三亚市蔬菜种植地积水中氮含量调查.docVIP

琼州学院本科毕业论文(设计)三亚市蔬菜种植地积水中氮含量调查摘 要氮是植物生长的营养元素，氮注入水体后，水体中氮含量的大量增加会造成水体不同程度的富营养化。总氮是水体中氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等无机氮和有机氮的总和。为了保护水资源，控制水体的富营养化，我国已将水的总氮含量(TN)列为正式的环境监测项目，制订了环境质量标准和污水排放标准，作为水质评价的重要指标。因此，准确测定水体中总氮的含量，对于预防或及时发现水体富营养化污染现象和进行水体生态环境分析评价等，均具有非常重要的意义。本研究通过GB1189489碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法对三亚市蔬菜种植地积水（地表水）中氮含量进行测定。测定结果表明：（1）6个采样点试样总氮含量均未超过三类水质标准（30mg/L），表明该地区蔬菜地积水可用于农田灌溉。（2）6个采样点试样总氮含量超过GB 38382002地表水环境质量标准类水标准（2.0mg/L）的占33.3%，表明其所对应的地表水已遭受一定程度的氮污染。（3）6个蔬菜地积水的总氮含量均超过了富营养化指标，表明该地区蔬菜地地表水均属于富营养化水质。（4）造成该地区蔬菜地地表水富营养化的主要原因是蔬菜生产中肥料的过量投入。因此，为了保护该地区蔬菜种植地地表水，应从科学合理施肥入手。关键词：氮污染；总氮含量；蔬菜种植地积水；富营养化ABSTRACTNitrogen is the nutrient elements required for plant growth, it enters into the water after a significant increase in nitrogen content in water can cause varying degrees of water eutrophication. Total nitrogen is ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, inorganic nitrogen and organic nitrogen combined in water. In order to protect the water resources, control the eutrophication, content of total nitrogen (TN) in water has been listed as an official of the environmental monitoring program, development of environmental quality standards and effluent discharge standards, as an important indicator of water quality assessment. Therefore, determination of content l nitrogen in water accurately, for the prevention or timely detection of the phenomenon of eutrophication and pollution of water body such as analysis and evaluation of ecological environment has very important significance.This study uses GB 11894-89 ammonium molybdate spectrophotometric method to test the content of total nitrogen of Sanyas vegetables seeper (surface water).Test indicated that the: (1) the content total nitrogen in the samples of 6 sampling points were not more than the three water quality standards (30mg/L), which indicates that vegetable gardening seeper in this area can be used to water vegetable irrigation. (2) the content of total nitrogen in the sample of 6 sampling points were more than Surface Water Environmental Quality Standard water standard (2.0mg/L) of 33.3%, which indicates that it corresponds to a certain degree of surface water has been subjected to nitrogen pollution. (3) the content of total nitrogen in the samples of 6 sampling points has exceeded the eutrophication indicator, which indicates that surface water of vegetable field in this area belong to eutrophication of surface water quality. (4) causing the eutrophication of surface water of vegetable field in this area were mainly due to inputing excessive fertilizer in vegetable production Therefore, in order to protect the surface water in vegetable cultivation, should fertilize scientifically and reasonably firstly.Keywords: nitrogen pollution; total nitrogen content; vegetable gardening seeper; eutrophication目 录第一章 绪论11.1 总氮11.2 水环境中的氮污染11.2.1 地下水环境中的氮污染11.2.2 地表水环境中的氮污染11.3 水环境中的氮污染影响因素21.4 水环境中总氮的测定研究现状31.5 三亚市农业氮污染状况3第二章 实验部分52.1 仪器与试剂52.1.1 主要仪器52.1.2 试剂52.2 水样的采集与预处理52.2.1 水样的采集52.2.2 水样的预处理52.3 最佳测定条件的选择62.3.1 实验用水62.3.2 碱性过硫酸钾的配置、存放62.3.3消解温度、时间62.3.4冷却时间62.3.5 玻璃器皿的洗涤72.4 标准系列与试样的制备72.4.1 10mg/L KNO3标准溶液的配制72.4.2 标准系列的制备72.4.3 试样的制备7第三章 结果与分析83.1 总氮标准曲线的绘制83.2 试样的测定结果83.3 结果分析9参考文献10致谢11琼州学院本科毕业论文(设计)第一章 绪论1.1 总氮总氮是水体中氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等无机氮和有机氮的总和，其主要来源于城镇生活污水、农田排水及含氮工业废水。当水体中含超标的氮化合物时，水体质量恶化，出现富营养化。为了保护水资源，控制水体的富营养化，我国已将水的总氮含量（TN）列为正式的环境监测项目，制订了环境质量标准和污水排放标准，作为水质评价的重要指标。1.2 水环境中的氮污染目前水环境污染的研究领域包括: 地表水和地下水的污染等。所以水环境中的氮污染可分为：地下水氮污染和地表水氮污染。1.2.1 地下水环境中的氮污染近年来，由于城镇人口增长、农业生产规模不断扩大、化肥用量增加以及城市污水不断下渗，地下水中氮污染问题已日益严重。地下水中氮的来源是多方面的，如: 氮肥的使用、工业污水、垃圾堆放场、人畜粪便等，天然有机氮或腐植质的降解和硝化等。从大的方面来划分，主要可分为天然来源和人为活动来源两类: （1）天然来源：天然土壤中的硝酸盐是地下水NO3-N的主要来源，此外，沉积地层中地质成因的氮也可以成为地下水中氮的来源（地质成因的氮是指与某些沉积地层一起沉积的氮）。（2）人为来源：人为来源主要有化肥的施用、农家肥(动物废物)、工农业、生活污水灌溉及污泥等。农用化肥中有许多是氮肥，如碳酸铵、硝酸铵、硫酸铵、尿素、铵水等。这些肥料中的氮都可能是地下水氮污染的来源。城市生活污水和生活垃圾与粪便的下渗也能引起地下水的氮污染，生活污水中含有大量的氮素, 其中主要是NO3-N，其次是有机氮。另外，从污染源的形式上看，人类的农业生产活动使含氮农灌水下渗对地下水形成面状污染；而生活污水与工业废水未经处理排入河流，在傍河水源开采的条件下，地下水接受河水补给，污染的河水对地下水形成条带状污染。1.2.2 地表水环境中的氮污染由于农业生产中化学品的大量使用以及畜禽、水产养殖规模的不断扩大，氮污染已日益成为地表水环境的重要污染因素。山东南四湖来自农田径流的氮分别占到总负荷的35%68%1。太湖、滇池和巢湖农业非点源污染物对总氮的贡献率分别为59%、33%和63%2。氮注入地表水体后，会造成水体不同程度的营养化。由于氮是植物生长的营养元素，水体中氮含量的大量增加，势必引起水生生物和某些藻类的过度生长和繁殖，从而造成水体中溶解氧含量下降，引发水生动物和水生植物的大量死亡，而腐败的生物体又会加剧水体的污染。在我国的各大湖泊中，巢湖、太湖、滇池等水体由于受农业氮污染的影响，已处于较严重的富营养化状态。以太湖为例，目前太湖97%面积的水体已呈中度富营养化状态，过量施肥、施肥结构不合理（苏南太湖地区缺钾）以及农田排水直接进入湖中等一系列因素，加剧了太湖的富营养化3。地表水氮污染的主要来源有2个：（1）农田径流。近年来，农业生产活动中农药、化肥的施用量不断增加。由于化肥、农药的利用率仅为20%30%4，土壤表面及耕作层内的大量未被作物吸收利用的氮会通过农田排水、地表径流等方式进入并污染地表水体。（2）养殖废水随着养殖业的迅速发展，大规模养殖场不断涌现。据调查，畜禽饲料中，有70%的氮通过粪便排泄。畜禽养殖过程中，粪便30%左右流失，尿液有60%流失，冲洗水有80%以上流失3。大量未经处理的畜禽粪便、尿液、残余饲料、场地冲洗水进入地表水体。对于水产养殖，由于鱼虾粪便、残余饵料中含有大量的氮污染物，因此它们对水体的影响也不容忽视。1.3 水环境中的氮污染影响因素城镇生活污水和含氮的工业废水，对水环境中的氮污染影响（尤其是对地表水中的氮污染），其作用十分明显，但其影响的程度主要取决于：（1）含氮污水中氮化合物的形态和含量；（2）含氮污水的排放强度；（3）纳污水体的自净能力。目前，国内外的多数污水处理厂的目的都是为了降低污水中的存在形式，使得污水中的氮化合物向易于降解的方向转化。纳污水体的自净能力，主要是指纳污水体对氮化合物的稀释和降解的能力，主要取决于纳污水体的径流特性和复氧条件。如果纳污水体的径流量大，复氧条件好，则其对含氧污水的稀释和降解能力就强。与城镇居民的生活污水和含氮的工业废水相比，农田氮肥对水环境中的氮污染的影响则是不易被人所觉察，并在时间上表现为滞后现象。按农田氮肥进入水环境中的途径来看，农田氮肥气态损失对水环境的影响只是间接作用，而农田氮肥的径流损失和淋流损失则对水环境的影响起着直接的控制作用。天然降水和人为灌溉形成的地表径流，造成农田氮素的大量损失。地表径流既可造成土壤全氮（沉积氮）的损失，又可将土壤可溶性氮（溶解氮）带入地表水体。显然，农田氮肥的径流损失越大，所造成的地表水体中氮污染的程度越严重。一般地，地表径流造成氮的损失程度依当地的降雨状况（降雨强度、降雨时间和降雨分布）、施肥状况（种类、时间、数量）、地形地貌特点、植被覆盖条件和土壤条件不同而变化。尤其是降雨条件和施肥状况对农田氮肥的径流损失有很大的影响。研究表明，施肥后15天内发生降雨12.8cm所引起的农田氮素损失量几乎占施入氮肥1020%，而且尿素的地表径流损失比硝酸铵形态的氮要少一半5。1.4 水环境中总氮的测定研究现状随着我国城市化步伐的加快及人民生活水平的提高, 生活污水、农田废水及工业废水的量急剧增加，包括河流、湖泊、水库、海洋等在内的所有水体都受到了不同程度的污染，其水质恶化程度和富营养化程度令人担忧。水质中总氮的脱除和监测成为当今环保的重要课题，总氮是衡量水质的重要指标之一。目前，测定水和废水中总氮的方法通常采用GB1189489碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法。采用这种方法的优点是步骤相对简单，所需试剂较少，要求使用的仪器设备一般实验室都能具备。但是该方法对空白值的要求非常严格，其所需试剂中的过硫酸钾、氢氧化钠本身都含有一定量的氮，因此空白实验不易做好。要做好总氮的空白实验，不仅与试剂有关，而且还与实验用水、器皿、家用压力锅或医用手提蒸气灭菌器的压力、实验室环境及方法步骤的掌握等因素关系密切。近年，张庆利，史学正等研究了南京东郊蔬菜种植基地地表水氮、磷、重金属含量及影响因素，研究发现南京东郊蔬菜基地地表水中氮、磷及重金属主要来自城市生活污水的排放，其次来自蔬菜栽培中有机肥过量投入造成的流失，因此，保护城郊地表水应从城市生活污水净化和蔬菜栽培中有机肥的合理施用入手6。1.5 三亚市农业氮污染状况三亚市地处海南岛最南端，具有得天独厚的自然禀赋、旖旎美丽的热带风光、悠久丰富的文化历史，别具特色的风俗民情，是享誉国际的热带海滨旅游城市。正因为地理位置独特，光温充足，光合潜力大，种植冬春瓜果菜“得天独厚”，因此，三亚的主打产业是冬春瓜果菜。据统计，三亚市的农产品检验合格率达98%以上，无公害瓜菜基地达到8万亩，无公害水果基地达到8万亩，无公害农产品15个；建立了12.95万亩供港澳果蔬备案基地，占全省备案基地的80%。正是由于农业的发展，所面临的农业污染也逐渐增多，包括农药、化肥的施用、土壤流失和农业废弃物等。化肥和农药的不合理使用，引起氮污染，降水形成的径流和渗流使农田中的氮向水体迁移，使水质恶化，造成水体富营养化等。目前，氮污染是一个非常严重的问题，作为国际性热带滨海旅游城市，环境保护是一个永恒的主题，所以解决这些环境污染问题，对国际性热带滨海旅游城市的建设意义更加重大。9第二章 实验部分2.1 仪器与试剂2.1.1 主要仪器实验所需主要仪器如表2-1所示表2-1 实验所需主要仪器仪器厂家型号电子天平赛多利斯科学仪器（北京）有限公司BS 224S电热式烘干箱漳州工业学校教学仪器厂J2607石英自动双重纯水蒸馏器江苏省金坛市恒丰仪器厂1810-B手提式不锈钢蒸汽消毒器上海三申医疗器械有限公司YX280B双光束紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司TU-19012.1.2 试剂无氨水氢氧化钠溶液1+9盐酸碱性过硫酸钾溶液硝酸钾标准溶液2.2 水样的采集与预处理2.2.1 水样的采集在三亚市凤凰镇妙林管区有选择有代表性的6个蔬菜地采集水样，直接用塑料瓶采集。水样运回实验室后，立即用浓硫酸酸化到pH2，并尽快测定。2.2.2 水样的预处理分别取6组水样用20g/L 氢氧化钠溶液调节pH至59从而制得试样。若试样无色、透明、澄清，可直接吸取适量试样以供分析；若试样浑浊、带色，可在试样经过氧化消解定容后，待试样澄清，移取上清液测定分析。2.3 最佳测定条件的选择在实验过程中，总氮的最终测定结果受到很多因素的影响，如实验用水、碱性过硫酸钾的配制与存放、消解温度与时间、冷却时间及玻璃器皿的洗涤等。选择最佳的测定条件，可以提高测定结果的准确性。2.3.1 实验用水测定总氮过程的实验用水中带入了氮元素则空白值会偏高。因此，实验用水中不能含氮（或铵），需为无氨水。本实验中将石英自动双重纯水蒸馏器蒸馏出的水作为实验用水，可以满足实验要求。2.3.2 碱性过硫酸钾的配制、存放碱性过硫酸钾的配制过程十分重要，在配制过程中，过硫酸钾的溶解速度极为缓慢，若要加快溶解，绝对不能盲目加热，即使加热也要选用水浴法，且水浴温度要低于60。配制该溶液时可分开称取过硫酸钾和氢氧化钠，两者分开配制，再混合定容，或先配制氢氧化钠溶液，待其温度降低到室温后再加入过硫酸钾溶解，若二者在同一只烧杯中溶于水，应缓慢加热，同时搅拌，防止氢氧化钠溶液溶解时放热使溶液温度过高引起过硫酸钾失效。同时，由于过硫酸钾属氧化剂,其在使用过程中，会随放置时间的延长而使空白吸光度值增高，因此，每次分析所用的过硫酸钾溶液，最好现用现配，最长放置时间不能超过3天。2.3.3消解温度、时间压力蒸汽消毒器的温度必须严格控制在120124之间，低于120氧化反应不完全，水样吸光度偏低，使测定结果偏低，高于124过硫酸钾分解速度加快，水样吸光度升高，使测定结果偏高。本实验的消解温度采取122。采用国家标准紫外分光光度法（GB 1189489）测定总氮时要求7，加热消解时间为30min。但是，很多研究发现，30min不能满足过硫酸钾完全氧化消解的要求，因此可适当地延长消解时间，使过硫酸钾氧化完全。本实验选择延长消解温度至45min。2.3.4冷却时间待测液消解完毕之后，应采取自然冷却的方式，使待测液冷却至室温，一般在冬季需冷却2h，夏季需冷却3h。很多研究表明, 冷却时间过长会使测量结果偏低, 冷却时间过短则会使测量结果偏高。本实验消解后的待测液自然冷却放置时间采用2.5h。2.3.5 玻璃器皿的洗涤所使用的玻璃器皿应先用（1+9）盐酸浸泡后，再用无氨水冲洗数次才能使用，否则，会造成空白值偏高的情况。比色时用的石英比色皿也要（1+ 9）盐酸清洁干净。2.4 标准系列与试样的制备2.4.1 10mg/L KNO3标准溶液的配制先将KNO3在105110烘箱中干燥3h，取出在干燥器中冷却后，称取0.7128g，溶于无氨水中，移至1000mL容量瓶中，继续加无氨水稀释至标线，制得100mg/L KNO3标准贮备液，加入12mL三氯甲烷，于暗处保存。取10mL 100mg/L KNO3标准贮备液加无氨水稀释至100mL，制得10mg/L KNO3标准溶液。使用时配制。2.4.2 标准系列的制备向8支25mL比色管中依次加入10mg/L KNO3标准溶液0.00，0.50，1.00，2.00，3.00，5.00，7.00，8.00mL，加无氨水稀释至10mL，得到一系列标准溶液。2.4.3 试样的制备取10mL试样于25mL比色管中，加入5mL碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞，用纱布及绳子扎紧管塞，以防蹦出。将比色管置于压力蒸汽消毒器中加热，控制温度在122，保持此温度加热45min，自然冷却，开阀放气，移去外盖。取出比色管趁热迅速振摇后在室温中冷却2.5h。然后加入(1+9)盐酸溶液1.00mL，用无氨水稀释至25mL标线，摇匀。以无氨水作参比，用10mm石英比色皿分别在220nm及275nm波长处测定吸光度。第三章 结果与分析3.1 总氮标准曲线的绘制在上述选择的最佳测定条件下对标准系列溶液进行测定，结果如图3-1 所示：图3-1 总氮的标准曲线由图可知，水中总氮的浓度与吸光度存在这样的线性关系：y=0.0993x-0.0095。其中y为吸光度，x为总氮浓度。对此可根据测定的试样的吸光度计算出试样中总氮的浓度。3.2 试样的测定结果在上述选择的最佳测定条件下用紫外可见分光光度计对每个采样点的试样分别做两个平行测定，再用线性方程y=0.0993x-0.0095求出试样中总氮的浓度。结果如表3-1所示：表3-1 试样吸光度的测定及总氮含量 试样编号220nm处吸光度275nm处吸光度校正后吸光度总氮含量（mg/L）平均值（mg/L）相对标准偏差（%）10.33030.00920.28933.0092.9700.061#0.33050.01320.28152.93120.09930.00540.06590.7590.7460.022#0.10270.00840.06330.73330.45970.02570.38573.9803.9900.003#0.46400.02680.38784.00040.16600.00600.13141.4191.3950.084#0.18400.01740.12661.37150.20940.06360.05960.6960.6780.045#0.22070.07710.05590.65960.21500.01860.15521.6591