加入有機污水後河流中不同因素的變化

加入有機污水後河流中不同因素的變化

 

 

但請留意:

1.      DSE考卷不會出現上圖，祇會出現部分因素的變化，因涉及的水中因素頗多，不會同一時間考核這麼多因素。但學習時，仍應完整地掌握所有因素的變化。如能自行準確地繪畫到上圖的話，那便更佳。

2.      Y軸中的各因素的起始水平是隨意的，因為因素不同，比較高低水平也沒有意義。

3.      但各因素的變化是重點。學習時，宜留意各因素的變化成因及對其他因素的影響。

4.      各因素的變化不是一成不變的，要視乎各因素的濃度而定。最明顯的是藻類的變化，開始時無機鹽濃度上升，會刺激藻類生長，但水中透光度下降，又會抑制藻類生長，最終是升是降，視乎那一因素影響較大。

5.      基本上，經過一段距離後，所有因素會回復至原來水平。當然，實際上，由於污水中含有有機物質，即是水中環境的物質增加了，最終可能可以支持更多生物量。

6.      以上各項因素中，有機物的數量不能即時及直接測量到，實際上是以生物需氧量(BOD)來估算的。

 

以下是水中各因素的變化及其成因及影響。

 

(1)   有機物/生物需氧量(BOD)

-          由於是有機污水，污水中已含有大量有機物，因此有機物的濃度會突然直線上升。

-          然後，由於被水中的微生物(主要是細菌)分解，因此有機物的濃度隨後便一直下降。微生物分解有機物會消耗水中的氧氣。

-          細菌會把機物分解成無機鹽，例如、銨化合物、硝酸鹽等，因此無機鹽等的濃度會上升。

 

(2)   細菌

-          由於有足夠有機物作為食物，因此細菌會不斷繁殖，數量上升，直至有機物濃度不足以供應所有細菌生長及繁殖後，部分細菌便死去，隨後數量下降。

 

(3)   無機鹽

-          由於細菌分解有機物變成無機鹽，因此濃度會上升。

-          無機鹽是藻類及水生植物的營養，隨著藻類或水生植物吸收無機鹽的速率大於細菌分解有機物產生的無機鹽速率，無機鹽於水中的濃度便開始下降。

 

(4)   藻類/水生植物

-          開始時，由於有機污水一般較混濁，遮擋了陽光進入水中，雖然無機鹽濃度上升，但藻類及水生植物還是因光線不足，而無法進行光合作用，部分會死亡。

-          但隨著水中有機物數量愈來愈少，更多陽光可透進水中，加上無機鹽濃度也愈來愈多，藻類及水生植物便可以不斷生長及繁殖。

-          最後，當無機鹽濃度不足時，部分藻類及水生植物便會死亡，數量開始下降。

 

(5)   氧氣(水中溶氧量)

-          水中的氧氣來源是藻類或水生植物進行光合作用釋出的。

-          開始時，由於微生物分解有機物會消耗水中的氧氣，而藻類數量也下降，因此氧氣水平會下降。

-          隨後當藻類數量上升時，光合作用速率增加，釋出更多氧氣。水中的氧氣量便上升。

 

(6)   魚/水中其他生物

-          開始時，水中氧氣濃度下降，魚及水中其他生物，因缺氧而游離或死亡，因此數量下降。

-          隨著氧氣濃度回復至一定水平後，魚的數量便再上升。

 

 

引申問題:

1.       如排入有機污水於河流後，細菌數量可能會突然上升，也可能一段時間後才急速上升。試加以解釋。

如有機污水是農場動物有機污水或家居廁所排出的污水的話，因為內裡本來已含有大量細菌(來自腸道)，因此排放這類有機污水的話，河流中的細菌數量便會突然上升。

如不是這類污水，例如家居廚房排出的污水，許多時含有機物，但細菌又不會特別多(相對含有糞便的污水)，不會導致河流的細菌數量突然上升。但細菌會以有機物作食物，分解複雜有機物變得可吸收有機物(例如單糖)或無機鹽，之後細菌會大量繁殖，使河流中的細菌數量慢慢上升。

2.       如加入有機污水於河流中，河流中其他因素(細菌、氧氣及無機鹽)分別有甚麼變化? 試加以解釋。

細菌會上升，因細菌會以有機污水中的有機物作食物，細菌隨之不斷繁殖

(留意，不是以「細菌滋生」這類日常答法)

氧氣會下降。因為細菌分解有機物時會消耗水中的氧氣。不過，即使水中缺氧，細菌仍可繼續分解有機物，祇是產物不同，一般會產生有惡臭氣味的產物。

無機鹽上升。因為細菌分解有機物變成無機鹽。

注意，以上三項因素的變化基本上一定是這樣的。但藻類的變化則不定。

3.       如排入有機污水於河流中，水中的藻類數目開始時可能上升、也可能不變，也可能下降。試加以解釋。

細菌會分解有機物成無機鹽，藻類會吸收無機鹽，繁殖會加快，數量便會上升。

但有機污水亦很大機會使河水變得混濁，使透光率較差，藻類得不到足夠光線，反而可能死掉，數量便下降。

以上兩原因，其中會使藻類數量上升，另一則使藻類數量下降，因此實際上有機污水導致藻類數量的變化，便要視乎這兩因素影響哪一較強。如影響相同的話，藻類數目便可能維持不變。

4.       水中的氧氣變化，上升及下降，分別受甚麼因素影響?

水中氧氣上升原因: (1) 藻類或水生植物進行光合作用釋出。(2) 空氣中的氧氣溶於水中。(所以大雨時氧溶於水的量會較多)

水中氧氣下降原因: 所有水中生物，包括動物(例如魚)、水生植物、藻類及其他微生物進行呼吸作用時消耗。

但留意，平時水中的氧氣量基本是保持恆定的(其實其他因素也一樣)。

5.       工業排出的污水，通常祇會對水中不同生物產生一種影響。是哪一種影響? 為甚麼?

工業的污水一般有重金屬，會使水中生物死亡。

6.       如人口不斷增長的話，都市化可能對環境傷害更少。試估計其原因。

都市化可更集中資源處理污水，成本效益更高。污水處理的成本後高，如在人口不多的話，基本上不可能處理，一般便祇有排至河流。

7.       河流有自淨污水的能力，這自淨能力的機制是甚麼?

河流中有微生物，微生物會分解有機物。

留意: 稀釋不算是自淨能力(起碼於生物科)，雖然河流中污染物濃度隨河流一直向下流而減少，其中一個原因是稀釋作用，但這是因為有清潔的支流河水沖稀才是，如支流河水都是污染的話，那便不會被稀釋。