環(huán)境化學實驗

1、環(huán)境化學實驗講義,南開大學環(huán)境科學與工程學院,實驗一 土壤脲酶活性測定,一、實驗目的 掌握土壤脲酶活性測定第一種方法，了解所取土壤的脲酶活性。 了解尿素這一有機物在土壤環(huán)境中的降解轉化。,二、簡單原理 酶是一類具有蛋白質性質的、高分子的生物催化劑。土壤酶是活的有機體所合成的，或者在其生長過程中分泌與體外，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的專一性。例如，脲酶對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植物殘體分解。二是來源于土壤微生物的生命活動。 土壤酶可分為胞內酶和胞外酶兩種。胞外酶或溶出后的胞內

2、酶進入土壤結構后，均具有相對穩(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。二是于土壤腐殖質復合存在。三是以游離狀態(tài)存在。,對于脲酶，它能促使尿素水解轉化成氨、二氧化碳，反應如下 : 在土壤中，在pH值為6.57.0是脲酶活性最大，通過測定釋放出的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小時每克土壤釋放出的NH3N毫克數表示。,三、步驟概要,1、取二個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）。搖動處理15分鐘，使均勻。在往第一瓶內加入10ml濃度10%的尿素溶液，再經屏內容物充

3、分混勻，作為試樣。第二瓶內加入10ml蒸餾水，作為對照。將兩個瓶置于37培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48小時（要塞上紗布塞子）。 2、培養(yǎng)結束后，往兩個瓶內各加入50ml 2N KCL 溶液。塞緊后再振蕩30分鐘。到時立即將試樣過濾（濾紙可以用蒸餾水潤濕）到蒸氨瓶內。,3、在過濾的間隙時間取兩個50ml比色管，各加入10,00ml 4%硼酸溶液?，F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，準備蒸餾。 4、過濾完畢后，迅速往蒸氨瓶內注入20ml 4N 的NaOH溶液，立即塞上塞子。接通冷凝水，加熱蒸餾。 5、當餾出液達到50ml左右，停止蒸餾。取下比色管，將管內接收液定量轉入到50ml錐形瓶中

4、加4-5滴指示劑（甲基紅-亞甲基藍混合液），用0.1N HCL滴定瓶內的氨，滴定到淡紫色為終點。記錄試樣和對照消耗的HCL體積V和V0（ml）。,四、計算,式中，W為稱取的樣品重（g），N為HCL當量濃度。,五、問題討論,1、除了測定尿素降解產物氨外，還能有什么方法可以測定脲酶的活性？ 2、實驗中為什么要加入甲苯？ 3、步驟4中為什么要迅速加入NaOH？ 4、如果蒸氨時吸收液倒吸到冷凝管中如何解決？,實驗二 土壤的陽離子交換量,一、概述 土壤是環(huán)境中污染物遷移轉化的重要場所，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歸宿。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、結構等有

5、關，因此，對土壤性能的測定，有助于了解土壤對污染物質的凈化能力及對污染負荷的允許程度。,土壤中主要存在三種基本成份，一是無機物，而是有機物，三是微生物。在無機物中，粘土礦是其主要部分。粘土礦物的晶格結構中存在許多層狀的硅鋁酸鹽，其結構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，取代的結果便在晶格中產生負電荷。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。,土壤中的有機物質主要是腐殖物質，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，但當萃取液酸化時析出而成為沉淀物的腐殖酸，第三類是酸化時不沉淀的富里酸。這些物質成份復雜，分子量不固定，結構單元上存在各種活性基因。它們在土壤中可以提供出很大量的陽離子交換能力，而且對重金屬污染物在土壤中有吸附、絡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。若無副反應時，交換反應可以等當量地進行。,上述反應中因為存在交換平衡，因此，交換反應實際上不完全。當溶液中交換劑濃度大、交換次數增加時，交換反應可趨于完全。同時，交換離子的本性，土壤的物

7、理狀態(tài)等對交換完全也有影響。,若用過量的強電解質，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，交換基本完全。這樣，通過測定交換反應前后硫酸含量變化，可算出消耗的酸量，進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克干土中的毫克當量數表示。,二、目的要求,1、測定污灌區(qū)表層和深層土的陽離子交換總量。 2、了解污灌對陽離子交換量的影響。,三、儀器與試劑,電動離心機 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氫氧化鈉標準溶液：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準溶液滴定到淡紅色，再用煮沸冷卻后的蒸餾水做一個空白試驗，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：風干后磨碎過200目篩,四、實驗過程,取4個洗凈烘干且

9、重量相近的50毫升離心管，分別套在相應的4個小燒杯上，然后在電子天平上稱出重量W克（稱準到0.005克，以下同）往其中的兩個離心管中各加入1克左右的污灌區(qū)表層風干土壤，另外兩個離心管中分別加入1克左右的深層風干土，四個離心管及其相應的稱量架均做好記號。 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容物4分鐘。然后將4 支離心管放入離心機內，以每分鐘3000轉的轉速離心5分鐘，直到管內上層溶液澄清，下層土壤緊密結實為止。離心完倒盡上層溶液。然后再加入20毫升氯化鋇溶液，重復上述步驟再交換一次。離心完保留離心管內的土層。,1、 向離心管內倒入20毫升蒸餾水，用玻

10、璃棒攪拌管內容物1分鐘。再在離心機內離心（3000轉，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，將離心管連同管內土樣一起，放在相應的小燒杯上，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，到時離心沉降。離心完把管內清液分別倒入4個洗凈烘干的試管內，再從4個試管中各移出10毫升溶液到4個干凈的100毫升錐形瓶內。另外移出兩份10毫升0.2N硫酸溶液到第五、第六個錐形瓶內。在六個錐形瓶中各加入10毫升蒸餾水和2滴酚酞指示劑，用標準氫氧化鈉溶液滴定到紅色剛好出現并于數分紅內不褪為終點。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），氫氧化鈉溶液的準確濃度（N），連同以上的數據一起記入表中。,五、數據處理,按下式計算土壤陽離子交換量： 交換量（毫克當量/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,就你的實驗數據說明兩種土壤陽離子交換量的差別的原因。 本法是測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污染物的遷移轉化的影響。,實驗三 天然水中Cr（III）的沉積曲線,一、概述 天然水中鉻含量較低，主要因為當鉻以三價存在時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的，也有六價的，由于六價鉻易被有機物及其他還原劑還原，所以在排水口處的鉻主要以三價存在，這些三價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)廢水中的六價鉻被還原成三價，三價鉻形成沉淀，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。,本實驗將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，當向一定量水中加入Cr（III）水溶液時，其沉淀量開始一段變化不大。但當加入量達到某一值時，沉積量呈線性增加。此時，直線延伸后要橫軸上的

13、交點可以認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、學習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、 反應液：取6個100ml錐形瓶，做好標記。第一個瓶中移入1ml Cr（III）使用液（a），第二個瓶中移入（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。 4、標準液：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，在分光計上于540nm波長處以蒸餾水作參比測定吸光度。,5、取12個錐形瓶，分兩批做好標記，自6瓶振蕩完畢的反應液中各移出20ml到相應的錐形瓶內，剩余的反應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個相應的錐形瓶內。 6、往上述12個錐形瓶內各加入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，稀釋到刻度線。以下按標準液過程操作。 上述數據記入表1中。,四、數據處理 1、以X為代表加入量（g）Y代表吸光度，由標準液數據作直線回歸方程及相關系數。 2、利用回歸方程，由反應液吸光度計算未過濾和過濾后（溶液態(tài)）各瓶溶液含鉻量（g）再換算成Cr ppm數。 3、計算各瓶反應液的加入濃度及沉積濃度。 4、作圖求出CX。數據記入表2中。,五、問題討論,1、由含Cr量微克數如何換算成PPm？ 2、煮沸時若紅色消退，為何要補加KMnO4溶液？ 3、滴加NaNO2時為何要慢慢加入，且不能過量？ 4、你認為做好實驗要把握哪

17、幾個關鍵步驟？,實驗四 土壤中酚的轉化強度,一、概述 在有生產力的土壤中存在大量活躍的微生物和原生動物等。在這些微型生物的生命活動中存在著對生命活動有很大影響的代謝過程。代謝過程通常包含兩個既獨立又相互依存的過程，即合成代謝和分解代謝。生物有機體通過這兩個過程的交互進行，引起物質的降解，營養(yǎng)物質的吸收，能量的轉化以及各種生物代謝產物的合成來維持生命活動。,由環(huán)境污染排入土壤中的酚類物質或生物降解過程中產生的酚類物質，在土壤微生物作用下，最終都可通過生命的代謝過程轉化成二氧化碳和水。 土壤中的酚類物質除降解轉化外，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。 影響土壤中酚轉化強度

18、的因素有微生物數量和活性、土壤特性、環(huán)境溫度等。本實驗以滅菌后的土壤作為對照，確定新鮮土壤中的酚的轉化強度。土壤中酚用蒸餾水提取后用比色法測定。,二、目的要求,1、確立有機物在土壤中降解轉化概念。 2、測定酚在土壤中的轉化強度。,三、儀器與試劑,721（或72）型分光光度計 振蕩器一臺 生化培養(yǎng)箱 土壤篩 2mm孔徑 高壓鍋 1.5kgf/cm2 分析天平一臺 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，貯于棕色瓶內，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，貯于棕色瓶內，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。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，在通風柜內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，充分攪拌后靜置沉降。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。 苯酚標準儲備液：移取20毫升苯酚儲備液到100毫升容量瓶內，用滅菌水定容，按下法標定其準確濃度。,取一個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為硫代硫酸鈉標準溶液的當量濃度； V1為空白滴定時硫代硫酸鈉標準溶液用量（毫升）； V2為滴定酚標準儲備液時硫代硫酸鈉標準溶液用量（毫升）； 15.68為苯酚的當量。 苯酚標準液：取以標定濃度的酚標準儲備液若干毫升，放入1000毫升容量瓶內，使其定容后濃度為0.020mg/ml。,四、實驗過程,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、取一個干凈的培養(yǎng)皿，稱出重量（稱準到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、內烘至恒重后放入干燥器內，冷卻后再稱重。計算濕土壤含水率。 表一：,3、取4個250毫升錐形瓶，往其中兩個瓶內各放入20克過篩后的土壤（稱準到0.002克，以下同），作為對照試樣。4個瓶均放入壓力鍋內在1kgf/cm2壓力下滅菌20分鐘。到時取出錐形瓶，冷卻后往兩個空錐形瓶中各加入20克土壤，作為樣品培養(yǎng)土，各瓶做好標記，搖勻4個瓶內的土壤使它們搖勻平鋪在瓶底上。移出1.00毫升苯酚儲備液，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。,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轉的轉離速離心5分鐘。上層溶液倒入100毫升容量瓶內，再用40毫升時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內，往容量瓶內加入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毫升錐形瓶內。移出V1毫升對照濾液和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毫升苯酚標準使用液，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分鐘內用1厘米比色皿盛溶液在分光光度計上于510mm波長處，以0號標準液為空白，測定光密度，數據填入表中。 表二：,五、數據處理,1、按標準溶液數據，以光密度對分的毫克數繪制標準曲線。 2、由對照和樣品的光密度從標準曲線上查出相應的酚（毫克），并求出對照的平均值A和樣品的平均值B，按下式求土壤中酚的轉化強度。,六、問題討論,1、排入土壤中的酚類物質的歸宿如何？ 2、取土時為何要刮去表層土？ 3、你估計環(huán)境溫度對酚的轉化強度將有何影響？,實驗五 銅對辣根過氧化物酶活性的影響,一、實驗目的 1、了解和掌握酶促反應動力學的原理和研究方法。 2、了解銅對辣根過氧化物酶活性的影響。,二、實驗原理,

25、辣根過氧化酶（horseradish peroxidase HRP）是廣泛存在于辣根內的過氧化物酶，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、臨床化學和食品工業(yè)等領域。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氧化四甲基聯苯胺（TMB），可以使溶液呈藍色，加入硫酸終止反應后，溶液呈黃色，在450nm處有吸收峰。在該反應的初始階段，反應體系吸光度隨反應時間均勻增加，吸光度的變化率作為反應速率，可以表示HRP的酶活性的大小。在反應體系中加入一定濃度的Cu2+，根據反應速率的變化可以研究銅對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；四甲基聯苯胺（TMB）儲備液10mg/mL，溶于二甲基亞砜；2mol/L的硫酸；Cu2+標準溶液，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、實驗步驟,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儲備液，再加入10L的3%的H2O2，混勻，放置25水浴中預熱。 2、配制含有不同濃度Cu2+的HRP溶液：在6個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個離心管中各加入1.2ml底物溶液，各管之間加液間隔時間為15s，從第一離心管加液后開始記時。各管開始反應后每隔1.5min取150L反應液加入板孔中，共取8次樣。 5、在酶標儀上讀出450nm處板孔的吸光度，列表記錄吸光度數值并用Microso

28、ft Excel軟件作出吸光度隨時間的變化曲線，線性部分的斜率作為酶促反應的速率，可以表示HRP酶活性的大小。比較不同濃度的銅對酶活性的影響。,五、思考題,1、酶促反應動力學通常用什么方程進行描述？寫出該方程，并解釋它的意義。 2、該實驗操作中應該注意什么問題？如何改進該實驗？ 3、用96孔板和酶標儀測定吸光度與用紫外-可見分光光度計和比色皿測定吸光度相比，有什么優(yōu)缺點？,實驗六 底質的耗氧,一、概述 水體的溶解氧是水質監(jiān)測的一項重要指標，水體溶解氧含量的降低，主要受生物和有機物的影響。 初期被有機物污染的水體，底泥對水質有一定的自凈能力，隨著污染物濃度的增加和污染時間的延長，底泥的吸附能力減

29、弱，直至水底泥中的有機物開始向水體釋放，必然對水體溶解氧產生影響。,二、實驗方法 1、取1500ml蒸餾水，放在一個容器中，將暴氣頭插入水底，接通電磁泵，一邊暴氣、一邊測量，直至溶解氧達到飽和值為止，記錄溶解氧值。 2、稱取10g底泥，放入反應瓶中，加入370ml暴氣水，放在一個攪拌器上，開動攪拌以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瓶中，加入370ml暴氣水，將加熱反應瓶的出口與超級恒溫槽的進出口用乳酸管連接，把反應瓶中加入攪拌子，于電子攪拌器上，做35的耗氧實驗。,三、數據處理,1、繪制一定量的底質不同溫度隨時間變化的耗氧圖。,

30、實驗七 水中苯系物的揮發(fā)速率,水環(huán)境中有機污染物隨自身的物理化學性質和環(huán)境條件的不同而進行不同的遷移轉化過程，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)進入空氣是疏水性有機污染物特別是高揮發(fā)性有機污染物的主要遷移途徑。 水中有機污染物的揮發(fā)符合一級動力學方程，其揮發(fā)速率常數可通過實驗求得，其數值的大小受溫度、水體流速、風速和水體組成等因素所影響。測定水中有機污染物的揮發(fā)速率，對研究其在環(huán)境中的歸宿具有重要的意義。 描述水中有機污染物揮發(fā)過程的理論有多種模式，主要是以雙膜理論為基礎。本實驗是以C.T.Chiou修正的Knudsen方程作為方法的依據。,一、實驗目的,1、了

31、解有機污染物的揮發(fā)過程及其規(guī)律，學會測定有機物質揮發(fā)速率的實驗方法。 2、了解影響有機污染物揮發(fā)速率的有關因素。,二、實驗原理 水體中有機污染物的揮發(fā)符合一級動力學方程，即： 式中：KV 揮發(fā)速率常數； c 水中有機物的濃度； t 揮發(fā)時間。 由此可求得有機物質揮發(fā)掉一半所需的時間（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 單位時間、單位面積的揮發(fā)損失量； 有機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的揮發(fā)系數（無量綱），它表示在一定的空氣壓力及湍流的情況下，空氣對該組分的阻力； P 在實驗溫度時有機污染物的分壓； M 有機污

32、染物的摩爾質量； R 氣體常數； T 絕對溫度。,（3）,因此，只要求得某種化合物的傳質系數K，就能求得揮發(fā)速率常數KV。具體來說，就是如何得到和的數值。下面分兩種情況進行討論。 （1）純物質的揮發(fā)。對于純物質沒有濃度梯度存在，所以=1，P=P0（P0為純物質的飽和蒸汽壓）。此時Q=P0(M/2RT)1/2。因此可以從純物質的揮發(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）稀溶液中溶質的揮發(fā)。在這種情況下，關鍵在于求得的數值（值與純物質相同）。如果溶質的揮發(fā)性較小，=1；如果溶質的揮發(fā)性較強，化合物在液體表面濃度與在本體濃度相差較大，則1。根據Q=H(M/2RT)

33、1/2c，利用從純物質的測定中獲得的值（保持不變）和此時測到的Q值以及亨利常數H值，即可求得的數值。,三、主要儀器和試劑,1、儀器：紫外分光光度計，分析天平，稱量瓶，培養(yǎng)皿，容量瓶，游標卡尺。 2、試劑：苯，甲苯，甲醇，均為分析純。,四、實驗步驟,1、純物質揮發(fā)速率的測定 在稱量瓶中分別加入2ml待測物質（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10次，同時量出容器的截面積。 如果室內環(huán)境溫度及相對濕度波動很大的話，可將天平的門關閉，在較短的時間間隔內進行測定。這樣，天平內物質的揮發(fā)還是不足以使天平室內化合物的濃度達到

34、可觀的程度，對揮發(fā)速率影響不大。,2、溶液中有機污染物揮發(fā)速率的測定 （1）儲備液的配制：準確稱取苯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。 （2）中間液的配制：取上述儲備液各5ml分別置于2個250ml的容量瓶中，用水稀釋至刻度。溶液濃度為200mg/L。 （3）標準曲線的繪制：分別取苯中間液0.25，0.5，1.0，1.5和2.0ml于10ml的容量瓶內，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于波長205nm處測定吸光度，以吸光度對濃度作圖，可得到苯的標準曲線。按同樣的方法繪制甲苯的標準曲線，測

35、定波長仍為205nm。,（4）將剩余的苯和甲苯的中間液分別倒入2個玻璃培養(yǎng)皿內，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，測定吸光度，測定波長為205nm，共測10個點。量出玻璃培養(yǎng)皿的面積。,五、數據處理,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 對于純物質=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；摩爾質量（M）的單位為g/mol，氣體常數（R）為8.314Jmol-1K-1，溫度（T）的單位為K。 4、求半衰期（

36、t1/2） 從標準曲線上查得苯和甲苯在不同反應時間在溶液中的濃度，繪制ln(c0/c)t關系曲線，從其斜率（B）即可求得t1/2，t1/2=0.693/B。,實驗八 對二甲苯、萘的辛醇水分配系數的測定（紫外分光光度法）,一、目的和要求 了解測定有機化合物的辛醇水分配系數的意義和方法。 掌握用紫外分光光度法測定分配系數的操作技術。,二、原理 正辛醇是一種長鏈烷烴醇，在結構上與生物體內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。有機物的辛醇水分配系數是衡量其脂溶性大小的重要理化性質。研究表明，有機物的分配系數與水溶解度、生物富集系數及土壤、沉積物吸附系數均有很好的相關性

37、。因此，有機物的生物活性亦與其分配系數密切相關。所以，在有機物的危險性評價方面，分配系數的研究是不可缺少的。,本實驗通過測定水相中的有機物濃度，然后再根據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，計算得到分配系數。,三、儀器和試劑 1、離心機 800型 2、恒溫振蕩器 3、751分光光度計 4、正辛醇 C.P.級 5、乙醇（95%） 6、對二甲苯 7、萘,四、實驗步驟,1、標準曲線的繪制 （1）對二甲苯 移取1.00ml對二甲苯于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分光光度計上，選擇波長為227納米，以水為參比，測定標準系列的吸光度A。以A對濃度C作圖，即得標準曲線。,（2）萘 稱取0.0200克萘，用乙醇溶解后轉入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分光光度計上，選擇波長為278納米，以水為參比，測定標準系列的吸光度A。以A對濃度C作圖，即得標準曲線。,五、數據處理,實驗九 土壤對銅的吸

39、附,土壤中重金屬污染主要來自于工業(yè)廢水、農藥、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、營養(yǎng)失調。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。,銅是生長所植物所必不可少的微量營養(yǎng)元素，但含量過多也會使植物中毒。土壤的銅污染主要是來自于銅礦開采和冶煉過程。進入到土壤中的銅會被土壤中的粘土礦物微粒和有機質所吸附，其吸附能力的大小將影響銅在土壤中的遷移轉化。因此，研究土壤對銅的吸附作用及其影響因素具有非常重要的意義。,

40、一、實驗目的 1、了解影響土壤對銅吸附作用的有關因素。 2、學會建立吸附等溫式的方法。,二、實驗原理 不同土壤對銅的吸附能力不同，同一種土壤在不同條件下對銅的吸附能力也有很大差別。而對吸附影響比較大的兩種因素是土壤的組成和pH。為此，本實驗通過向土壤中添加一定數量的腐殖質和調節(jié)帶吸附銅溶液的pH，分別測定上述兩種因素對土壤吸附銅的影響。 土壤對銅的吸附可采用Freundlich吸附等溫式來描述。即：,式中：Q土壤對銅的吸附量，mg/g； 吸附達到平衡時溶液中銅的濃度，mg/g； K，n經驗常數，其數值與離子種類、吸附劑性質及溫度等有關。,三、主要儀器和試劑,1、儀器： 原子吸收分光光度計（WF

41、X-IC型），恒溫振蕩器（DDHZ-300型），離心機（PHSJ-4A型），酸度計，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+標準溶液，0.5mol/L的H2SO4標準溶液，1mol/L的NaOH溶液，腐殖酸（生化試劑），1號和2號土壤樣品。,銅標準溶液（1000mg/L）：0.5000g金屬銅（99.9%）溶解于30ml1:1HNO3種，用水定容至500ml。 銅標準溶液（50mg/L）：吸取25ml1000mg/L銅標準溶液于500ml容量瓶中，加水定容至刻度。 銅標準系列溶液（pH=2.5）：分別吸取10.00

42、、15.00、20.00、25.00、30.00ml的銅標準溶液（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。該標準系列溶液濃度為40.00、60.00、80.00、100.00、120.00mg/L。用同樣方法，配制pH=5.5的銅系列標準溶液。 1號土壤樣品：將新采集的土壤樣品經風干、磨碎，過0.15mm（100目）篩后裝瓶備用。 2號土壤樣品：取1號土壤樣品300g，加入腐殖酸30g，磨碎，過0.15mm（100目）篩后裝瓶備用。,四、實驗步驟,1、標準曲線的繪制 吸取50mg/L的銅標準溶液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上測定吸光度。根據吸光度與濃度的關系繪制標準曲線。 原子吸收測定條件：波長：324.7nm；燈光流（1mA）；光譜通帶：20；增益粗調：0；燃氣：乙炔；助燃氣：空氣；火焰類型：氧化型。,2、土壤對銅的吸附平衡時間的測定 （1）分別稱取1、2號土壤樣品各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銅標準

44、溶液50mL。 （3）將上述樣品在室溫下進行振蕩，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測定吸光度。根據實驗數據繪制溶液中銅濃度和土壤對銅的吸附量對反應時間的關系曲線，以確定吸附平衡所需時間。,3、土壤對銅的吸附量的測定 （1）分別稱取1、2號土壤樣品各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銅標準溶

45、液，蓋上瓶塞后置于恒溫振蕩器上。 （3）振蕩達到平衡后，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測定吸光度。,五、數據處理,1、土壤對銅的吸附量可通過下式計算： 其中：Q土壤對銅的吸附量，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。 由此方程可計算出不同平衡濃度下土壤對銅的吸附量。,2、建立土壤對銅的吸附等溫線 以吸附量（Q）對濃度（）作圖即可制得室溫下不同pH條件下土壤對銅的吸附等溫線。 3、建立F

46、reundlich方程 以lgQ對lg作圖，根據所得直線的斜率和截距可求的兩個常數K和n，由此可確定室溫時不同pH條件下不同土壤樣品對銅吸附的Freundlich方程。,六、思考題 1、土壤的組成和溶液的pH值對銅的吸附量有何影響？為什么？ 2、本實驗得到的土壤對銅的吸附量應為表現吸附量，它應當包括同在土壤表面上哪些作用的結果？,實驗十 底泥中腐殖物質的提取和分離,一、概述 自然界中的腐殖物質是天然產物，存在于土壤、底泥、河底、湖泊及海洋中。它們是動物和植物軀體長期腐爛或有機物分解或合成過程中形成的特殊物質。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。底泥中的腐殖物質常和不同的陽離子或不同形式的礦物質結合著。其中游離的腐殖物質可用稀堿提取，不溶于水的鈣、鐵、鋁腐殖酸鹽可用焦磷酸鈉使之轉化成溶于水的鈉鹽。,腐殖物質分子中各個結構單元上有一個或多個活性基團，如羧基、酚羥基、醌基等，它們可與金屬離子進行離子交換、表面吸附、螯合作用等反應，因而使重金屬污染物在環(huán)境中的遷移轉化過程變得復雜，并產生重大影響。 本實驗用稀堿和稀焦磷酸鈉混合液提取底泥中的腐殖物質。提取物酸化后析出腐殖酸，而富里酸仍留在酸化液中，據此可將富里酸和腐殖酸分離開。,腐殖物質中碳和氫含量測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、經高溫燃燒后，碳轉化成為二氧化碳，氫轉化成水，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，由吸收管的增重計算樣品中碳和氫含量。本實驗利用碳氫自動微量分析儀測定碳和氫含量。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，經過分段吸收，分別加以捕集，再先后派送到熱導池中，利用被測組分的熱導系數與濃度成正比的關系，進行示差熱導測定，在記錄儀上給出二氧化碳和水的曲線圖，由曲線高計算含碳量和含氫量。,二、目的要求,1、加深對腐殖物質的感性認識。 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 臺稱 分析天平 電動離心機 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 風干后磨碎過100目篩備用。 鹽酸溶液 1N 氫氧化鈉溶液 1N,四、實驗過程,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。到時將混合物均勻倒入兩個離心管中，盡量使兩個重量相等。把兩個離心管放在離心機的對稱位置上離心十分鐘。離心完將上層溶液倒入250毫升錐形瓶內，棄去管內泥渣。用1N鹽酸溶液把瓶內溶液的pH值調到3左右。調好pH值后，振蕩半小時。到時離心10分鐘。離心完將上層溶液（主要是富里酸

50、）倒入干凈的250毫升錐形瓶內備用。離心管內殘渣主要含腐殖酸，也保留備用。,2、取一個已烘至恒重的玻璃蒸發(fā)皿，稱出其重量G（稱準到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值調到7，然后放在沸水浴上蒸干。在105烘箱內烘至恒重后稱出重量W（克）。再取一個蒸發(fā)皿作空白實驗，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。用pH值等于3的蒸餾水把腐殖酸渣轉移入漏斗內過濾。濾干后取出濾紙，放回原稱量瓶中，在105烘箱內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，卡緊“旋卡”，隨后在記錄儀上給出二氧化碳和水的曲線圖，測量二氧化碳（hCO2）和水的峰高（hH2O），如此依次做完四份樣品。然后向實驗準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，它由標準樣品確定；殘留值是因儀器的死體積等因素使峰高額外增加的值，這個數值可從校正圖上查出。,五、數據處理,2、按下式計算底泥中腐殖含量：,式中hCO2等符號所代表的意義如實驗過程4所述。數據記入各表格中,六、問題討論,1、環(huán)境中的腐u殖物質對重金屬污染物的遷移轉化起什么作用？ 2、稱量烘干后的濾紙時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、如果沒有碳氫分析儀，富里酸和腐殖酸的含碳量可用硫酸重鉻酸鉀氧化法測定。,實驗十一 藻類攝取磷的動力學方程,一、主要目的 1、加深對酶化學反應動力學方程了解。 2、掌握藻類攝取過程的米氏常數測定方法及水中磷的測定方法。,二、簡單原理 藻類攝取磷的反應動力學方程是由酶化學反應動力學方程衍變而成。如果一個酶化學法應遵守米門反應動力學，則反應速度V對底物濃