海水富营养化极其氮的测定.doc

海水富营养化极其氮的测定组长：李伯东组员：阮艺斌、陈雷奇、卢旭、黄丽清、刘连、李晓健、张亚菲一、 概述富营养化的传统定义：植物由于无机营养盐类输入水体中浓度过高，促使藻类产量增加，水体缺氧。COOKE等将此定义作如下修改，即富营养化是过量的营养物质、有机物质和淤泥的输入，从而导致生物产量增加而体积缩小的过程。两种定义的区别在于后者强调了有机物质和淤泥的输入。海水中的主要营养物质包括氮、磷、碳等物质，其中磷的主要影响是在叶绿素的光合作用中体现出来，氮和碳主要通过一些化学反应影响海水质量。海水富营养话的主要影响因素包括营养盐类、有机物质及淤泥的污染；湖盆形态的影响；生物群落的作用。水体富营养化程度划分（Thomas）富营养化程度总磷 mg/m3总氮 mg/m3极贫5 200贫中510200400中1030300650中富301005001500富1001500氮和磷引起富营养化的原因众所周知，矿物元素进入生物体内主要是以离子形式，下面我们着重介绍氮和磷如何引起富营养化。水中的氮主要以2、H4+、O3、O2和有机氮等几种形式存在,除从空气中溶解少量游离氮外,主要是来源于有机氮。有机氮在生物体经过代谢又以H3的形式排出,后者在环境中经亚硝化菌和硝化菌的作用,依次转变为O3和O2,然后又经过反硝化细菌的作用,最终转变为2。在有氧情况下，污染水体中氮各形态的变化如下所示： +H2O -2H -2H +H2O -2H NH3 NH4OH NH2OH HNO HN(OH)2 HNO2通常,有机氮在水中逐级转化要持续数天才能成为硝态氮。水中氮的各种形态随时间转化的情况如下图。 NH3 NO3 NO2 N2 N2O 在大量缺氧条件下,硝化过程不能进行,(O3-)- NO2在微生物作用下,发生反硝化作用;使硝酸盐又还原为H3。这样，通过各种生物反复循环反映，就产生了大量的离子，从而产生大量的营养盐。水体中磷的存在形式主要以正磷酸盐(PO4)3-、(HPO4)2-、(H2PO4) )、多聚磷酸盐(P2O7)4-、(P3O10)5-、(P3O9)3-、(HP3O9)2-)、有机磷酸物(葡萄糖6磷酸、2磷甘油酸,磷肌酸等)、胶态成颗粒态存在的磷化合物组成。水中可溶磷的含量很少,易与Ca2+、Fe3+、Al3+等生成难溶性沉淀物(如Ca5OH(PO3)3、AlPO4、FePO4)多沉积于水体底泥。无机磷在微生物作用下被改造成ATP和ADP进入生物体,它是生物体中生物化学反应的能源。 PO43- ATP 甘油磷酸酯糖 + ADP 甘油 PO43- + 糖大家都知道ATP是生物体能量的直接来源，磷在生物体内的一个重要作用就是合成ATP，过量的磷存在，就会使植物获得大量的能量，使植物大量繁殖，从而导致富营养化。危 害如果有大量的氮磷存在就会导致藻类植物的大量繁殖，消耗了大量的溶解氧，使水中缺氧。并使体积缩小，导致大量的鱼虾死亡（见下图）。在很多地区还出现赤潮或水华。我们着重讲一下赤潮的危害。赤潮的危害：赤潮对海洋生态平衡的破坏；赤潮对海洋渔业和水产资源的破坏；赤潮对人类健康的危害；赤潮损害海洋环境。据资料显示，2002年厦门海域共发现赤潮4次，其中西海域3次，同安湾1次，与去年持平。西海域赤潮发生范围相对于2001年的100平方公里有所缩小，对我市海洋经济未造成大的损失，但对水产养殖和海洋生态造成了一定的影响。2002年厦门海域赤潮统计表序号赤潮发生时间赤潮发生地点赤潮优势种密度（个/升）赤潮面积（平方公里）15月810日西海域中肋骨条藻6.11074026月36日西海域中肋骨条藻0.71072036月46日同安湾中肋骨条藻1.01072546月2125日西海域中肋骨条藻0.710778注： 中肋骨条藻属硅藻，无毒性。二、 实验以及结果对比（取同安海产养殖区海水进行测定）无机氮的测定及溶解氧的测定：1、氨氮的测定：苯酚次氯酸盐法；2、NO2、NO3 中氮的测定：KMNO4氧化NO2成NO3、用酚二磺酸比色法测定；3、溶解氧的测定：碘量法；氨氮的测定过程示意：试剂配制标准曲线绘制水样测定数据处理碘量法测溶解氧的主要原理：Mn2+2OH = Mn (OH)22Mn（OH）2 + 1/2O2+ H2O = 2Mn（OH）32Mn（OH）3 + 2I + 6H+ = 2Mn2+I2+6H2OI2 + 2S2O32 = 2I + S4O62实验数据如下表氨氮量硝酸根中氮的含量氮的总量432.5mg/m3874.9mg/m31307.4mg/m31500mg/m3三、 处理方法为了更好的为人们创造更好的生活环境，人们开始意识到解决富营养化问题势在必行，下面我们主要介绍几种氮的处理方法：1、氮吹脱法：采用调节污水PH值的方法使NH4+OH-=NH3+H2O向右进行，通过蒸气或空气进行汽提，将污水中的NH4+转为气相氨从水中除去的方法。适于处理原生活污水。2、选择性离子交换法：将废水流经一个对氨离子的选择性超过废水中其他阳离子的交换柱，从而使氨离子被截流祛除的方法。示意图如下所示：这种犯法使用的交换剂通常是斜发沸石，化学式是：（M2N）OAL2O3nSiO3mH2O，其中M，N分别代表沸石孔中的碱金属和碱土金属。使用于处理含NH4+的污水。3、折点加氯法：通过投加足量氯气至废水中，使NH4+中的N转化为N2的方法。主要反应方程式：NH4+HOCl=NH2Cl+H2O+H+NH2Cl+0.5HOCl=0.5N2+0.5H2O+0.5H+1.5Cl-总反应方程式：NH4+1.5HOCl=0.5N2+1.5H2O+2.5H+1.5Cl-副反应：NH4+3HOCl=NCl3+3H2O+H+加氯混合池接触池进水出水4、生物除氮法：适用于以有机氮或氨态氮形式存在的污染源。步骤如下：氨化作用：微生物分解有机氮化物产生氨的过程。硝化作用：在有氧条件下，将NH3氧化成NO2 或NO3的过程。反应方程式:NH4+1.5O2NO2+2H+H2O+能量NO2+0.5O2NO3+能量总反应：NH4+2O2=NO3+2H+能量反硝化作用：在无氧条件下，将NO2或NO3还原成N2O或N2的过程，利用硝酸盐作为电子受体进行无氧呼吸，用以氧化有机物。反应方程式：2 NO3+5H2AN2+2OH+5H2O+5A磷的一些处理方法：1、 物化除磷法：流化床结晶法：原理是将二级生化处理后的出水导入一个含磷酸钙结晶的硫化床反应容器中加入NaOH使PH=9，使之形成磷酸钙沉淀，处理后磷浓度降为1mg