海水富营养化极其氮的测定(精)

海水富营养化极其氮的测定

组长：李伯东

组员：阮艺斌、、陈雷奇、卢旭、黄丽清、刘连、李晓健、张亚菲

一、概述

富营养化的传统定义：植物由于无机营养盐类输入水体中浓度过高，促使藻类产量增加，水体缺氧。COOKE等将此定义作如下修改，即富营养化是过量的营养物质、有机物质和淤泥的输入，从而导致生物产量增加而体积缩小的过程。两种定义的区别在于后者强调了有机物质和淤泥的输入。

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。海水富营养话的主要影响因素包括营养盐类、有机物质及淤泥的污染；湖盆形态的影响；生物群落的作用。

氮和磷引起富营养化的原因

众所周知，矿物元素进入生物体内主要是以离子形式，下面我们着重介绍氮和磷如何引起富营养化。

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。

在有氧情况下，污染水体中氮各形态的变化如下所示：

+H2O -2H -2H +H2O -2H

NH3NH4OH NH2OH HNO HN(OH)2HNO2

通常,有机氮在水中逐级转化要持续数天才能成为硝态氮。水中氮的各种形态随时间转化的情况如下图。

NH3

NO3—NO2—N2

N2O

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A TP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A TP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。

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（见下图）。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、实验以及结果对比

（取同安海产养殖区海水进行测定）

无机氮的测定及溶解氧的测定：

1、氨氮的测定：苯酚次氯酸盐法；

2、NO2—、NO3—中氮的测定：KMNO4氧化NO2—成NO3—、用酚二磺酸比色法测定；

3、溶解氧的测定：碘量法；

氨氮的测定过程示意：试剂配制→标准曲线绘制→水样测定→数据处理

碘量法测溶解氧的主要原理：

Mn2++2OH—= Mn (OH)2

2Mn（OH）2 + 1/2O2+ H2O = 2Mn（OH）3

2Mn（OH）3 + 2I— + 6H+ = 2Mn2++I2+6H2O

I2 + 2S2O32—= 2I— + S4O62—

实验数据如下表

三、处理方法

为了更好的为人们创造更好的生活环境，人们开始意识到解决富营养化问题势在必行，下面我们主要介绍几种氮的处理方法：

1、氮吹脱法：采用调节污水PH值的方法使NH4++OH-=NH3+H2O向右进行，通过蒸气或空气进行汽提，将污水中的NH4+转为气相氨从水中除去的方法。适于处理原生活污水。

2、选择性离子交换法：将废水流经一个对氨离子的选择性超过废水中其他阳离子的交换柱，从而使氨离子被截流祛除的方法。示意图如下所示：

这种犯法使用的交换剂通常是斜发沸石，化学式是：（M2N）O·AL2O3·nSiO3·mH2O，其中M，N分别代表沸石孔中的碱金属和碱土金属。使用于处理含NH4+的污水。

3、折点加氯法：通过投加足量氯气至废水中，使NH4+中的N转化为N2的方法。

主要反应方程式：

NH4++HOCl=NH2Cl+H2O+H+

NH2Cl+0.5HOCl=0.5N2↑+0.5H2O+0.5H++1.5Cl-

总反应方程式：

NH4++1.5HOCl=0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-

副反应：

NH4++3HOCl=NCl3+3H2O+H+

加氯

进水

出水

4、生物除氮法：适用于以有机氮或氨态氮形式存在的污染源。

步骤如下：

氨化作用：微生物分解有机氮化物产生氨的过程。

硝化作用：在有氧条件下，将NH3氧化成NO2—或NO3—的过程。

反应方程式:

NH4++1.5O2→NO2－+2H++H2O+能量

NO2－+0.5O2→NO3－+能量