白龜山水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)評(píng)估

1、環(huán)境化學(xué)課程大作業(yè)白龜山水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度評(píng)估 單 位：環(huán)境科學(xué)教研室指導(dǎo)老師：劉雪平 吳少杰時(shí) 間：20152016學(xué)年第一學(xué)期1718周 環(huán)境化學(xué)大作業(yè)：白龜山水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度評(píng)估一、實(shí)驗(yàn)小組劃分與工作進(jìn)度全班52人劃分為8個(gè)小組，每組由67人組成，指定一個(gè)責(zé)任心較強(qiáng)的同學(xué)擔(dān)任小組長(zhǎng)。小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)本組課程設(shè)計(jì)任務(wù)全過(guò)程，包括本組實(shí)驗(yàn)計(jì)劃制定；實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備；任務(wù)分解分配；樣品的采集；樣品處理；室內(nèi)分析測(cè)定；分析數(shù)據(jù)的記錄、整理；本組分析報(bào)告的提交等。本次課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃第一周周一分組、預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備第二周周一繪制工作曲線第一周周二實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備第二周周二樣品測(cè)定第一周周三實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備第二周周三

2、樣品測(cè)定第一周周四采集樣品、樣品處理第二周周四報(bào)告撰寫第一周周五采集樣品、樣品處理第二周周五報(bào)告撰寫二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握總磷、總氮及葉綠素a的測(cè)定原理及方法。 評(píng)價(jià)白龜山水庫(kù)水體的富營(yíng)養(yǎng)化狀況。 富營(yíng)養(yǎng)化是指在人類活動(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(guò)渡到富營(yíng)養(yǎng)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(guò)程非常緩慢，常需幾千年甚至上萬(wàn)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

3、體富營(yíng)養(yǎng)化后，即使切斷外界營(yíng)養(yǎng)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)重時(shí)，湖泊可被某些繁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?！?，或出現(xiàn)“赤潮”現(xiàn)象。植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)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(lái)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(jiàn)下表）富營(yíng)養(yǎng)化程度葉綠素a（g/L）總磷(mg/L)總氮(mg/L)極貧營(yíng)養(yǎng)貧營(yíng)養(yǎng)中等營(yíng)養(yǎng)中富營(yíng)養(yǎng)富營(yíng)養(yǎng)0.010.50.33 0.215

4、 10500<0.0050.0050.010.010.030.030.1>0.1<0.20.20.40.30.650.51.5>1.53、 實(shí)驗(yàn)原理1測(cè)定磷的原理 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)。砷酸鹽與磷酸鹽一樣也能生成鉬藍(lán)，01 gmL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。2測(cè)定總氮(堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法)的原理 在60以上的水溶液中，過(guò)硫酸鉀按如下反應(yīng)式分解，生成氫離子和氧。 K2S2O8 + H2O 2KHSO

5、4 + 1/2O2 KHSO4 K+ + HSO4 - HSO4一 H+ + SO4 2- 加入氫氧化鈉用以中和氫離子。使過(guò)硫酸鉀分解完全。 在120124的堿性介質(zhì)條件下，用過(guò)硫酸鉀作氧化劑，不僅可將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽，同時(shí)將水樣中大部分有機(jī)氮化合物氧化為硝酸鹽。而后，用紫外分光光度法分別于波長(zhǎng)220 nm與275 nm處測(cè)定其吸光度，按A=A220一2A275，計(jì)算校正吸光度(A)，即硝酸鹽氮的吸光度值，按A的值查標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算總氮(以NO3- N計(jì))含量。3測(cè)定葉綠素a的原理測(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

6、以測(cè)得葉綠素a的含量。4、 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑1儀器 可見(jiàn)分光光度計(jì)。 滅菌鍋。 容量瓶：100 mL，250 mL。 錐型瓶：250 mL。 比色管：25 mL，50 mL。 具塞小試管：10 mL。 移液管：1 mL，2 mL，10 mL。 醋酸纖維濾膜：孔徑045 m。2 試劑 5過(guò)硫酸鉀溶液。 硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：稱取0.721 8 g經(jīng)105110烘干4 h的優(yōu)級(jí)純硝酸鉀(KNO3)溶于無(wú)氨水中，移至1 000 mL容量瓶中，定容。此溶液每毫升含100g硝酸鹽氮。 硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液：將儲(chǔ)備液用無(wú)氨水稀釋10倍而得。此溶液每毫升含10g硝酸鹽氮。 90丙酮溶液：丙酮與水按體積比9：1混合。

7、2 molL鹽酸溶液。 (1十9)鹽酸溶液：鹽酸與水按體積比1：9混合。 鉬酸鹽溶液：溶解13 g鉬酸銨(NH4)6Mo7O24·4H2O)于100 mL水中。溶解0.35 g酒石酸銻鉀(K(SbO)C4H4O6·12H2O)于100 mL水中。 在不斷攪拌下，將鉬酸銨溶液徐徐加到300 mL(1+1)硫酸中，加酒石酸銻氧鉀溶液并且混合均勻。貯存在棕色的玻璃瓶中于約4保存。至少穩(wěn)定兩個(gè)月。 10的抗壞血酸溶液：溶解10 g抗壞血酸于100 mL蒸餾水中，轉(zhuǎn)入棕色瓶。若在4以下保存，可維持一個(gè)星期不變。 磷酸鹽儲(chǔ)備液：稱取1.098 g KH2PO4，溶解后轉(zhuǎn)入250 mL容

8、量瓶中，稀釋至刻度，即得1.00 mgmL磷溶液。 磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：量取0.20 mL儲(chǔ)備液于100 mL容量瓶中，稀釋至刻度，即得磷含量為2 gmL的標(biāo)準(zhǔn)液。5、 樣品采集采集的水樣必須具有代表性和完整性。即在規(guī)定的時(shí)間、地點(diǎn)，用規(guī)定的采集方法采集被測(cè)水體真實(shí)情況的樣品。采樣量應(yīng)滿足分析的需要，并考慮重復(fù)測(cè)試所需的水樣量和留作備份測(cè)試的水樣量。采樣時(shí)應(yīng)避免水面漂浮物混入采樣容器，采樣前要用水樣沖洗采樣容器23次，洗滌廢水不能倒回水體，以免攪起水中懸浮物。采樣斷面包括：水庫(kù)出入口、中心區(qū)、滯留區(qū)、飲用水源區(qū)、游覽區(qū)。采樣斷面應(yīng)與斷面附近水流方向保持垂直。6、 實(shí)驗(yàn)步驟1磷的測(cè)定 消解：吸取

9、25 mL水樣于50 mL具塞刻度管中，加4 mL的過(guò)硫酸鉀溶液，加塞后管口包一小塊紗布并用線扎緊，以免加熱時(shí)玻璃塞沖出。將具塞刻度管放在大燒杯中，置于高壓蒸汽消毒器或壓力鍋中加熱40 min后，停止加熱，待壓力表指針降至0后，取出放冷。如溶液渾濁，則用濾紙過(guò)濾；洗滌瓶及濾紙，一并移入比色管中，加水至標(biāo)線，供分析用。試劑空白和標(biāo)準(zhǔn)溶液系列也經(jīng)過(guò)同樣的消解。 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：取數(shù)支50 mL具塞比色管，分別加入磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液(濃度為2.00gmL) 0; 1.00，3.00; 5.00，10.0; 15.0 mL，加水至25 mL，加4 mL的過(guò)硫酸鉀溶液，加塞后管口包一小塊紗布并用線扎緊，以

10、免加熱時(shí)玻璃塞沖出。將具塞刻度管放在大燒杯中，置于高壓蒸汽消毒器或壓力鍋中加熱40 min后，停止加熱，待壓力表指針降至0后，取出放冷。加水至標(biāo)線。 向比色管中加入1 mL 10(mV)抗壞血酸溶液混勻,30 s后加2 mL鉬酸鹽溶液充分混勻，放置15 min。用10 mm或30 mm比色皿，于700 nm波長(zhǎng)處，以零濃度溶液為參比，測(cè)量吸光度。 樣品測(cè)定：分別取適量經(jīng)膜過(guò)濾或消解的水樣用水稀釋至標(biāo)線，以下按繪制校準(zhǔn)曲線的步驟進(jìn)行顯色和測(cè)量。減去空白試驗(yàn)的吸光度，并從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出含磷量。 數(shù)據(jù)處理。 磷酸鹽(P，mgL) = m/v 式中: m為由校準(zhǔn)曲線查得的磷量，g； v為水樣體積,mL

11、。2 總氮的測(cè)定(堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法)(1)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 分別吸取0、1.00、2.00、3.00、5.00、7.00、8.00、10.0 mL硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液(濃度為10.0 gmL)于25 mL比色管中，用無(wú)氨水稀釋至10 mL標(biāo)線。加入5 mL堿性過(guò)硫酸鉀溶液，塞緊磨口塞，用紗布及紗繩裹緊管塞，以防止濺出。將比色管置于壓力蒸汽消毒器中，放氣510 min，關(guān)上排氣閥，升溫至120124 oC時(shí)開始計(jì)時(shí)，40 min后關(guān)閉消毒器，自然冷卻，開閥放氣，移去外蓋，取出比色管并冷卻至室溫。 加入(1+9)鹽酸1 mL，用無(wú)氨水稀釋至25 mL標(biāo)線。在紫外分光光度計(jì)上，以無(wú)氨水作參比

12、，用10 mm石英比色皿分別在220 nm及275 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。用校正的吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。(2) 樣品測(cè)定 取10 mL水樣，按標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制步驟操作，然后按校正吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的總氮量，再用下列公式計(jì)算總氮含量。(注：測(cè)定懸浮物較多的水樣時(shí)，在堿性過(guò)硫酸鉀氧化后可能出現(xiàn)沉淀。遇此情況，可吸取氧化后的上清液進(jìn)行紫外分光光度法測(cè)定。)(3) 數(shù)據(jù)處理 總氮(mgL) = m/v 式中：m為從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的氮量，g； v為所取水樣體積。mL。3葉綠素a的測(cè)定 將100500 mL水樣經(jīng)玻璃纖維濾膜過(guò)濾，記錄過(guò)濾水樣的體積。將濾紙卷成香煙狀，放人小玻璃瓶或離心管中。加10 m

13、L或足以使濾紙淹沒(méi)的90丙酮液，記錄體積，塞住瓶塞，并在4下暗處放置4 h。將一些萃取液倒入1 cm玻璃比色皿，以試劑空白為參比，分別在波長(zhǎng)665 nm和750 nm處測(cè)其吸光度。 加1滴2 molL鹽酸于上述兩只比色皿中，混勻并放置1 min，再在波長(zhǎng)665 nm和750 nm處測(cè)其吸光度。 數(shù)據(jù)處理。 酸化前： A=A665一A750 酸化后： Aa =A665a一A750。 在665 nm處測(cè)得吸光度減去750 nm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(gL)： 葉綠素a = 29(AAa)V萃取液/V樣品式中：V萃取液為萃取液的體積，mL； V樣品為樣品體積，mL。根據(jù)測(cè)

14、定結(jié)果，并查閱有關(guān)資料，撰寫白龜山水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的評(píng)價(jià)報(bào)告。七、思考題 水體中氮、磷的主要來(lái)源有哪些? 被測(cè)水體的富營(yíng)養(yǎng)化狀況如何?8、 本次實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)報(bào)告及成績(jī)?cè)u(píng)定辦法1報(bào)告書內(nèi)容要求 要求各組在兩個(gè)實(shí)習(xí)周獨(dú)立完成各項(xiàng)預(yù)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課程設(shè)計(jì)報(bào)告書撰寫要認(rèn)真規(guī)范，結(jié)論要客觀正確，報(bào)告書文字工作量不少于500010000字。內(nèi)容要涵蓋以下幾個(gè)部分：（1） 實(shí)驗(yàn)標(biāo)題；引言（題目背景、研究對(duì)象所處環(huán)境現(xiàn)狀）（2） 結(jié)合實(shí)際，簡(jiǎn)述湖泊（水庫(kù)）富營(yíng)養(yǎng)化污染的原理和對(duì)水環(huán)境的危害。（3） 實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)定過(guò)程和數(shù)據(jù)整理。（4） 結(jié)論2 報(bào)告書格式要求采用A4紙打印。封面題目用一號(hào)宋字體，班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓

15、名使用三號(hào)宋字體；正文及參考文獻(xiàn)部分采用五號(hào)字體。參考文獻(xiàn)：環(huán)境化學(xué)（戴樹桂等編寫）； 環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)（董德明等編寫）3.本次實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)成績(jī)考核辦法 預(yù)習(xí)情況：包括預(yù)習(xí)是否認(rèn)真，是否有預(yù)習(xí)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)記錄是否完整，字跡是否認(rèn)真，有無(wú)潦草現(xiàn)象。 課程設(shè)計(jì)的紀(jì)律和態(tài)度。各小組每日要點(diǎn)名，缺課三次課程設(shè)計(jì)成績(jī)記為不及格，缺課一次，不能評(píng)選為優(yōu)秀。 課程設(shè)計(jì)報(bào)告完成情況：封面、紙張、題目、字體、內(nèi)容、格式等符合要求情況。 其它方面的考查：包括實(shí)驗(yàn)進(jìn)度、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力是否規(guī)范、解決實(shí)際問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力等。 成績(jī)?cè)u(píng)定等級(jí)：按優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五級(jí)計(jì)分。 優(yōu)秀：認(rèn)真完成實(shí)習(xí)大綱的要求。實(shí)習(xí)過(guò)程中積極主動(dòng)，嚴(yán)格要求自己，能夠與本組成員團(tuán)結(jié)協(xié)作，服從所在小組組長(zhǎng)和實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師的實(shí)習(xí)安排，遵守實(shí)習(xí)紀(jì)律和實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度；各項(xiàng)專業(yè)訓(xùn)練或