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海水中N，P含量的测定
——厦门海域富营养化情况
组长：刘鹏
组员：刘明玮，黄云清，黄超，吴火星，郑慧坤
一．富营养化概述
1.1.富营养化的产生及概况：
氮、磷是水生植物生长必需的营养元素，但是，水体所含氮、磷过多，停留时间过长，将使藻类及浮游生物过量生长而引起水体的富营养化。水体出现富营养化现象时，水中溶解氧迅速减少，水体呈现不同颜色，死亡的动植物腐烂发臭，释放出硫化氢等难闻气体，使水质进一步恶化。
海水中的主要营养物质包括氮、磷、碳等物质，其中磷的主要影响是在叶绿素的光合作用中体现出来，氮和碳主要通过一些化学反应影响海水质量。
1.2.氮和磷引起富营养化的原因：
水中的氮主要以Ｎ2、ＮH4+、ＮO3—、ＮO2—和有机氮等几种形式存在,除从空气中溶解少量游离氮外,主要是来源于有机氮。有机氮在生物体经过代谢又以ＮH3的形式排出,后者在环境中经亚硝化菌和硝化菌的作用,依次转变为ＮO3—和ＮO2—,然后又经过反硝化细菌的作用,最终转变为Ｎ2。
在大量缺氧条件下,硝化过程不能进行,(ＮO3-)- NO2在微生物作用下,发生反硝化作用;使硝酸盐又还原为ＮH3。这样，通过各种生物反复循环反映，就产生了大量的离子，从而产生大量的营养盐。
水体中磷的存在形式主要以正磷酸盐((PO4)3-、(HPO4)2-、(H2PO4)­ )、多聚磷酸盐((P2O7)4-、(P3O10)5-、(P3O9)3-、(HP3O9)2-)、有机磷酸物(葡萄糖—6—磷酸、2—磷—甘油酸,磷肌酸等)、胶态成颗粒态存在的磷化合物组成。水中可溶磷的含量很少,易与Ca2+、Fe3+、Al3+等生成难溶性沉淀物(如Ca5OH(PO3)3、AlPO4、FePO4)多沉积于水体底泥。无机磷在微生物作用下被改造成ATP和ADP进入生物体,它是生物体中生物化学反应的能源。
PO43- ATP 甘油磷酸酯糖 + ADP
甘油
PO43- + 糖
大家都知道ATP是生物体能量的直接来源，磷在生物体内的一个重要作用就是合成ATP，过量的磷存在，就会使植物获得大量的能量，使植物大量繁殖，从而导致富营养化。
1.3.富营养化的危害：
如果有大量的氮磷存在就会导致藻类植物的大量繁殖，消耗了大量的溶解氧，使水中缺氧。并使体积缩小，导致大量的鱼虾死亡。在很多地区还出现赤潮或水华。我们着重讲一下赤潮的危害。
赤潮的危害：赤潮对海洋生态平衡的破坏；赤潮对海洋渔业和水产资源的破坏；赤潮对人类健康的危害；赤潮损害海洋环境。
据资料显示，2002年厦门海域共发现赤潮4次，其中西海域3次，同安湾1次，与去年持平。西海域赤潮发生范围相对于2001年的100平方公里有所缩小，对我市海洋经济未造成大的损失，但对水产养殖和海洋生态造成了一定的影响。
二 厦门海洋概况：
2.1海水浴场水质：
最近国家海洋局开展了全国十一个主要海水浴场水质监测工作。以粪大肠菌群为主要指标，水温、盐度、溶解氧、pH、水色、透明度、海面漂浮物等水质要素，降水量、能见度、风向风速、浪高等水文要素共12项进行监测分析，并在中央电视台发布海水浴场水质预报，厦门鼓浪屿浴场成为入选的海水浴场之一。同期厦门市主要的八个海水浴场（椰风寨、海韵台、太阳湾、白城、珍珠湾、大德记、观海园和港仔后）进行水质监测，并在厦门各大新闻媒体发布水质预报监测结果表明：厦门海水浴场水质总体符合较清洁海域水质标准，部分浴场粪大肠菌群项目超标，除白城浴场外均适合游泳、休闲娱乐。
2.2、海水养殖区水质：厦门同安、大嶝海水养殖功能区水质符合较清洁海域水质标准，但秋季无机磷含量超过较清洁海域水质标准，表明厦门海水养殖区存在磷轻度超标问题。底质污染物中各项检测指标，除同安湾内个别站位的铜、镉含量超过《海洋沉积物质量》(GB18668-2002)四类标准外，其它要素含量均符合一类标准。监测数据表明：厦门海洋自然保护区（白海豚、文昌鱼）的总体水质状况良好，溶解氧、化学需氧量、油类、总汞、镉、砷、粪大肠菌群项目均符合较清洁海域水质标准，只有西海域的无机氮、无机磷含量超过较清洁海域水质标准。
2.3、入海污染源和主要污染物：影响厦门海域的主要入海污染源有：九龙江携带入海、陆上生活污水与工业废水排放、港口及船舶排污和海水养殖废水等。主要入海污染物有：无机氮、无机磷、化学需氧物质、石油类、铅、锌以及垃圾漂浮物等。九龙江是厦门海域的主要入海河流，其主要的入海污染物有：化学需氧物质、无机氮、锌、总磷、石油类、铜等重金属元素、硫化物。2002年各污染物入海总量分别为：化学需氧物质123654吨/年、无机氮16217吨/年、锌8284吨/年、总磷1056吨/年。
2.4．厦门海富营养化情况：

2004年厦门海域赤潮统计表
序号
赤潮发生时间
赤潮发生地点

赤潮优势种

密度（个/升）
赤潮面积（平方公里）
1
5月31－6月3
西海域，筼筜湖
中肋骨条藻
6.1×107
40
2
6月14～19日
西海域，同安湾
中肋骨条藻
0.7×107
20
3
6月26～28日
西海域
中肋骨条藻
9.0×107
59
厦门海域赤潮物种增多！浮游植物小型化和水质富营养化等引发赤潮发生的基础条件依然存在。拒厦门晚报报道今年我省沿海预计有16次赤潮的消息。
1986年到2004年厦门海域共发生23次赤潮事件，2004年厦门海域共记录了3次赤潮，均为无毒赤潮，发生赤潮面积共101平方公里，而2003年发生的7起赤潮事件，其中一起为有毒赤潮，相比而言，去年厦门海域赤潮的发生次数和面积都有较大幅度减少
三．厦门不同海域海水中N,P含量测定：
3.1海水中无机氮的测定：
3.1.1 实验原理
在60℃以上水溶液中，过硫酸钾可分解产生硫酸氢钾和原子态氧，硫酸氢钾在溶液中离解而产生氢离子，故在氢氧化钠的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。
本实验采用紫外分光光度法于波长220和275nm处，分别测出吸光度A220及A275按式（1）求出校正吸光度A：
A=A220－2A275………………………………（1）
按A值查校准曲线并计算无机氮含量。
3.1.2试剂和材料
（1）水，无氨（离子交换法）：将蒸馏水通过一个强酸型阳离子交换树脂（氢型）柱，流出液收集在带有密封玻璃盖的玻璃瓶中。
（2）氢氧化钠溶液（200g/L）：称取20g氢氧化钠，溶液水（2.1）中，稀释至100ml。
（3）氢氧化钠溶液（20g/L）：将溶液（2.2）稀释10倍而得。
（4）碱性过硫酸钾溶液：称取40g过硫酸钾，另称取15g氢氧化钠，溶于水中，稀释至1000ml，溶液存放在聚乙烯瓶内。
（5）盐酸溶液（1+9）。
（6）硝酸钾标准溶液。硝酸钾标准贮备液，CN=100mg/L：硝酸钾在105～110℃烘箱中干燥3h，在干燥器中冷却后，称取0.7218g，溶于水中，移至1000ml容量瓶中，用水稀释至标线在0～10℃暗处保存。硝酸钾标准使用液，CN=10mg/L：将贮备液用水（2.1）稀释10倍而得。使用时配制。
（7）硫酸溶液（1+35）。
3.1.3仪器和设备
实验室常用玻璃仪器，紫外分光光度计及10nm石英比色皿。所用玻璃器皿可以用盐酸（1+9）或硫酸（1+35）浸泡，清洗后再用水冲洗数次。
3.1.4样品的处理
水作放置时间较长时，可在1000mL水样中加入约0.5mL硫酸(p＝1.84g／mL)，酸化到pH小于2，并尽快测定。样品可贮存在玻璃瓶中。取上述样品用氢氧化钠溶液或硫酸溶液调节pH至5～9从而制得试样。
3.1.5分析测定
用无分度吸管取10.00mL试样(CN超过100mg时，可减少取作量并加水稀释至10mL)置于容量瓶中。
a. 试样按下述步骤进行：
b. 加入5mL碱性过硫酸钾溶液。
c. 加盐酸(1＋9)1mL，用无氨水稀释至50mL标线，混匀，静置。
d. 移取部分上层澄清溶液至10mm石英比色皿中，在紫外分光光度计上，以无氨水作参比，分别在波长为220与275nm处测定吸光度，并用式(1)计算出校正吸光度A。
3.1.6标准曲线的绘制
a. 用分度吸管向一组(10支)容量瓶（50ml）中，分别加入硝酸盐氮标准使用溶液(2.6.2)0.0，0.10，0.30，0.50，0.70，1.00，3.00，4.00，500，6.00mL。加水(2.1)稀释至10.00mL。
b. 按1.5分析测定中a至c步骤进行测定。
空白溶液和其他硝酸钾标准使用溶液于波长220和275nm处测定吸光度后，分别按下式求出除空白溶液外其他标准系列溶液的校正吸光度As和空白溶液的校正吸光度Ab及其差值Ar
As＝As220-2As275 …………………………………………(2)
A＝Ab220－2Ab275…………………………………………(3)
Ar＝As－Ab …………………………………………………(4)
式中：AS220——标准溶液在220nm波长的吸光度；
AS275——标准溶液在275nm波长的吸光度；

Ab220——零浓度(空白)溶液在220nm波长的吸光度；Ab275——零浓度(空白)溶液在275nm波长的吸光度。
按Ar值与相应的NO3- 中N含量绘制校准曲线。

3.1.7计算方法：
按式(1)计算得试样校正吸光度Ar，在校准曲线上查出相应的总氮mg数，总氮含量(mg／L)按下式计算：
 CN =m / V ………………………………（5）
式中：m——试样测出含氮量，微克；
V——测定用试样体积，mL。
3.1.8实验结果：

漳州港码头
漳州校区
厦大白城
同安养殖场
海水中总氮含量mg/m3
1212
1011
1394
1515
3.2 海水中P含量的测定：
3.2.1实验原理：
海水中的活性磷酸盐，是指在酸性介质中可以溶解的那一部分磷酸盐，它是海洋生物重要的营养盐之一。可以采用磷钼蓝分光光度法测定海水中的活性磷酸盐。当加入硫酸-钼酸铵-抗坏血酸-酒石酸碲钾的存在下，磷钼黄被抗坏血酸还原为磷钼蓝。在710nm波长处测定溶液的吸光度与海水样品中活性磷酸盐的含量呈比例关系，拒此可以测定海水中的活性磷酸盐含量
3.2.2试剂：
1 磷标准使用液 2 3.0%钼酸铵溶液
3 5.4%抗坏血酸溶液 4 0.136%酒石酸氧锑钾溶液
5 3.0 mol/l 硫酸溶液 6 1.5%mol/l 硫酸溶液
3.2.3实验步骤：
1.混合试剂的配制：
按序取50ml硫酸溶液，20ml3.0%钼酸铵，20ml5.4%酒石酸氧锑钾于250ml
烧杯中，搅匀。
2.吸光光谱的绘制
于50ml容量瓶中移入2mol磷标液，稀释至刻度。移取5ml混合试剂，摇匀，10min后在分光光度计上，在550—750nm波长内，以二次水为参比绘制
吸收光谱。确定吸收波长。

测定波长: λ= 710 nm
3.工作曲线的绘制及样品的测定:

标 准 曲 线
No.
1
2
3
4
5

c(P)/μg·mL-1
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0

A
0.000
0.017
0.029
0.047
0.058

海水样品的测定：用50ml容量瓶经过滤处理的海水样品，用移液管
各加入5ml 混合试剂，混匀。10min后，以二次水为参比测吸光度值，
其平均值记为Aw。再用50ml容量瓶量取海水样品，加入5ml1.5mol/l
硫酸，按相同方法测其吸光光度值，其平均值为水样因浑浊引起的吸光光度 At。
水样品总吸光光度值，则
An==Aw-Ab-At
由An值查工作曲线，即可得海水样品中活性磷酸盐的含量.
磷含量测定结果：

漳州港码头
漳州校区
厦大白城
同安养殖场
海水中总磷含量mg/m3
26.67
43.8
96.96
105.67

3.2.4.结果分析与小结:
水体富营养化程度划分（Thomas）
富营养化程度
总磷 mg/m3
总氮 mg/m3
极贫
〈5
〈 200
贫中
5——10
200——400
中
10——30
300——650
中—富
30——100
500——1500
富
〉100
〉1500

小结：从实验结果及图表对比可以看出：
白城浴场和同安养殖区海水中氮磷含量在富程度附近
漳州港码头和漳州校区海水氮磷含量稍低，但也在中等偏富程度．
我们得到的数据与所查数据基本吻合。
四.心得体会：
经过这次无机化学课外实践，我们了解了许多的新的知识，懂得了合作精神，并且对化学增加了兴趣，对我们来说，这是一个全新的体验，这是我们第一次独立完成实验，
从查阅资料设计实验到探索讨论解决困难，我们开始懂得了科研的不易，培养了严谨的精神，为今后的学习研究打下了基础。虽然没有完全成功，但比起这个宝贵的过程来说，结果似乎已不是那么重要了。我们经过了思考，总结了原因。我们会在这次实验的基础上更加努力，不断改进，相信我们会把化学学得越来越好！