养殖水环境化学调查与评价方案设计(含实验数据)

养殖水环境化学水质调查报告
一、调查目的
（1）综合所学养殖水环境化学理论知识和实验分析技能，完成海水养殖区水质监测与评价。

（2）掌握渔业水域水质调查的基本程序。

二、调查内容与方法
1、调查时间与地点
地点：广东海洋大学西湖1号调查点
经纬度：110.304512,21.157934
时间：2023年12月30日上午9:00~10:00
2、调查项目与方法
1现场测定项目
1.1西湖水温测定
1.1.1实验目的
温度是水样的一个根底性指标，准确测量出水样的温度对养殖水体起着重要的作用。

1.1.2实验原理
温度计液泡里的水银对温度变化很敏感，它会随着所接触温度的不同而伸缩。

1.1.3实验仪器和材料
仪器：水银温度计、烧杯。

实验材料：西湖采集的水样。

1.1.4测定步骤
挑选两个适合取水的位置，用烧杯从西湖内取出适量的水样，将温度计的液泡置于液面以下，待温度计的度数不再变化后，准确读出水样的温度并记录。

1.2西湖pH测定
1.2.1实验目的
水质中pH值的变化会影响藻类对氧气的摄入能力及动物对食物的摄取敏感度；会影响细胞膜转运物质的活性和速率，影响其正常代谢，进而对整个食物网产生影响。

1.2.2实验原理
pH值是一个描述溶液酸碱性质的重要参数，用于评价溶液的酸碱程度，ph值越小，酸性越强;ph值越大，碱性越强;pH值为7时，为中性。

pH计是常用的测量pH值的仪器，它通过电极和在水溶液中的离子的作用产生电机势差，并将其显示为数字。

1.2.3实验仪器与试剂
仪器：pH计、电极、烧杯、吸管、小勺。

试剂：氢氧化钠、盐酸、酸碱指示剂。

1.2.4测定步骤
（1）测前准备
1)将pH计接通电源并调节为标定状态。

2)取容量瓶并用纯净水冲洗干净。

3)用滴定管取一定数量的盐酸溶液并加入到容量瓶中，用同样的
方法加入氢氧化钠溶液。

4)使用第三步配置的酸碱溶液,检验pH计是否正常工作。

（2）开始实验
1）用烧杯从西湖中取水。

2)把PH计的电极插入容量瓶中的溶液内，并轻轻搅拌10秒。

3)等待几秒钟，等PH计稳定后读取溶液的pH值。

4)温和地把PH计的电极清洗干净。

5)重复以上步骤，测定PH值后取平均值。

1.3西湖透明度测定
1.3.1实验目的
通过塞氏盘测定水质透明度的方法的检出限、精密度和准确度，使用透明度盘在湖水中测量检测西湖透明度。

1.3.2实验原理
塞氏盘法是一种现场测定透明度的方法，利用一个白色圆盘沉入水中后，观察到不能看见它时的深度。

透明度盘(又称塞氏圆盘)，以较厚的白铁片剪成直径200mm的圆板，在板的一面从中心平分为四个部分，以黑白漆相间涂布。

正中心开小孔，穿一铅丝，下面加一铅锤，上面系小绳，在绳上每10cm处用有色丝线或漆做上一个标记即成。

1.3.3实验仪器与试剂
仪器：透明度盘。

1.3.4测定步骤
1）监测断面必须有代表性，其点位和数量应能反映水体环境质
量、污染物时空分布及变化规律，力求以较少的断面取得最好的代表性。

2）监测断面应避开死水区、回水去和排污口处，应尽量选择河（湖）床稳定、河段顺直、湖面宽阔、水流平稳之处。

3）监测断面布设应考虑交通状况、经济条件、实施安全、水文资料是否容易获取，确保实际采样的可行性和方便性。

1.4西湖盐度测定
1.4.1实验目的
（1）掌握盐度计的使用方法。

（2）了解湖水盐度的分布特征。

（3）分析湖水盐度与环境因素的关系。

1.4.2实验原理
盐度计是一种用于测量水体盐度的仪器，其原理是通过测量水体的电导率来推算盐度。

电导率与水体中离子的浓度和种类有关，而盐度与水体中主要离子的浓度呈正相关。

因此，通过测量水体的电导率可以得到相应的盐度值。

1.4.3实验仪器与试剂
仪器：盐度计、湖水样品、烧杯、搅拌棒、记录本等。

1.4.4测定步骤
（1）在实验室内对盐度计进行校准，确保其准确性。

（2）采集湖水样品，注意避免污染。

（3）将湖水样品倒入烧杯中，用搅拌棒搅拌均匀。

（4）使用盐度计测量湖水样品的电导率，并记录数据。

（5）根据盐度计提供的转换公式，将电导率值转换为盐度值。

（6）分析实验数据，得出实验结果。

2室内测定项目
2.1西湖溶解氧（DO）测定
2.1.1实验目的
进一步加深理解碘量法测定水中溶解氧的原理，熟悉溶解氧采样瓶的使用方法，进一步加强掌握碘量法测定水中溶解氧操作的技术要点。

2.1.2实验原理
碘量法检测水中溶解氧其原理主要是通过在碱性KI溶液中，二价锰离子被水中溶解氧氧化成三价或四价的锰，对溶解氧进行固定。

然后利用酸化介质，再加入碘化钾，将三价或四价的锰离子还原成二价锰离子，并生成与溶解氧相等物质量的碘，再用硫代硫酸钠标准溶液进行滴定所生成的碘，就能计算出水中溶解氧的含量。

2.1.3实验仪器和材料：
仪器：碱式滴定管、205ml溶氧水样瓶、碘量瓶、移液管、吸量管。

试剂：锰盐溶液、碱性KI溶液、H₂SO₂（1+1）溶液、H₂SO₂溶液（1mol/L）、Na₂S₂O₂标准溶液、碘酸钾标准溶液。

2.1.4测定步骤
（1）水样的采集
用采水器将水样采集上来以后，立即把采水器的胶管插入水样瓶底部，放出少量水，润洗2~3次，然后再将胶管插入底部，令水样缓缓注入瓶内并溢出2~3倍体积的水。

在不停止注水的情况下，提出导管，改好瓶塞。

瓶内不得有气泡。

（2）固定
立即向水样瓶中加入MnSO₂和碱性KI溶液各1mL。

加试剂时刻度习惯尖端应插入水面下2~3mm，让试剂自行流出，沉降到瓶底。

然后立即盖好瓶塞反复倒转20次左右，使溶解氧被完全固定。

静置，待沉降到瓶的中部时可进行酸化。

（3）酸化
打开瓶塞，用刻度吸管沿瓶口内壁加入H₂SO₂（1+1）溶液2.0mL，盖上瓶塞，反复倒转摇匀，使沉淀完全溶解。

酸化后水样需要尽快滴定。

（4）滴定
将酸化后的水样摇匀，用移液管吸取50.00mL水样(V
样
)瓶中，立即用Na₂S₂O₂标准溶液滴定。

当滴定至溶液呈黄色时加入淀粉指示剂约1mL，Na₂S₂O₂标准溶液继续滴定至蓝色刚好消失并在半分钟内不返蓝，记录Na₂S₂O₂标准溶液用量，两次滴定偏差不能超过0.05mL。

（5）数据处理
1)用mg/L表示时，计算公式为：
{ρDO}mg/L={c Na₂S₂O₃}×{V Na₂S₂O₃}×f
{V
样
}mL
×8
×1000
f=
V
瓶
V
样
−V
瓶
=
{V
瓶
}mL
{V
瓶
}mL−2.0
2)体积表示时，计算公式为：
{ρDO}mg/L={ρDO}mg/L×22.4 32.0
2.2亚硝酸盐（分光光度计测量法）
2.2.1实验目的
亚硝酸盐氮的测定是一种常见的水质分析方法，用于检测水体中的亚硝酸盐含量，以评估水质的安全性和适用性。

亚硝酸盐氮主要来自于水体中的氨氮和有机氮的氧化产物，其含量的高低可以反映水体中的富营养化程度和有机污染程度。

亚硝酸盐氮的测定在环境保护和水资源管理中具有重要意义。

通过监测水体中的亚硝酸盐氮含量，可以评估水体的富营养化程度和有机污染程度，及时采取相应的措施，以保护水环境。

2.2.2实验原理
在酸性介质中亚硝酸盐与磺胺进行重氮化反应，其产物与盐酸萘乙二胺偶合生成红色偶氮燃料，该染料在波长543nm附近有最大吸收峰，故在波长543nm处测定吸光度。

本方法检测浓度范围为0.003-0.20mg/L。

2.2.3实验仪器和材料
仪器：分光光度计及配套比色皿、25ml具塞比色管、容量瓶、移液管、离心机、离心管。

试剂：磺胺溶液（10g/L）、盐酸萘乙二胺（1g/L）、亚硝酸盐氮标
准储备液、亚硝酸盐氮标准使用液。

2.2.4测定步骤
（1）间隙水制备
取一定体积的底泥（表层10cm以内），贮于100mL离心管内，恒
温离心（4000或5000r/min,20min）,取上清液经0.45μm滤膜抽滤后
得到间隙水样品，贮于试管内。

（2）绘制标准曲线
1）取6支25mL具塞比色管，分别按亚硝酸盐氮标准使用液加入
量表浓度加入相应体积的亚硝酸盐氮标准使用液，加纯水至标线，混
匀。

亚硝酸盐氮标准使用液加入量表（V S）
管号 1 2 3 4 5 6 7 8 ρNO
2
−(mg/ L) 0
0.010
0.040
0.060
0.080
0.040
水
样
水
样
V s(mL) 0
0.
250
0.
500
1.
000
1.
50
2.
00
V水样V水样
2）每只比色管加入0.50mL磺胺溶液，混匀。

3）每只比色管加入0.50mL盐酸萘乙二胺，混匀，放置显色15min。

4）在波长543nm处，用10mm比色皿，以纯水做参比，测定吸光度。

5）以上述系列标准溶液测得的吸光度A i扣除空白吸光度，得到矫正吸光度A′i,以矫正吸光度为横坐标，绘制吸光度对亚硝酸盐氮质
量浓度（ρNO 2
−(mg/L )）的标准曲线。

（3）水样测定
1）取适量间隙水（V 水样）于比色管中，用纯水定容到25mL ，参照绘制标准曲线流程（2）~（4），显色并测定该水样吸光度A 水样。

2）同时取25mL 纯水代替间隙水重复上述操作，获得试剂空白吸光度。

将样品吸光度A 水样扣除试剂空白吸光度，得到样品矫正吸光度
A ′水样。

（4）数据处理
1）绘制标准曲线和求算回归方程
采用Excel 处理标准曲线数据并绘制图像，横坐标为亚硝酸盐氮
质量浓度（ρNO 2−N(mg/L )），纵坐标为系列标准溶液的正吸光度A`水
样,所得标准曲线应为通过原点的直线，同时可求得回归方程。

A ′=b′’{ρNO 2
−N}mg/L 2)计算相关含量
水样中亚硝酸盐含量可按下式计算：
b′{ρNO 2−N}mg/L =A′水样b′×25.0{V 水样}mg/L
2.3化学需氧量COD （碱性高锰酸钾法）
2.3.1实验目的
COD 值可以反映水中有机污染物的含量，有机物是水中普遍存在的一类污染物，它们可能来自工业废水、生活污水、农药残留等多种途径。

因此，通过测定水中的COD ，可以了解水中有机污染物的含量，进而评估水体的污染程度。

衡量水体生物需氧量：水中的有机物被微
生物分解时需要消耗大量的溶解氧，这会对水生生物的生存环境产生负面影响。

测定水中的COD可以帮助了解水体中的溶解氧需求量，进而采取相应的环境保护措施。

2.3.2实验原理
在碱性条件下，水样中加入一定量高锰酸钾，加热一定时间以氧化水中的还原性物质（主要是有机物），然后在酸性条件下，用碘化钾还原剩余的高锰酸钾和生成的二氧化锰，所生成的游离碘用硫代硫酸钠滴定。

2.3.3实验仪器和试剂
仪器：25mL碱式滴定管、250mL锥形瓶、电炉、移液管、吸量管。

试剂：氢氧化钠溶液、（1+3）硫酸溶液、碘酸钾标准使用液、硫代硫酸钠标准溶液、淀粉溶液（5g/L）、高锰酸钾储备溶液、高锰酸钾标准溶液。

2.3.4测定步骤
（1）硫代硫酸钠溶液的标定
用移液管准确移取碘酸钾标准使用液10.00mL与250mL锥形瓶中，立即加入0.5g碘化钾固体、（1+3）硫酸溶液1mL，于暗处放置5min后，加纯水50mL，在不断震摇下，用硫代硫酸钠标准溶液定容至淡黄色，再加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好消失为止。

重复标定，两次读数误差应该小于0.05mL。

记录消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积（V Na₂S₂O₃）则硫代硫酸铵标准溶液浓度为C Na₂S₂O₃为
{C Na₂S₂O₃}={C1
6
KIO₃
}mol/L×10.00
{V Na₂S₂O₃}mL
（2）水样的测定
1）准确量取100.0mL摇匀的水样（或适量水样加纯水稀释至100ml）于250mL锥形瓶中，加入几粒玻璃珠防止暴沸。

加入250g/L的氢氧化钠溶液1mL摇匀，用移液管准确加入10.0mL高锰酸钾标准液，摇匀。

2）立即将锥形瓶置于覆盖有石棉网的电炉上加热至沸腾，在保持微微沸腾的状态下准确煮沸10min（从冒出第一个气泡开始计时）。

3）取下锥形瓶，迅速冷却至室温，用量筒或吸量管迅速加入（1+3）硫酸溶液5mL和碘化钾固体0.5g，摇匀，在暗处放置5min，待反应完毕，立即在不断振摇下，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，继续滴定至蓝色刚刚褪去，记录硫代硫酸钠标准溶液消耗量（V1），两平行滴定读数误差不超过0.10mL
4）另取100mL高纯水代替水样，按水样的测定步骤，分析滴定空白值，记录硫代硫酸钠标准溶液消耗量（V2）。

（3）结果与计算
按照下式计算水样化学需氧量
{ρCOD}mg/L={c Na₂S₂O₃}×{V2}mL−{V1}mL
100.0
×8×1000
2.4可溶性活性磷酸盐（酸性钼酸盐法）
2.4.1实验目的
磷酸盐是水体中常见的一种营养盐，主要来源于自然界的土壤侵蚀、动物和人类活动产生的污水等。

适量的磷酸盐含量可以为水生生物提供必要的营养，促进其生长和繁殖。

然而，过量的磷酸盐会导致水体富营养化，引发藻类过度生长，从而降低水体的透明度，影响水质。

可溶性活性磷酸盐还是评价水体水质的重要指标之一。

磷酸盐含量的高低可以反映水体的营养状态，进而影响水生生态系统的健康和稳定性。

因此，可溶性活性磷酸盐的测定对于水环境监测、水体保护和生态修复等方面具有重要的意义。

2.4.2实验原理
本实验采用钼锑抗法，磷钼黄杂多酸经抗坏血酸还原后的溶液显蓝色，吸收曲线在710nm 和882nm 处存在吸收峰。

但882nm 处吸收峰更高，灵敏度更高，显色后溶液的吸光度值和活性磷含量呈正比。

此方法检测浓度为0.86×
10−3mg
L
浓度范围为0.03~2mg/L 。

2.4.3实验仪器和试剂
仪器：分光光度计、比色皿、抽滤瓶和抽滤膜、真空泵、0.45μm 微孔滤膜、25mL 比色管、移液管、吸量管等。

试剂：磷酸盐标准贮存液、磷酸盐标准使用液、硫酸溶液、钼酸铵-酒石酸锑钾混合溶液。

2.4.4测定步骤 （1）水样预处理
水样经过孔径为0.45μm 微孔滤膜抽滤，得到澄清水样。

分别移取
适量体积澄清水样（V
样
）于两只25mL比色管中，用纯水定容至25.0mL，
摇匀。

于标准溶液一起显色。

（2）标准溶液配制
去25mL比色管6支分别按照磷酸盐标准系列溶液配制表加入浓
度为3.00μg/mL的磷酸盐标准使用液V S，用纯水定容至25.0mL，摇匀。

磷酸盐标准使用液加入量表（V S）
管号 1 2 3 4 5 6 7 8 ρPO₄−P(mg
/L)0 0.030 0.060 0.120 0.180 0.240
水
样
水
样
V S(mL)0 0.25 0.50 1.00 1.50 2.00 V样V样（3）显色与比色
在上述8支比色管中各加入0.5mL钼酸铵-酒石酸锑钾混合溶液、
0.5mL抗坏血酸溶液，混匀。

显色5min后，用2cm或5cm比色皿、1
号管显色液作参比、于882nm波长处测定1~6号管显色溶液吸光度值
A i。

再以纯水作参比，测定1号管显色液吸光度（此值即为试剂空白
A 剂）及显色水样的吸光度A
样。

（4）结果与计算
1）运用计算机及相关软件Excel处理标准曲线数据并且以吸光
度为横坐标，浓度为纵坐标作图。

所得标准曲线理论上应该是通过原点的直线，可以按照通过原点的回归方程的形式求得回归方程：A′= B′{ρPO₄−P}mg/L
2)由于实验的误差，得到的回归方程一般不通过原点，有一个很
小的截距α：
A′=a+b{ρPO₄−P}mg/L
3)计算水样含量
水样的磷含量ρPO₄−P按照以下公式计算：
{ρPO₄−P}mg/L=A
样
−α−A
剂
b
×
25.0
{V
样
}
3、评价方法
在评价水质状况时，可以采用多种方法和标准进行评价。

其中，超标倍数和超标率是比较常用的评价指标。

超标倍数表示某项指标超过标准值的倍数，而超标率则表示某项指标超过标准值的比例。

三、结果与讨论
1、调查结果
f =V 瓶V
样
−V 瓶
={V 瓶}mL
{V
瓶}mL
−2.0=125
125−1
≈1.008
{ρDO }mg/L =
{c Na₂S₂O₃}×{V Na₂S₂O₃}×f
{V 样}mL
×8×1000=
1.008×
2.12×0.0108
50
×8×1000
{ρDO }mg/L =3.42 mg/L
西湖可溶性活性磷酸盐标准曲线测定记录：
1122
C1=0.248C2≈1.16
2、水质评价
各项超标倍数和超标率以《地表水环境质量标准》GB3838-2002中Ⅲ类水质标准值（附录12)作为标准值,计算各项指标并进行评价：
pH：
Ⅲ类水质pH标准值范围为6~9，西湖1号测量点测定数据平均值为7.25，pH处于Ⅲ类水质pH标准值范围内。

化学需氧量（COD）：
Ⅲ类水质化学需氧量标准限值为20mg/L，西湖1号测量点测定数据平均值为28.95mg/L，超限0.448倍。

超标倍数=C−C0
C0
=
28.95−20
20
=0.448
总磷（以P计）：
Ⅲ类水质总磷标准限值为0.05mg/L，西湖1号测量点测定数据平均值为1.16mg/L，超限22.2倍。

超标倍数=C−C0
C0
=
1.16−0.05
0.05
=22.2
溶解氧：
Ⅲ类水质溶解氧标准限值为5mg/L，西湖1号测量点测定数据平均值为3.42mg/L，低于溶解氧标准限值0.32倍。

亚硝酸盐：
Ⅲ类水质亚硝酸盐标准限值为0.15mg/L，西湖1号测量点测定数据平均值为0.12mg/L，未超限。

超标率=3
5
×100%=60%
有机污染指数（A）：
A={COD i}mg/L
{COD s}mg/L
+
{DIN i}mg/L
{DIN s}mg/L
+
{DIP i}mg/L
{DIP s}mg/L
+
{DO i}mg/L
{DO s}mg/L A=
28.95
20
+
0.12
0.15
+
1.16
0.05
+
3.42
5
A>5
污染程度分级：5
水质质量评价：严重污染
营养化指数（E）：
E={COD}mg/L×{DIN}mg/L×{DIP}mg/L
4500
×106
E=28.95×0.12×1.16
4500
×106>1
由E>1可判断西湖水为富营养型。

由有机污染指数和营养化指数可推断水质不达标。

四、结论
根据《地表水环境质量标准》GB3838-2002中Ⅲ类水质标准，对西湖1号测量点的水质进行了多项指标的检测和计算，具体如下：
pH值：在标准值范围内（6~9）。

化学需氧量（COD）：超标0.448倍，超过标准限值20mg/L。

总磷（以P计）：超标22.2倍，超过标准限值0.05mg/L。

溶解氧：低于标准限值5mg/L，低于溶解氧标准限值0.32倍。

亚硝酸盐：未超标。

有机污染指数（A）：计算结果大于5，表明水质存在严重污染。

营养化指数（E）：计算结果大于1，表明水质为富营养型。

综合以上指标，西湖1号测量点的水质不符合《地表水环境质量标准》GB3838-2002中Ⅲ类水质标准，存在严重的超标问题，需要进行相应的治理和改善。

根据上述分析，西湖1号测量点的水质存在严重的超标问题，特别是化学需氧量和总磷的超标倍数较高，表明水质受到较严重的污染。

此外，通过有机污染指数和营养化指数的计算和分析，也可以推断出水质不达标，需要进行相应的治理和改善。

因此，建议采取有效措施，加强水质的监测和管理，减少污染源的排放，保护水资源的健康和可持续性。

五、附表。