实验：营养盐 课件

1、实验5 营养盐 营养盐: 指氮、磷和硅。 氮分无机氮和有机氮。 无机氮的化合物种类很多，通常包括氨氮（ ）、硝酸盐氮（ ）和亚硝酸盐氮（ ）的总和即 TIN= 同样，磷有无机磷和有机磷，其中无机磷又称为活性磷酸盐（ ）。 海水中无机N、P和Si是海洋生物繁殖生长不可缺少的化学成分。 N和P是组成生物细胞原生质的重要元素，并且是生物物质代谢的能源。 Si则是硅藻等海洋浮游植物的骨架和介壳的主要组成部分。 因此，在海洋学上，把N、P和Si元素称为“生源要素”或“生物制约元素”。 海洋中营养元素一方面来自大陆径流，另一方面与海洋动植物之间存在着食物链的关系：浮游植物吸收营养元素后又被动物吞食，几经周

2、折后由生物的排泄物或尸骸的氧化分解重新释放出来，而获得补充。 由于这些元素参与生物生命活动的整个过程，它们的存在形态与分布不仅受到生物的制约，同时受到化学、地质和水文因素的影响。 因而它们在海洋中的含量和分布不均匀也不恒定，有着明显的季节性和区域性变化，研究它们的存在形式与分布变化规律，对研究海洋生物的生态和开发海洋生物水产资源有重要的现实意义。 一氮 1 氮在海水中的存在形态 海水中无机氮化合物是浮游浮游植物最重要的营养物质。海水中N2几乎处于饱和状态，但N2不能被绝大多数的植物利用。N2在大气中被雷电或宇宙射线电离，在降雨时进入海洋。另外，河流的径流也向海洋输送N。氮化合物在海洋中的存在形

3、态较多，主要有： （NH3）、 、 三种无机化合氮有机氮化合物 主要是蛋白质不溶于海水的颗粒态氮 氨基酸、脲、甲胺 一系列含氮有机化合物 2氮在海水中的相互转化 氮化合物在海洋中处在不断的相互转化和循环之中。其转化和循环受到物理、化学、生物等各种因子的影响。 洋浮游植物或浮游动物被海洋动物消化和排泄时，溶解和颗粒氮经过化学和细菌等作用分解成氨。海水中氨存在如下平衡： 海水中无机氮主要以 形式存在，还有少许未电离的NH3。 NH3是水生动物的代谢产物，尤其是浮游动物排泄物中含量很高。NH3含量过高，对鱼贝类生长有抑制作用，严重时可引起鱼类和无脊椎动物中毒死亡。这是因为非离子氨不带电荷，脂溶性较高

4、，易透过细胞膜。 的毒性取决于pH，并直接与非离子氨的浓度成正比。 （NH3）在海水中在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下，发生如下反应： （1） （2） 过程（1）光化学作用、化学氧化作用和微生物氧化作用起着重要的作用。 由于紫外线很快被海水吸收，故光化学作用只能在海水近表层进行； 化学氧化作用也在海表层进行； 微生物的氧化作用由自养菌或异养菌进行，它们从溶解的CO2中获得C，并以氧化 为 的过程获取能量。 -N是海水中 -N还原的中间产物，氨氧化的中间产物和浮游植物新陈代谢的产物。 -N是含氮化合物的最终氧化产物。海水中的硝酸盐主要以离子的形式存在，不被键合，也不被络合。 3 海水中无机化合氮的分布

5、大洋海水无机氮含量的变化范围： -N：5-50 g/L -N：1-600g/L -N：0.1-50g/L 海水中 -N含量比 -N和 -N高，深层水几乎以 -N形态存在。 平面分布：随纬度升高而升高，由于 生物、水文条件不同，同一纬度差 异较大。 垂直分布：随深度增加而增加。 季节变化：因为与生物活动息息相关， 故季节变化明显。通常，浮游植物生长 旺盛，无机氮含量下降， -N甚至为0。 冬季，由于生物尸骸氧化分解和海水上下 层对流剧烈，无机氮浓度上升。 海水中-N通常0.1mol/L。水平分布：因海区而异；垂直分布：由有氧环境向缺氧环境转变的过渡带区，2mol/L； 浅水区：海底附近有 -N存

6、在； 深水区：少有 -N； 上升流区： -N含量高，说明初级生产力 活性高； 季节变化：与 -N不同，浮游植物大量繁殖之后， -N很低， -N达最大时， -N反而下降。 二、磷 磷酸盐是海洋生物必需的营养盐之一，对脊椎动物，磷是构成骨骼的主要成分。 海水中P是海洋初级生产力的控制因素之一。 1磷在海水中的存在形态 磷以不同的形态存在于海洋水体、生物体、沉积物和悬浮物中。磷的化合物有多种形态：可溶性无机磷酸盐 通常以溶解的无 机磷酸盐为主要的形态可溶性有机磷化合物颗粒状有机磷物质吸附在悬浮物上的磷化合物海洋中各种P的化合物也会由于生物、化学、水文和地质构成的变化而变化，如：颗粒P海水中无机磷的平

7、衡： 2 磷在海洋中的循环 3 海水磷酸盐的含量分布与变化 不论是水平还是垂直分布，均取决于： 海洋生物活动 海洋水文状况 在生物体内的存在形式和氧化再生 速率 沉积作用等物理化学过程。 一般规律： 随纬度上升而上升 随深度上升而上升 太平洋、印度洋大西洋 近岸浅海大洋含量一般：15-31g/L三、营养盐的测定方法1、 -N测定方法： 对氨基苯磺酸和萘胺法 磺胺和盐酸萘乙二胺试剂法 （重氮偶氮分光光度法） 本实验采用 本法适用与海水、河口水。 采样：用有机玻璃或塑料采水器 贮存：水样须用0.45m滤膜过滤后贮存于聚乙烯瓶，快速测定，不能延迟3h以上，否则应快速冷冻至20保存，样品熔化后应立即分

8、析。 配试剂的水：无 -N的二次蒸馏水或等效纯水。原理：用重氮-偶氮比色法测定。在酸性条件下，水样中亚硝酸盐与磺胺进行重氮化反应。反应产物与盐酸萘乙二胺作用形成深红色偶氮染料。注意事项： 水样加盐酸萘乙二胺后须在2h内测完毕； 温度影响不显著，但以10-25为宜 一般标准曲线每隔一周要重制，当测样条件与标准曲线条件相差较大时，须及时重制标准曲线。 2 -N测定方法： 靛酚蓝分光光度法 次溴酸盐氧化法本实验 本法适用于大洋、近岸海水和河口水，不适用于污染较重、含有机物较多的养殖水体。 水样采集、贮存和处理与 -N相同。水用无氨蒸馏水或等效纯水。 原理：在碱性条件下以次溴酸钠为氧化剂，将海水中的氨

9、氧化为亚硝酸盐。用重氮-偶氮法测定亚硝酸含量，再扣除原有的亚硝酸含量，即得氨含量。即： 因此，此法测氨氮还要测亚硝氮。检出限12.2g/L，下限18.1g/L。相对标准偏差1%，相对误差0.4%。 注意事项： 防止空气中NH3对水样、试剂和器皿的沾污 水温10时，氧化时间30分即可，10 可适当延长氧化时间 此法氧化率较高、快速、简便、灵敏，但部 分氨基酸也同时被测定 浓度在0-7mol/L范围内符合比尔定律 水样加盐酸萘乙二胺后须在2h内测定完毕。 40%的NaOH试剂的配制要准确，否则会不 显色。 3 -N测定方法： 镉柱还原法 锌镉还原法本实验 适用的水样、样品采集、贮存和处理与 -N相

10、同。配试剂和实验用水：二次蒸馏水或等效纯水。 原理：加锌卷和CdCl2于水样中，经电化学反应将硝酸盐还原为亚硝酸盐，按重氮-偶氮比色测亚硝酸盐的总含量。扣除水样原有亚硝酸盐含量，即得硝酸盐含量。 所以，用此法测 -N，也须同时测定 -N。 注意事项： 通常，海水中-N含量较高，测定时水样体积不宜取太多，若浓度太高，水样应用人工海水稀释 锌卷的面积、表面状况均会影响氧化率，故同一批水样锌卷应一致。 同样，水样加盐酸萘乙二胺后须在2h内测定完毕 4 -P 原理：采用磷钼兰法测定。 加入硫酸-钼酸铵-抗坏血酸-酒石酸氧锑钾溶液。水样中的活性磷酸盐与钼酸铵形成磷钼黄在酒石酸氧锑钾存在时，磷钼黄被抗坏血酸还原为磷钼兰。 最