海洋酸化对沉积物中Cu和Zn含量以及元素形态的影响

本 科 毕 业 论 文海洋酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 含量及形态的影响研究姓名 张华栋院系 化学与材料科学学院专业 材料化学年级 2013 级学号 20132414890指导教师 张锦峰 讲师2017 年 5 月 30 日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。此声明的法律后果由本人承担。作者签名: 二一七年五月三十日毕业论文使用授权声明本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业论文的规定。本人愿意按照学校要求提交论文的印刷本和电子版，同意学校保存论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存论文；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布论文的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二一七年五月三十日毕业论文开题报告姓名 张华栋 性别 男 学院 化学与材料科学学院 年级 2013 学号 20132414890题 目 海洋酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 含量及形态的影响研究课题来源 教师推荐 课题类别 应用实践研究选题意义一科学意义和应用前景：海洋中的生源要素和微量元素是整个海洋生态系统的物质基础，这些元素的赋存形态直接影响其生物可利用性和生态毒性( 进而影响整个生态系统) 。然而，人们关于海洋酸化引发生态系统中重要元素形态和功能变化的知识还相当匮乏。因此，研究海洋酸化对生源要素和微量元素赋存形态的影响及作用机制，特别是实际环境中生源要素和微量元素的酸化响应，预测它们在未来海洋高浓度CO2 环境中的地球化学特征及生物化学过程是非常必要的。研究结果可为人类认识和预知未来海洋生态及环境提供基础数据参考 。二研究概况：2003 年, 海洋酸化( Ocean Acidification) 这一术语第一次出现在 Nature中。海洋研究科学委员会( SCOR)、政府间海洋学委员会( IOC)、国际原子能机构( IAEA)海洋环境实验室的成立增加了在国际地圈与生物圈计划( IGBP)中的比重，制定了如海洋生物地球化学和生态系统综合研究 ( IMBER)等新计划 ,开展酸化相关研究。我国的研究进展：1.陈清华,彭海君. 海洋酸化的生态危害研究进展J. 科技导报 ,2009,(19):108-111.2. 高坤山. 海洋酸化正负效应:藻类的生理学响应J. 厦门大学学报(自然科学版),2011,(02):411-417.3. 张成龙,黄晖,黄良民,刘胜 . 海洋酸化对珊瑚礁生态系统的影响研究进展 J. 生态学报,2012,(05):1606-1615.4. 汪思茹,殷克东,蔡卫君,王东晓. 海洋酸化生态学研究进展J. 生态学报,2012,(18):5859-5869.5. 唐启升等. 海洋酸化及其与海洋生物及生态系统的关系J. 科学通报,2013,(14):1307-1314.6. 韦晓慧,慕芳红,孙艳桃,曹志泉. 海洋酸化条件下铜、镉对日本虎斑猛水蚤的急性毒性效应J. 生态学报,2014,(14):3879-3884.7. 赵信国,刘广绪. 海洋酸化对海洋无脊椎动物的影响研究进展J. 生态学报,2015,(07):2388-2398.8. 张锦峰,高学鲁,周凤霞,李培苗,庄文. 海洋生物及生态系统对海洋酸化的响应J. 海洋环境科学,2015,(04):630-640.9. 2016 年 4 月 28-29 日，华东师范大学河口海岸学国家重点实验室举办关于海洋酸化的国际研讨会.关于海洋酸化的研究，科学研究者们一直在继续，并且一直都有新的研究成果出现，相信对于海洋酸化的研究会越来越成功。研究主要内容和预期结果一本论文的主要研究内容如下：（1）研究海洋酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 两种重金属元素含量的影响；（2）研究海洋酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 元素赋存形态的影响；（3）根据重金属元素含量和赋存形态的变化对海洋物和海洋生态系统可能造的影响，提出有效的应对措施。二拟解决的关键问题：（1）采样的地点，以及海洋沉积物的采集（海岸沉积物含沙量过高） ；（2）pH 值的调节，为了保证尽可能的使 pH 值精确，pH 试纸不可采用，误差太大，需要精密仪器；（3）CO 2 的制备问题（避免其他气体干扰，制备的 CO2 需要纯净） ；（4）样品的消解（消解时间、消解温度）和赶酸问题（赶酸温度、赶酸程度） ；（5）样品的保存问题（需要冰箱保存） ；（6）样品的测定问题（需要专业精密设备）.三预期结果预计实验可以顺利进行和完成，金属含量也可以测得，会获得一些新的认识和见解。拟采取的研究方法和技术路线研究方法：设计并模拟不同酸化程度（pH=7.0 7.5 8.0）的海水，用两种酸化物质（盐酸和二氧化碳）进行对照，总含量的测定需要对沉积物进行消解处理，使其溶于硝酸中，这样才能进行测定；各形态的测定需要用 BCR 四步浸取法进行预处理，使沉积物溶于硝酸，再进行测定。总量及形态的测定都用电感耦合等离子体质谱仪进行测定。计划 2 个月内完成实验，但是由于对此类实验没有经验，在实验过程中可能会遇到一些困难，耽误不少时间，为了尽可能的减少问题的出现，必需在实验前对实验过程有个具体的把握，把可能出现的困难问题提前想好解决办法，节省实验时间。实验可行性：1.指导老师对于此研究非常熟悉，我们遇到问题老师会帮助解决；2.无论是药品或者仪器，实验室都能满足；3.主要的元素含量测定仪器采用精密度很好的电感耦合等离子体质谱仪测定，保证数据的准确性.指导教师意见（对论文选题的意义、应用性、可行性、进度与计划等内容进行评价，填写审核结果：同意开题、修改后再开题、不同意开题）：该生拟采用实验室模拟海洋酸化的的方法，来研究海洋酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 含量以及形态的影响，此方面的研究还比较少，所以具有很高的研究价值，此研究对于解决内陆河流的重金属污染和富营养化问题都有很好的参考价值。该生的实验方案和实验步骤比较严密，并且当前实验室条件也可以满足实验条件，预计可以得到比较满意的实验结果。经审核，同意开题。签名： 2017 年 3 月 2 日院（系）毕业论文领导小组意见：同 意 开 题（签章） 2017 年 3 月 2 日毕业论文结题报告姓名 张华栋 性别 男 学院 化学与材料科学学院 年级 2013 学号 20132414890题 目 海洋酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 含量及形态的影响研究课题来源 教师推荐 课题类别 应用实践研究本课题完成情况介绍本毕业论文通过研究海洋酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 含量以及形态的影响，在实验室模拟了不同酸化程度的海水，用 ICP-MS 测定了沉积物中 Cu 和 Zn 的含量；利用 BCR 四步浸取法对沉积物中的金属的四种形态进行分离，测定了各形态的含量，得出了以下结论：1.酸化导致沉积物中 Cu 和 Zn 含量发生降低；2.Cu 和 Zn 含量的降低都是主要来源于它们酸可溶态和可氧化态含量的降低；然而，本实验还存在一些问题：1由于取样不能保证完全洁净，所以会有杂志进入样品，对实验结果产生影响；2.消解过程中由于密闭性工作做得不好，导致实验失败好几次，浪费了许多时间；3由于对实验步骤掌握的不够仔细认真以及对一些实验原理的理解不透彻，造成多次实验失败，因此得到的实验数据比较少，对于酸化时间和酸化物质对金属含量的影响无法得出准确结论。指导教师评语：该生通过实验室模拟不同程度的海洋酸化，综合运用所学知识解决实际问题，研究了酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 含量及形态的影响，得到了一系列的研究结果，所得数据比较合理。此外，该生论文的整体结构比较严密，逻辑性也不错，内容比较丰富。但是也存在一些不足，比如对实验步骤中的一些小细节没有真正的重视，从而导致实验失败过，因此浪费了不少时间，得到的数据也不算多。经审阅，该论文是一片合格的学士学位论文，同意结题。签名： 2017 年 5 月 20 日院（系）毕业论文领导小组意见：同 意 结 题（公章） 2017 年 5 月 20 日毕业论文成绩评定表学院（公章）： 学号：20132414890姓 名 张华栋 总成绩： 五级制题 目 海洋酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 含量及形态的影响研究本论文详细的介绍了海洋酸化对沉积物中金属含量和形态的影响，选题有很强的应用价值，文献材料收集详实，综合运用了所学知识解决问题，所得数据合理，结论正确，有创新见解。另外论文格式正确，书写规范，条理清晰，语言流畅。经审阅，该论文是一片合格的学士学位论文。评阅人评语签名： 2017 年 5 月 23 日从答辩可以看出该生总体专业基础比较扎实，准备工作充分，对论文内容非常熟悉，能简洁明了的陈述设计思想和过程，基本概念清楚，论文有一定创新。只不过在论文的陈述过程中还需要大胆自信一些，这样才能提高自身的语言表达能力，希望继续完善论文中的部分文字和符号，争取规范使用。经审阅，该论文是一篇合格的学士学位论文。答辩小组评语答辩成绩： 组长签名： 2017 年 5 月 23 日注：总成绩=答辩成绩（100% ） 。总成绩由百分制转换为五级制，填入本表相应位置。海洋酸化对沉积物中 Cu 和 Zn 含量及形态的影响研究张华栋（化学与材料科学学院，材料化学，1302，20132414890）摘要：海洋是一个复杂的生态系统，海水中存着在一系列的酸碱缓冲关系，当大气中过量的二氧化碳被海洋吸收时，出现海洋酸化，进而对海洋生态系统的各组分产生影响。酸化导致海水中碳酸根离子浓度的降低，碳酸氢根离子浓度的增加，会对海洋中存在酸碱平衡的其他元素的赋存形态和界面迁移产生影响。因此研究海洋酸化对元素形态的影响以及元素形态在未来海洋环境中的地球化学特征是非常必要的。本论文设计并模拟了不同程度（pH=7.0，7.5，8.0）的海水酸化，考察了酸化对沉积物中两种重金属元素（Cu 和 Zn）含量和赋存形态的影响，初步探讨了这两种重金属元素的地球化学循环对海洋酸化的响应。研究发现，模拟酸化使沉积物中 Cu 和 Zn 的含量降低，其总量的降低主要源于两种金属的酸可溶态和可氧化态含量的降低。关键词：海洋酸化；重金属元素；形态；归趋Effects of ocean acidification on form of Cu and Zn in sediments Huadong ZhangSchool of Chemistry and Materials Science, Materials Chemistry , 1302, 20132414890Abstract: Ocean is a complicated ecological system, there is a series of acid-base buffering relationship in the water. There will be ocean acidificationthe when excess carbon dioxide in the atmosphere is absorbed by the oceans. Marine ecosystem of the other components will be the influence of different level. Acidizing results in the decrease of concentration of carbonate ions in seawater, increased concentration of bicarbonate ions, exist in the acid-base balance of the oceans will effect on geometrical shape and interface migration of other elements. So research the ocean acidification of elements form as well as the influence of element form in the geochemical features of the Marine environment in the future is very necessary.This paper design and simulation of diverse degree of water acidification (pH=7.0、7.5、8.0) in lab scale tanks. Examines the effects of acidification of two kinds of heavy metal element content (Cu and zinc) and geometrical shape in sediments .There is a preliminary discussion on the two kinds of heavy metal element geochemical cycle response of ocean