環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義,南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,實(shí)驗(yàn)一 土壤脲酶活性測(cè)定,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握土壤脲酶活性測(cè)定第一種方法，了解所取土壤的脲酶活性。 了解尿素這一有機(jī)物在土壤環(huán)境中的降解轉(zhuǎn)化。,二、簡(jiǎn)單原理 酶是一類具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的、高分子的生物催化劑。土壤酶是活的有機(jī)體所合成的，或者在其生長(zhǎng)過程中分泌與體外，或者在其死亡后自溶而釋放出。所有的酶均能顯示其活性。 顯著的酶的特征之一是其催化反應(yīng)的專一性。例如，脲酶對(duì)尿素的催化降解就及其專一。 土壤中的酶的來源有二種。一是來自于高等植物根系分泌及土壤中動(dòng)植物殘?bào)w分解。二是來源于土壤微生物的生命活動(dòng)。 土壤酶可分為胞內(nèi)酶和胞外酶兩種。胞外酶或溶出后的胞內(nèi)

2、酶進(jìn)入土壤結(jié)構(gòu)后，均具有相對(duì)穩(wěn)定性，如能抗微生物分解和抗熱穩(wěn)定性等。它們以三種形式存在于土壤中，一是以吸附狀態(tài)貯積于土壤中。二是于土壤腐殖質(zhì)復(fù)合存在。三是以游離狀態(tài)存在。,對(duì)于脲酶，它能促使尿素水解轉(zhuǎn)化成氨、二氧化碳，反應(yīng)如下 : 在土壤中，在pH值為6.57.0是脲酶活性最大，通過測(cè)定釋放出的NH3量，可以確定脲酶的活性。土壤中脲酶活性一般以37培養(yǎng)48小時(shí)每克土壤釋放出的NH3N毫克數(shù)表示。,三、步驟概要,1、取二個(gè)250ml錐形瓶，各加入10.0克土壤，再各加入10ml混合磷酸鹽緩沖溶液（pH6.8）。搖動(dòng)處理15分鐘，使均勻。在往第一瓶?jī)?nèi)加入10ml濃度10%的尿素溶液，再經(jīng)屏內(nèi)容物充

3、分混勻，作為試樣。第二瓶?jī)?nèi)加入10ml蒸餾水，作為對(duì)照。將兩個(gè)瓶置于37培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48小時(shí)（要塞上紗布塞子）。 2、培養(yǎng)結(jié)束后，往兩個(gè)瓶?jī)?nèi)各加入50ml 2N KCL 溶液。塞緊后再振蕩30分鐘。到時(shí)立即將試樣過濾（濾紙可以用蒸餾水潤(rùn)濕）到蒸氨瓶?jī)?nèi)。,3、在過濾的間隙時(shí)間取兩個(gè)50ml比色管，各加入10,00ml 4%硼酸溶液?，F(xiàn)將50ml比色管在冷凝管下，使冷凝管出口尖端插入硼酸溶液中，準(zhǔn)備蒸餾。 4、過濾完畢后，迅速往蒸氨瓶?jī)?nèi)注入20ml 4N 的NaOH溶液，立即塞上塞子。接通冷凝水，加熱蒸餾。 5、當(dāng)餾出液達(dá)到50ml左右，停止蒸餾。取下比色管，將管內(nèi)接收液定量轉(zhuǎn)入到50ml錐形瓶中

4、加4-5滴指示劑（甲基紅-亞甲基藍(lán)混合液），用0.1N HCL滴定瓶?jī)?nèi)的氨，滴定到淡紫色為終點(diǎn)。記錄試樣和對(duì)照消耗的HCL體積V和V0（ml）。,四、計(jì)算,式中，W為稱取的樣品重（g），N為HCL當(dāng)量濃度。,五、問題討論,1、除了測(cè)定尿素降解產(chǎn)物氨外，還能有什么方法可以測(cè)定脲酶的活性？ 2、實(shí)驗(yàn)中為什么要加入甲苯？ 3、步驟4中為什么要迅速加入NaOH？ 4、如果蒸氨時(shí)吸收液倒吸到冷凝管中如何解決？,實(shí)驗(yàn)二 土壤的陽離子交換量,一、概述 土壤是環(huán)境中污染物遷移轉(zhuǎn)化的重要場(chǎng)所，土壤的吸附和離子交換能力又使它成為重金屬類污染物的主要?dú)w宿。污染物在土壤表面的吸附劑離子交換能力又和土壤的組成、結(jié)構(gòu)等有

5、關(guān)，因此，對(duì)土壤性能的測(cè)定，有助于了解土壤對(duì)污染物質(zhì)的凈化能力及對(duì)污染負(fù)荷的允許程度。,土壤中主要存在三種基本成份，一是無機(jī)物，而是有機(jī)物，三是微生物。在無機(jī)物中，粘土礦是其主要部分。粘土礦物的晶格結(jié)構(gòu)中存在許多層狀的硅鋁酸鹽，其結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體和鋁氧八面體。四面體硅氧層中的Si4+常被Al3+離子部分取代；八面體鋁氧層中的Al3+可部分的被Fe2+、Mg2+等離子取代，取代的結(jié)果便在晶格中產(chǎn)生負(fù)電荷。這些電荷分布在硅酸鹽的層面上，并以靜電引力吸附層間存在的陽離子，以保持電中性。這些陽離子主要是Ca2+、Mg2+、Al3+、Na+、K+和H+等，它們往往被吸附于礦物質(zhì)膠體表面上，決定著粘土

6、礦物的陽離子交換行為。,土壤中的有機(jī)物質(zhì)主要是腐殖物質(zhì)，它們可分為三類。一類是不能被堿萃取的胡敏素，另一類是可被堿萃取，但當(dāng)萃取液酸化時(shí)析出而成為沉淀物的腐殖酸，第三類是酸化時(shí)不沉淀的富里酸。這些物質(zhì)成份復(fù)雜，分子量不固定，結(jié)構(gòu)單元上存在各種活性基因。它們?cè)谕寥乐锌梢蕴峁┏龊艽罅康年栯x子交換能力，而且對(duì)重金屬污染物在土壤中有吸附、絡(luò)合等行為起著重要作用。 土壤存在的這些陽離子可被某些中性鹽水溶液中的陽離子交換。若無副反應(yīng)時(shí)，交換反應(yīng)可以等當(dāng)量地進(jìn)行。,上述反應(yīng)中因?yàn)榇嬖诮粨Q平衡，因此，交換反應(yīng)實(shí)際上不完全。當(dāng)溶液中交換劑濃度大、交換次數(shù)增加時(shí)，交換反應(yīng)可趨于完全。同時(shí)，交換離子的本性，土壤的物

7、理狀態(tài)等對(duì)交換完全也有影響。,若用過量的強(qiáng)電解質(zhì)，如硫酸溶液，把交換到土壤中去的鋇離子交換下來，這是由于生成了硫酸鋇沉淀，且由于氫離子的交換吸附能力很強(qiáng)，交換基本完全。這樣，通過測(cè)定交換反應(yīng)前后硫酸含量變化，可算出消耗的酸量，進(jìn)而算出陽離子交換量。這種交換量是土壤的陽離子交換總量，通常用每克100克干土中的毫克當(dāng)量數(shù)表示。,二、目的要求,1、測(cè)定污灌區(qū)表層和深層土的陽離子交換總量。 2、了解污灌對(duì)陽離子交換量的影響。,三、儀器與試劑,電動(dòng)離心機(jī) 離心管 50毫升 錐形瓶 100毫升 量筒 25毫升 移液管 10毫升，25毫升 滴定管 堿式25毫升 試管 25毫升,0.1N氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱2

8、克分析純氫氧化鈉，溶解在500毫升煮沸后冷卻的蒸餾水中。稱取0.5克（分析天平上稱）于105烘箱中烘干后的鄰苯二甲酸氫鉀兩份，分別放入250毫升錐形瓶中，加100毫升煮沸冷卻的蒸餾水，溶完再加4滴酚酞指示劑，用配置的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到淡紅色，再用煮沸冷卻后的蒸餾水做一個(gè)空白試驗(yàn)，并從滴定鄰苯二甲酸氫鉀的氫氧化鈉溶液中扣除空白值。,計(jì)算式：,式中W為鄰苯二甲酸氫鉀的重量（克），VNaOH為耗去的氫氧化鈉溶液體積（毫升）。 1N氯化鋇溶液：稱60克BaCl22H2O溶于500毫升蒸餾水中。 酚酞指示劑1%（W/V） 硫酸溶液0.2N 土壤：風(fēng)干后磨碎過200目篩,四、實(shí)驗(yàn)過程,取4個(gè)洗凈烘干且

9、重量相近的50毫升離心管，分別套在相應(yīng)的4個(gè)小燒杯上，然后在電子天平上稱出重量W克（稱準(zhǔn)到0.005克，以下同）往其中的兩個(gè)離心管中各加入1克左右的污灌區(qū)表層風(fēng)干土壤，另外兩個(gè)離心管中分別加入1克左右的深層風(fēng)干土，四個(gè)離心管及其相應(yīng)的稱量架均做好記號(hào)。 從稱量架上取下離心管，用量筒向各管中加入20毫升氯化鋇溶液，加完用玻璃棒攪拌管內(nèi)容物4分鐘。然后將4 支離心管放入離心機(jī)內(nèi)，以每分鐘3000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速離心5分鐘，直到管內(nèi)上層溶液澄清，下層土壤緊密結(jié)實(shí)為止。離心完倒盡上層溶液。然后再加入20毫升氯化鋇溶液，重復(fù)上述步驟再交換一次。離心完保留離心管內(nèi)的土層。,1、 向離心管內(nèi)倒入20毫升蒸餾水，用玻

10、璃棒攪拌管內(nèi)容物1分鐘。再在離心機(jī)內(nèi)離心（3000轉(zhuǎn)，5分鐘），直到土壤完全沉積在管底部，上層溶液澄清為止。倒盡上層清液，將離心管連同管內(nèi)土樣一起，放在相應(yīng)的小燒杯上，在電子天平上稱出各管的重量（G克）。 2、 往離心管中移入25毫升0.2N硫酸溶液，攪拌10分鐘后放置20分鐘，到時(shí)離心沉降。離心完把管內(nèi)清液分別倒入4個(gè)洗凈烘干的試管內(nèi)，再從4個(gè)試管中各移出10毫升溶液到4個(gè)干凈的100毫升錐形瓶?jī)?nèi)。另外移出兩份10毫升0.2N硫酸溶液到第五、第六個(gè)錐形瓶?jī)?nèi)。在六個(gè)錐形瓶中各加入10毫升蒸餾水和2滴酚酞指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定到紅色剛好出現(xiàn)并于數(shù)分紅內(nèi)不褪為終點(diǎn)。10毫升0.2N硫酸溶液

11、耗去的氫氧化鈉溶液體積（Aml）和樣品消耗氫氧化鈉溶液體積（Bml），氫氧化鈉溶液的準(zhǔn)確濃度（N），連同以上的數(shù)據(jù)一起記入表中。,五、數(shù)據(jù)處理,按下式計(jì)算土壤陽離子交換量： 交換量（毫克當(dāng)量/100克土）=,式中的A、B、N代表的意義如上所述，m為加硫酸前土壤的水量（=G-W-干土量）。,六、問題討論,就你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明兩種土壤陽離子交換量的差別的原因。 本法是測(cè)定陽離子交換量的快速法，除本法外，還有哪些方法可以采用？ 試述土壤中的離子交換與吸附作用對(duì)污染物的遷移轉(zhuǎn)化的影響。,實(shí)驗(yàn)三 天然水中Cr（III）的沉積曲線,一、概述 天然水中鉻含量較低，主要因?yàn)楫?dāng)鉻以三價(jià)存在時(shí)形成了溶解度低的水合氧

12、化物的緣故。 工業(yè)上使用鉻的行業(yè)主要有電鍍、皮革、造紙等。他們的排放廢水中所含有的鉻有三價(jià)的，也有六價(jià)的，由于六價(jià)鉻易被有機(jī)物及其他還原劑還原，所以在排水口處的鉻主要以三價(jià)存在，這些三價(jià)的鉻主要以膠體狀態(tài)存在。它們易被其他顆粒物吸附，也能通過自身的聚集而沉于水底。因此工業(yè)廢水中的六價(jià)鉻被還原成三價(jià)，三價(jià)鉻形成沉淀，沉淀沉積，是污染源排入環(huán)境中的鉻的主要自凈和歸宿過程。,本實(shí)驗(yàn)將Cr（III）水溶液加入到天然水中，觀察Cr（III）的沉淀量（或溶解量）如圖所示，當(dāng)向一定量水中加入Cr（III）水溶液時(shí)，其沉淀量開始一段變化不大。但當(dāng)加入量達(dá)到某一值時(shí)，沉積量呈線性增加。此時(shí)，直線延伸后要橫軸上的

13、交點(diǎn)可以認(rèn)為是所使用的天然水中欲使Cr（III）形成沉淀是所需的最低濃度Cr（III）。,二、目的要求,1、繪制天然水中Cr（III）的沉積曲線，找出該水中Cr（III）沉淀所需的最低Cr（III）濃度。 2、學(xué)習(xí)微孔膜過濾器的使用方法。,三、過程,1、用50mm孔徑0.25m的微孔膜過濾器濾出350ml天然水備用。 2、在扭力天平上稱0.2克CrCl36H2O，用蒸餾水溶解后定容到100ml。此溶液濃度為400g/ml。在用它（稱為A液）配制下列使用溶液： （a）：移A液10ml，用蒸餾水稀釋并定容100ml； （b）：移A液5ml，用蒸餾水稀釋并定容100ml； （c）：移A液2.5ml，

14、用蒸餾水稀釋并定容100ml； （d）：移（a）液10ml，用蒸餾水稀釋并定容100ml； （e）：移（a）液5ml，用蒸餾水稀釋并定容100ml； （f）：移（a）液2.5ml，用蒸餾水稀釋并定容100ml。,3、 反應(yīng)液：取6個(gè)100ml錐形瓶，做好標(biāo)記。第一個(gè)瓶中移入1ml Cr（III）使用液（a），第二個(gè)瓶中移入（b），依此類推。再分別加入50ml膜濾后的天然水。放在振蕩器上振蕩半小時(shí)。 4、標(biāo)準(zhǔn)液：在振蕩過程中，取6支50ml比色管，分別移入0、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ml 2g/ml Gr6+標(biāo)樣，再各加入20ml蒸餾水。各加入0.5ml1:1硫酸和0.

15、5ml1:1磷酸。搖勻后用蒸餾水稀釋到刻度線，再搖勻。向各管中加入2ml顯色劑，搖勻，510分鐘后用1cm比色皿比色，在分光計(jì)上于540nm波長(zhǎng)處以蒸餾水作參比測(cè)定吸光度。,5、取12個(gè)錐形瓶，分兩批做好標(biāo)記，自6瓶振蕩完畢的反應(yīng)液中各移出20ml到相應(yīng)的錐形瓶?jī)?nèi)，剩余的反應(yīng)液分別用小微孔膜過濾器抽濾，再由6瓶濾液中分別移出20ml濾液到6個(gè)相應(yīng)的錐形瓶?jī)?nèi)。 6、往上述12個(gè)錐形瓶?jī)?nèi)各加入4粒玻璃珠和0.5ml1:1硫酸及0.5ml1:1磷酸，4滴4%KMnO4溶液，是紅色始終保持。到時(shí)取下冷卻后加入1ml脲溶液，搖勻，再滴加NaNO2溶液，每加一滴搖動(dòng)30秒，至紅色剛好褪去為止，切勿過量。然

16、后將各瓶溶液分別轉(zhuǎn)入50ml比色管中，并用蒸餾水洗滌錐形瓶，將洗滌液并入比色管內(nèi)，稀釋到刻度線。以下按標(biāo)準(zhǔn)液過程操作。 上述數(shù)據(jù)記入表1中。,四、數(shù)據(jù)處理 1、以X為代表加入量（g）Y代表吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)液數(shù)據(jù)作直線回歸方程及相關(guān)系數(shù)。 2、利用回歸方程，由反應(yīng)液吸光度計(jì)算未過濾和過濾后（溶液態(tài)）各瓶溶液含鉻量（g）再換算成Cr ppm數(shù)。 3、計(jì)算各瓶反應(yīng)液的加入濃度及沉積濃度。 4、作圖求出CX。數(shù)據(jù)記入表2中。,五、問題討論,1、由含Cr量微克數(shù)如何換算成PPm？ 2、煮沸時(shí)若紅色消退，為何要補(bǔ)加KMnO4溶液？ 3、滴加NaNO2時(shí)為何要慢慢加入，且不能過量？ 4、你認(rèn)為做好實(shí)驗(yàn)要把握哪

17、幾個(gè)關(guān)鍵步驟？,實(shí)驗(yàn)四 土壤中酚的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度,一、概述 在有生產(chǎn)力的土壤中存在大量活躍的微生物和原生動(dòng)物等。在這些微型生物的生命活動(dòng)中存在著對(duì)生命活動(dòng)有很大影響的代謝過程。代謝過程通常包含兩個(gè)既獨(dú)立又相互依存的過程，即合成代謝和分解代謝。生物有機(jī)體通過這兩個(gè)過程的交互進(jìn)行，引起物質(zhì)的降解，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，能量的轉(zhuǎn)化以及各種生物代謝產(chǎn)物的合成來維持生命活動(dòng)。,由環(huán)境污染排入土壤中的酚類物質(zhì)或生物降解過程中產(chǎn)生的酚類物質(zhì)，在土壤微生物作用下，最終都可通過生命的代謝過程轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。 土壤中的酚類物質(zhì)除降解轉(zhuǎn)化外，有一部分通過蒸發(fā)逸入大氣，另一部分則通過吸附作用被土壤截留。 影響土壤中酚轉(zhuǎn)化強(qiáng)度

18、的因素有微生物數(shù)量和活性、土壤特性、環(huán)境溫度等。本實(shí)驗(yàn)以滅菌后的土壤作為對(duì)照，確定新鮮土壤中的酚的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度。土壤中酚用蒸餾水提取后用比色法測(cè)定。,二、目的要求,1、確立有機(jī)物在土壤中降解轉(zhuǎn)化概念。 2、測(cè)定酚在土壤中的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度。,三、儀器與試劑,721（或72）型分光光度計(jì) 振蕩器一臺(tái) 生化培養(yǎng)箱 土壤篩 2mm孔徑 高壓鍋 1.5kgf/cm2 分析天平一臺(tái) 比色管 50毫升 錐形瓶 250毫升 100毫升 移液管 1毫升 10毫升 離心管 50毫升,容量瓶 100毫升 量筒 50毫升 漏斗 培養(yǎng)皿 35cm 滅菌水：取蒸餾水在壓力鍋內(nèi)滅菌制得。 緩沖液：稱20克氯化銨溶在100毫升濃氨水中

19、，其pH值為9.8。 顯色劑：稱4克4-氨基安替比林，溶在100毫升蒸餾水中，貯于棕色瓶?jī)?nèi)，保存于冰箱中。 鐵氰化鉀溶液：稱8克鐵氰化鉀，溶于100毫升蒸餾水中，貯于棕色瓶?jī)?nèi)，保存于冰箱中。,苯酚精制：將苯酚置于5070熱水中熔化，小心移入蒸餾瓶中。瓶塞用包有鋁箔的軟木塞，其中插有一支250溫度計(jì)。蒸餾瓶的支管與空氣冷凝管連接，用25毫升干燥磨口錐形瓶作接收器，在通風(fēng)柜內(nèi)用電爐小心加熱蒸餾，棄去開始帶色餾出物，收集182148無色餾出物，密封于暗處保存。 0.1NKBr KBrO3溶液：稱0.696克溴酸鉀，加2.5克溴化鉀，用蒸餾水溶解后定容到250毫升。 重鉻酸鉀溶液0.0250N。 硫代

20、硫酸鈉溶液：0.0250N。 淀粉液：1%水溶液（W/N）。,氫氧化鋁凝膠：稱12.5克硫酸鋁鉀，溶在100毫升水中，加熱到60左右，徐徐加入5.5毫升濃氨水，充分?jǐn)嚢韬箪o置沉降。倒出上層清液，再加30毫升蒸餾水，使用前搖勻。 苯酚儲(chǔ)備液：稱0.5克左右精制后的苯酚，溶在100毫升滅菌水中。 苯酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：移取20毫升苯酚儲(chǔ)備液到100毫升容量瓶?jī)?nèi)，用滅菌水定容，按下法標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度。,取一個(gè)250毫升碘瓶，加入1克碘化鉀，50毫升水，20毫升0.0250NK2Cr2O7溶液，5毫升6N硫酸，于暗處置放5分鐘。用硫代硫酸鈉溶液滴定到淡黃色，加1毫升淀粉液，繼續(xù)用硫代硫酸鈉溶液滴定到藍(lán)色剛好褪

21、去，記上耗去硫代硫酸鈉體積V，則硫代硫酸鈉溶液濃度為：,式中：N為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度； V1為空白滴定時(shí)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液用量（毫升）； V2為滴定酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液時(shí)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液用量（毫升）； 15.68為苯酚的當(dāng)量。 苯酚標(biāo)準(zhǔn)液：取以標(biāo)定濃度的酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液若干毫升，放入1000毫升容量瓶?jī)?nèi)，使其定容后濃度為0.020mg/ml。,四、實(shí)驗(yàn)過程,1、找一塊干濕適宜的土地，刮去12厘米厚的表土，取深度為28厘米的土壤200克左右，放入瓷盤中，混勻后用2mm孔徑土壤篩篩出備用。 2、取一個(gè)干凈的培養(yǎng)皿，稱出重量（稱準(zhǔn)到0.002克）。再加入10克左右土壤，再稱出重量，然后放入105烘箱

22、內(nèi)烘至恒重后放入干燥器內(nèi)，冷卻后再稱重。計(jì)算濕土壤含水率。 表一：,3、取4個(gè)250毫升錐形瓶，往其中兩個(gè)瓶?jī)?nèi)各放入20克過篩后的土壤（稱準(zhǔn)到0.002克，以下同），作為對(duì)照試樣。4個(gè)瓶均放入壓力鍋內(nèi)在1kgf/cm2壓力下滅菌20分鐘。到時(shí)取出錐形瓶，冷卻后往兩個(gè)空錐形瓶中各加入20克土壤，作為樣品培養(yǎng)土，各瓶做好標(biāo)記，搖勻4個(gè)瓶?jī)?nèi)的土壤使它們搖勻平鋪在瓶底上。移出1.00毫升苯酚儲(chǔ)備液，逐滴分散的滴在土壤上。4瓶土壤都滴完酚后，滅菌水各加20ml（冷卻后），瓶口包上兩層紗布，放在30培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48小時(shí)。,4、培養(yǎng)完畢各加入40毫升蒸餾水，振蕩20分鐘。振完將混合物倒入50毫升離心管中，以

23、每分鐘3000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)離速離心5分鐘。上層溶液倒入100毫升容量瓶?jī)?nèi)，再用40毫升時(shí)少量多次洗滌錐形瓶，洗滌液倒入離心管中，在離心5分鐘。上層溶液合并入容量瓶?jī)?nèi)，往容量瓶?jī)?nèi)加入2毫升氫氧化鋁凝膠，再用蒸餾水定容。充分搖勻后，通過定量濾紙過濾到洗凈烘干的100毫升錐形瓶?jī)?nèi)。移出V1毫升對(duì)照濾液和V2毫升樣品濾液分別放入50毫升比色管中，用水稀釋到刻度。,5、取6支50毫升比色管，分別加入0，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00毫升苯酚標(biāo)準(zhǔn)使用液，再用蒸餾水稀釋到刻度。 6、往上述10管溶液中分別加入1毫升緩沖液，搖勻；再加入1毫升顯色劑，搖勻；再加入1毫升鐵氰化鉀溶液，搖勻。顯色后1

24、030分鐘內(nèi)用1厘米比色皿盛溶液在分光光度計(jì)上于510mm波長(zhǎng)處，以0號(hào)標(biāo)準(zhǔn)液為空白，測(cè)定光密度，數(shù)據(jù)填入表中。 表二：,五、數(shù)據(jù)處理,1、按標(biāo)準(zhǔn)溶液數(shù)據(jù)，以光密度對(duì)分的毫克數(shù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。 2、由對(duì)照和樣品的光密度從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的酚（毫克），并求出對(duì)照的平均值A(chǔ)和樣品的平均值B，按下式求土壤中酚的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度。,六、問題討論,1、排入土壤中的酚類物質(zhì)的歸宿如何？ 2、取土?xí)r為何要刮去表層土？ 3、你估計(jì)環(huán)境溫度對(duì)酚的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度將有何影響？,實(shí)驗(yàn)五 銅對(duì)辣根過氧化物酶活性的影響,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解和掌握酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的原理和研究方法。 2、了解銅對(duì)辣根過氧化物酶活性的影響。,二、實(shí)驗(yàn)原理,

25、辣根過氧化酶（horseradish peroxidase HRP）是廣泛存在于辣根內(nèi)的過氧化物酶，酶活性中心含有鐵卟啉環(huán)。HRP是一種重要的分析試劑，用于分析化學(xué)、臨床化學(xué)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。近年來，利用HRP催化過氧化氫氧化廢水中的酚類和芬香胺類受廣泛的重視。HRP催化H2O2氧化四甲基聯(lián)苯胺（TMB），可以使溶液呈藍(lán)色，加入硫酸終止反應(yīng)后，溶液呈黃色，在450nm處有吸收峰。在該反應(yīng)的初始階段，反應(yīng)體系吸光度隨反應(yīng)時(shí)間均勻增加，吸光度的變化率作為反應(yīng)速率，可以表示HRP的酶活性的大小。在反應(yīng)體系中加入一定濃度的Cu2+，根據(jù)反應(yīng)速率的變化可以研究銅對(duì)辣根過氧化物酶活性的影響。,三、儀器和試

26、劑,1、儀器 恒溫水浴鍋，微量移液器，96孔培養(yǎng)板（Costar），酶標(biāo)儀（Multiskan MK3），1.5ml離心管，10ml帶塞玻璃瓶，秒表，移液管。 2、試劑 pH5.0，0.1mol/L磷酸氫二鈉-0.05mol/L檸檬酸緩沖液；四甲基聯(lián)苯胺（TMB）儲(chǔ)備液10mg/mL，溶于二甲基亞砜；2mol/L的硫酸；Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000mg/L的Cu(NO3)2溶液；辣根過氧化物酶（HRP）原液1.5mg/L，溶于0.01mol/L，pH7.4的磷酸緩沖液；30%的過氧化氫（H2O2）。,四、實(shí)驗(yàn)步驟,1、配制底物溶液：在10ml的玻璃瓶中加入9.9ml磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液和10

27、0L的TMB儲(chǔ)備液，再加入10L的3%的H2O2，混勻，放置25水浴中預(yù)熱。 2、配制含有不同濃度Cu2+的HRP溶液：在6個(gè)1.5ml離心管中分別配制200L含Cu2+分別為0、6.25%、12.5%、25%、50%、100%的溶液，再各加入5L的HRP原液，放置30水浴中預(yù)熱。 3、在96孔培養(yǎng)板的板孔中各加入50L的H2SO4，共6例。,4、在6個(gè)離心管中各加入1.2ml底物溶液，各管之間加液間隔時(shí)間為15s，從第一離心管加液后開始記時(shí)。各管開始反應(yīng)后每隔1.5min取150L反應(yīng)液加入板孔中，共取8次樣。 5、在酶標(biāo)儀上讀出450nm處板孔的吸光度，列表記錄吸光度數(shù)值并用Microso

28、ft Excel軟件作出吸光度隨時(shí)間的變化曲線，線性部分的斜率作為酶促反應(yīng)的速率，可以表示HRP酶活性的大小。比較不同濃度的銅對(duì)酶活性的影響。,五、思考題,1、酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)通常用什么方程進(jìn)行描述？寫出該方程，并解釋它的意義。 2、該實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)該注意什么問題？如何改進(jìn)該實(shí)驗(yàn)？ 3、用96孔板和酶標(biāo)儀測(cè)定吸光度與用紫外-可見分光光度計(jì)和比色皿測(cè)定吸光度相比，有什么優(yōu)缺點(diǎn)？,實(shí)驗(yàn)六 底質(zhì)的耗氧,一、概述 水體的溶解氧是水質(zhì)監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，水體溶解氧含量的降低，主要受生物和有機(jī)物的影響。 初期被有機(jī)物污染的水體，底泥對(duì)水質(zhì)有一定的自凈能力，隨著污染物濃度的增加和污染時(shí)間的延長(zhǎng)，底泥的吸附能力減

29、弱，直至水底泥中的有機(jī)物開始向水體釋放，必然對(duì)水體溶解氧產(chǎn)生影響。,二、實(shí)驗(yàn)方法 1、取1500ml蒸餾水，放在一個(gè)容器中，將暴氣頭插入水底，接通電磁泵，一邊暴氣、一邊測(cè)量，直至溶解氧達(dá)到飽和值為止，記錄溶解氧值。 2、稱取10g底泥，放入反應(yīng)瓶中，加入370ml暴氣水，放在一個(gè)攪拌器上，開動(dòng)攪拌以1、3、5、7、10、12、15、20分鐘記錄溶氧值。 3、稱取10g底泥，放入帶有加熱裝置的反應(yīng)瓶中，加入370ml暴氣水，將加熱反應(yīng)瓶的出口與超級(jí)恒溫槽的進(jìn)出口用乳酸管連接，把反應(yīng)瓶中加入攪拌子，于電子攪拌器上，做35的耗氧實(shí)驗(yàn)。,三、數(shù)據(jù)處理,1、繪制一定量的底質(zhì)不同溫度隨時(shí)間變化的耗氧圖。,

30、實(shí)驗(yàn)七 水中苯系物的揮發(fā)速率,水環(huán)境中有機(jī)污染物隨自身的物理化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件的不同而進(jìn)行不同的遷移轉(zhuǎn)化過程，諸如揮發(fā)、微生物降解、光解以及吸附等。近年來的研究表明，自水體揮發(fā)進(jìn)入空氣是疏水性有機(jī)污染物特別是高揮發(fā)性有機(jī)污染物的主要遷移途徑。 水中有機(jī)污染物的揮發(fā)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，其揮發(fā)速率常數(shù)可通過實(shí)驗(yàn)求得，其數(shù)值的大小受溫度、水體流速、風(fēng)速和水體組成等因素所影響。測(cè)定水中有機(jī)污染物的揮發(fā)速率，對(duì)研究其在環(huán)境中的歸宿具有重要的意義。 描述水中有機(jī)污染物揮發(fā)過程的理論有多種模式，主要是以雙膜理論為基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)是以C.T.Chiou修正的Knudsen方程作為方法的依據(jù)。,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了

31、解有機(jī)污染物的揮發(fā)過程及其規(guī)律，學(xué)會(huì)測(cè)定有機(jī)物質(zhì)揮發(fā)速率的實(shí)驗(yàn)方法。 2、了解影響有機(jī)污染物揮發(fā)速率的有關(guān)因素。,二、實(shí)驗(yàn)原理 水體中有機(jī)污染物的揮發(fā)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，即： 式中：KV 揮發(fā)速率常數(shù)； c 水中有機(jī)物的濃度； t 揮發(fā)時(shí)間。 由此可求得有機(jī)物質(zhì)揮發(fā)掉一半所需的時(shí)間（t1/2）為：,C.T.Chiou所提出的污染物揮發(fā)速率方程式為：,式中：Q 單位時(shí)間、單位面積的揮發(fā)損失量； 有機(jī)污染物在該液體表面的濃度與在本體相中濃度的比值； 與大氣壓及空氣湍流有關(guān)的揮發(fā)系數(shù)（無量綱），它表示在一定的空氣壓力及湍流的情況下，空氣對(duì)該組分的阻力； P 在實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)有機(jī)污染物的分壓； M 有機(jī)污

32、染物的摩爾質(zhì)量； R 氣體常數(shù)； T 絕對(duì)溫度。,（3）,因此，只要求得某種化合物的傳質(zhì)系數(shù)K，就能求得揮發(fā)速率常數(shù)KV。具體來說，就是如何得到和的數(shù)值。下面分兩種情況進(jìn)行討論。 （1）純物質(zhì)的揮發(fā)。對(duì)于純物質(zhì)沒有濃度梯度存在，所以=1，P=P0（P0為純物質(zhì)的飽和蒸汽壓）。此時(shí)Q=P0(M/2RT)1/2。因此可以從純物質(zhì)的揮發(fā)損失定出各種化合物的值。在真空中=1，在空氣中，由于空氣阻力，1。,（2）稀溶液中溶質(zhì)的揮發(fā)。在這種情況下，關(guān)鍵在于求得的數(shù)值（值與純物質(zhì)相同）。如果溶質(zhì)的揮發(fā)性較小，=1；如果溶質(zhì)的揮發(fā)性較強(qiáng)，化合物在液體表面濃度與在本體濃度相差較大，則1。根據(jù)Q=H(M/2RT)

33、1/2c，利用從純物質(zhì)的測(cè)定中獲得的值（保持不變）和此時(shí)測(cè)到的Q值以及亨利常數(shù)H值，即可求得的數(shù)值。,三、主要儀器和試劑,1、儀器：紫外分光光度計(jì)，分析天平，稱量瓶，培養(yǎng)皿，容量瓶，游標(biāo)卡尺。 2、試劑：苯，甲苯，甲醇，均為分析純。,四、實(shí)驗(yàn)步驟,1、純物質(zhì)揮發(fā)速率的測(cè)定 在稱量瓶中分別加入2ml待測(cè)物質(zhì)（苯、甲苯），以減少器壁高度的影響。將容器置于分析天平上，將天平兩邊門打開，以免蒸汽飽和。每隔30s讀取重量1次，共測(cè)10次，同時(shí)量出容器的截面積。 如果室內(nèi)環(huán)境溫度及相對(duì)濕度波動(dòng)很大的話，可將天平的門關(guān)閉，在較短的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。這樣，天平內(nèi)物質(zhì)的揮發(fā)還是不足以使天平室內(nèi)化合物的濃度達(dá)到

34、可觀的程度，對(duì)揮發(fā)速率影響不大。,2、溶液中有機(jī)污染物揮發(fā)速率的測(cè)定 （1）儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取苯2.5g，置于250ml容量瓶中，用甲醇稀釋至刻度，用生料帶封住瓶口，放入冰箱存儲(chǔ)。 （2）中間液的配制：取上述儲(chǔ)備液各5ml分別置于2個(gè)250ml的容量瓶中，用水稀釋至刻度。溶液濃度為200mg/L。 （3）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別取苯中間液0.25，0.5，1.0，1.5和2.0ml于10ml的容量瓶?jī)?nèi)，用水稀釋至刻度。其濃度分別為5，10，20，30和40mg/l。將該組溶液用紫外分光光度計(jì)于波長(zhǎng)205nm處測(cè)定吸光度，以吸光度對(duì)濃度作圖，可得到苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線。按同樣的方法繪制甲苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)

35、定波長(zhǎng)仍為205nm。,（4）將剩余的苯和甲苯的中間液分別倒入2個(gè)玻璃培養(yǎng)皿內(nèi)，量出溶液高度，并記錄溫度。讓其自然揮發(fā)，每隔5min取樣一次，每次取1.0ml，用水定溶至10ml，測(cè)定吸光度，測(cè)定波長(zhǎng)為205nm，共測(cè)10個(gè)點(diǎn)。量出玻璃培養(yǎng)皿的面積。,五、數(shù)據(jù)處理,表1 不同溫度下苯的蒸汽壓,表2 不同溫度下甲苯的蒸汽壓,表3 不同溫度下苯的溶解度,表4 不同溫度下甲苯的溶解度,3、求值 對(duì)于純物質(zhì)=1，將以上求得的Q及H代入公式（4），即可求得值。式中壓力（P）的單位為Pa；摩爾質(zhì)量（M）的單位為g/mol，氣體常數(shù)（R）為8.314Jmol-1K-1，溫度（T）的單位為K。 4、求半衰期（

36、t1/2） 從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得苯和甲苯在不同反應(yīng)時(shí)間在溶液中的濃度，繪制ln(c0/c)t關(guān)系曲線，從其斜率（B）即可求得t1/2，t1/2=0.693/B。,實(shí)驗(yàn)八 對(duì)二甲苯、萘的辛醇水分配系數(shù)的測(cè)定（紫外分光光度法）,一、目的和要求 了解測(cè)定有機(jī)化合物的辛醇水分配系數(shù)的意義和方法。 掌握用紫外分光光度法測(cè)定分配系數(shù)的操作技術(shù)。,二、原理 正辛醇是一種長(zhǎng)鏈烷烴醇，在結(jié)構(gòu)上與生物體內(nèi)的碳水化合物和脂肪類似。因此，可用正辛醇水分配體系來模擬研究生物水體系。有機(jī)物的辛醇水分配系數(shù)是衡量其脂溶性大小的重要理化性質(zhì)。研究表明，有機(jī)物的分配系數(shù)與水溶解度、生物富集系數(shù)及土壤、沉積物吸附系數(shù)均有很好的相關(guān)性

37、。因此，有機(jī)物的生物活性亦與其分配系數(shù)密切相關(guān)。所以，在有機(jī)物的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方面，分配系數(shù)的研究是不可缺少的。,本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定水相中的有機(jī)物濃度，然后再根據(jù)分配前化合物在辛醇相的濃度以及分配后化合物在水相的濃度，計(jì)算得到分配系數(shù)。,三、儀器和試劑 1、離心機(jī) 800型 2、恒溫振蕩器 3、751分光光度計(jì) 4、正辛醇 C.P.級(jí) 5、乙醇（95%） 6、對(duì)二甲苯 7、萘,四、實(shí)驗(yàn)步驟,1、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 （1）對(duì)二甲苯 移取1.00ml對(duì)二甲苯于10ml容量瓶中，用乙醇稀釋至刻度，搖勻。取該溶液0.10ml于25ml容量瓶中，再以乙醇稀釋至刻度，搖勻，此時(shí)濃度為400微克/毫升。在5只25ml容

38、量瓶中各加入該溶液1.00，2.00，3.00，4.00，5.00ml，用水稀釋至刻度，搖勻。在751分光光度計(jì)上，選擇波長(zhǎng)為227納米，以水為參比，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度A。以A對(duì)濃度C作圖，即得標(biāo)準(zhǔn)曲線。,（2）萘 稱取0.0200克萘，用乙醇溶解后轉(zhuǎn)入10ml容量瓶中并稀釋到刻度，需在恒溫振蕩器（250.5）振蕩至萘溶解，此時(shí)濃度為2000微克/毫升。用微量注射器吸取該溶液10、20、30、40、50微升于10ml容量瓶中，加水稀至刻度，搖勻。在751分光光度計(jì)上，選擇波長(zhǎng)為278納米，以水為參比，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度A。以A對(duì)濃度C作圖，即得標(biāo)準(zhǔn)曲線。,五、數(shù)據(jù)處理,實(shí)驗(yàn)九 土壤對(duì)銅的吸

39、附,土壤中重金屬污染主要來自于工業(yè)廢水、農(nóng)藥、污泥和大氣降塵等。過量的重金屬可引起植物的生理功能紊亂、營(yíng)養(yǎng)失調(diào)。由于重金屬不能被土壤中的微生物所降解，因此可在土壤中不斷地積累，也可為植物所富集并通過食物鏈危及人體健康。 重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化主要包括吸附作用、配合作用、沉淀溶解作用和氧化還原作用。其中又以吸附作用最為重要。,銅是生長(zhǎng)所植物所必不可少的微量營(yíng)養(yǎng)元素，但含量過多也會(huì)使植物中毒。土壤的銅污染主要是來自于銅礦開采和冶煉過程。進(jìn)入到土壤中的銅會(huì)被土壤中的粘土礦物微粒和有機(jī)質(zhì)所吸附，其吸附能力的大小將影響銅在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化。因此，研究土壤對(duì)銅的吸附作用及其影響因素具有非常重要的意義。,

40、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解影響土壤對(duì)銅吸附作用的有關(guān)因素。 2、學(xué)會(huì)建立吸附等溫式的方法。,二、實(shí)驗(yàn)原理 不同土壤對(duì)銅的吸附能力不同，同一種土壤在不同條件下對(duì)銅的吸附能力也有很大差別。而對(duì)吸附影響比較大的兩種因素是土壤的組成和pH。為此，本實(shí)驗(yàn)通過向土壤中添加一定數(shù)量的腐殖質(zhì)和調(diào)節(jié)帶吸附銅溶液的pH，分別測(cè)定上述兩種因素對(duì)土壤吸附銅的影響。 土壤對(duì)銅的吸附可采用Freundlich吸附等溫式來描述。即：,式中：Q土壤對(duì)銅的吸附量，mg/g； 吸附達(dá)到平衡時(shí)溶液中銅的濃度，mg/g； K，n經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，其數(shù)值與離子種類、吸附劑性質(zhì)及溫度等有關(guān)。,三、主要儀器和試劑,1、儀器： 原子吸收分光光度計(jì)（WF

41、X-IC型），恒溫振蕩器（DDHZ-300型），離心機(jī)（PHSJ-4A型），酸度計(jì)，50ml容量瓶，聚乙烯塑料瓶。 2、試劑： 0.01mol/L的NaNO3溶液，50mg/L和1000mg/L的Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.5mol/L的H2SO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，1mol/L的NaOH溶液，腐殖酸（生化試劑），1號(hào)和2號(hào)土壤樣品。,銅標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000mg/L）：0.5000g金屬銅（99.9%）溶解于30ml1:1HNO3種，用水定容至500ml。 銅標(biāo)準(zhǔn)溶液（50mg/L）：吸取25ml1000mg/L銅標(biāo)準(zhǔn)溶液于500ml容量瓶中，加水定容至刻度。 銅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液（pH=2.5）：分別吸取10.00

42、、15.00、20.00、25.00、30.00ml的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000mg/L）于250ml燒杯中，加0.01mol/LNaNO3溶液稀釋至240ml，再以1mol/L NaNO3溶液定容。該標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度為40.00、60.00、80.00、100.00、120.00mg/L。用同樣方法，配制pH=5.5的銅系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。 1號(hào)土壤樣品：將新采集的土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、磨碎，過0.15mm（100目）篩后裝瓶備用。 2號(hào)土壤樣品：取1號(hào)土壤樣品300g，加入腐殖酸30g，磨碎，過0.15mm（100目）篩后裝瓶備用。,四、實(shí)驗(yàn)步驟,1、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 吸取50mg/L的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、0

43、.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ml分別置于50ml容量瓶中，加2滴0.5mol/L的H2SO4，用水定容，其濃度分別為0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mg/L。然后在原子吸收分光光度計(jì)上測(cè)定吸光度。根據(jù)吸光度與濃度的關(guān)系繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。 原子吸收測(cè)定條件：波長(zhǎng)：324.7nm；燈光流（1mA）；光譜通帶：20；增益粗調(diào)：0；燃?xì)猓阂胰?；助燃?xì)猓嚎諝?；火焰類型：氧化型?2、土壤對(duì)銅的吸附平衡時(shí)間的測(cè)定 （1）分別稱取1、2號(hào)土壤樣品各8份，每份1g于50ml聚乙烯塑料瓶中。 （2）向每份樣品中各加入50mg/L銅標(biāo)準(zhǔn)

44、溶液50mL。 （3）將上述樣品在室溫下進(jìn)行振蕩，分別在振蕩10、20、40、60、90和120min后，5min3000rpm離心分離，迅速吸取上層清液10mL于50mL容量瓶中，加2滴0.5mol/L的H2SO4溶液，用水定容后，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定吸光度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制溶液中銅濃度和土壤對(duì)銅的吸附量對(duì)反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線，以確定吸附平衡所需時(shí)間。,3、土壤對(duì)銅的吸附量的測(cè)定 （1）分別稱取1、2號(hào)土壤樣品各10份，每份1g，分別置于50ml聚乙烯塑料瓶中。 （2）依次加入50mlpH為2.5和5.5、濃度為40.00、60.00、80.00、100.00、120.00mg/L銅標(biāo)準(zhǔn)溶

45、液，蓋上瓶塞后置于恒溫振蕩器上。 （3）振蕩達(dá)到平衡后，取15ml土壤渾濁液于離心管中，離心10min，吸取上層清液10ml于50ml容量瓶中，加2滴0.5mol/L的H2SO4溶液，用水定容后，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定吸光度。,五、數(shù)據(jù)處理,1、土壤對(duì)銅的吸附量可通過下式計(jì)算： 其中：Q土壤對(duì)銅的吸附量，mg/g； 0溶液中銅的起始濃度，mg/L； 溶液中銅的平衡濃度，mg/L； V溶液的體積，mL； W烘干土壤重量，g。 由此方程可計(jì)算出不同平衡濃度下土壤對(duì)銅的吸附量。,2、建立土壤對(duì)銅的吸附等溫線 以吸附量（Q）對(duì)濃度（）作圖即可制得室溫下不同pH條件下土壤對(duì)銅的吸附等溫線。 3、建立F

46、reundlich方程 以lgQ對(duì)lg作圖，根據(jù)所得直線的斜率和截距可求的兩個(gè)常數(shù)K和n，由此可確定室溫時(shí)不同pH條件下不同土壤樣品對(duì)銅吸附的Freundlich方程。,六、思考題 1、土壤的組成和溶液的pH值對(duì)銅的吸附量有何影響？為什么？ 2、本實(shí)驗(yàn)得到的土壤對(duì)銅的吸附量應(yīng)為表現(xiàn)吸附量，它應(yīng)當(dāng)包括同在土壤表面上哪些作用的結(jié)果？,實(shí)驗(yàn)十 底泥中腐殖物質(zhì)的提取和分離,一、概述 自然界中的腐殖物質(zhì)是天然產(chǎn)物，存在于土壤、底泥、河底、湖泊及海洋中。它們是動(dòng)物和植物軀體長(zhǎng)期腐爛或有機(jī)物分解或合成過程中形成的特殊物質(zhì)。它們包括胡敏素、腐殖酸、富里酸等。富里酸的分子量較小，它溶于稀堿也溶于稀酸。腐殖酸只溶

47、于稀堿不溶于稀酸。胡敏素不被堿提取。底泥中的腐殖物質(zhì)常和不同的陽離子或不同形式的礦物質(zhì)結(jié)合著。其中游離的腐殖物質(zhì)可用稀堿提取，不溶于水的鈣、鐵、鋁腐殖酸鹽可用焦磷酸鈉使之轉(zhuǎn)化成溶于水的鈉鹽。,腐殖物質(zhì)分子中各個(gè)結(jié)構(gòu)單元上有一個(gè)或多個(gè)活性基團(tuán)，如羧基、酚羥基、醌基等，它們可與金屬離子進(jìn)行離子交換、表面吸附、螯合作用等反應(yīng)，因而使重金屬污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程變得復(fù)雜，并產(chǎn)生重大影響。 本實(shí)驗(yàn)用稀堿和稀焦磷酸鈉混合液提取底泥中的腐殖物質(zhì)。提取物酸化后析出腐殖酸，而富里酸仍留在酸化液中，據(jù)此可將富里酸和腐殖酸分離開。,腐殖物質(zhì)中碳和氫含量測(cè)定方法可以用干燒法。在一般的干燒法中是將樣品放在氧氣流中

48、經(jīng)高溫燃燒后，碳轉(zhuǎn)化成為二氧化碳，氫轉(zhuǎn)化成水，再分別用堿石棉和無水高氯酸鎂定量吸收生成的二氧化碳和水，由吸收管的增重計(jì)算樣品中碳和氫含量。本實(shí)驗(yàn)利用碳?xì)渥詣?dòng)微量分析儀測(cè)定碳和氫含量。樣品在催化劑存在條件下在氧氣流中爆炸燃燒，定量生成二氧化碳和水，經(jīng)過分段吸收，分別加以捕集，再先后派送到熱導(dǎo)池中，利用被測(cè)組分的熱導(dǎo)系數(shù)與濃度成正比的關(guān)系，進(jìn)行示差熱導(dǎo)測(cè)定，在記錄儀上給出二氧化碳和水的曲線圖，由曲線高計(jì)算含碳量和含氫量。,二、目的要求,1、加深對(duì)腐殖物質(zhì)的感性認(rèn)識(shí)。 2、提取和分離富里酸和腐殖酸，并確定它們的含碳量和含氫量。,三、儀器與試劑 水浴鍋 二孔 臺(tái)稱 分析天平 電動(dòng)離心機(jī) 振蕩器 離心管

49、 50毫升 碘量瓶 250毫升 量筒 100毫升,干燥器 蒸發(fā)皿 玻璃5-6厘米 混合提取液：0.2M焦磷酸鈉溶液和0.2M氫氧化鈉溶液等體積混合均勻。 底泥 風(fēng)干后磨碎過100目篩備用。 鹽酸溶液 1N 氫氧化鈉溶液 1N,四、實(shí)驗(yàn)過程,1、稱30克底泥，放入250ml碘量瓶中，加入100毫升混合提取液，振蕩器上振蕩半小時(shí)。到時(shí)將混合物均勻倒入兩個(gè)離心管中，盡量使兩個(gè)重量相等。把兩個(gè)離心管放在離心機(jī)的對(duì)稱位置上離心十分鐘。離心完將上層溶液倒入250毫升錐形瓶?jī)?nèi)，棄去管內(nèi)泥渣。用1N鹽酸溶液把瓶?jī)?nèi)溶液的pH值調(diào)到3左右。調(diào)好pH值后，振蕩半小時(shí)。到時(shí)離心10分鐘。離心完將上層溶液（主要是富里酸

50、）倒入干凈的250毫升錐形瓶?jī)?nèi)備用。離心管內(nèi)殘?jiān)饕乘幔脖Ａ魝溆谩?2、取一個(gè)已烘至恒重的玻璃蒸發(fā)皿，稱出其重量G（稱準(zhǔn)到0.002克，下同）。再移入20毫升富里酸溶液，用1N氫氧化鈉溶液將其pH值調(diào)到7，然后放在沸水浴上蒸干。在105烘箱內(nèi)烘至恒重后稱出重量W（克）。再取一個(gè)蒸發(fā)皿作空白實(shí)驗(yàn)，扣除20毫升提取液中引入的鹽類重量Q（克）。 3、取一張定量濾紙，放入稱量瓶中，開蓋放在105烘箱內(nèi)烘至恒重。蓋好瓶蓋在分析天平上稱出重量A（克）。取出濾紙，放在玻璃漏斗內(nèi)。用pH值等于3的蒸餾水把腐殖酸渣轉(zhuǎn)移入漏斗內(nèi)過濾。濾干后取出濾紙，放回原稱量瓶中，在105烘箱內(nèi)烘至恒重后再稱出重量B（克

51、）。,4、在半微量天平稱出重量為W（均稱3.00毫克左右）的富里酸和腐殖酸粗品各兩份，用持樣器將盛有樣品的石英舟送入高溫爐內(nèi)，卡緊“旋卡”，隨后在記錄儀上給出二氧化碳和水的曲線圖，測(cè)量二氧化碳（hCO2）和水的峰高（hH2O），如此依次做完四份樣品。然后向?qū)嶒?yàn)準(zhǔn)備室索取二氧化碳和水的平均感量S和殘留值h。二氧化碳和水的平均感量表示每單位峰高的含碳值，它由標(biāo)準(zhǔn)樣品確定；殘留值是因儀器的死體積等因素使峰高額外增加的值，這個(gè)數(shù)值可從校正圖上查出。,五、數(shù)據(jù)處理,2、按下式計(jì)算底泥中腐殖含量：,式中hCO2等符號(hào)所代表的意義如實(shí)驗(yàn)過程4所述。數(shù)據(jù)記入各表格中,六、問題討論,1、環(huán)境中的腐u殖物質(zhì)對(duì)重金屬污染物的遷移轉(zhuǎn)化起什么作用？ 2、稱量烘干后的濾紙時(shí)為何要蓋不稱量瓶的蓋子？ 3、富里酸和腐殖酸在外觀上有何區(qū)別？ 4、如果沒有碳?xì)浞治鰞x，富里酸和腐殖酸的含碳量可用硫酸重鉻酸鉀氧化法測(cè)定。,實(shí)驗(yàn)十一 藻類攝取磷的動(dòng)力學(xué)方程,一、主要目的 1、加深對(duì)酶化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程了解。 2、掌握藻類攝取過程的米氏常數(shù)測(cè)定方法及水中磷的測(cè)定方法。,二、簡(jiǎn)單原理 藻類攝取磷的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程是由酶化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程衍變而成。如果一個(gè)酶化學(xué)法應(yīng)遵守米門反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，則反應(yīng)速度V對(duì)底物濃