1、 本科 毕业论文 （ 20_ _届） 杭州湾活性磷酸盐的测定和评价 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘要： 杭州湾是我国污染严重的海域之一，生态系统始终处于不健康状态。海水富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质 污染现象。在富营养化水体中，生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量藻类。这些水藻在水面上形成一层 “ 绿色浮渣 ” ，大大降低了水体的透明度，使水体的色度增加，水质也变得浑浊，从而使湖水的感官性下降。磷是引起海水富营养化的主要元素，因此对杭州湾海水中活性磷酸盐的测定和评价具有重要的现实意义。磷钼蓝分光光度法是海水中活性磷酸盐
2、的经典测定方法，其原理是在酸性介质中，活性磷酸盐与钼酸铵反应生成磷钼黄，用抗坏血酸还原为磷钼蓝后，以 1cm 比色皿于 710nm 波长测定吸光值，其方法检出限为0.01mg/L。 关键词： 杭州湾；活性磷酸盐 ；分光光度法 II Abstract: Hangzhou bay is one of the pollution of the sea in China, ecological system is always keeping in unhealthy condition. Water eutrophication is a kind of water pollution phenom
3、enon resulting from nitrogen, phosphor and plant nutrients which is more than needed. In eutrophication water, there are a lot of algae including blue-green algae mainly. These algae form a layer of “green scum” on water, reducing greatly the waters transparency, making the waterchromaticity increas
4、e, and the quantity of water also becomes turbid, thus making the sensory sex of water decline. P is the main element of causing the eutrophication of water. The measurement and evaluation of ctivated phosphate in Hangzhou bay have important practical significance. Phosphor molybdate blue spectropho
5、tometry is classic determination methods ofactivated phosphate in seawater. Its principle:in acidic medium, activated phosphate react with ammonium molybdate to become phosphorus molybdenum yellow, using ascorbic acid make it phosphor molybdate blue, determinating absorb light value inn 710nm wavele
6、ngth with 1 cm Melamine than color. the detect of its method is 0.01mg/L. Keywords: Hangzhou bay; activated phosphate; spectrophotometre目 录 摘要 . Abstract. 1 绪论 . 1 1.1 杭州湾概述 . 1 1.2 磷的基本性质 . 1 1.3 富营养化概述 . 2 1.3.1 富营养化的概念 . 2 1.3.2 富营养化的成因 . 2 1.3.3 富营养化的危害 . 3 1.4 我国近岸海域富营养化形势分析 . 4 1.4.1 近岸海域富营养化是
7、我国沿海主要环境问题之一 . 4 1.4.2 近岸海域富营养化影响甚重 . 4 1.4.3 近岸海域富营养化的压力分析 . 5 1.4 课题研究的意义 . 5 1.5 各海域活性磷酸盐的研究 . 6 1.5.1 东山湾海水中活性磷酸盐的分布特征 . 6 1.5.2 灌河口海域无机氮及活性磷酸盐的变化与分布特征分析 . 6 1.5.3 天津港南部海区水体中活性磷酸盐的分布特征 . 7 1.5.4 厦门海域水体无机氮和活性磷酸盐含量的变化趋势 . 7 1.5.5 厦门九龙江河口区无机氮和活性磷酸盐含量分布 . 8 2 活性磷酸盐的测定方法 . 9 2.1 固相萃取 -分光光度法测定海水中痕量活性磷
8、酸盐 . 9 2.2 海水中超低含量活性磷酸盐的 Mg(OH)2共沉淀法测定研究 . 9 2.3 海水中活性磷酸盐的导数分光光度法测定 磷钼黄一罗丹明 6G 体系 . 10 2.4 钼锑抗分光光度法测定海水中活性磷酸盐的浓度 . 10 3 实验部分 . 11 3.1 实验流程 . 11 实验流程如图： . 11 3.2 分析方法 . 11 .3.2.1 海水样品基本理化性质分析 . 11 3.2.2 海水中活性磷酸盐的测定 . 11 3.3 实验内容 . 14 3.3.1 研究区域的选择 . 14 3.3.2 样品的预处理 . 14 3.3.3 实验仪器与试剂 . 15 3.3.4 实验方法
9、. 16 4 结果与分析 . 18 4.1 实验结果 . 18 4.1.1 水样的浊度 . 18 4.1.2 水样的 pH . 18 4.1.3 活性磷酸盐的测定 . 19 5 结论 . 22 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 23 1 1 绪论 1.1 杭州湾概述 杭州湾位于我国东部沿海浙江省东北部，是钱塘江入海形成的喇叭状河口海湾，其内界为钱塘江河口线，外界为上海南汇芦潮港闸与甬江口外长跳咀连线，东面为舟山群岛，北面海域与上海金山、南汇毗邻，南为宁绍平原。东西长 90km，湾口宽 100km，湾顶澉浦断面宽约 21km，面积约 5000km2。 2009 年中国海洋环境公报：
10、杭州湾生态系统处于不健康状态。水体中无机氮和活性磷酸盐污染严重，全部站位无机氮含量和 90%站位活性磷酸盐含量劣于第四类海水水质标准；生物体内重金属和石油烃残留水平超标严重，其中部分贝类体内铅、镉、砷残留水平超第一类，石油烃残留水平超第三类海洋生物质量标准；生物群落健康指数较低，浮游植物、浮游动物和底栖生物多样性仍处于较低水平；滩涂围垦导致湿地水生生物和水禽栖息面积进一步缩减。 杭州湾是我国污染严重的海域 之一，生态系统始终处于不健康状态。海水中主要污染物为无机氮和活性磷酸盐，其中无机氮平均含量始终劣于第四类海水水质标准，活性磷酸盐平均含量普遍超第三类海水水质标准。 1.2 磷的基本性质 磷处
11、于元素周期表的第三周期，第 VA 族，第 15 号化学元素。磷在生物圈内的分布很广泛，地壳含量丰富列前 10 位，在海水中浓度属第 2 类。广泛存在于动植物组织中，也是人体含量较多的元素之一，稍次于钙排列为第六位。约占人体重的 1%，成人体内约含有 600-900g 的磷 1。体内磷的 85.7%集中于骨和牙，其余散在分布于全身各组织及体液 中，其中一半存在于肌肉组织。它不但构成人体成分，且参与生命活动中非常重要的代谢过程，是机体很重要的一种元素。 磷在水中几乎只以磷酸盐的形式存在。磷酸盐可以溶解，吸附在颗粒物上，或是存在于水生生物体内。磷酸盐可能以最简单的正磷酸盐（ PO43-）形态存在，也
12、可能以分子量更大的形态，例如缩合磷酸盐和有机磷酸盐存在。 正磷酸盐常被称为活性磷，因为只有这种磷酸盐会和比色法测定磷酸盐的试验中所用的试剂直接发生反应。这种类型的磷酸盐被植物、细菌和藻类所利用，被认为是湖泊等地表水体中的一种限制性营养盐。化肥含有正磷酸盐，并 可能随着农业用地的径流进入水体，使水体中含有大量磷元素。 2 活性磷是海洋浮游植物生长所必需的物质基础，磷的生物可利用性直接影响全球的初级生产力水平。磷在特定的海洋环境中还可能限制固氮作用，成为限制海洋初级生产力的重要因素。海水中磷酸盐含量的测定也是海洋污染调查的重要指标之一。农业和工业废水中磷的过度排放导致河口和近岸海水富营养化，引起浮
13、游植物异常繁殖，造成 “ 赤潮 ” 现象。 1.3 富营养化概述 1.3.1 富营养化的概念 海洋环境污染是指人类直接或间接地把物质或能量引入海洋环境，其中包括河口湾，以致造成或可 能造成损害生物资源和海洋生物、危害人类健康、妨碍包括捕鱼和海洋的其他正当用途在内的各种海洋活动、损坏海水使用质量和减损环境优美等有害影响。 富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。由于人类的活动，将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、 河口 、海湾等缓流水体后，水生生物特别是藻类将大量繁殖，使生物量的种群种类数量发生改变，破坏 了水体的生态平衡 2。大量死亡的水
14、生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量的 溶解氧 ，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类的生存，大大加速了水体的富营养化过程。 水体的富营养化可分为天然富营养化和人为富营养化。天然富营养化水体是指自然界氮、磷等元素的物质循环过程中由于某一环节发生改变，致使水体中积累大量的氮、磷元素并达到一定的阈值而导致了水体的富营养化，这是一个十 分缓慢的自然过程。人为造成的富营养化水体是指由于人类的活动，直接把植物性营养元素带入水体，使水体中的氮、磷等元素大大增加并超出水体相应阈值而形成的富营养化，人为富营养化水体一般是随着含有较高浓度氮、磷营养物质的生 活污水、工业废水、和农田地表径流通过
15、各种途径汇入，在较短的时间内刺激水体中藻类大量繁殖而形成，这也是目前湖泊富营养化的主要原因。 1.3.2 富营养化的成因 多数学者认为富营养化源于氮和磷等营养物质的过量输入，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，导致某些特征性藻类 (主要 是蓝藻、绿藻等 )的异常增殖，致使水体透明度下降、溶解氧降低、水质变坏、鱼类及其他生物大量死亡，从而破坏了水体的生态平衡，水体从生产力水平较低的营养状态向生产力水平高的状态转化的过程，当藻类残体腐烂分解时又会更多地消耗溶解氧，溶解氧耗尽后，有机物又通过水中厌氧微生物的分解引起腐败现3 象，产生甲烷、硫化氢、硫醇等有毒恶臭物，使水体发臭
16、变质。除了营养物质以外，其它影响因素还包括气候因子 (如光、温和降水等 )、地理因子 (如湖盆地质状况等 )和生物因子 (如鱼的种类和数量 )。水体富营养化就是由于这些因素综合作用，以致湖泊、水 库等内陆水体失去原有的自然生态系统结构，破坏了水生生态系统的平衡，使该系统处于恶性循环当中。 图 1 水体富营养化基本过程 1.3.3 富营养化的危害 在富营养化水体中，生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量藻类。这些水藻在水面上形成一层 “绿色浮渣 ”，大大降低了水体的透明度，使水体的色度增加，水质也变得浑浊，从而使湖水的感官性下降。同时，有部分藻类能够散发腥味异臭，直接影响了人们的日常生活。某些藻类还能
17、分泌、释放有毒性的物质，这些物质进入水体后若被牲畜或者人饮入会引起消化道炎症，有害人畜的健康。 在富营养化湖 泊表面，藻类可以获得足够的阳光和二氧化碳进行光合作用，放出的氧气使表层水具有充足的溶解氧，有时甚至达到过饱和状态。但在水体下层，由于富营养化导致的透明度降低和密集生长的水藻层使阳光很难透入，深层水体的藻类光合作用减弱，使得溶解氧来源减少。大量藻类生长在湖水中，死亡后的藻类及微生物不断沉积于湖底，其腐烂分解过程也会消耗深层水体中的溶解氧，甚至耗尽溶解氧使水体处于厌氧状态，促发和加速底泥中营养物的释放，形成了富营养化水体的恶性循环。在缺氧条件下， NO3-N 被还原为 NO2-N，而 NO
18、2-N 是致癌物质，可能会富集在 水生生物的体内，从而直接或间接地影响人类健康，造成可利用水资源的进一步减少。 在正常的情况下，水体中的各种生物处于相对平衡状态。当水体进入富营养化状态后，某些种类生物明显减少，而另一些生物则显著增加。这种生物种类的演替会导致水生生物的稳定性和多样性降低，从而破坏了湖泊的生态平衡。 4 处于富营养化污染的水体作为供水水源时，会给净水厂的正常运行带来一系列问题，如增加水处理费用、降低处理效果和产水率等。另外，遭受富营养化污染的水体在给水处理过程中增加了相当的技术难度。 富营养化的水体会由于藻类释放的毒素和溶解氧稀缺 减少鱼类种类和数量，并直接影响鱼类质量，从而导致
19、经济效益大大降低 BOD、 COD 上升， DO、 SD 下降。 1.4 我国近岸海域富营养化形势分析 1.4.1 近岸海域富营养化是我国沿海主要环境问题之一 适当的氮磷营养物输入对生物多样性和生态系统生产力有着积极的作用。但是过量的氮磷输入会导致水体无机营养盐浓度超标及水体富营养化。据 20012007 年中国近岸海域环境质量公报， 近年来我国近岸海域无机营养盐（无机氮和活性磷酸盐）超标非常普遍。 2007 年近岸海域监测结果表明，监测点位无机氮的均值为 0.339 毫克升 ，样品超标率为 34.1。无机营养盐已成为影响我国沿海近岸海域环境质量的主要污染因子。由于大多数近岸海域无机营养盐超标
20、，导致多数海域生态监控区水体均呈不同程度的富营养化状态。据 2008 年中国海洋环境质量公报，渤海湾、黄河口、莱州湾、长江口、杭州湾、乐清湾、珠江口等海洋生态监控区等均处于富营养化状态，其中长江口、珠江口富营养化最为严重。 1.4.2 近岸海域富营养化影响甚重 目前，我国沿海水体富营养化严重，导致近岸海域赤潮频发，且赤潮发生次数呈增加趋势。20 世纪 90 年代，平均每年发生 20 次，进入 21 世纪，发 生次数大幅增加。 赤潮发生时和发生后，赤潮生物的大量繁殖和死亡威胁海洋生物生存、危害海洋生态环境，破坏海洋渔业资源，造成渔业经济损失，例如 2005 年我国全海域赤潮造成的直接经济损失为
21、6900万元。此外，赤潮还会给人类健康和生命安全带来威胁。有些赤潮生物分泌赤潮毒素，鱼、贝类摄食后在体内积累，如果这些鱼虾、贝类不慎被人食用，就会引起人体中毒，严重时可导致死亡。 表 1 2000-2008 年我国全海域发生赤潮次数 年份 /年 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 次数 /次 28 77 79 119 96 82 93 82 68 5 1.4.3 近岸海域富营养化的压力分析 近岸海域富营养化压力分析可以帮助识别影响水体富营养化的主要因素，为制定防治对策提供依据。近年来，随着沿海地区经济社会快速发展，近岸海域富营养化的压力不断
22、加大。 首先，近年来，我国沿海省 (自治区、直辖市 )人口增长较快导致生活污水排放量不断增加。据中国人口和就业统计年鉴， 2006 年全国总人口为 131448 万人，其中沿海地区总人口为 54315万人，占全国总人口的 41.3。 2006 年与 2002 年相比，全 国总人口增长了 2.3，沿海地区总人口增长了 5.2。据中国环境统计年报， 2002 年沿海地区生活废水排放量为 121 万吨，其中氨氮排放量为 39.7 万吨； 2007 年生活废水排放量为 169.6 万吨，其中氨氮排放量为 45.8 万吨。 2007年与 2002 年相比，沿海地区生活废水排放量增加了 40.2，氨氮排放
23、量增加了 15.4。 第二，沿海省 (自治区、直辖市 )农业无机化肥施用量逐年增加。据中国农村统计年鉴， 2001、2002、 2003、 2006 和 2007 年沿海省区农业无机化肥施用量分别为 1785.30、 1810.60、 1824.90、1974.10 和 2016.20 万吨。 2007 年沿海省 (自治区、直辖市 )农业无机化肥施用量比 2001 年增长了12.9。 第三，沿海地区海水养殖产量和面积逐年增加。据中国海洋统计年鉴， 20022006 年海水养殖产量分别为 1212.、 1253、 1316.7、 1384.8 和 1445.6 万吨。 2006 年海水养殖产量与
24、 2002 年相比，增长了 19.2。 2002 2006 年海水养殖面积分别为 1345、 1532、 1617、 1695 和 1774 千公顷。2006 年海水养殖面积与 2002 年相比，增长了 31.9。 第四，人海河流携带大量营养物质进入河口及近岸海域。据 2007 年中国环境状况公报，我国地表水污染依然严重，七大水系总体为中度污染，湖泊富营养化问题突出。七大水系中，除了松花江水系外其余六大水系中氨氮已成为主要污染指标。可以看出，我国河流携带量的营养物质。由于河流携带人海的污染物总量一直居高不下，多数河口区环境污染严重，并呈富营养化状态。 第五，我国沿海省 (自治区、直辖市 )富含营养物质的工业废水排放也是近岸海域富营养化的影响因素之一。据中国环境统计年报， 2007 年我国工业氨氮排放总量为 34.1 万吨，其中沿 海省 (自治区、直辖市 )工业氨氮排放量分别为 14.5 万吨，沿海省 (自治区、直辖市 )工业氨氮排放量占全国工业氨氮总排放量的 42.5。此外，由于沿海地区经济发展较快，海岸带开发强度大，填海造地逐年增加，河口及滨海湿地丧失较多，导致河口及滨海自然生态系统氮磷污染消纳能力下降。 1.4 课题研究的意义
