以氧的mg/L為單位表示。為單位表示。 （三）（三） 總需氧量（總需氧量（TOD） 總需氧量（總需氧量（TOD）是指水中河無機(jī)物質(zhì)燃燒）是指水中河無機(jī)物質(zhì)燃燒變成穩(wěn)定的氧化物所需要的氧量，包括難以分解變成穩(wěn)定的氧化物所需要的氧量，包括難以分解的有機(jī)物含量，同時(shí)也包括一些無機(jī)硫、磷等元的有機(jī)物含量，同時(shí)也包括一些無機(jī)硫、磷等元素全部氧化所需要的氧量。素全部氧化所需要的氧量。 總需要氧量的測(cè)定采用儀器

21、分析法，其基本總需要氧量的測(cè)定采用儀器分析法，其基本原理是以含有微量氧的氮?dú)鉃檩d氣，連續(xù)通過燃原理是以含有微量氧的氮?dú)鉃檩d氣，連續(xù)通過燃燒反應(yīng)室，當(dāng)一定量水量注入反應(yīng)室、在高溫?zé)磻?yīng)室，當(dāng)一定量水量注入反應(yīng)室、在高溫（900 C)和鉑催化劑的作用下，水中的還原性物和鉑催化劑的作用下，水中的還原性物質(zhì)立即質(zhì)立即o0 被氧化，消耗了載氣中的氧氣導(dǎo)致載氣中的氧氣濃度被氧化，消耗了載氣中的氧氣導(dǎo)致載氣中的氧氣濃度降低，其氧濃度的變化氧化好氧濃度檢測(cè)器測(cè)定，降低，其氧濃度的變化氧化好氧濃度檢測(cè)器測(cè)定，通過與已知總需氧量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行比較，即可求通過與已知總需氧量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行比較，即可求得樣品總需氧量。

22、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有鄰苯二甲酸等，其總得樣品總需氧量。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有鄰苯二甲酸等，其總需氧量可按其燃燒反應(yīng)式計(jì)算需氧量可按其燃燒反應(yīng)式計(jì)算： 2KHC6H4(COO)2+15O25H2O+K2O+16CO2 （四）總有機(jī)碳（四）總有機(jī)碳（TOD） 總有機(jī)碳（總有機(jī)碳（TOD）是以碳的含量表示水中有機(jī)物總）是以碳的含量表示水中有機(jī)物總量的綜合指標(biāo)，他能較全面的反映出水中有機(jī)物的量的綜合指標(biāo)，他能較全面的反映出水中有機(jī)物的污染程度。在國(guó)外已經(jīng)普片的應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)。污染程度。在國(guó)外已經(jīng)普片的應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)。 第二節(jié)第二節(jié) 天然有機(jī)物的耗氧有機(jī)物天然有機(jī)物的耗氧有機(jī)物（一） 耗氧有機(jī)物的種類耗氧有機(jī)物的種類 耗氧有

23、機(jī)物主要包括碳水化合物、脂肪類物質(zhì)、蛋白質(zhì)類物質(zhì)等可生物降解的有機(jī)物質(zhì)。 碳水化臺(tái)物是指一大類含碳水化臺(tái)物是指一大類含C、H、O的化合物，其通的化合物，其通式可表示為式可表示為Cx(H20)y。碳水化合物根據(jù)分子構(gòu)造的特碳水化合物根據(jù)分子構(gòu)造的特點(diǎn)通常分為三類，點(diǎn)通常分為三類，(1)單糖，如戊糖和己糖單糖，如戊糖和己糖 (2)二糖，二糖，如蔗糖、麥芽糖、乳糖；如蔗糖、麥芽糖、乳糖；(3)多糖，是由已糖和其他單多糖，是由已糖和其他單糖聚合而成，如淀粉、纖維、半纖維等。糖聚合而成，如淀粉、纖維、半纖維等。 脂肪類物質(zhì)脂肪類物質(zhì)是是由脂肪酸由脂肪酸和和甘油脫水甘油脫水縮合生成的脂類縮合生成的脂類化合

24、物化合物，常溫下為固體的是脂肪，多來自動(dòng)物；液體，常溫下為固體的是脂肪，多來自動(dòng)物；液體狀態(tài)的是油，多來自植物。這類物質(zhì)也是由狀態(tài)的是油，多來自植物。這類物質(zhì)也是由C、H、O組成的不含氮的有機(jī)物，其通式為：組成的不含氮的有機(jī)物，其通式為：CH2R-CHR¢-CH2R¢¢，其中，其中R、R¢ 和和R¢¢為飽和或不飽和脂肪酸側(cè)鏈。為飽和或不飽和脂肪酸側(cè)鏈。這類物質(zhì)比碳水化合物難于生物降解，可能是由這類物質(zhì)比碳水化合物難于生物降解，可能是由于不溶于水而聚集成團(tuán)，使細(xì)菌不易生長(zhǎng)繁殖。于不溶于水而

25、聚集成團(tuán)，使細(xì)菌不易生長(zhǎng)繁殖。如果有乳化劑存在把它們分散開，將有利于發(fā)生如果有乳化劑存在把它們分散開，將有利于發(fā)生降解。降解。 蛋白質(zhì)是由碳、氫、氧和氮組成的復(fù)雜化臺(tái)物，蛋白質(zhì)是由碳、氫、氧和氮組成的復(fù)雜化臺(tái)物，在少數(shù)蛋白質(zhì)中還含有磷和硫。在少數(shù)蛋白質(zhì)中還含有磷和硫。蛋白質(zhì)分于是由蛋白質(zhì)分于是由氨基酸分于通過肽鍵連結(jié)而成的。肽鍵是由一個(gè)氨基酸分于通過肽鍵連結(jié)而成的。肽鍵是由一個(gè)氨基酸的羧基同另一個(gè)氨基酸的氨基脫水形成的氨基酸的羧基同另一個(gè)氨基酸的氨基脫水形成的酰胺基。由兩個(gè)、三個(gè)和三個(gè)以上氨基酸分子的酰胺基。由兩個(gè)、三個(gè)和三個(gè)以上氨基酸分子的結(jié)合依次稱為二肽、三肽和多肽。污水中的蛋白結(jié)合依次稱

26、為二肽、三肽和多肽。污水中的蛋白質(zhì)類物質(zhì)包括各種蛋質(zhì)類物質(zhì)包括各種蛋白質(zhì)及其不同程度的降解產(chǎn)其不同程度的降解產(chǎn)物。物。（二）耗氧有機(jī)物的來源（二）耗氧有機(jī)物的來源水環(huán)境中的有機(jī)物來源于天然有機(jī)物及其分解產(chǎn)物、生物活動(dòng)產(chǎn)物、人類生活廢物和各種工業(yè)廢物等方面。除工業(yè)廢物中包括若干簡(jiǎn)單化臺(tái)物外，其余大多是復(fù)雜的有機(jī)物。按水體中有機(jī)物的產(chǎn)生方式可分為內(nèi)源和外來源。 1. 內(nèi)源內(nèi)源是指水體中水生植物和藻類光合作用所產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)。水生植物可分為挺水植物、沉水植物和浮游植物三類，在水體（河流、湖泊、水庫、海洋等）均有各種類型水生植物的生長(zhǎng)，特別是在靠近岸邊的淺水區(qū)域常是水生植物的旺盛生長(zhǎng)區(qū)。水生植物通過光

27、合作用利用太陽能將大氣或溶解于水中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓衔?，可?jiǎn)單表示為： CO2 + H2O C(H2O) + O2 所形成的碳水化合物進(jìn)一步經(jīng)過復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)形成機(jī)體所需的蛋白質(zhì)、脂肪等各類有機(jī)物質(zhì)。 當(dāng)植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分供給充分時(shí)，植物生長(zhǎng)迅速，光合作用強(qiáng)烈，有機(jī)物積累多。積累的有機(jī)物如不從水體中去除，植物死亡后即成為水體耗氧有機(jī)物質(zhì)的給源，在生物降解過程中消耗水中的溶解氧。此外，水生植物在生長(zhǎng)過程中還可向水體分泌釋放各種溶解性有機(jī)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、酶類、糖類、有機(jī)酸以及其它有機(jī)物等，這些有機(jī)物也可進(jìn)行耗氧生物降解消耗水中的溶解氧。 從水體初級(jí)生產(chǎn)力來看，在大多數(shù)水體中藻類的作用遠(yuǎn)超過水

28、生植物。而且有些藻類其繁殖速度快，具有很高的初級(jí)生產(chǎn)量，是水體耗氧有機(jī)物的重要來源。根據(jù)化學(xué)分析，藻類與氮、磷的密切關(guān)系從其原生質(zhì)組成也可看出： C106H263O110N16P 或 (CH2O)106(NH3)16(H3PO4) 其光合作用可簡(jiǎn)單表示為： 106C02十16NO3 十HPO4十122H20十18H 十（energy 十 trace elements ） C106H263O110N16P 2. 外源外源o 外源有機(jī)物包括來源于水體之外，以各種途徑和方式進(jìn)入水體的所有有機(jī)物質(zhì)。外源既有人為源又有天然源，人為源是通過人類活動(dòng)直接或間接排入水體的各類污染物質(zhì)；天然源指地球水分自然循環(huán)

29、過程中，從水體外遷移進(jìn)入水體的各種物質(zhì)。目前，全球水體有機(jī)污染呈加重趨勢(shì)，人為活動(dòng)是導(dǎo)致水體有機(jī)污染的主要原因。(1) 人為污染源人為污染源l工業(yè)廢水工業(yè)廢水 :工業(yè)廢水來自工業(yè)生產(chǎn)過程，其水質(zhì)和水量隨生產(chǎn)過程而有很大差別。輕工業(yè)幾乎均以輕工業(yè)幾乎均以農(nóng)副產(chǎn)品為原料進(jìn)行加工，如造紙、紡織、制革農(nóng)副產(chǎn)品為原料進(jìn)行加工，如造紙、紡織、制革和食品加工等行業(yè)，在加工過程中消耗水量的和食品加工等行業(yè)，在加工過程中消耗水量的80成為廢水而排放，廢水中含有大量的易降解有成為廢水而排放，廢水中含有大量的易降解有機(jī)物質(zhì)，此外還含有顏料、色素等。重工業(yè)以及機(jī)物質(zhì)，此外還含有顏料、色素等。重工業(yè)以及石油化工等也需要

30、大量用水，排放廢水中除含有石油化工等也需要大量用水，排放廢水中除含有各種有機(jī)污染物外，同時(shí)還含有其它污染物，如各種有機(jī)污染物外，同時(shí)還含有其它污染物，如懸浮有機(jī)無機(jī)顆粒、酸堿物質(zhì)、熱污染、放射性懸浮有機(jī)無機(jī)顆粒、酸堿物質(zhì)、熱污染、放射性污染物、重金屬、油類污染物等。工業(yè)廢水的排污染物、重金屬、油類污染物等。工業(yè)廢水的排放量大，化學(xué)成分復(fù)雜，其中有不少有機(jī)成分水放量大，化學(xué)成分復(fù)雜，其中有不少有機(jī)成分水體自身難以凈化、處理困難。體自身難以凈化、處理困難。 生活污水生活污水 生活污水主要來自家庭、餐飲業(yè)、學(xué)校、旅游服務(wù)業(yè)、城市公用設(shè)施等，包括廚房、廁所、洗衣、淋浴以及其它途徑排放的廢水，其總排放量

31、非?？捎^。生活污水常含有高量的耗氧有機(jī)物，如纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等懸浮態(tài)或溶解態(tài)有機(jī)物質(zhì)，還含有氮、磷、硫等營(yíng)養(yǎng)鹽類和各種微生物。一般生活污水懸浮固體物的含量在200400 mg/L之間，BOD5在200400mg/L之間。表9-4中列出了我國(guó)某些工業(yè)廢水和城市污水的有機(jī)污染情況。生活污水生活污水水污染工業(yè)廢水的危害我的魚呀！表表9-4 我國(guó)某些工業(yè)廢水、城市污水中的我國(guó)某些工業(yè)廢水、城市污水中的BOD5和和COD值值 污水類型BOD5（mg/L） COD (mg/L)石油加工 油頁巖石油廠 焦化廠皮革廠造紙廠腈綸廠 1）飽和塔 2）解析塔印染廠 化纖廠 1）酸性廢水2）堿性廢水一

32、般城市污水 混有工業(yè)廢水的城市污水 200250 14202070 2202250 680 815 350 50 180 3865 83207 75200 57007000 52457778 20772767 1856 2660 1100 108 211 111162 395828 農(nóng)業(yè)退水農(nóng)業(yè)退水 農(nóng)業(yè)退水包括農(nóng)村污水和灌溉排水，是水體有機(jī)污染的廣大面源。往往是量小分散，通過曲折渠道，影響地下水與地表水。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水常含有很高的有機(jī)物，如牛圈排出水中有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)4300 mg/L，豬圈排出水中達(dá)1300 mg/L。此外，化肥、農(nóng)藥的不合理施用，使農(nóng)田地表徑流中含有大量的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有毒

33、農(nóng)藥，可加重水體有機(jī)污染 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水 水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中常需要通過施肥提高水體肥力，同時(shí)魚蝦貝類的餌料主要為有機(jī)物質(zhì)，如青草、秸稈和其它含有機(jī)物的魚飼料等。因此養(yǎng)殖水體常含有較高的有機(jī)物含量。適量的有機(jī)物對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖水體本身而言并不視為污染，但養(yǎng)殖水如排入河流、湖泊等天然水體，則可導(dǎo)致這些水體的富營(yíng)養(yǎng)化，耗氧有機(jī)物污染，同時(shí)，不合理的養(yǎng)殖水域規(guī)劃和養(yǎng)殖技術(shù)，如以不合理的養(yǎng)殖方式在湖泊和近海岸水域進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，可能對(duì)這些水域造成直接污染，影響其自然生態(tài)功能。(2)天然水的循環(huán)天然水的循環(huán) 在水分自然循環(huán)過程中，陸源可溶性有機(jī)物，如腐殖酸、蛋白質(zhì)、糖類和其它簡(jiǎn)單有機(jī)化合物等，可溶于水中并

34、隨水遷移進(jìn)入水體；在降雨徑流強(qiáng)度較高時(shí)，有機(jī)殘?bào)w或吸附于無機(jī)顆粒物中的有機(jī)物可隨徑流進(jìn)入水體。因此河流湖泊的集雨區(qū)的植被可成為水體有機(jī)物質(zhì)的補(bǔ)給源， 遷移進(jìn)入水體的有機(jī)物的數(shù)量和種類與植被類型和覆蓋程度有密切關(guān)系。此外，河流湖泊集水區(qū)中的沼澤水補(bǔ)給也是水體中有機(jī)物的來源之一。沼澤水中含有大量腐殖酸類物質(zhì)，有機(jī)碳含量可達(dá)50 mg /L，可通過與河流、湖泊水體之間的動(dòng)態(tài)循環(huán)進(jìn)入水體。二、耗氧有機(jī)物的變化二、耗氧有機(jī)物的變化（一）耗氧有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化（一）耗氧有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化 耗氧有機(jī)物對(duì)水體的主要危害是消耗水中的溶解氧，破壞水體的自凈功能。大然水體中溶解氧正常情況下一般為5一10 mg/L。當(dāng)有

35、機(jī)物質(zhì)排入水體后，先被好氧微生物分解，使水體的溶解氧迅速降低。在有機(jī)物濃度較低時(shí)，如果溶解氧能得到及時(shí)補(bǔ)給，有機(jī)物將被徹底降解為簡(jiǎn)單無機(jī)物。 好氧條件下，微生物在降解碳水化合物和脂肪類化合物過程中以氧作為受氫體，降解的產(chǎn)物為二氧化碳和水，蛋白質(zhì)及含氮有機(jī)物的降解產(chǎn)物除二氧化碳和水外，產(chǎn)生的氨在有氧情況下，可進(jìn)一步被亞硝化細(xì)菌(主要為亞硝化單胞菌屬)和硝化細(xì)菌（主要為硝化桿菌屬）作用下氧化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽： 2NH3 + O2 NO2- +H2O +2H+ (9-3) 2NO2- + O2 2NO3- (9-4) 上述過程也會(huì)消耗水中的溶解氧。根據(jù)式（9-3）和（9-4）計(jì)算可知，水中1mg

36、/L的氨態(tài)氮（NH3-N）氧化為硝態(tài)氮的理論耗氧量為3.78 mgO2/L。同時(shí)，通過上述轉(zhuǎn)化過程，使水體中生物有效的氮濃度增加，從而促進(jìn)藻類滋生，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。當(dāng)水體有機(jī)物污染負(fù)荷較高，耗氧速度超過水體復(fù)氧速度時(shí)，有機(jī)物的好氧降解過程將被厭氧微生物作用下的厭氣分解過程所取代，即發(fā)生腐敗現(xiàn)象。 微生物對(duì)有機(jī)物的厭氣降解過程中，以糖酵解轉(zhuǎn)化形成的丙酮酸或其它轉(zhuǎn)化過程的中間產(chǎn)物作為受氫體，發(fā)生不完全氧化形成低級(jí)的有機(jī)酸(乳酸和醋酸等)、醇、醛、二氧化碳以及甲烷、硫化氫、氨等惡臭物質(zhì)，使水變質(zhì)發(fā)臭。累積的氨、硫化氫等對(duì)水生生物如魚類等產(chǎn)生毒害作用。 4. 氧下垂曲線在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用氧下垂曲線在

37、水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用v水域中氧含量與魚類等水生生物的關(guān)系密切。由于耗氧有機(jī)物污染導(dǎo)致水中溶解氧降低，當(dāng)溶解氧含量低于一定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖造成危害。因此，了解水中有機(jī)污染物的耗氧情況和溶解氧的變化動(dòng)態(tài)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有重要意義。當(dāng)水域中溶解氧降到34mg/L時(shí)，魚類一般會(huì)出現(xiàn)缺氧浮頭，2mg/L以下時(shí)其存活受到嚴(yán)重威脅。我國(guó)漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在連續(xù)24小時(shí)中，16小時(shí)以上溶解氧必須大于5mg/L，其余任何時(shí)候不能低于3mg/L。 由于冷水性鮭科魚類對(duì)溶解氧的需求量大，因此規(guī)定鮭科魚棲息水域冰封期任何時(shí)候不得低于4 mg/L。有機(jī)物在水中的厭氣分解產(chǎn)物，如各種有機(jī)酸、氨、硫醇、H2S等還可對(duì)養(yǎng)殖生

38、物產(chǎn)生毒性。另一方面，魚類生長(zhǎng)需要供給充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此人為投餌和施肥成為必要。如何既保證魚類對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要，又不至于污染水體是水產(chǎn)養(yǎng)殖所需要解決的問題。l為確保安全生產(chǎn)，養(yǎng)殖水中的有機(jī)物負(fù)荷的數(shù)量不能太大，因此需要合理施肥和投餌，掌握的原則是l、施有機(jī)肥后，氧下垂曲線的臨界點(diǎn)溶氧含量應(yīng)在所養(yǎng)魚種容許的溶氧低限以上；2、最好在第一次氧下垂曲線拐點(diǎn)之后，再第二次施用有機(jī)肥。因此，可根據(jù)所養(yǎng)魚類對(duì)溶氧及有機(jī)物質(zhì)的忍耐能力，確定容許的臨界氧虧值。然后根據(jù)水體的自凈力即可算出水體合理的有機(jī)物負(fù)荷量。n 為降低有機(jī)肥的耗氧量，可對(duì)有機(jī)肥實(shí)行預(yù)處理，使第一階段分解過程在魚池外完成。例如：有機(jī)肥或污水先

39、經(jīng)沉淀，曝氣，氧化塘等處理或泥制發(fā)酵，降解以后再放進(jìn)魚池。注意有機(jī)肥和無機(jī)肥混合施用，少量多次施用。n 投餌時(shí)應(yīng)注意選擇粘結(jié)性好、不易敗壞水質(zhì)的餌料，合理投餌，根據(jù)放養(yǎng)數(shù)量、個(gè)體發(fā)育大小來確定投餌量。盡量減少殘餌。還可以做一個(gè)細(xì)目的網(wǎng)篩，沉放水底，作為接受器每日檢查餌料利用情況，根據(jù)殘餌數(shù)量來修正或確定投餌量。n 此外，通過動(dòng)力增氧（如曝氣等）和生物增氧(控制浮游植物的種類和數(shù)量、移殖一定數(shù)量和種類的水草等)、配養(yǎng)一定量的濾食性魚類，施用化學(xué)絮凝劑等措施，可增加水中的溶解氧含量，加速有機(jī)物的分解，提高水體的自凈能力。 三、三、 水中的腐殖質(zhì)水中的腐殖質(zhì)（一）腐殖質(zhì)的來源和分類一）腐殖質(zhì)的來源和

40、分類 在水體和土壤中存在的有機(jī)物分為兩類，一類是構(gòu)成生物體的物質(zhì)，如各種碳水化合物、木質(zhì)素、脂肪、蛋白質(zhì)等。它們都是有機(jī)物中常見的有機(jī)化合物，這類化合物在有機(jī)質(zhì)中占的數(shù)量不多，約占有機(jī)質(zhì)總量的10%15%。另一類稱為腐殖質(zhì)，約占有機(jī)質(zhì)總量的85%95%，它是環(huán)境中分布最為廣泛的天然有機(jī)物，幾乎所有大氣外的環(huán)境介質(zhì)中均勻分布，如土壤、河流、湖泊以及海洋等。 腐殖質(zhì)迄今缺乏嚴(yán)格的化學(xué)定義。 實(shí)際中，一般根據(jù)其在堿和酸溶液中的溶解特性劃分成三類：胡敏酸富里酸胡敏酸 環(huán)境中腐殖質(zhì)是有機(jī)物在微生物作用下經(jīng)過分分解、轉(zhuǎn)化和合成等復(fù)雜反應(yīng)所形成的性質(zhì)不同與原有機(jī)物的新的一類物質(zhì)。（二）腐殖質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)（二

41、）腐殖質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)1.腐殖質(zhì)的元素組成腐殖質(zhì)的元素組成腐殖質(zhì)的組成元素主要為C、O、H約占90%，此外，還含有氮，琉等元素。胡敏酸的含氮量高于富里酸，而含氧量低于富里酸。元素胡敏酸（%）富里酸（%）COHNS 53.858.7 32.838.3 3.26.2 0.84.3 0.11.5 40.750.6 39.749.8 3.87.0 0.93.3 0.13.62.腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 與構(gòu)成生物體的大分子物質(zhì)不同，腐殖質(zhì)無單一固定的結(jié)構(gòu)式，每一種成分胡敏酸、富里酸以及胡敏素都被認(rèn)為是由一系列不同結(jié)構(gòu)的分子所組成，很少有完全相同的結(jié)構(gòu)式或反應(yīng)基團(tuán)。O3.腐殖質(zhì)的功能基團(tuán) 腐殖質(zhì)的

42、化學(xué)活性源于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和所帶的多種功能基團(tuán)特別是含氧功能基團(tuán)。主要功能基團(tuán)包括羧基（-COOH)、酚羥基（-OH）、醇羥基（-OH）、羰基（-C-）及甲氧基（-OCH3）等，此外（-NH2）、醚基（-O-）、酰胺基（-CONH2）、環(huán)氮基（-N=）等。（三）腐殖質(zhì)在水環(huán)境中的作用及影響（三）腐殖質(zhì)在水環(huán)境中的作用及影響n天然水體中對(duì)水質(zhì)影響最大的是腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)在水環(huán)境中仍然可以遭到微生物的再分解，但與其他有機(jī)化合物相比卻緩慢得多，因此可以在水中積累。盡管腐殖質(zhì)降解過程中也會(huì)消耗水中的溶解氧，但這一作用相對(duì)于它們對(duì)水環(huán)境的直接影響是次要的。 1. 腐殖質(zhì)的吸附作用腐殖質(zhì)的吸附作用 由于腐殖質(zhì)特

43、殊的結(jié)構(gòu)和所含的功能基團(tuán)，它們幾乎可與所有環(huán)境物質(zhì)發(fā)生吸附反應(yīng)，如有機(jī)物、粘土礦物、氧化物、金屬離子等。反應(yīng)機(jī)理十分復(fù)雜，可能包括離子交換、表面吸附、螯合作用等（參見第八章第二節(jié)）。腐殖質(zhì)能起整合作用的主要基團(tuán)是分子側(cè)鏈上的各種含氧官能團(tuán)，如一COOH、一OH，可能還有CO和一NH2等，當(dāng)羧基的鄰位有酚經(jīng)基時(shí)，或兩個(gè)羧基相鄰時(shí)，對(duì)整合特別有利。許多研究結(jié)果表明，重金屬在天然水體中主要以腐殖質(zhì)的絡(luò)合物形式存在。很多研究表明：金屬腐殖酸與金屬離子形成絡(luò)合物可阻止金屬離子形成氫氧化物和硫化物的沉淀，從而加速了重金屬的遷移。而且還可以溶出底泥中的重金屬，導(dǎo)致二次污染。v腐殖酸能與水中顆粒物（粘土礦物和氧化物等）結(jié)合，作用機(jī)理包括陰離子交換反應(yīng)、陪位體交換反應(yīng)和氫鍵結(jié)合。腐殖酸帶有可變電荷。在水環(huán)境中一般以陰離子狀態(tài)存在，它們?nèi)菀着c粘土表面上鐵和鋁的結(jié)合形成多羥基絡(luò)