1、海水中 N，P 含量的测定厦门海域富营养化情况组长：刘鹏组员：刘明玮，黄云清，黄超，吴火星，郑慧坤一富营养化概述1.1.富营养化的产生及概况：氮、磷是水生植物生长必需的营养元素，但是，水体所含氮、磷过多，停留时间过长，将使藻类及浮游生物过量生长而引起水体的富营养化。水体出现富营养化现象时，水中溶解氧迅速减少，水体呈现不同颜色，死亡的动植物腐烂发臭，释放出硫化氢等难闻气体，使水质进一步恶化。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。1.2.氮和磷引起富营养化的原因：水中的氮主要以 2、H 4+、O 3、O 2
2、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O 3和O 2,然后又经过反硝化细菌的作用,最终转变为 2。在大量缺氧条件下,硝化过程不能进行,(O 3-)- NO2在微生物作用下,发生反硝化作用;使硝酸盐又还原为H 3。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-、(H 2PO4) )、多聚磷酸盐(P 2O7)4-、(P 3O10)5-、(P 3O9)3-、(HP 3O9)2-)、
3、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+、Fe 3+、Al 3+等生成难溶性沉淀物(如 Ca5OH(PO3)3、AlPO 4、FePO 4)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。1.3.富营养化的危害：如果有大量的氮磷存
4、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。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。二 厦门海洋概况：2.1 海水浴场水质：最近国家海洋局开展了全国十一个主要海水浴场水质监测工作。以粪大
5、肠菌群为主要指标，水温、盐度、溶解氧、pH、水色、透明度、海面漂浮物等水质要素，降水量、能见度、风向风速、浪高等水文要素共 12 项进行监测分析，并在中央电视台发布海水浴场水质预报，厦门鼓浪屿浴场成为入选的海水浴场之一。同期厦门市主要的八个海水浴场（椰风寨、海韵台、太阳湾、白城、珍珠湾、大德记、观海园和港仔后）进行水质监测，并在厦门各大新闻媒体发布水质预报。监测结果表明：厦门海水浴场水质总体符合较清洁海域水质标准，部分浴场粪大肠菌群项目超标，除白城浴场外均适合游泳、休闲娱乐。2.2、海水养殖区水质：厦门同安、大嶝海水养殖功能区水质符合较清洁海域水质标准，但秋季无机磷含量超过较清洁海域水质标准，
6、表明厦门海水养殖区存在磷轻度超标问题。底质污染物中各项检测指标，除同安湾内个别站位的铜、镉含量超过海洋沉积物质量(GB18668-2002)四类标准外，其它要素含量均符合一类标准。监测数据表明：厦门海洋自然保护区（白海豚、文昌鱼）的总体水质状况良好，溶解氧、化学需氧量、油类、总汞、镉、砷、粪大肠菌群项目均符合较清洁海域水质标准，只有西海域的无机氮、无机磷含量超过较清洁海域水质标准。2.3、入海污染源和主要污染物：影响厦门海域的主要入海污染源有：九龙江携带入海、陆上生活污水与工业废水排放、港口及船舶排污和海水养殖废水等。主要入海污染物有：无机氮、无机磷、化学需氧物质、石油类、铅、锌以及垃圾漂浮物
7、等。九龙江是厦门海域的主要入海河流，其主要的入海污染物有：化学需氧物质、无机氮、锌、总磷、石油类、铜等重金属元素、硫化物。2002 年各污染物入海总量分别为：化学需氧物质 123654 吨/年、无机氮 16217 吨/年、锌 8284吨/年、总磷 1056 吨/年。2.4厦门海富营养化情况：2004 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）1 5 月 316 月 3西海域，筼筜湖中肋骨条藻 6.1107 402 6 月 1419 日西海域，同安湾中肋骨条藻 0.7107 203 6 月 2628 日 西海域 中肋骨条藻 9.0107 59
8、厦门海域赤潮物种增多！浮游植物小型化和水质富营养化等引发赤潮发生的基础条件依然存在。拒厦门晚报报道今年我省沿海预计有 16 次赤潮的消息。1986 年到 2004 年厦门海域共发生 23 次赤潮事件，2004 年厦门海域共记录了 3 次赤潮，均为无毒赤潮，发生赤潮面积共 101 平方公里，而 2003 年发生的 7 起赤潮事件，其中一起为有毒赤潮，相比而言，去年厦门海域赤潮的发生次数和面积都有较大幅度减少三厦门不同海域海水中 N,P 含量测定：3.1 海水中无机氮的测定：3.1.1 实验原理在 60以上水溶液中，过硫酸钾可分解产生硫酸氢钾和原子态氧，硫酸氢钾在溶液中离解而产生氢离子，故在氢氧化
9、钠的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。本实验采用紫外分光光度法于波长 220 和 275nm 处，分别测出吸光度 A220 及 A275 按式（1）求出校正吸光度 A：A=A2202A 275（1）按 A 值查校准曲线并计算无机氮含量。3.1.2 试剂和材料（1）水，无氨（离子交换法）：将蒸馏水通过一个强酸型阳离子交换树脂（氢型）柱，流出液收集在带有密封玻璃盖的玻璃瓶中。（2）氢氧化钠溶液（200g/L）：称取 20g 氢氧化钠，溶液水（2.1）中，稀释至 100ml。（3）氢氧化钠溶液（20g/L）：将溶液（2.2）稀释 10 倍而得。（4）碱性过硫酸钾溶液：称取 40g 过硫酸钾，另称取
10、15g 氢氧化钠，溶于水中，稀释至1000ml，溶液存放在聚乙烯瓶内。（5）盐酸溶液（1+9） 。（6）硝酸钾标准溶液。硝酸钾标准贮备液，CN=100mg/L：硝酸钾在 105110烘箱中干燥 3h，在干燥器中冷却后，称取 0.7218g，溶于水中，移至 1000ml 容量瓶中，用水稀释至标线在 010暗处保存。硝酸钾标准使用液，CN=10mg/L：将贮备液用水（2.1）稀释 10 倍而得。使用时配制。（7）硫酸溶液（1+35） 。3.1.3 仪器和设备实验室常用玻璃仪器，紫外分光光度计及 10nm 石英比色皿。所用玻璃器皿可以用盐酸（1+9）或硫酸（1+35）浸泡，清洗后再用水冲洗数次。3.
11、1.4 样品的处理水作放置时间较长时，可在 1000mL 水样中加入约 0.5mL 硫酸(p1.84gmL)，酸化到 pH 小于 2，并尽快测定。样品可贮存在玻璃瓶中。取上述样品用氢氧化钠溶液或硫酸溶液调节 pH 至59 从而制得试样。3.1.5 分析测定用无分度吸管取 10.00mL 试样(CN 超过 100mg 时，可减少取作量并加水稀释至 10mL)置于容量瓶中。a. 试样按下述步骤进行：b. 加入 5mL 碱性过硫酸钾溶液。c. 加盐酸(19)1mL，用无氨水稀释至 50mL 标线，混匀，静置。d. 移取部分上层澄清溶液至 10mm 石英比色皿中，在紫外分光光度计上，以无氨水作参比，分
12、别在波长为 220 与 275nm 处测定吸光度，并用式(1)计算出校正吸光度 A。3.1.6 标准曲线的绘制a. 用分度吸管向一组(10 支)容量瓶（50ml）中，分别加入硝酸盐氮标准使用溶液(2.6.2)0.0，0.10，0.30，0.50，0.70，1.00，3.00，4.00，5.00，6.00mL。加水(2.1)稀释至 10.00mL。b. 按 1.5 分析测定中 a 至 c 步骤进行测定。空白溶液和其他硝酸钾标准使用溶液于波长 220 和 275nm 处测定吸光度后，分别按下式求出除空白溶液外其他标准系列溶液的校正吸光度 As 和空白溶液的校正吸光度 Ab 及其差值 ArAsAs2
13、20-2As275 (2)AAb2202Ab275(3)ArAsAb (4)式中：AS220标准溶液在 220nm 波长的吸光度；AS275标准溶液在 275nm 波长的吸光度；Ab220零浓度(空白)溶液在 220nm 波长的吸光度；Ab275零浓度(空白)溶液在275nm 波长的吸光度。按 Ar 值与相应的 NO3- 中 N 含量绘制校准曲线。工 作 曲 线00.010.020.030.040.050.060.070 2 4 6 8As-Ab线 性 (As-Ab)线 性 (As-Ab)3.1.7 计算方法：按式(1)计算得试样校正吸光度 Ar，在校准曲线上查出相应的总氮 mg 数，总氮含量
14、(mgL)按下式计算：CN =m / V （5）式中：m试样测出含氮量，微克；V测定用试样体积，mL。3.1.8 实验结果：漳州港码头 漳州校区 厦大白城 同安养殖场海水中总氮含量 mg/m3 1212 1011 1394 15153.2 海水中 P 含量的测定： 3.2.1 实验原理：海水中的活性磷酸盐，是指在酸性介质中可以溶解的那一部分磷酸盐，它是海洋生物重要的营养盐之一。可以采用磷钼蓝分光光度法测定海水中的活性磷酸盐。当加入硫酸-钼酸铵-抗坏血酸-酒石酸碲钾的存在下，磷钼黄被抗坏血酸还原为磷钼蓝。在 710nm 波长处测定溶液的吸光度与海水样品中活性磷酸盐的含量呈比例关系，拒此可以测定海
15、水中的活性磷酸盐含量3.2.2 试剂：1 磷标准使用液 2 3.0%钼酸铵溶液3 5.4%抗坏血酸溶液 4 0.136%酒石酸氧锑钾溶液5 3.0 mol/l 硫酸溶液 6 1.5%mol/l 硫酸溶液3.2.3 实验步骤：1.混合试剂的配制：按序取 50ml 硫酸溶液，20ml3.0%钼酸铵，20ml5.4%酒石酸氧锑钾于 250ml烧杯中，搅匀。2.吸光光谱的绘制于 50ml 容量瓶中移入 2mol 磷标液，稀释至刻度。移取 5ml 混合试剂，摇匀，10min 后在分光光度计上，在 550750nm 波长内，以二次水为参比绘制吸收光谱。确定吸收波长。吸 光 度 A0.0000.0100.0
16、200.0300.0400.0500.060550 570 590 610 630 650 670 690 710 730 750吸 光 度 A测定波长: = 710 nm3.工作曲线的绘制及样品的测定:标 准 曲 线No. 1 2 3 4 5c(P)/gmL -1 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 A 0.000 0.017 0.029 0.047 0.058 标 准 曲 线0.0000.0170.0290.0470.05800.010.020.030.040.050.060.070 0.5 1 1.5 2 2.5A试 样线 性 (A)海水样品的测定：用 50ml 容量瓶经过滤处理的海
17、水样品，用移液管各加入 5ml 混合试剂，混匀。10min 后，以二次水为参比测吸光度值，其平均值记为 Aw。再用 50ml 容量瓶量取海水样品，加入 5ml1.5mol/l硫酸，按相同方法测其吸光光度值，其平均值为水样因浑浊引起的吸光光度 At。水样品总吸光光度值，则An=Aw-Ab-At由 An 值查工作曲线，即可得海水样品中活性磷酸盐的含量.磷含量测定结果：漳州港码头 漳州校区 厦大白城 同安养殖场海水中总磷含量 mg/m3 26.67 43.8 96.96 105.673.2.4.结果分析与小结:水体富营养化程度划分（Thomas）富营养化程度 总磷 mg/m 3 总氮 mg/m 3极
18、贫 5 200贫中 510 200400中 1030 300650中富 30100 5001500富 100 1500不 同 海 域 氮 含 量 的 比 较02004006008001000120014001600漳 州 港 码 头 漳 州 校 区 厦 大 白 城 同 安 养 殖 场系 列 1不 同 海 域 磷 含 量 的 比 较020406080100120漳 州 港 码 头 漳 州 校 区 厦 大 白 城 同 安 养 殖 场系 列 1小结：从实验结果及图表对比可以看出：白城浴场和同安养殖区海水中氮磷含量在富程度附近漳州港码头和漳州校区海水氮磷含量稍低，但也在中等偏富程度我们得到的数据与所查数据基本吻合。四.心得体会：经过这次无机化学课外实践，我们了解了许多的新的知识，懂得了合作精神，并且对化学增加了兴趣，对我们来说，这是一个全新的体验，这是我们第一次独立完成实验，从查阅资料设计实验到探索讨论解决困难，我们开始懂得了科研的不易，培养了严谨的精神，为今后的学习研究打下了基础。虽然没有完全成功，但比起这个宝贵的过程来说，结果似乎已不是那么重要了。我们经过了思考，总结了原因。我们会在这次实验的基础上更加努力，不断改进，相信我们会把化学学得越来越好！
