实验1水体富营养化程度的评价

1、实验五水体富营养化程度的评价前言富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营 养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁 殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条 件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营 养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短期内出现。 水体富营养化后，即使切断外界营养物质的来源，也很难自净和恢复到正常水平。 水体富养化严重时，湖泊可被某些繁生植物及其残骸淤

2、塞，成为沼泽甚至干地。 局部海区可变成 死海”或出现 赤潮”现象。植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水、农业面源、工业废水、垃圾等。每人每天带进污水中的氮约50 go生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%80%流入江河、湖海和地下水体中。许多参数可用作水体富营养化的指标， 常用的是总磷、叶绿素-a含量和初级 生产率的大小(见表7-1 )o表工1水萍富营养化程度划分富営养化程度初级主产率砸6 m 3 -日j总磷4盯L1无机氮/ ng " L l极贫01360 005<OJQO贫冲0 0050.0100.200-C4000300.3

3、00-0.650中富0 0300.1000.500-1.500富41D547>0.100>1.50C1. 掌握总磷、叶绿素-a及初级生产率的测定原理及方法。2. 评价水体的富营养化状况1. 仪器(1) 可见分光光度计。(2) 移液管：1 mL、2 mL、10 mL。(3) 容量瓶：100 mL、250 mL。锥型瓶：250 mL0(5) 比色管：25 mL o(6) BOD 瓶：250 mLo(7) 具塞小试管：10 mLo(8) 玻璃纤维滤膜、剪刀、玻棒、夹子(9) 多功能水质检测仪。2试剂(1) 过硫酸铵(固体)。浓硫酸。(3) 1 mol/L硫酸溶液。2 mol/L盐酸溶液。

4、(5) 6 mol/L氢氧化钠溶液。(6) 1%酚酞：1 g酚酞溶于90 mL乙醇中，加水至100 mL。(7) 丙酮冰(9:1)溶液。(8) 酒石酸锑钾溶液：将 4.4 g K(SbO)C4 H4 O6 1/2H2 O溶于200 mL蒸馏水 中，用棕色瓶在4°C时保存。(9) 钼酸铵溶液：将20g (NH4 )6M O7 O24 4 H2 O溶于500 mL蒸馏水中，用 塑料瓶在4 C时保存。(10) 抗坏血酸溶液：0.1 mol/L (溶解1.76 g抗坏血酸于100 mL蒸馏水中， 转入棕色瓶，若在在4C时保存，可维持一个星期不变)。(11) 混合试剂：50 mL 2 mol/

5、L硫酸、5 mL酒石酸锑钾溶液、15 mL钼酸铵溶液和30 mL抗坏血酸溶液。混合前，先让上述溶液达到室温，并按上述次序 混合。在加入酒石酸锑钾或钼酸铵后，如混合试剂有浑浊，须摇动混合试剂，并放置几分钟，至澄清为止。若在 4 C下保存，可维持1个星期不变。(12) 磷酸盐储备液(1.00 mg/mL磷)：称取1.098 g KH2 PO4，溶解后转入250 mL容量瓶中，稀释至刻度，即得 1.00 mg/mL磷溶液。(13) 磷酸盐标准溶液：量取1.00 mL储备液于100 mL容量瓶中，稀释至刻 度，即得磷含量为10卩g / m的工作液。实验过程1. 磷的测定(1) 原理在酸性溶液中，将各种

6、形态的磷转化成磷酸根离子(PO43-)。随之用钼酸铵和酒石酸锑钾与之反应，生成磷钼锑杂多酸，再用抗坏血酸把它还原为深色钼蓝。砷酸盐与磷酸盐一样也能生成钼蓝，0.1卩g/m的砷就会干扰测定。六价铬、 二价铜和亚硝酸盐能氧化钼蓝，使测定结果偏低。(2) 步骤 水样处理：水样中如有大的微粒，可用搅拌器搅拌23 min,以至混合均匀。量取100 mL水样(或经稀释的水样)2份，分别放入250 mL锥型瓶中， 另取100 mL蒸馏水于250 mL锥型瓶中作为对照，分别加入 1 mL 2 mol/L H 2 SO4，3 g (NH4 )2 S2 O8，微沸约1 h,补加蒸馏水使体积为2550 mL (如锥

7、型 瓶壁上有白色凝聚物，应用蒸馏水将其冲入溶液中)，再加热数分钟。冷却后， 加一滴酚酞，并用6 mol/L NaOH将溶液中和至微红色。再滴加 2 mol/L HCl使 粉红色恰好褪去，转入100 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，移取25 mL至50 mL 比色管中，加1 mL混合试剂，摇匀后，放置10 min，加水稀释至刻度再摇匀， 放置10 min，以试剂空白作参比，用1cm比色皿， 于波长880 nm处测定吸光 度(若分光光度计不能测定880 nm处的吸光度，可选择710 nm波长)。 标准曲线的绘制：分别吸取10卩g / mL磷的标准溶液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、

8、2.50、3.00 mL于50 mL比色管中，加水稀释至约 25 mL ,加入1 mL混合试剂，摇匀后放置10 min，加水稀释至刻度，再摇匀，10 min后，以试剂空白 作参比，用1 cm比色皿， 于波长880 nm处测定吸光度。（3）结果处理由标准曲线查得磷的含量，按下式计算水中磷的含量:P(g/£) = xlO-3式中，P为水中磷的含量，g/L； Pi为由标准曲线上查得磷含量，yg V为测 定时吸取水样的体积（本实验 V=25.00mL ）。2. 生产率的测定原理绿色植物的生产率是光合作用的结果，与氧的产生量成比例。因此测定水体 中的氧可看作对生产率的测量。然而在任何水体中都有

9、呼吸作用产生， 要消耗一 部分氧。因此在计算生产率时，还必须测量因呼吸作用所损失的氧。 本实验用测 定2只无色瓶和2只深色瓶中相同样品内溶解氧变化量的方法测定生产率。此外,测定无色瓶中氧的减少量，提供校正呼吸作用的数据。（2）实验过程 取四只BOD瓶，其中两只用铝箔包裹使之不透光，这些分别记作亮”和暗”瓶。从一水体上半部的中间取出水样， 测量水温和溶解氧。如果此水体的溶解氧未过饱和，则记录此值为 Oi，然后将水样分别注入一对 亮”和 暗”瓶中。 若水样中溶解氧过饱和，则缓缓地给水样通气，以除去过剩的氧。重新测定溶解 氧并记作Oi。按上法将水样分别注入一对 亮”和 暗”瓶中。 从水体下半部的中间

10、取出水样，按上述方法同样处理。 将两对 亮”和 暗”瓶分别悬挂在与取水样相同的水深位置， 调整这些瓶子， 使阳光能充分照射。一般将瓶子暴露几个小时，暴露期为清晨至中午，或中午至 黄昏，也可清晨到黄昏。为方便起见，可选择较短的时间。 暴露期结束即取出瓶子，逐一测定溶解氧，分别将亮”和 暗”瓶的数值记 为Ol和Odo(3) 结果处理 呼吸作用：R=氧在暗瓶中的减少量=Oi - Od净光合作用：Pn=氧在亮瓶中的增加量=OL - Oi总光合作用： Pg = 呼吸作用 + 净光合作用 = (Oi - Od) +( OL - Oi)= OL- Od 计算水体上下两部分值的平均值。 通过以下公式计算来判断

11、每单位水域总光合作用和净光合作用的日速率：i、把暴露时间修改为日周期日Pg' (mg日-1) = Pg x每日光周期时间/暴露时间ii、将生产率单位从mg O2 /L改为mg O2 /m2，这表示1 m2水面下水柱的总 产生率。为此必须知道产生区的水深：日Pg"(mg O2 m-2日-1) = Pg x每日光周期时间/暴露时间xi03x水深(m )103是体积浓度mg/L换算为mg/m3的系数。iii、假设全日24 h呼吸作用保持不变，计算日呼吸作用日 R (mg O2 m-2 日-1) = R X24/暴露时间(h ) X103 x 水深(m)iv、计算日净光合作用：日 P

12、n (mg O2 L-1 日-1)=日 Pg -日 r 假设符合光合作用的理想方程(CO2 + H2 O CH2 O +02 )，将生产率的单 位转换成固定碳的单位：-2 -1 -2 -1日 Pm(mg C m-2 日-1) = 日 Pn(mg O2 m-2 日 -1) x12/323叶绿素-a的测定(1) 原理测定水体中的叶绿素-a的含量，可估计该水体的绿色植物存在量。 将色素用 丙酮萃取，测量其吸光度值，便可以测得叶绿素 -a的含量。(2) 实验过程将100500 mL水样经玻璃纤维滤膜过滤，记录过滤水样的体积。将滤纸 卷成香烟状，放入小瓶或离心管。加 10 mL 或足以使滤纸淹没的 90%丙酮液， 记录体积，塞住瓶塞，并在 4C下暗处放置4 h。如有浑浊，可离心萃取。将一些萃取液倒入1 cm玻璃比色皿，加比色皿盖，以试剂空白为参比，分别在波长665 nm和750 nm处测其吸光度。、加1滴2 mol/L盐酸于上述两只比色皿中，混匀并放置1 min，再