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实验营养盐专题知识培训实验营养盐专题知识培训实验营养盐专题知识培训第1页 营养盐:指氮、磷和硅。实验营养盐专题知识培训第2页氮分无机氮和有机氮。氮分无机氮和有机氮。无无机机氮氮化化合合物物种种类类很很多多，通通常常包包含含氨氨氮氮（）、硝硝酸酸盐盐氮氮（）和和亚亚硝硝酸酸盐氮（盐氮（）总和即）总和即TIN=一样，磷有没有机磷和有机磷，其中一样，磷有没有机磷和有机磷，其中无机磷又称为活性磷酸盐（无机磷又称为活性磷酸盐（）。）。实验营养盐专题知识培训第3页 海水中无机N、P和Si是海洋生物繁殖生长不可缺乏化学成份。N和P是组成生物细胞原生质主要元素，而且是生物物质代谢能源。Si则是硅藻等海洋浮游植物骨架和介壳主要组成个别。所以，在海洋学上，把N、P和Si元素称为“生源要素”或“生物制约元素”。实验营养盐专题知识培训第4页 海洋中营养元素首先来自大陆径流，海洋中营养元素首先来自大陆径流，另首先与海洋动植物之间存在着食物链另首先与海洋动植物之间存在着食物链关系：关系：浮游植物吸收营养元素后又被动浮游植物吸收营养元素后又被动物吞食，几经周折后由生物排泄物或尸物吞食，几经周折后由生物排泄物或尸骸氧化分解重新释放出来，而取得补充。骸氧化分解重新释放出来，而取得补充。因为这些元素参加生物生命活动整因为这些元素参加生物生命活动整个过程，它们存在形态与分布不但受到个过程，它们存在形态与分布不但受到生物制约，同时受到化学、地质和水文生物制约，同时受到化学、地质和水文原因影响。原因影响。实验营养盐专题知识培训第5页 因而它们在海洋中含量和分布不因而它们在海洋中含量和分布不均匀也不恒定，有着显著季节性和区均匀也不恒定，有着显著季节性和区域性改变，研究它们存在形式与分布域性改变，研究它们存在形式与分布改变规律，对研究海洋生物生态和开改变规律，对研究海洋生物生态和开发海洋生物水产资源有主要现实意义。发海洋生物水产资源有主要现实意义。实验营养盐专题知识培训第6页 一氮一氮 1 1 氮在海水中存在形态氮在海水中存在形态 海海水水中中无无机机氮氮化化合合物物是是浮浮游游浮浮游游植植物物最最主主要要营营养养物物质质。海海水水中中NN2 2几几乎乎处处于于饱饱和和状状态态，但但NN2 2不不能能被被绝绝大大多多数数植植物物利利用用。NN2 2在在大大气气中中被被雷雷电电或或宇宇宙宙射射线线电电离离，在在降降雨雨时时进进入入海海洋洋。另另外外，河河流流径径流流也也向向海海洋洋输输送送NN。实验营养盐专题知识培训第7页氮化合物在海洋中存在形态较多，主要有：氮化合物在海洋中存在形态较多，主要有：（NH3）、）、三种无机化合氮三种无机化合氮有机氮化合物有机氮化合物主要是蛋白质主要是蛋白质不溶于海水颗粒态氮不溶于海水颗粒态氮氨基酸、脲、甲胺氨基酸、脲、甲胺一系列含氮有机化合物一系列含氮有机化合物实验营养盐专题知识培训第8页2 2氮在海水中相互转化氮在海水中相互转化 氮氮化化合合物物在在海海洋洋中中处处于于不不停停相相互互转转化化和和循循环环之之中中。其其转转化化和和循循环环受受到到物物理理、化化学学、生物等各种因子影响。生物等各种因子影响。洋洋浮浮游游植植物物或或浮浮游游动动物物被被海海洋洋动动物物消消化化和和排排泄泄时时，溶溶解解和和颗颗粒粒氮氮经经过过化化学学和和细细菌菌等作用分解成氨。海水中氨存在以下平衡：等作用分解成氨。海水中氨存在以下平衡：实验营养盐专题知识培训第9页海水中无机氮主要以海水中无机氮主要以形式存在，形式存在，还有少许未电离还有少许未电离NH3。NH3是水生动物代谢产物，尤其是浮是水生动物代谢产物，尤其是浮游动物排泄物中含量很高。游动物排泄物中含量很高。NH3含量过高，含量过高，对鱼贝类生长有抑制作用，严重时可引发对鱼贝类生长有抑制作用，严重时可引发鱼类和无脊椎动物中毒死亡。这是因为非鱼类和无脊椎动物中毒死亡。这是因为非离子氨不带电荷，脂溶性较高，易透过细离子氨不带电荷，脂溶性较高，易透过细胞膜。胞膜。实验营养盐专题知识培训第10页毒毒性性取取决决于于pH，并并直直接接与与非非离离子子氨氨浓浓度度成成正正比比。（NH3）在在海海水水中中在在亚亚硝硝酸酸菌菌和和硝硝酸酸菌菌作作用用下下，发发生生以以下下反应：反应：（1）（2）实验营养盐专题知识培训第11页过过程程（1）光光化化学学作作用用、化化学学氧氧化化作作用和微生物氧化作用起着主要作用。用和微生物氧化作用起着主要作用。因为紫外线很快被海水吸收，故光因为紫外线很快被海水吸收，故光化学作用只能在海水近表层进行；化学作用只能在海水近表层进行；化学氧化作用也在海表层进行；化学氧化作用也在海表层进行；微生物氧化作用由自养菌或异养菌微生物氧化作用由自养菌或异养菌进行，它们从溶解进行，它们从溶解CO2中取得中取得C，并以氧，并以氧化化为为过程获取能量。过程获取能量。实验营养盐专题知识培训第12页-N是海水中是海水中-N还原中间还原中间产物，氨氧化中间产物和浮游植物新产物，氨氧化中间产物和浮游植物新陈代谢产物。陈代谢产物。-N是含氮化合物最终氧化产是含氮化合物最终氧化产物。海水中硝酸盐主要以离子形式存物。海水中硝酸盐主要以离子形式存在，不被键合，也不被络合。在，不被键合，也不被络合。实验营养盐专题知识培训第13页3海水中无机化合氮分布海水中无机化合氮分布大洋海水无机氮含量改变范围：大洋海水无机氮含量改变范围：-N：5-50g/L-N：1-600g/L-N：0.1-50g/L海水中海水中-N含量比含量比-N和和-N高，高，深层水几乎以深层水几乎以-N形态存在。形态存在。实验营养盐专题知识培训第14页平面分布：随纬度升高而升高，因为平面分布：随纬度升高而升高，因为生物、水文条件不一样，同一纬度差生物、水文条件不一样，同一纬度差异较大。异较大。垂直分布：随深度增加而增加。垂直分布：随深度增加而增加。季节改变：因为与生物活动息息相关，季节改变：因为与生物活动息息相关，故季节改变显著。通常，浮游植物生长故季节改变显著。通常，浮游植物生长旺盛，无机氮含量下降，旺盛，无机氮含量下降，-N甚至为甚至为0。冬季，因为生物尸骸氧化分解和海水上下冬季，因为生物尸骸氧化分解和海水上下层对流猛烈，无机氮浓度上升。层对流猛烈，无机氮浓度上升。实验营养盐专题知识培训第15页海水中海水中-N通常通常0.1mol/L。水平分布：因海区而异；水平分布：因海区而异；垂垂直直分分布布：由由有有氧氧环环境境向向缺缺氧氧环环境境转转变变过过渡带区，渡带区，2mol/L；浅水区：海底附近有浅水区：海底附近有-N存在；存在；深水区：少有深水区：少有-N；上升流区：上升流区：-N含量高，说明初级生产力含量高，说明初级生产力活性高；活性高；季节改变：与季节改变：与-N不一样，浮游植物大不一样，浮游植物大量繁殖之后，量繁殖之后，-N很低，很低，-N达最大时，达最大时，-N反而下降。反而下降。实验营养盐专题知识培训第16页二、磷二、磷磷酸盐是海洋生物必需营养磷酸盐是海洋生物必需营养盐之一，对脊椎动物，磷是组成骨盐之一，对脊椎动物，磷是组成骨骼主要成份。骼主要成份。海水中海水中P是海洋初级生产力控是海洋初级生产力控制原因之一。制原因之一。实验营养盐专题知识培训第17页1磷在海水中存在形态磷在海水中存在形态磷磷以以不不一一样样形形态态存存在在于于海海洋洋水水体体、生生物物体体、沉沉积积物物和和悬悬浮浮物物中中。磷磷化化合合物物有有各各种形态：种形态：可溶性无机磷酸盐可溶性无机磷酸盐通常以溶解无通常以溶解无机磷酸盐为主要形态机磷酸盐为主要形态可溶性有机磷化合物可溶性有机磷化合物颗粒状有机磷物质颗粒状有机磷物质吸附在悬浮物上磷化合物吸附在悬浮物上磷化合物实验营养盐专题知识培训第18页海海洋洋中中各各种种P化化合合物物也也会会因因为为生生物物、化化学学、水文和地质组成改变而改变，如：水文和地质组成改变而改变，如：颗粒颗粒P海水中无机磷平衡：海水中无机磷平衡：实验营养盐专题知识培训第19页2磷在海洋中循环磷在海洋中循环实验营养盐专题知识培训第20页3海水磷酸盐含量分布与改变海水磷酸盐含量分布与改变不论是水平还是垂直分布，均取决于：不论是水平还是垂直分布，均取决于：海洋生物活动海洋生物活动海洋水文情况海洋水文情况在生物体内存在形式和氧化再生在生物体内存在形式和氧化再生速率速率沉积作用等物理化学过程。沉积作用等物理化学过程。实验营养盐专题知识培训第21页普通规律：普通规律：随纬度上升而上升随纬度上升而上升随深度上升而上升随深度上升而上升太平洋、印度洋大西洋太平洋、印度洋大西洋近岸浅海大洋近岸浅海大洋含量普通：含量普通：15-31g/L实验营养盐专题知识培训第22页三、营养盐测定方法三、营养盐测定方法实验营养盐专题知识培训第23页1、-N测定方法：测定方法：对氨基苯磺酸和对氨基苯磺酸和萘胺法萘胺法磺胺和盐酸萘乙二胺试剂法磺胺和盐酸萘乙二胺试剂法（重氮偶氮分光光度法）（重氮偶氮分光光度法）本试验采取本试验采取本法适用与海水、河口水。本法适用与海水、河口水。实验营养盐专题知识培训第24页采样采样：用有机玻璃或塑料采水器：用有机玻璃或塑料采水器贮贮存存：水水样样须须用用0.45m滤滤膜膜过过滤滤后后贮贮存存于于聚聚乙乙烯烯瓶瓶，快快速速测测定定，不不能能延延迟迟3h以以上上，不不然然应应快快速速冷冷冻冻至至20保保留留，样样品品熔熔化化后后应应马马上上分分析。析。配配试试剂剂水水：无无-N二二次次蒸蒸馏馏水水或或等效纯水。等效纯水。实验营养盐专题知识培训第25页原原理理：用用重重氮氮-偶偶氮氮比比色色法法测测定定。在在酸酸性性条条件件下下，水水样样中中亚亚硝硝酸酸盐盐与与磺磺胺胺进进行行重重氮氮化化反反应应。反反应应产产物物与与盐盐酸酸萘萘乙乙二二胺胺作作用用形形成成深深红红色色偶偶氮氮染料。染料。实验营养盐专题知识培训第26页注意事项：注意事项：水样加盐酸萘乙二胺后须在水样加盐酸萘乙二胺后须在2h内测完成；内测完成；温度影响不显著，但以温度影响不显著，但以10-25为宜为宜普普通通标标准准曲曲线线每每隔隔一一周周要要重重制制，当当测测样样条条件件与与标标准准曲曲线线条条件件相相差差较较大大时时，须须及及时时重重制制标准曲线。标准曲线。实验营养盐专题知识培训第27页2-N测定方法：测定方法：靛酚蓝分光光度法靛酚蓝分光光度法次溴酸盐氧化法本试验次溴酸盐氧化法本试验本本法法适适合合用用于于大大洋洋、近近岸岸海海水水和和河河口口水水，不不适适合合用用于于污污染染较较重重、含含有有机物较多养殖水体。机物较多养殖水体。水水样样采采集集、贮贮存存和和处处理理与与-N相相同。水用无氨蒸馏水或等效纯水。同。水用无氨蒸馏水或等效纯水。实验营养盐专题知识培训第28页原原理理：在在碱碱性性条条件件下下以以次次溴溴酸酸钠钠为为氧氧化化剂剂，将将海海水水中中氨氨氧氧化化为为亚亚硝硝酸酸盐盐。用用重重氮氮-偶偶氮氮法法测测定定亚亚硝硝酸酸含含量量，再再扣扣除除原有亚硝酸含量，即得氨含量。即：原有亚硝酸含量，即得氨含量。即：所以，此法测氨氮还要测亚硝氮。所以，此法测氨氮还要测亚硝氮。检出限检出限12.2g/L，下限，下限18.1g/L。相对标。相对标准偏差准偏差1%，相对误差，相对误差0.4%。实验营养盐专题知识培训第29页注意事项：注意事项：预防空气中预防空气中NH3对水样、试剂和器皿沾污对水样、试剂和器皿沾污水温水温10时，氧化时间时，氧化时间30分即可，分即可，10可适当延长氧化时间可适当延长氧化时间此法氧化率较高、快速、简便、灵敏，但部此法氧化率较高、快速、简便、灵敏，但部分氨基酸也同时被测定分氨基酸也同时被测定浓度在浓度在0-7mol/L范围内符合比尔定律范围内符合比尔定律水样加盐酸萘乙二胺后须在水样加盐酸萘乙二胺后须在2h内测定完成。内测定完成。40%NaOH试剂配制要准确，不然会不试剂配制要准确，不然会不显色。显色。实验营养盐专题知识培训第30页3-N测定方法：测定方法：镉柱还原法镉柱还原法锌镉还原法本试验锌镉还原法本试验适用水样、样品采集、贮存和处理与适用水样、样品采集、贮存和处理与-N相同。相同。配配试试剂剂和和试试验验用用水水：二二次次蒸蒸馏馏水水或或等等效效纯水。纯水。实验营养盐专题知识培训第31页原原理理：加加锌锌卷卷和和CdCl2于于水水样样中中，经经电电化化学学反反应应将将硝硝酸酸盐盐还还原原为为亚亚硝硝酸酸盐盐，按按重重氮氮-偶偶氮氮比比色色测测亚亚硝硝酸酸盐盐总总含含量量。扣扣除除水水样样原原有有亚硝酸盐含量，即得硝酸盐含量。亚硝酸盐含量，即得硝酸盐含量。所以，用此法测所以，用此法测-N，也须同，也须同时测定时测定-N。实验营养盐专题知识培训第32页注意事项：注意事项：通通常常，海海水水中中-N含含量量较较高高，测测定定时时水水样样体体积积不不宜宜取取太太多多，若若浓浓度度太太高，水样应用人工海水稀释高，水样应用人工海水稀释锌锌卷卷面面积积、表表面面情情况况均均会会影影响响氧氧化率，故同一批水样锌卷应一致。化率，故同一批水样锌卷应一致。一样，水样加盐酸萘乙二胺后须一样，水样加盐酸萘乙二胺后须在在2h内测定完成内测定完成实验营养盐专题知识培训第33页4-P原理：原理：采取磷钼兰法测定。采取磷钼兰法测定。加加入入硫硫酸酸-钼钼酸酸铵铵-抗抗坏坏血血酸酸-酒酒石石酸酸氧氧锑锑钾钾溶溶液液。水水样样中中活活性性磷磷酸酸盐盐与与钼钼酸酸铵铵形形成成磷磷钼钼黄黄在在酒酒石石酸酸氧氧锑锑钾钾存存在在时时，磷磷钼钼黄黄被抗坏血酸还原为磷钼兰。被抗坏血酸还原为磷钼兰。最低检测限：最低检测限：1.4g/L。适合用于海水。适合用于海水。其余与其余与-N。实验营养盐专题知识培训第34页注意事项：注意事项：水样采集后应马上过滤、马上水样采集后应马上过滤、马上测定。若不能马上测定，应置冰箱保测定。若不能马上测定，应置冰箱保留，但也应在留，但也应在48h内测定完成内测定完成所用滤膜用所用滤膜用0.5mol/LHCl浸泡，浸泡，临用时用水洗净临用时用水洗净磷钼蓝颜色在磷钼蓝颜色在4h内稳定内稳定每种试剂浓度一定要配准确每种试剂浓度一定要配准确实验营养盐专题知识培训第35页5水样水样取自海洋楼生态场水池取自海洋楼生态场水池平行两份。平行两份。实验营养盐专题知识培训第36页