1、毕业论文 文客久久 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 舟山近岸海域沉积物硫化物平面分布特征及其影响因素分析 学 院： 学生姓名： 专 业： 农业资源与环境 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 文客久久 目 录 中文摘要 . 1 英文摘要 . 2 1 前言 . 3 1.1 海洋沉积物中硫的形态和分布 . 3 1.2 硫化物形成机理 . 3 1.3 研究海域地理状况 . 4 1.4 研究目的及意义 . 4 2 材料与方法 . 5 2.1 数据来源 . 5 2.2 亚甲基蓝分光光度法测定沉积物硫化物 . 5 3 结果与讨论 . 10 3.1 粒度平面分布特征 . 11 3.2 氧化还
2、原电位平面分布特征 . 12 3.3 硫化物平面分布特征 . 13 3.4 硫化物分布影响因素分析 . 14 4、结论 . 17 致谢 . 18 参考文献 . 19毕业论文 文客久久 舟山 近岸海域沉积物硫化物平面分布特征 及其影响因素分析 摘要 本文数据来源于浙江省舟山海洋生态环境监测 站 2009 年舟山周边海域 21 个监测站位 的 表层沉积物调查数据。通过分析沉积物硫化物的平面分布特征及其影响因素，结果表明舟山沉积物硫化物污染系数较低。其中监测的 21 个站位有 11 个站位沉积物硫化物低于 检出限。沉积物硫化物的水平分布整体上自西向东呈现出增大的趋势，在远离舟山本岛向外海延伸的海域逐
3、渐减小，其中普陀海区的硫化物含量最大。舟山沉积环境整体上 呈现出弱还原性。通过对粒度、沉积物硫化物、氧化还原电位和有机碳的综合分析，这些因素对硫化物的平面分布都有一定的影响。粒度主要影响孔隙水的含水量，从而影响沉积环境属于氧化性还是还原性，进而影响到氧化还原电位。 沉积物中硫化物主要来源于细菌对水溶液中有机质氧化的同时对 SO42-的还原。硫酸盐的还原速率主要由沉积物中所含有机质的数量决定 ,一般沉积物中有机质含量高 ,则硫酸盐还原速率就大。 远离舟山本岛向外海延伸 嵊泗海区 的 ZJ0902 站位，其硫化物含量异常，造成该异常状况的原因是该站位处于养殖区内，养殖区 生物活体的分泌、 排泄等代
4、谢产物以及死亡，生物组织破裂、腐败分解，致使局部底质残物堆聚， 以及残饵和鱼类的排泄物长年累月沉积在海底，使得沉积物中硫化物的含量大大的增加。 关键词 沉积物 硫化物 平面分布 影响因素 毕业论文 文客久久 Horizontal Distribution characteristics and influencing factors analysis of sulfide in surface sediments of Zhoushan areas Abstract In this paper, the Researc h data originate from the regular inv
5、estigation of 21 monitoring stations in Zhoushan inshore by Zhejiang Provinc ial Zhoushan Marine Ecologic al Environmental Monitoring Station in 2009. The distribution characteristics of sulfide in surface sediments and influenc ing factors were disc ussed in this paper. The results w ere as follows
6、: the pollution coeffic ient of sulfide in surfac e sediment of Zhoushan area was very low and the c onc entration of eleven station w ere low er than detec tion limit. The horizontal distribution of sulfide in surfac e sediment was larger from west to east of the investigated area. The largest c on
7、c entration was found in Putuo area. The sedimentary environment as a whole demonstrated a weak reduc tion.The factors whic h influenc e the horizontal distribution of sulfide insediments contains grain size, oxidation-reduction potential and organic c arbon. The grain size mainly affects the pore w
8、ater content, thus affecting the sedimentary environment is oxidizing or reduc ing, thereby affec ting the redox potential. The sulfide in sediment originated from bacterial oxidation of organic matter in aqueous solution, while the reduc tion of SO4 2-. Sulfate reduction rate was mainly determined
9、by the number of sediment organic matt er contained in the sediment. Generally the larger sulfate reduction rate relied on the high content of organic matter in sediments. In Shengsi area, the conc entration of sulfide in ZJ0902 was irregular bac ause of its position was in the breeding area. Breedi
10、ng areas in vivo biologic al secretion, excretion and metabolism death, tissue breakdown, c orruption and break down whic h resulted in partial substrate residue heap together, w ith the reason of bait and fish waste deposition on the seabed over many years which made the sediment sulfide c ontent g
11、reatly increased. Keywords Sediments Sulfide Horizontal distribution characteristics Influencing factors 毕业论文 文客久久 舟山 近岸海域沉积物硫化物平面分布特征 及其影响因素分析 1 前言 1.1 海洋沉积物中硫的形态和分布 海洋沉积物中的硫可分为无机硫和有机硫两大类。无机硫的存在形态包括硫酸盐、硫化物和单质硫；有机 硫主要是酯硫和碳键硫。硫酸盐是海水及沉积物中硫的主要存在形式，一般占总硫的 99以上。海水及海洋沉积物中硫酸盐在还原条件下，被还原为硫化物或其他低价硫，这种转变在海洋沉积物
12、中广泛存在。大量研究表明，硫酸盐可在缺氧环境及在细菌作用下被有机物还原为硫化物。硫化物还原最大速率发生在表层沉积物中，并主要由沉积物中所含有机质的数量决定，一般沉积物中有机质含量高，则硫酸盐还原速率大 1。除硫酸盐以外海洋环境中的另一类重要的无机硫的是以 H2S、 HS-、 S2-及 S形式存在，一般不足总硫的 1。其数量虽然很少，但与生物活动 密切相关。海底沉积物中的硫化物一部分是自生的，地层岩石中含硫铁矿的矿物经海水侵蚀溶解，在缺氧条件下被还原为硫化物。另一部分是外源的，火山带来大量含硫的物质，还有陆地硫污染物在雨水的长期冲刷下随着江河径流流入海洋，沉积到底质中，一般高含量硫化物的区域显示
13、着有陆源硫污染物的输入 2。因此硫化物含量的高低是衡量海洋地质沉积坏境优劣的一项重要指标，研究表明，在沉积环境中硫化物含量与有机负荷量呈正相关，与生物量呈负相关，并对耗氧速率产生很大影响 3。 1.2 硫化物的形成机理 1.2.1微生物作用下的硫还原 微生 物通过两种代谢途径产生还原性硫：异化还原 (利用氧化态硫作为最终呼吸作用的电子接受体 )和同化还原 (还原性含硫物质的降解 )2。硫酸盐的异化还原过程是硫酸根离子被微生物还原成 H2S的过程。该过程通常发生在缺氧或无氧的深水层或间隙水中，在海洋沉积物中存在比较广泛。有研究表明，硫酸盐在缺氧环境及细菌作用下，被还原为硫化物。硫酸盐还原菌是硫化
14、物转化、物质循环和能量流动中不可缺少的参与者。硫酸盐还原菌的代谢活动最终产物除 CO2和水外，还产生高浓度的 H2S4。另一方面，产生的 H2S溶解在海水中会消耗水中溶解氧，分解 形成胶体硫，使海底附近海水呈无氧状态，直接或间接影响到经济生物的生存和生长 5。 同化还原过程中被微生物摄取的氧化态硫以还原态结合到有机质中。当有机体死亡后硫则随着含硫氨基酸的降解释入环境中。同化还原降解产生的硫化物在有氧环境中化学性质不稳定，可被各种微生物作用再次氧化为硫酸盐。释放出来的含硫化物的形态和数量主要取决于含硫物质的种类和影响酶活性的因素 4。 毕业论文 文客久久 1.2.2环境条件对硫化物生成的影响 环
15、境中的硫化物形成主要是由于过量的有机质消耗水中的溶解氧，海水中的硫酸根离子在缺氧或无氧环境下很容易被微生物 作用下还原生成硫化物，再渗透到底质沉积物中。研究表明，温度越高，硫化物形成的速度越快 6。这主要是因为较高的水温诱发了硫酸盐还原菌的活性，使得硫酸盐还原菌对海水中的硫酸根离子产生还原作用释放出 H2S。在 10-30的水温范围内温度越高硫酸盐还原菌繁殖越快 7，硫酸盐还原菌在夏季高温条件下进入繁殖旺盛时期，从而导致沉积物硫化物含量高值季节。当夏季水温上升，海水扰动减缓，浮游生物和微生物耗氧程度增加，海区底部及附近的浮泥中还原细菌繁殖比较快，导致海区底部缺氧和无氧环境的产生，底质沉积物中的
16、硫化物含量随着增多 。 此外，影响环境中硫化物生成的其他条件因素还有海水 pH值、氧化还原电位 (Eh)、海水盐度、底质溶氧、有机质含量、底质 COD污染程度等。这些化学因子都会造成环境中硫化物含量的变化。在密集型养殖区域，底质中的 Eh随时间延长逐渐降低，使得沉积环境处于还原性的，造成沉积物中的硫化物和有机质会随时间延长不断增加。有机质的增加使本来不存在硫化物的沉积物靠海水中有机物还原硫酸盐产生硫离子，然后经沉积物吸附渗透，最终形成硫化物。大量硫化物或 H2S会影响海水环境质量，对环境造成极大危害。底质有机物含量超负，底质硫化物含量增 加也是导致环境老化的主要因素。 1.3 研究海域地理状况
17、 舟山群岛位于长江口以南，杭州湾以东的浙江省北部海域，是我国第一大群岛，由大小1390个岛屿组成。舟山 新区 是 2011年 6月我国成立的三个新区之一 ， 为我国发展海洋经济的一个试点。 全市辖两区两县（定海区、普陀区、岱山县、嵊泗县），总面积 2.22万平方公里，其中陆域面积 1440平方公里，人口 103万。 舟山地理位置东临浩瀚的太平洋，背靠上海、杭州、宁波等大中城市和长江三角洲的广阔腹地，位于中国南北海运与长江黄金水道 “T” 型交汇口，是长江流域、东部沿海城市的海上 门 户 和中央通道，与亚太新兴港口城市呈扇形辐射之势。海岸线长为 2444公里，国际航道穿越市内，航路总计 99条
18、。并且舟山是我国最大的渔场，由于海洋渔业资源的衰减和养殖行业的替换，所以 该区域 是受人类活动影响较大 区域。 舟山市 近岸沉积物硫化物 监测调查海域分为嵊泗海区、岱山海区、定海海区、普陀海区四个海区共包含 21个监测站点，涉及监测面积 20292平方千米，各监测点及各区域 （ 如图 1）。 1.4 研究目的及意义 本文通过对 2009年度舟山 近岸 海域 沉积物 监测调查数据进行分析，了解舟山 近岸 海域 沉积物硫化物 的平面分布特征，并在 此基础上讨论 硫化物平面分布 的影响 因素 ，为环境保护和污染治理提供科学依据。 毕业论文 文客久久 30 31 121 122 123 ZJ0901Z
19、J0902ZJ0903ZJ0904ZJ090 5ZJ0906 ZJ0907ZJ0908ZJ0909ZJ0910ZJ0911ZJ0912ZJ0913ZJ0914ZJ0915ZJ0916ZJ0917 ZJ0918ZJ0919ZJ0920ZJ0921NE图 1 舟山市近岸海域监测站位 Fig.1 Monitoring sites in Zhoushan inshore 2 材料与方法 2.1 数据来源 在舟山周边海域设置 21个监测站点，地理位置为 121.5-123E， 29.5-31N，站位分布 见图 1。 2.2 亚甲基蓝分光光度法测定沉积物硫化物【海洋监测规范】 8 2.2.1 适用范围和应
20、用领域 本法适用于海洋、河流沉积物中硫化物的测定。 检出限 (W)： 0.3 10-6。 2.2.2 方法原理 沉积物样品中的硫化物与盐酸反应生成硫化氢，随水蒸汽一起蒸馏出来，被乙酸锌溶液吸收，反应生成硫化锌。在酸性介质中当三价铁离子存在时，硫离子与对氨基二甲基苯胺反应生成亚甲基蓝，在 650 nm 波长处进行光度测定。 2.2.3 试剂及其配制 毕业论文 文客久久 除非另作说明，所用试剂为分析纯，水为去离子水或等效纯水。 2.2.3.1 乙酸锌溶液（ 100 g/L）： 称取 50 g 乙酸锌 Zn(CH3COO)2.2H2O加水溶解并稀释至 500 mL，混匀。 2.2.3.2 碘酸钾标准
21、溶液 (0.010 0 mol/L)： 称取 3.567 g 碘酸钾 (KIO3，预先在 120干燥 2 h，于干燥器中冷却至室温 )溶于水中，全量转入 1 000 mL 容量瓶中并加水至标线，混匀 (此溶液浓度为 0.100 0 mol/L)，置于阴暗处保存 (有效期为一个月 )。使用前用水稀释至 0.010 0 mol/L。 2.2.3.3 无水碳酸钠 (Na2CO3)。 2.2.3.4 碘化钾 (KI)。 2.2.3.5 盐酸溶液：（ 1+2）及（ 1+9） 1 体积盐酸 (HCl, =1.19 g/mL)与 2 或 9 体积水混合。 2.2.3.6 硫酸溶液： c(H2SO4)=3 m
22、ol/L 量取 167 mL 硫酸 (H2SO4， =1.84 g/mL) 在搅拌下慢慢加入水中， 冷后用水稀释至1 000 mL。 2.2.3.7 冰乙酸 (CH3COOH)： =1.05 g/mL。 2.2.3.8 淀粉溶液（ 5 g/L）： 称取 1 g 可溶性淀粉，用少量水调成糊状，加入 100 mL 沸水，调匀，继续加热至溶液透明。冷却后加 1 mL 冰乙酸 (2.2.3.7)，用水稀释至 200 mL。 2.2.3.9 硫代硫酸钠标准溶液的配制及标定： c(Na2S2O3 5H2O)=0.01 mol/L 配制：称取 25 g 硫代硫酸钠 (Na2S2O3 5H2O)，用新煮沸并冷
23、却的水溶解，加入 2 g 碳酸钠 (2.2.3.3)，溶解后转入棕色试剂瓶中，加水至 10 L，混匀。置于阴凉处， 8 10 d 后标定其浓度。 标定：量取碘酸钾标准溶液 (2.2.3.2)15.00 mL，沿壁注入 100 mL 碘量瓶中，用少许水淋洗瓶壁，加入 0.5 g 碘化钾 (2.2.3.4)，用刻度吸管沿瓶壁注放 1 mL(1+3)硫酸 溶液，塞好瓶塞，轻摇混匀，用少许水封口，在暗处放置 2 min，半开瓶塞，沿瓶壁加 50 mL 水，在不断摇动下，用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈浅黄色，加入 1 mL 淀粉溶液(2.2.3.8)，继续滴定至蓝色刚刚消失为止，记录滴定管读数，用
24、下式计算硫代酸钠溶液的浓度。 式中： c(Na2S2O3) 硫代硫酸钠的浓度，单位为摩尔每升（ mol/L）； sV 硫代硫酸钠滴定液体积的平均值单位为毫升（ mL）。 2.2.3.10 碘片 (I2)。 2.2.3.11 碘溶液： c(I2)=0.010 0 mol/L 称取 10 g 碘化钾 (KI)溶于 50 mL 水中，加入 1.27 g 碘片 (2.2.3.10)，溶解后，全量转入 1 000 mL 量瓶中，加水至标线，混匀。贮存于棕色磨口试剂瓶中，于阴凉处保存。 2.2.3.12 硫化物标准贮备溶液的制备及标定 制备：在通风柜中进行。 s 00.150 0 . 0 1 0)OSNa
25、( 322 Vc 毕业论文 文客久久 使用硫化氢发生装置 (见图 2)，向 200 mL 硫化钠溶液 (Na2S 9H2O， 10 g/L)中缓缓地滴加 5.0 mL(1+2)盐酸溶液 (2.2.3.5)，产生 的硫化氢气体被氮气带出，用 500 mL 乙酸锌溶液 Zn(CH3COO)2 2H2O， 1 g/L吸收生成的硫化锌。将吸收液用中速定量滤纸过滤，混匀。 标定： 量取 20.00 mL 硫标准贮备溶液于 3 个 250 mL 碘量瓶中，依次加 40 mL 水， 20.00 mL碘溶液 (2.2.3.11)， 10 mL(1+9)盐酸溶液 (2.2.3.5)，混匀。于暗处放置 5 min
26、，用硫代硫酸钠标准溶液 (2.2.3.9)滴定至溶液呈浅黄色。加入 1 mL 淀粉溶液 (2.2.3.8)，继续滴定至蓝色刚刚消失，记录滴定液耗去 的毫升数。 同时量取 20.00 mL 水 (3 份 )，按上法进行空白滴定。 按下式计算硫化物标准贮备溶液的浓度。 式中： s2- 硫的浓度，单位为微克每毫升（ g/mL）； 2V 空白滴定时耗用的硫代硫酸钠标准溶液的平均体积，单位为毫升（ mL）； 1V 滴定硫化物标准溶液时耗用的硫代硫酸钠标准溶液的平均体积 , 单位为毫升（ mL）； cs 硫代硫酸钠标准溶液的浓度 ，单位为摩尔每升（ mol/L）； V 硫化物标准贮备溶液的体积，单位为毫升
27、（ mL）。 2.2.3.13 硫化物标准使用溶液： 10 g/mL 量取一定体积的硫化物标准贮备溶液 (2.2.3.12)，按下式计算，将其质量浓度调整为10 g/mL。 式中： V4 应量取的硫化物标准贮备溶液 (2.2.3.12)的体积，单位为毫升（ mL）； V3 欲配制的硫化物标准使用溶液的体积，单位为毫升（ mL）； 3 硫化物标准使用的溶液的浓度，单位为微克每毫升（ g/mL）； 4 硫化物标准贮备溶液的浓度，单位为微克每毫升（ g/mL）。 2.2.3.14 硫酸铁铵溶液： 125 g/L 称取 25 g 硫酸铁铵 Fe(NH4)(SO4)2 12H2O于 250 mL 烧杯中
28、，加水 100 mL，加 5 mL硫酸 (H2SO4， =1.84 g/mL)，稍加热使溶解，加水至 200 mL，混匀。如浑浊则应过滤。 2.2.3.15 对氨基二甲基苯胺二盐酸盐溶液： 1 g/L 称取 1 g 对氨基二甲基苯胺二盐酸 NH2C6H4N(CH3)2 2HCl，化学纯 溶于 700 mL 水中，在不断搅拌下，缓缓地加入 200 mL 硫酸 (H2SO4， =1.84 g/mL)，冷却后，加水至 1 L，混匀，盛于棕色试剂瓶中，置于冰箱中保存。 2.2.4 仪器及设备 硫化氢发生 -吸收装置 (图 2)； 半微量定氮蒸馏器 (图 3)，冷凝器下端附有可以取下的连接管； 分光光度
29、计； 一般实验室常备仪器和设备。 VcVV ss 0 0 0 104.16)( 122 4334 VV 毕业论文 文客久久 2.2.5 分析步骤 2.2.5.1 绘制标准曲线 2.2.5.1.1 取 6 个 100 mL 量瓶，分别加 10 mL 乙酸锌溶液 (2.2.3.1)依次加入 0， 0.50， 1.00，1.50， 2.00， 2.50 mL 硫化物标准使用溶液 (2.263.13)，混匀。 2.2.5.1.2 各加入 5 mL 对氨基二甲基苯胺二盐酸盐溶液 (2.2.3.15)， 1 mL 硫酸铁铵溶液(2.2.3.14)，加水至标线，充分混匀。标准系列的浓度 (以 S2-计 )分
30、别为 0、 0.05、 0.10、 0.15、0.20、 0.25 g/mL。 2.2.5.1.3 静置 10 min，将溶液移入 1 cm 测定池中，用水参比调零，于 650 nm 波长处测定吸光值 (Ai)及标准空白吸光值 (A0)。 2.2.5.1.4 将数据记入 GB 17378.4 1998 附录表 A1 中，在厘米方格纸上，以吸光值 (Ai A0)为纵坐标，相应的硫的浓度 ( g/mL)为横坐标，绘制标准曲线。并将标准曲线图贴在GB 17378.4 1998 附录表 A1 中校准曲线图栏内。 1 转子流量计（ 0.5 3 L/min）； 2 分液漏斗（ 50 mL）； （ 3 250 mL）斜形三口烧瓶；（ 4 500 mL）洗气瓶 图 2 硫化氢发生 -吸收装置 1 冷凝管； 2 残液泄放口； 3 蒸馏管； 4 水蒸气进口； 5 样品进口； 6 冷凝水出口； 7 冷凝水进口 图 3 半微量定氮蒸馏器（凯氏）
