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自然水体真的可以“自净”吗?

2017-12-06 15:45  来源: 科普中国-科学原理一点通

河流湖泊中的水并不是纯净的,这些自然水体中含有各种成分。在水中生活的鱼虾蟹贝等动物和各种植物的生存,都通过生物链的方式,依赖于水体中所含的各种物质。

 

自然水体的自净能力

 

自然水体中所含的物质,主要包括各种动植物遗骸沉积物,岩石或泥土及其分解物,以及随降水而来的空气中的物质等,这些都让水体中含有多种有机物、无机盐。随着人类活动范围的扩大和社会生产的发展,日益增多的生产或生活污水产生了,大部分也被排人自然水体,其中含有大量化学元素——碳、氮、磷、硫等元素。不过,这些污水,对河流生态系统来说却往往是营养丰富的肥料,在水生生态圈中扮演着举足轻重的角色。

污水排放到水体后首先被稀释和溶解,还有一部分物质被沉淀。水体中的微生物利用水里的氧气进行好氧反应,将污水中的一些有机物拆解成小分子,甚至直接分解成铵根、硝酸根、磷酸根、硫酸根……这些其实就是化肥的有效成分。这些水生微生物首先吸收了其中对自身生长和繁殖有用的营养成分,剩下一些对它们毫无用处的无机物,主要被水中的各种藻类植物所吸收。绿藻、蓝藻等一边争抢“肥料”,一边进行光合作用,快速成长和繁殖,产生了更多的同伴来分享水体中的这些“营养”。随后,成长起来的藻类植物和细菌成了微小的水生生物——水蚤、纤毛虫等的食物,这些微小的水生生物等又被小鱼小虾所捕食。接着,小鱼吃小虾米,大鱼又吃小鱼……一个生物多样性丰富的营养金字塔就这样形成了。与此同时,排入河流湖泊等水体的污水也就此被“消化”掉了,这就是自然水体的自净能力。

 

洁净的自然水体

 

为什么自然水体的“营养”不能太丰富?

 

河流湖泊等自然水体虽然有净化污水的功能,可这种能力还是有限度的,所以,向河流湖泊等自然水体的排污也不能毫无节制,否则就会因水体无法“处理”这些污水而造成严重的水体污染,还会出现一种富营养化的现象。

自然水体中的好氧细菌分解有机物时,需要消耗掉大量的氧气。可是自然水体中的氧气并不充足,主要靠水体流动来将空气中的氧气溶解在水中,每升清洁水中大约可以溶解8毫克的氧气,25升水里溶解的氧气才够得上让人呼吸一次。因此,如果人类肆无忌惮地向自然水体中排污,使好氧菌异常活跃,水中的氧气就消耗得特别快,一旦氧气消耗完,好氧菌就像被“掐住了喉咙”,再也没有办法进行“净水工程”了。

此时,自然水体中的厌氧细菌开始活跃了。厌氧细菌不喜欢氧气,它会将污水中的大量碳、氮、硫等与氢“撮合”成甲烷、氨气和硫化氢等,这些物质大多散发着臭气,因此,原本清净的自然水体开始发臭了。

大量污水带着“营养”排入河流湖泊时,藻类植物由于得到大量营养而无节制疯长,铜绿微囊藻、水华鱼腥藻等蓝藻大量涌出水面,争抢日照,河流湖泊的水体表面就会出现一层黏腻的蓝绿色水华,有时会发出熏人的臭味。人类无节制排污之前,好氧菌和藻类植物之间原本有一种“双赢”关系,好氧菌分解出来的无机盐藻类生长,藻类光合作用释放氧气供好氧菌分解有机物。但当藻类植物过度生长而遍覆水面时,就在一定程度上阻碍了自然水体从空气中获得氧气的过程,而且它们还会在夜间通过大规模的呼吸作用消耗掉自然水体中仅有的一点氧气。

 

为什么“水至清则无鱼”?

 

富营养化对自然水体实在是一种灾难,但水体如果过于清澈,也会因为缺少必要的营养元素而不能形成丰富的水生生态系统。诚如古人所说:水至清则无鱼:其道理就是,水太清澈了,就没有足够多的营养供水生微生物和藻类生长。而靠吞食细菌和藻类为生的水蚤、纤毛虫、轮虫等也都吃不饱,就更不会有小鱼小虾了。

 

水至清则无鱼

 

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作者: 科学原理一点通   [责任编辑: 吕芮光]