大学本科实习报告-氨氮-模版

PAGEPAGE1中国海洋大学本科实习报告实习名称__海洋学和海洋化学专业实习_学院（系、中心）化学化工学院专业年级学生姓名方思敏祁玉鹏金帅辰周玉萍朱国良学号030212008010030212008050090212008015030212008101030212008103教务处制表二Ο一三年四月十五日填写说明一、此报告请用黑色签字笔填写或打印。二、此报告中内容请在实习结束后如实填写。三、实习教学基本概况中的实习类型指教学实习、专业实习、认知实习、生产实习、毕业实习、社会调查（实践）等；修课要求指必修、限选、任选；实习总结形式指论文、设计、调查报告等。四、实习总结字数根据形式作如下要求：论文、设计不少于3000字；调查报告不少于5000字。五、此报告填写完毕（一式两份），经实习指导教师和院（系、中心）有关领导审阅后，一份作为学生成绩由院（系、中心）保存，一份由学生本人保存。实习总结为期12天（2012年3月1日-2012年3月12日）出海实习已经结束快一个月了，但是实习期间的各种场景还深深的印在我的脑海里。在这次可贵的实习经历中，我们不仅巩固了和锻炼了有关海水分析的理论知识和实验操作，掌握了船上生活的基本技能，还锻炼了我们的吃苦耐劳素质和团队合作的能力。出海实习动员大会于2月29日召开。会上，李铁老师及主要院领导关于船上安全事宜、纪律规范及个人物品的准备等方面进行了详细说明，让我们对海上实习的目的有了清晰的认识，并对船上生活充满了期待。3月1日上午我们登上东方红2号科学考察船，在政委的介绍下，我们对于船上生活和该船有了更加深刻的理解，他还介绍了一些注意安全事项和救生衣的使用方法。当天下午听了海洋生物和东方红2号船的具体演讲。3月2日-3月7日为综合规范化训练阶段，实验共分为11组，包括对海洋水文和气象观测，对盐度、溶解氧、pH、总碱度、溶解磷酸盐、溶解硅酸盐、溶解硝氮、溶解亚硝氮、溶解氨氮、、海水化学需氧量、石油烃观测调查研究。其中，常规的化学实验操作的训练，使我们在熟练的基础上更加规范化，并对各要素观测的原理方法进行深入探究。3月7日-3月12日为综合观测调查阶段。这一阶段开始定岗进行调查，分三班轮班，进行24小时观测。我们被分到了氨氮的监测。在此期间，我们不仅要按要求定时完成任务，更要顺利的进行交接班。整个出海实习中每个人都努力做好自己的本职工作，相互协作。工作之余的船上生活也是非常有趣，大家在餐厅玩得都很高心。这次实习经历是一次宝贵的锻炼机会，更是我的宝贵人生财富。学生本人签名：2012年4月18日胶州湾及青岛近海氨氮分布、变化情况调查方思敏祁玉鹏金帅辰周玉萍朱国良（中国海洋大学化学化工学院08化学系，山东青岛266100）摘要本篇实习报告给出了本次对胶州湾及青岛近海调查的区域范围、调查中测定溶解氨氮的实验方法。并结合数据及图线，对连续调查及大面调查的结果进行了综合分析，总结了溶解氨氮的分布及变化情况，并结合实际对调查结果的原因及影响因素进行了讨论。关键字：溶解氨氮；调查；连续观测AbstractThissurveyreportgivestheinvestigationregionsabouttheinvestigationintotheSeaareaofJiaoZhouBayandQingdaooffshore,andbrieflypresentstheexperimentaltechniquesusedformeasuringdissolvednitrogen.Inthispaper,itcomprehensivelyanalyzestheresultsoftheresearch,integratingthedatawiththegraphs.Besides,itsummarizesthedistributionandchangesituationofdissolvednitrogen.Intheend,boththeresultsoftheinvestigationandtheinfluencefactorsarediscussedcombiningwiththeactualsituations.Keywords:dissolvednitrogen,investigation,continuousobservation一、前言氮的存在形态直接影响其参与海洋生物地球化学循环的进程和途径，以及对氮循环的贡献大小，因此，对氮形态的研究是研究沉积物中氮的生物地球化学循环的前提。海洋沉积物中氮的存在形态可分为无机氮和有机氮，而无机氮又可分为NH4+一N、NO3¯¯一N、NO2¯一N。硝酸和氨是主要的含氮营养盐，对于一些微藻和细菌溶解有机氮也是主要的可利用营养盐之一。亚硝酸氮在海洋中的浓度是非常低的，它主要作为硝化反硝化过程及植物体内被摄取的硝酸在硝化酶的作用下转化为氨及氨基酸过程的中间产物。氮营养盐的物理输入有垂直混和、水平输运和大气沉降三种途径。垂直混和指在较深的海区随着温跃层的消失和被破坏,富含营养盐的水通过对流扩散上升至真光层,成为这些地区浮游植物的营养盐主要来源之一,并影响着浮游生物的季节变化。水平输运指在沿岸、河口及陆架区域,河流输入、沿岸的污水排放占营养盐输入的绝大部分,并通过潮汐、风、对流扩散等作用影响其分布。大气沉降主要包括雨、雪及大气沉降,相对以上两种来源其对营养盐的贡献要小得多。但在某些沿岸排放较少、降水量较多的海区,大气沉降比例则可能较大[1]。70年代以后随着人们对浮游植物氮营养盐吸收机理的研究发现，植物细胞对硝酸盐的吸收和对氨氮的吸收并不相同。Balch[2]认为在硝酸盐和氨同时存在的条件下氨会优先被吸收，氨氮的存在对于浮游植物吸收硝酸氮具有抑制作用，而且硝酸盐的吸收速率要小于氨氮。氨氮是浮游动物溶出产物的主要形式，作为最主要的氮的存在形式之一，氨氮在海洋生态系统中起着双重作用。一方面，氨氮是海洋浮游植物生长的最主要氮源。在浮游植物可利用的各种氮形式中，氨氮是最优先利用的形式，水体中氨氮含量不足会限制浮游植物生长；另一方面，水体中氨氮含量过高则会对水体中的生物产生毒害作用。氨氮是标志海水有机污染程度和发展趋势的重要环境因子。根据王文琪等的研究，当水体中氨氮含量达到13．49mg／dm3时，可引起菲律宾蛤仔在24h内死亡5％，当水体中氨氮含量更高时，菲律宾蛤仔的死亡率更高。因此，对生态系统中氨氮含量的监测一直是近年来海洋环境监测的重点[3]。胶州湾位于山东半岛南岸，是与南黄海相通的扇形半封闭海湾，水域面积约423km2，平均水深仅7m。海泊河、李村河、楼山河、洋河等十几条河流的入海口位于胶州湾内（[4]-[5]）。近些年来，随着青岛地区经济的迅速发展，工业废水、生活污水的任意排放，大量的有机物和污染物的流入，使胶州湾及青岛近海海域的营养盐水平和生态环境发生了很大变化[6]。为了解胶州湾及青岛近海的海水水质状况，本次出海实习对这一区域各要素进行了连续及大面观测。本实验小组承担了氨氮的分析任务，实验中采用次溴酸钠氧化法测定NH4+一N含量，并对调查结果进行分析，得出氨氮的分布及变化情况。二、设备材料1、东方红-2综合科学调查船、Niskin采水器及过滤设备、海水样品瓶（若干）2、UNICO—2000型分光光度计（1台，配备3cm比色皿3个）、自动移液枪（1cm31支、5cm33支）、100cm3容量瓶（1只）、塑料瓶（1个）、50cm3比色管（若干）、洗瓶（1个）3、NH3-N贮备标准溶液、磺胺溶液（1%）、α-萘乙二胺溶液（0.1%）、次溴酸钠氧化剂、蒸馏水、海水样品三、实验方法3.1目的要求通过实验了解次溴酸钠氧化法测定海水中氨-氮的方法原理，掌握其实验条件。3.2方法原理在强碱性条件下，海水中的氨-氮被次溴酸钠氧化为亚硝酸-氮，然后在酸性环境下，让水样中的亚硝酸-氮与磺胺反应形成重氮化合物，继而再与α-萘乙二胺偶联，形成重氮-偶氮化合物（红色染料），其最大吸收波长为540nm，测出亚硝酸-氮的总含量，扣除海水中原有的亚硝酸-氮的含量，即为海水中氨-氮的含量。BrO3¯＋5Br¯＋6H+→3Br2＋3H2OBr2＋2NaOH→NaBrO＋NaBr＋H2O3BrO¯＋NH4+＋2OH¯→NO2¯＋3H2O＋3Br¯3.3实验内容（1）配制使用标准溶液准确移取贮备标准溶液0.10cm3于100容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，混匀，浓度为0.08578µmol/cm3。（2）标准系列分别移取使用标准溶液0.00cm3、0.50cm3、1.00cm3、2.00cm3、3.00cm3、5.00cm3于50cm3比色管中，加蒸馏水至50cm3，依次加入5cm3次溴酸钠氧化剂，混匀。氧化30min，加5cm3磺胺溶液（1%）混匀。5min后，加1cm3α-萘乙二胺溶液混匀。15min后，以蒸馏水为参比测定各个溶液的吸光度。（3）水样测定（双样）取50cm3经0.45µm滤膜过滤的水样于50cm3比色管中，加入5cm3次溴酸钠氧化剂，混匀。氧化30min，加5cm3磺胺溶液（1%）混匀，5min后，加1cm3α-萘乙二胺溶液混匀。15min后，以蒸馏水为参比测定溶液的吸光度，记为Aw(已扣除液槽校正Ac值)。(4)水样空白的测定取50cm3蒸馏水于50cm3比色管中，加5cm3磺胺溶液（1%）混匀。加入5cm3次溴酸钠氧化剂，混匀。5min后，加1cm3α-萘乙二胺溶液混匀。15min后，以蒸馏水为参比测定吸光度，记为Ab(已扣除液槽校正Ac值)。（5）液槽校正Ac将2个比色皿注入蒸馏水，以其中一个为参比溶液测定另一个液槽的吸光度，记录数值，要求Ac小于0.005。3.4结果计算（1）绘制标准曲线计算F值F=×µmol/dm3·A式中：V1，V2分别是所加入标准的体积数A1，A2分别是V1，V2所对应的吸光度C为使用标准溶液的浓度，单位是µmol/cm3V：水样体积cm3（2）样品含量的计算cNH3＋NO2=F×（Aw－Ab）cNH3＝cNH3＋NO2－cNO2(单位是µmol/dm3）3.5注意事项（1）取到过滤后水样要及时测定，不要漏测，要尽量减少操作误差。（2）氧化时避免阳光直接照射。（3）配制新的次溴酸钠氧化剂后必须重新做工作曲线。（4）仪器用过之后要及时洗干净，认真做好交接班工作四、调查结果4.1调查范围和站位表1大面站及连续站实际站位表站号类型站位1大面站3558.00N12035.50E2大面站3557.00N12041.50E3大面站3554.00N12048.50E4大面站3546.50N12052.00E5大面站3552.00N12055.00E6大面站3558.00N12055.00E7大面站3605.00N12055.00E8大面站3558.00N12050.00E9大面站3600.00N12040.00E10大面站、连续站3602.50N12018.50E11大面站、连续站3605.50N12015.50E图1观测站位分布及路线图4.2观测数据表1氨-氮大面及连续观测数据站号采水时分水深/m水样深度/mT/℃CTDSSNH4-N/(µmol/dm3)10-106002104.025331.495831.1702.76104.012931.163431.1682.80174.01231.16331.1672.4810-209002104.014231.249331.1563.00104.036231.217431.1522.99154.042831.209931.1842.0310-312002104.027831.275931.1733.1153.997531.233731.1702.54153.993331.17931.1713.2310-415002104.120331.560331.1912.9354.113131.168231.1872.64154.110931.165231.1882.4810-518002104.164431.17531.1693.04104.181731.181431.1652.97154.187931.183531.1672.6410-621002104.223431.206431.2071.93104.22531.206731.1972.67174.220831.207631.1961.9910-700002104.103731.137831.1562.44104.139831.129931.1602.28144.212531.203431.1682.2010-803002104.14230.669131.1792.25104.152531.079831.1741.94144.147330.997331.1761.9610-906002104.11530.719231.2641.99104.119231.064531.2611.92154.126630.995131.2621.59112002504.315331.236231.2401.42104.310231.240631.2370.81254.235731.234531.2310.962131027.704.07131.201731.2051.15104.079231.20131.1990.98254.041731.201231.1970.75314453404.853931.300231.3040.84104.820731.295431.3030.65314.79631.294931.2980.78416253105.544531.473631.4670.72105.546331.472731.4650.69285.506131.472131.4640.72517503105.017631.336331.3240.82105.052231.346531.3350.60285.136131.387431.3700.53619152904.216930.935931.1340.68104.219631.083431.1290.79304.202531.142131.1270.84720322703.960731.013131.1311.19103.954731.083931.1301.30263.92331.109131.1271.35821502504.09930.987831.1371.03104.104531.097731.1371.05244.107531.151931.1361.08923052504.000131.055831.1831.53103.976731.137431.1781.60223.952231.185831.1721.57A00333104.585731.001931.2160.80104.593331.184931.2570.96284.586431.262831.2480.7311-112001303.996331.160130.9388.3353.946531.098530.9298.35103.92730.944630.9347.6911-215001304.022631.303431.0784.5454.039631.233631.0704.40104.031831.199231.0734.3211-318001604.21231.31131.1914.3854.22231.26631.1904.17134.23431.28131.2193.0811-421001604.17631.16431.2073.5054.20831.16031.2043.24134.22531.16431.2183.0111-500001304.02130.90630.9157.7754.02030.91830.9237.71103.95530.99830.9437.2011-6030003.93131.06631.0754.5553.95631.07231.0754.79103.97231.07631.0704.5911-7060004.19031.20931.2112.7054.18931.21131.2132.56124.20231.21131.2142.1911-8090004.16631.01831.2252.3254.17431.21231.2132.45134.17031.21231.2142.1811-9120003.95331.37831.0835.3953.95131.27731.0775.12103.92631.22731.0784.594.3图表图2:10号站氨氮-时间变化图10号站氨氮浓度随时间变化分析：从图可以看出不同层次的海水氨氮浓度在6点到18点都处于相对较高的浓度，此后，氨氮浓度整体呈下降趋势。14-17m层次的水中氨氮浓度整体低于0m与10m层次水中的浓度。图3:11号站氨氮-时间变化图11号站氨氮浓度随时间变化分析：从图可以看出不同层次海水氨氮浓度随时间变化的趋势基本一致，在每天12点与24点出现极大值点，在9点与21点出现极小值点。10-13m层次的水中氨氮浓度低于0m与5m层次水中的浓度，0m与5m两层次海水中氨氮浓度相差不大。图4:大面站氨氮浓度变化图大面站氨氮浓度随站号/采水时间变化分析：0m与10m两层次海水中氨氮浓度变化趋势基本一致，25-31m层次海水的氨氮浓度较前两层次趋势提前。在9号站23:05时出现极大值，3号站、4号站、5号站浓度维持在最低水平。比较10号站，11号站与大面站的氨氮浓度可发现，位于胶州湾的11号站测得的氨氮浓度最高，位于栈桥处的10号站较高，两站的浓度明显高于大面站，氨氮浓度基本随距陆地距离的增加而减小。五、讨论营养盐含量及其结构组成是影响海洋生物量和种群变化的关键因素，适当浓度的营养盐是浮游植物生长的物质基础。近年来，随着工农业生产的迅猛发展和人们生活水平的极大提高，大量富含营养元素的废水排入海洋，导致近海水域富营养化现象日趋严重,破坏了水域原有的生态平衡，导致沿海富营养化的程度不断增高，引起生物群落的变化以及有害赤潮的爆发，对我国沿海生态环境和生物资源产生了极大的影响。【7】因此对于海水中，尤其是近海中的营养盐含量调查是十分必要的。海水中的NH4-N可以被微生物氧化为NO2-N甚至是NO3-N，因此在生物活动不是最旺盛的冬春季含量最高，是DIN的主要形式。出海实习调查中发现NH4-N的浓度比海水中的平均值普遍偏高，主要是因为人类生产生活的废水排放所致。其次，生物活动和海水对流也是不可忽略的影响因素，主要是在垂直方向分布上，在海水对流运动强烈的春季，表层、底层差异较小，但总体来讲，表层的NH4-N浓度一般高于底层的。测定氨氮的方法在1962—1963年使用钠氏比色法，在1981年之后使用次溴酸钠氧化法和靛酚兰法，【8】本次调查中使用次溴酸钠氧化法。本次实习调查的海区位于胶州湾及青岛近海。调查时间为3月初，海水温度在3~4℃之间。调查中11号站位于胶州湾内，氨氮平均浓度为4.63µmol/dm3，靠近湾口的10号站氨氮平均浓度为2.47µmol/dm3，都处于较高水平。两个站点相比较，湾内的11号站水质受人类活动影响相对较大。六、小结此次实习调查发现所调查海区氨氮盐浓度较海洋平均值偏高。主要原因有所调查海区是青岛近海及胶州湾内，胶州湾是青岛的主要工业区和居住地，同时墨水河、弯头河、娄山河、板桥坊河、李村河及海泊河由北至南分别流入湾内，工业和生活废水以及由这些河流带来的两岸污水的注入使胶州湾内营养盐明显高于其它区域。【9】其次是季节因素，春季生物活动相对不是很旺