實(shí)驗(yàn)三 水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的評(píng)價(jià)

1、實(shí)驗(yàn)三水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的評(píng)價(jià)富營(yíng)養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入 湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水 質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過渡到富 營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，沉積物不斷增多，先變?yōu)檎訚桑笞優(yōu)殛懙亍＿@種自然過程非常緩慢，常需幾千 年甚至上萬年。而人為排放含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象， 可以在短期內(nèi)出現(xiàn)。水體富營(yíng)養(yǎng)化后，即使切斷外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來源，也很難自凈和恢復(fù)到 正常水平。水體富養(yǎng)化嚴(yán)重時(shí)，湖泊可被某些繁生植物及其殘骸淤塞，

2、成為沼澤甚至干地。 局部海區(qū)可變成“死海”，或出現(xiàn)“赤潮”現(xiàn)象。植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來源廣、數(shù)量大，有生活污水、農(nóng)業(yè)面源、工業(yè)廢水、垃圾等。每人每 天帶進(jìn)污水中的氮約50 g。生活污水中的磷主要來源于洗滌廢水，而施入農(nóng)田的化肥有50% 80%流入江河、湖海和地下水體中。許多參數(shù)可用作水體富營(yíng)養(yǎng)化的指標(biāo)，常用的是總磷、葉綠素-a含量和初級(jí)生產(chǎn)率的大 小(見表7-1)。表水體富營(yíng)養(yǎng)化程度劃分富營(yíng)養(yǎng)化程度初級(jí)生產(chǎn)率- m2 -日-1總磷，ig L1無機(jī)氮ig L1根貧01360.0050.1001.500一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆湛偭?、葉綠素-a及初級(jí)生產(chǎn)率的測(cè)定原理及方法。評(píng)價(jià)水體的富營(yíng)養(yǎng)化狀況。二、儀器設(shè)備及試

3、劑1.儀器可見分光光度計(jì)。移液管：1mL、2mL、10mL。容量瓶：100mL、250mL。錐型瓶：250mL。比色管：25mL。BOD 瓶：250mL。具塞小試管：10mL。玻璃纖維濾膜、剪刀、玻棒、夾子多功能水質(zhì)檢測(cè)儀2.試劑過硫酸銨(固體)。濃硫酸。1 mol/L硫酸溶液。2 mol/L鹽酸溶液。6 mol/L氫氧化鈉溶液。1%酚酞：1g酚酞溶于90mL乙醇中，加水至100mL。丙酮冰(9:1)溶液。酒石酸銻鉀溶液:將4.4gK(SbO)C4H4O6 -1/2H2O溶于200mL蒸餾水中，用棕色瓶在4C 時(shí)保存。鉬酸銨溶液：將20g(NH4)6MO7O24 -4H2O溶于500mL蒸餾水

4、中，用塑料瓶在4C時(shí)保 存?？箟难崛芤海?.1 mol/L (溶解1.76g抗壞血酸于100mL蒸餾水中，轉(zhuǎn)入棕色瓶， 若在4C時(shí)保存，可維持一個(gè)星期不變)?；旌显噭?0mL 2 mol/L硫酸、5mL酒石酸銻鉀溶液、15mL鉬酸銨溶液和30mL抗 壞血酸溶液。混合前，先讓上述溶液達(dá)到室溫，并按上述次序混合。在加入酒石酸銻鉀或鉬 酸銨后，如混合試劑有渾濁，須搖動(dòng)混合試劑，并放置幾分鐘，至澄清為止。若在4C下保 存，可維持1個(gè)星期不變。，溶解后轉(zhuǎn)入250mL容量瓶(12)磷酸鹽儲(chǔ)備液(1.00mg/mL 磷)：稱取 1.098 gKH2PO4中，稀釋至刻度，即得1.00mg/mL磷溶液。(1

5、3)磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液：量取1.00mL儲(chǔ)備液于100mL容量瓶中，稀釋至刻度，即得磷含 量為10p g /mL的工作液。三、實(shí)驗(yàn)過程磷的測(cè)定原理在酸性溶液中，將各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)化成磷酸根離子(PO43-)。隨之用鉬酸銨和酒石酸銻鉀 與之反應(yīng)，生成磷鉬銻雜多酸，再用抗壞血酸把它還原為深色鉬藍(lán)。神酸鹽與磷酸鹽一樣也能生成鉬藍(lán)，0.1g/mL的神就會(huì)干擾測(cè)定。六價(jià)銘、二價(jià)銅和亞 硝酸鹽能氧化鉬藍(lán)，使測(cè)定結(jié)果偏低。步驟水樣處理：水樣中如有大的微粒，可用攪拌器攪拌23min，以至混合均勻。量取 100mL水樣(或經(jīng)稀釋的水樣)2份，分別放入250mL錐型瓶中，另取100mL蒸餾水于250mL 錐型瓶中作為對(duì)

6、照，分別加入1mL2mol/LH2SO4, 3g(NH4)2S2O8，微沸約1h，補(bǔ)加蒸餾水使 體積為2550mL (如錐型瓶壁上有白色凝聚物，應(yīng)用蒸餾水將其沖入溶液中)，再加熱數(shù)分 鐘。冷卻后，加一滴酚酞，并用6mol/LNaOH將溶液中和全微紅色。再滴加2mol/LHCl使粉 紅色恰好褪去，轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，移取25mL至50mL比色管中，加 1mL混合試劑，搖勻后，放置10min，加水稀釋至刻度再搖勻，放置10min，以試劑空白作 參比，用1cm比色皿，于波長(zhǎng)880nm處測(cè)定吸光度(若分光光度計(jì)不能測(cè)定880nm處的吸 光度，可選擇710nm波長(zhǎng))。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：

7、分別吸取10p g /mL磷的標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、 2.50、3.00mL于50mL比色管中，加水稀釋至約25mL，加入1mL混合試劑，搖勻后放置10min， 加水稀釋至刻度，再搖勻，10min后，以試劑空白作參比，用1cm比色皿，于波長(zhǎng)880nm處 測(cè)定吸光度。結(jié)果處理由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得磷的含量，按下式計(jì)算水中磷的含量:PP=Wp/V式中，PP為水中磷的含量，g/L； wp為由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得磷含量，Mg; V為測(cè)定時(shí)吸取水 樣的體積(本實(shí)驗(yàn)V=25.00mL)。生產(chǎn)率的測(cè)定原理綠色植物的生產(chǎn)率是光合作用的結(jié)果，與氧的產(chǎn)生量成比例。因此測(cè)定水體中的氧可看 作對(duì)

8、生產(chǎn)率的測(cè)量。然而在任何水體中都有呼吸作用產(chǎn)生，要消耗一部分氧。因此在計(jì)算生 產(chǎn)率時(shí)，還必須測(cè)量因呼吸作用所損失的氧。本實(shí)驗(yàn)用測(cè)定2只無色瓶和2只深色瓶中相同 樣品內(nèi)溶解氧變化量的方法測(cè)定生產(chǎn)率。此外，測(cè)定無色瓶中氧的減少量，提供校正呼吸作 用的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)過程取四只BOD瓶，其中兩只用鋁箔包裹使之不透光，這些分別記作“亮”和“暗”瓶。 從一水體上半部的中間取出水樣，測(cè)量水溫和溶解氧。如果此水體的溶解氧未過飽和，則記 錄此值為pOi，然后將水樣分別注入一對(duì)“亮”和“暗”瓶中。若水樣中溶解氧過飽和，則緩 緩地給水樣通氣，以除去過剩的氧。重新測(cè)定溶解氧并記作pOi。按上法將水樣分別注入一對(duì)“亮”和“

9、暗”瓶中。從水體下半部的中間取出水樣，按上述方法同樣處理。將兩對(duì)“亮”和“暗”瓶分別懸掛在與取水樣相同的水深位置，調(diào)整這些瓶子，使 陽(yáng)光能充分照射。一般將瓶子暴露幾個(gè)小時(shí)，暴露期為清晨至中午，或中午至黃昏，也可清 晨到黃昏。為方便起見，可選擇較短的時(shí)間。暴露期結(jié)束即取出瓶子，逐一測(cè)定溶解氧，分別將“亮”和“暗”瓶的數(shù)值記為pOl 和 Pd。3. 結(jié)果處理呼吸作用：氧在暗瓶中的減少量R =pOi- pOd凈光合作用：氧在亮瓶中的增加量Pn=pOl -pOi總光合作用：Pg=呼吸作用+凈光合作用=(pOi-pOd)+(pO廣pOi)=pOl-pOd計(jì)算水體上下兩部分值的平均值。通過以下公式計(jì)算來判

10、斷每單位水域總光合作用和凈光合作用的日速率：把暴露時(shí)間修改為日周期Pg，(mg O2L-1 日-1) = Pg x每日光周期時(shí)間/暴露時(shí)間將生產(chǎn)率單位從mg O2 /L改為mg O2 /m2，這表示1 m2水面下水柱的總產(chǎn)生率。為此 必須知道產(chǎn)生區(qū)的水深：Pg(mg O2 m-2 日-1) = Pg X每日光周期時(shí)間/暴露時(shí)間X 103x水深(m )103是體積濃度mg/L換算為mg/m3的系數(shù)。假設(shè)全日24 h呼吸作用保持不變，計(jì)算日呼吸作用R (mg O2 m-2 日-1) = R X 24/暴露時(shí)間(h ) X 103X 水深(m)計(jì)算日凈光合作用：Pn (mg O2 .L-1日-1)=

11、日 Pg-日R假設(shè)符合光合作用的理想方程(co2 + h2o-ch2o +O2 )，將生產(chǎn)率的單位轉(zhuǎn)換成固 定碳的單位:日 Pm (mg C m-2 日-1)=日 Pn (mg O2 m-2 ,0-1)X 12/32葉綠素-a的測(cè)定1.原理測(cè)定水體中的葉綠素-a的含量，可估計(jì)該水體的綠色植物存在量。將色素用丙酮萃取， 測(cè)量其吸光度值，便可以測(cè)得葉綠素-a的含量。實(shí)驗(yàn)過程將100500mL水樣經(jīng)玻璃纖維濾膜過濾，記錄過濾水樣的體積。將濾紙卷成香煙狀， 放入小瓶或離心管。加10mL或足以使濾紙淹沒的90%丙酮液，記錄體積，塞住瓶塞，并在 4C下暗處放置4 h。如有渾濁，可離心萃取。將一些萃取液倒入1cm玻璃比色皿，加比色皿 蓋，以試劑空白為參比，分別在波長(zhǎng)665nm和750nm處測(cè)其吸光度。加1滴2mol/L鹽酸于上述兩只比色皿中，混勻并放置1min，再在波長(zhǎng)665nm和750nm 處測(cè)定吸光度。結(jié)果處理酸化前：A=A665-A750，酸化后：Aa=A665a-A750a在66