水体富营养化程度的评价

31/7试验八 水体富养分化程度的评价富养分化(Eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等养分物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物快速生殖，水体溶解氧量急剧下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫养分状态过渡到富养分状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程格外缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含养分物质的工业废水和生活污水所引起的水体富养分化现象，可在短期内消灭。水体富养分化后，即使切断外界养分物质的来源，也很难自净和恢复到正常水平。水体富养化严峻时，湖泊可被某些水生植物及其残骸淤塞，成为沼泽甚至干地。局部海区可变成“死海”，或消灭“赤潮”。圾等。每人每天带进污水中的氮约50g。生活污水中的磷主要来源于洗涤废50～80％流入江河、湖海和地下水体中。很多参数可用作水体富养分化的指标，常用的有总磷、叶绿素-a含量和初〔8-1〕。富养分化程度表8-1 水体富养分化程度划分初级生产率/mgO2·m-2 日-1 总磷/µg L-1· ·无机氮/µg·L-1极贫0~136 <0.005<0.200贫-中0.005~0.0100.200~0.400中137~409 0.010~0.0300.300~0.650中-富0.030~0.1000.500~1.500富410~547 >0.100>1.500一、试验目的把握总磷、叶绿素-a及初级生产率的测定原理及方法。评价水体的富养分化状况。二、仪器和试剂仪器可见分光光度计。移液管：1mL、2mL、10mL。容量瓶：100mL、250mL。锥型瓶：250mL。比色管：25mL。BOD瓶：250mL。具塞小试管：10mL。玻璃纤维滤膜、剪刀、玻棒、夹子。试剂过硫酸铵〔固体〕。浓硫酸。1mol/L硫酸溶液。2mol/L盐酸溶液。6mol/L氢氧化钠溶液。g90mL100mL。丙酮:水〔9:1〕溶液。gK(SbO)C4H4O6·1/2H2O200mL蒸馏水4℃时保存。20g(NH4)6MO7O24·4H2O500mL蒸馏水中，用4℃时保存。抗坏血酸溶液：0.1mol/L〔1.76g100mL蒸馏水中，4℃时保存，可维持一个星期不变〕。混合试剂：50mL2mol/L硫酸、5mL酒石酸锑钾溶液、15mL钼酸铵30mL抗坏血酸溶液。混合前，先让上述溶液到达室温，并按上述次序混合。在参加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，41个星期不变。〔1.00mg/mL磷〕：1.098gKH2PO4，溶解后转入250mL1.00mg/mL磷溶液。100mL容量瓶中，稀释至刻10µg/mL的工作溶液。三、试验过程磷的测定原理在酸性溶液中，将各种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响，生成磷钼锑杂多酸，再用抗坏血酸把它复原为深色钼蓝。砷酸盐与磷酸盐一样也能生成钼蓝，0.1µg/mL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。步骤2~3min，以至混合均匀。量取100mL水样〔或经稀释的水样〕2份，分别放入250mL锥型瓶100mL250mL锥型瓶中作为比照，分别参加1mL2mol/Lg(NH4)2S2O81h25~50mL〔如锥型瓶壁上有白色分散物，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6mol/LNaOH将溶液中和至微红色。再滴加2mol/L100mL25mL50mL1mL10min，加水稀释至刻1cm880nm处测定吸光度〔880nm710nm波长〕。②标准曲线的绘制：分别吸取10µg/mL磷的标准溶液0.00、0.50、、2.00、2.50、3.00mL50mL25mL，加入1mL混合试剂，摇匀后放置10min10min1cm880nm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/L)

i103PVPi式中，P为水中磷的含量，g/L；P为由标准曲线上查得磷含量，µg；V为测定〔V=25.00mL〕。i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。因此测定水体中的溶解氧含量可看作对生产率的测量。然而在任何水体中都有呼吸作用产生，要消耗一局部氧。因此在计算生产率时，还必需测量因呼吸作用所损失的22只深色瓶中一样样品内溶解氧变化量的方法测定生产率。此外，测定无色瓶中氧的削减量，供给校正呼吸作用的数据。试验过程①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，测量水温顺溶解氧，溶解氧承受碘量法测定〔见附页〕。假设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。假设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。②从水体下半部的中间取出水样，按上述方法同样处理。些瓶子，使阳光能充分照耀。一般将瓶子暴露几个小时，暴露期为早晨至中午，或中午至黄昏，也可早晨到黄昏。为便利起见，可选择较短的时间。OLOd。结果处理①呼吸作用： R=氧在暗瓶中的削减量=Oi-Od亮瓶中的增加量=OL-Oi光合作用：Pg=呼吸作用+净光合作用=〔Oi-Od〕+〔OL-Oi〕=OL-Od率：ⅰ、把暴露时间修改为日周期g 2 日P′(mgO·L-1·日-1)=P ×每日光周期时间/暴露时间ⅱ、将生产率单位从mgO2/L改为mgO2/m2，这表示1m2g 2 产生率。为此必需知道产生区的水深：g 2 g日P“(mgO·m-2 日-1) =P ×每日光周期时间/暴露时间×g 2 g(m)是体积浓度mg/L换算为mg/m32 ·日R〔mgO·m-2 日-1〕=R×24/暴露时间〔h〕×103×水深〔m2 ·ⅳ、计算日净光合作用：P〔mgO2·L-1·日-1〕=P

–Rn g假设符合光合作用的抱负方程〔CO2+H2O CH2O+O2〕，将生产率的单位转换成固定碳的单位：P〔mgC·m-2·日-1〕=P〔mgOm-2·日-1〕×12/32m n 2叶绿素-a的测定原理测定水体中的叶绿素-a的含量，可估量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。试验过程100~500mL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10mL或足以使滤纸漂浮的90%丙酮4h。如有浑浊，可离心萃取。665nm750nm处测其吸光度。12mol/L1min，再在波长665nm750nm处测定吸光度。结果处理750A=A665-A750酸化后：酸化后：= a 665a 750anm处测得值是为了校正浑浊液。用下式计算叶绿素a的浓度〔µg/L〕：9

AA〕V叶绿素a

a 萃取液〔mL〕V样品〔mL〕依据测定结果，评价水体富养分化状况。四、思考题水体中氮、磷的主要来源有哪些？在计算日生产率时，有几个主要假设？被测水体的富养分化状况如何？原理成四价锰的氢氧化物棕色沉淀。加酸后，氢氧化物沉淀溶解，并与碘离子反响而释放出游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，据滴定溶液消耗量计算溶解氧含量。试剂硫酸锰溶液：称取480g硫酸锰〔MnSO4·4H2O〕溶于水，用水稀释至1000mL。此溶液加至酸化过的碘化钾溶液中，遇淀粉不得产生蓝色。300~400mL水中；另称取150g碘化钾溶于200mL水中，待氢氧化钠溶液冷却后，将两溶液合并，混匀，用水稀释至1000mL。如有沉淀，则放置过夜后，倾出上层清液，贮于棕色瓶中，用橡皮塞塞紧，避光保存。此溶液酸化后，遇淀粉应不呈蓝色。1+5硫酸溶液1%〔m/V〕淀粉溶液：称取1g可溶性淀粉，用少量调成糊状，再用刚100mL0.1g0.4g氯化锌防腐。5.0.025000mol/L〔1/6K2Cr2O7〕重铬酸钾标准溶液：称取于105~110℃烘2h1.2258g1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。6.硫代硫酸钠溶液：称取6.2g硫代硫酸钠〔Na2S2O3·5H2O〕溶于煮沸放冷的水中，加0.2g碳酸钠，用水稀释至1000mL，贮于棕色瓶中，使用前用0.02500mol/L重铬酸钾标准溶液标定。7.硫酸，ρ=1.84。测定步骤溶解氧的固定：用吸液管插入溶解氧的液面下，参加1mL硫酸锰溶液，2mL碱性碘化钾溶液，颠倒混合数次，静置。一般在取样现场固定。2.0mL硫酸。盖好瓶塞