水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的評(píng)價(jià)

31/7試驗(yàn)八 水體富養(yǎng)分化程度的評(píng)價(jià)富養(yǎng)分化(Eutrophication)是指在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等養(yǎng)分物質(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快速生殖，水體溶解氧量急劇下降，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)從貧養(yǎng)分狀態(tài)過渡到富養(yǎng)分狀態(tài)，沉積物不斷增多，先變?yōu)檎訚?，后變?yōu)殛懙?。這種自然過程格外緩慢，常需幾千年甚至上萬(wàn)年。而人為排放含養(yǎng)分物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富養(yǎng)分化現(xiàn)象，可在短期內(nèi)消滅。水體富養(yǎng)分化后，即使切斷外界養(yǎng)分物質(zhì)的來(lái)源，也很難自凈和恢復(fù)到正常水平。水體富養(yǎng)化嚴(yán)峻時(shí)，湖泊可被某些水生植物及其殘骸淤塞，成為沼澤甚至干地。局部海區(qū)可變成“死?！?，或消滅“赤潮”?；?。每人每天帶進(jìn)污水中的氮約50g。生活污水中的磷主要來(lái)源于洗滌廢50～80％流入江河、湖海和地下水體中。很多參數(shù)可用作水體富養(yǎng)分化的指標(biāo)，常用的有總磷、葉綠素-a含量和初〔8-1〕。富養(yǎng)分化程度表8-1 水體富養(yǎng)分化程度劃分初級(jí)生產(chǎn)率/mgO2·m-2 日-1 總磷/μg L-1· ·無(wú)機(jī)氮/μg·L-1極貧0~136 <0.005<0.200貧-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、試驗(yàn)?zāi)康陌盐湛偭?、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)水體的富養(yǎng)分化狀況。二、儀器和試劑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。試劑過硫酸銨〔固體〕。濃硫酸。1mol/L硫酸溶液。2mol/L鹽酸溶液。6mol/L氫氧化鈉溶液。g90mL100mL。丙酮:水〔9:1〕溶液。gK(SbO)C4H4O6·1/2H2O200mL蒸餾水4℃時(shí)保存。20g(NH4)6MO7O24·4H2O500mL蒸餾水中，用4℃時(shí)保存?？箟难崛芤海?.1mol/L〔1.76g100mL蒸餾水中，4℃時(shí)保存，可維持一個(gè)星期不變〕?；旌显噭?0mL2mol/L硫酸、5mL酒石酸銻鉀溶液、15mL鉬酸銨30mL抗壞血酸溶液。混合前，先讓上述溶液到達(dá)室溫，并按上述次序混合。在參加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，41個(gè)星期不變?！?.00mg/mL磷〕：1.098gKH2PO4，溶解后轉(zhuǎn)入250mL1.00mg/mL磷溶液。100mL容量瓶中，稀釋至刻10μg/mL的工作溶液。三、試驗(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響，生成磷鉬銻雜多酸，再用抗壞血酸把它復(fù)原為深色鉬藍(lán)。砷酸鹽與磷酸鹽一樣也能生成鉬藍(lán)，0.1μg/mL的砷就會(huì)干擾測(cè)定。六價(jià)鉻、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2~3min，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100mL250mL錐型瓶中作為比照，分別參加1mL2mol/Lg(NH4)2S2O81h25~50mL〔如錐型瓶壁上有白色分散物，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將溶液中和至微紅色。再滴加2mol/L100mL25mL50mL1mL10min，加水稀釋至刻1cm880nm處測(cè)定吸光度〔880nm710nm波長(zhǎng)〕。②標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別吸取10μg/mL磷的標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、0.50、、2.00、2.50、3.00mL50mL25mL，加入1mL混合試劑，搖勻后放置10min10min1cm880nm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：P(g/L)

i103PVPi式中，P為水中磷的含量，g/L；P為由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得磷含量，μg；V為測(cè)定〔V=25.00mL〕。i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)定水體中的溶解氧含量可看作對(duì)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，要消耗一局部氧。因此在計(jì)算生產(chǎn)率時(shí)，還必需測(cè)量因呼吸作用所損失的22只深色瓶中一樣樣品內(nèi)溶解氧變化量的方法測(cè)定生產(chǎn)率。此外，測(cè)定無(wú)色瓶中氧的削減量，供給校正呼吸作用的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)過程①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)量水溫順溶解氧，溶解氧承受碘量法測(cè)定〔見附頁(yè)〕。假設(shè)此水體的溶解氧未過飽和，則記錄此值為Oi，然后將水樣分別注入一對(duì)“亮”和“暗”瓶中。假設(shè)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。重測(cè)定溶解氧并記作Oi。按上法將水樣分別注入一對(duì)“亮”和“暗”瓶中。②從水體下半部的中間取出水樣，按上述方法同樣處理。些瓶子，使陽(yáng)光能充分照耀。一般將瓶子暴露幾個(gè)小時(shí)，暴露期為早晨至中午，或中午至黃昏，也可早晨到黃昏。為便利起見，可選擇較短的時(shí)間。OLOd。結(jié)果處理①呼吸作用： R=氧在暗瓶中的削減量=Oi-Od亮瓶中的增加量=OL-Oi光合作用：Pg=呼吸作用+凈光合作用=〔Oi-Od〕+〔OL-Oi〕=OL-Od率：ⅰ、把暴露時(shí)間修改為日周期g 2 日P′(mgO·L-1·日-1)=P ×每日光周期時(shí)間/暴露時(shí)間ⅱ、將生產(chǎn)率單位從mgO2/L改為mgO2/m2，這表示1m2g 2 產(chǎn)生率。為此必需知道產(chǎn)生區(qū)的水深：g 2 g日P“(mgO·m-2 日-1) =P ×每日光周期時(shí)間/暴露時(shí)間×g 2 g(m)是體積濃度mg/L換算為mg/m32 ·日R〔mgO·m-2 日-1〕=R×24/暴露時(shí)間〔h〕×103×水深〔m2 ·ⅳ、計(jì)算日凈光合作用：P〔mgO2·L-1·日-1〕=P

–Rn g假設(shè)符合光合作用的抱負(fù)方程〔CO2+H2O CH2O+O2〕，將生產(chǎn)率的單位轉(zhuǎn)換成固定碳的單位：P〔mgC·m-2·日-1〕=P〔mgOm-2·日-1〕×12/32m n 2葉綠素-a的測(cè)定原理測(cè)定水體中的葉綠素-a的含量，可估量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。試驗(yàn)過程100~500mL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或足以使濾紙漂浮的90%丙酮4h。如有渾濁，可離心萃取。665nm750nm處測(cè)其吸光度。12mol/L1min，再在波長(zhǎng)665nm750nm處測(cè)定吸光度。結(jié)果處理750A=A665-A750酸化后：酸化后：= a 665a 750anm處測(cè)得值是為了校正渾濁液。用下式計(jì)算葉綠素a的濃度〔μg/L〕：9

AA〕V葉綠素a

a 萃取液〔mL〕V樣品〔mL〕依據(jù)測(cè)定結(jié)果，評(píng)價(jià)水體富養(yǎng)分化狀況。四、思考題水體中氮、磷的主要來(lái)源有哪些？在計(jì)算日生產(chǎn)率時(shí)，有幾個(gè)主要假設(shè)？被測(cè)水體的富養(yǎng)分化狀況如何？原理成四價(jià)錳的氫氧化物棕色沉淀。加酸后，氫氧化物沉淀溶解，并與碘離子反響而釋放出游離碘。以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放出的碘，據(jù)滴定溶液消耗量計(jì)算溶解氧含量。試劑硫酸錳溶液：稱取480g硫酸錳〔MnSO4·4H2O〕溶于水，用水稀釋至1000mL。此溶液加至酸化過的碘化鉀溶液中，遇淀粉不得產(chǎn)生藍(lán)色。300~400mL水中；另稱取150g碘化鉀溶于200mL水中，待氫氧化鈉溶液冷卻后，將兩溶液合并，混勻，用水稀釋至1000mL。如有沉淀，則放置過夜后，傾出上層清液，貯于棕色瓶中，用橡皮塞塞緊，避光保存。此溶液酸化后，遇淀粉應(yīng)不呈藍(lán)色。1+5硫酸溶液1%〔m/V〕淀粉溶液：稱取1g可溶性淀粉，用少量調(diào)成糊狀，再用剛100mL0.1g0.4g氯化鋅防腐。5.0.025000mol/L〔1/6K2Cr2O7〕重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取于105~110℃烘2h1.2258g1000mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。6.硫代硫酸鈉溶液：稱取6.2g硫代硫酸鈉〔Na2S2O3·5H2O〕溶于煮沸放冷的水中，加0.2g碳酸鈉，用水稀釋至1000mL，貯于棕色瓶中，使用前用0.02500mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。7.硫酸，ρ=1.84。測(cè)定步驟溶解氧的固定：用吸液管插入溶解氧的液面下，參加1mL硫酸錳溶液，2mL堿性碘化鉀溶液，顛倒混合數(shù)次，靜置。一般在取樣現(xiàn)場(chǎng)固定。2.0mL硫酸。蓋好瓶塞