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实验一水体初级生产力的BOD测定一、实验目的1、了解研究水生生态系统初级生产力的重要意义和方法2、掌握黑白瓶测氧法测定水生生态系统初级生产力的方法及其基本原理。3、学习利用水生生态系统初级生产力评价水体生产性能或生态环境质量。二、实验原理初级生产力是自养生物在单位时间、单位空间内合成有机物质或固定能量的数量，是生态系统生物生产力的重要基础和生态系统最基本、最重要的功能之一。在许多水生生态系统中，浮游植物是水体自养生物的主要组成部分，其初级生产过程是碳、氧、磷等生源要素的生物地球化学循环和水生生态系统的能量流、物质流的基础，影响到水体生物资源量的变动及生态系统结构和功能。因此，研究浮游植物的初级生产力，对于评价水体生产性能、营养水平和能流与物质转化效率、制定渔业发展战略、合理开发水体生物资源、进行水体环境质量监测及生物资源保护等方面均有重要的理论和实践意义。目前常用的测定浮游植物初级生产力的方法有黑白瓶测氧法、叶绿素法、同位素法、营养盐类平衡法等。黑白瓶测氧法：通过测定水中溶解氧的变化，间接计算有机物的生产量，是黑白瓶法的基本原理。黑瓶指完全不透光的玻璃瓶（可套上黑布袋或用其它方法使其完全不透光），而白瓶则可充分透光。当将装有浮游生物样品的密封的黑、白瓶同时悬挂于水中特定深度曝光时，黑瓶中的浮游植物由于得不到光照，只能进行呼吸作用，瓶中的溶解氧将会减少，与此同时，白瓶中的浮游植物在光照条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，瓶中的溶氧量一般会明显增加。假定光照条件下与黑暗条件下的呼吸强度相等，就可以根据挂瓶曝光期间内黑、白瓶中的溶解氧变化计算出光合作用与呼吸作用的强度。根据光合作用方程式：氧生成量与有机质生成量之间存在一定的当量关系，因此可计算出浮游植物有机物质生产量。需要指出的是，在11℃~12℃之间，细菌耗氧量往往可达到总呼吸量的40%~60%，因此黑白瓶测氧法的计算结果常常低估了植物的生成量。2817.72KJ6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O叶绿素三、仪器、试剂和用具1、150~200ml无色透明的细口试剂瓶（以保证取样时将气泡置于试剂瓶肩膀上，不能跑漏）；便携式溶解氧测量仪。2、黑色塑料布(袋)：制作黑瓶用。3、长棍、绳子：将瓶子栓在长棍上沉入水中。4、标签或标签笔：标记黑白瓶、初瓶。5、采水器：漏斗、烧杯四、实验步骤1、水样采集：水样采集一般应安排在晴天的上午进行。一般浅水湖泊（水深≤3m）可按0m、0.5m、1m、2m、3m分层采样(本实验采样深度为:0m、0.5m)。每个采水深度至少需要一组黑白瓶，包括3个白瓶(LB瓶)、3个黑瓶(DB瓶)和1个原初瓶瓶(IB瓶，供测定初始溶氧量)，将瓶编号。分别用采水器在上述设定水层采集水样，注入相应编号的黑白瓶中，注意将采水器导管插至瓶底，罐满瓶并溢出2~3倍水，以排出瓶中原有空气，保证黑白瓶中溶氧与采水器中溶氧完全一致。然后拧紧磨口瓶塞。采水时间应力求相近，以便于分析比较。罐瓶完毕后，立即测定原初瓶中的溶氧，记录在表格中。2、挂瓶曝光将各组黑、白瓶用瓶架悬挂于原采水层进行曝光培养，曝光时间可依据研究目的不同而异。如，若测定日初级生产力，一般曝光为24小时，若研究初级生产力与光强的关系，则可第2~4小时测定一次。3、溶氧测定（溶解氧测定仪）曝光结束取出黑白瓶后，立即测定各瓶中的溶氧。记录在表格中。4、数据分析日生成量的计算：R=IB–DBPN=LB–IBPG=LB-DB式中：R：日呼吸量；PN：日净生产量；PG：日总生成量；IB：原初瓶溶氧量；LB：白瓶溶氧量；DB：黑瓶溶氧量。单位：mg（O2）/L·d呼吸量=初瓶溶解氧-黑瓶溶解氧净生产量=白瓶溶解氧-初瓶溶解氧总生产量=白瓶溶解氧-黑瓶溶解氧五、实验报告根据实验结果，对调查点水体的生产性能或生态环境进行初步评价。实验二化学需氧量的测定(一)实验目的和要求（1）掌握容量法（重铬酸钾法）测定化学需氧量的原理和技术，熟悉其原理和操作方法。（2）复习有机污染物综合指标的含义和测定方法。(二)重铬酸钾法原理在强酸溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，微波消解，将水样中的还原性物质氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液量计算水样化学需氧量。（三）仪器1、微波消解COD测定仪（主机）2、Teflon密封消解罐或非密封微回流玻璃消解瓶3、5mL、15mL和10mL移液管4、25mL玻璃自动滴定管5、250mL锥形瓶（四）试剂烘干2h的基准或优质纯重铬酸钾12.258g溶于水中，移入1000mL容量瓶，稀释至标线，摇匀。2.试亚铁灵指示液：称取1.485g邻菲啰啉（C12H8N2·H2O）、0.695g硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）溶于水中，稀释至100mL，贮于棕色瓶内。亚铁铵溶于水中，边搅拌边缓慢加入20mL浓硫酸，冷却后移入1000mL容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。临用前，用重铬酸钾标准溶液标定。标定方法：准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中，加水稀释至110mL左右，缓慢加入30mL浓硫酸，混匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液（约0.15mL），用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。式中：c——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L）；V——硫酸亚铁铵标准溶液的用量（mL）。4.硫酸-硫酸银溶液：于500mL浓硫酸中加入5g硫酸银。放置1—2d，不时摇动使其溶解。5.硫酸汞：结晶或粉末。（五）测定步骤本仪器采用智能化的集成控制系统，使用密封消解罐来消解样品，请将“方法选择”拨至“0”处。使用非密封微回流消解瓶来消解样品，应将“方法选择”拨至“1”处。本仪器一般可同时消解3~9个样品，您可根据炉腔内样品的数目，将“样品数目”拨至相对应的位置。再将时间选择（Time）旋钮拨至“15”(密封法)或“30”（回流法，易消解的样品可选“25”或“20”）处，仪器会自动地完成整个消解过程。1、密封消解法用移液管吸取10.00毫升水样（或少许，但必须用蒸馏水稀释至10毫升）加入消解罐中，分别加入5.00毫升重铬酸钾消解液和10毫升Ag2SO4-H2SO4催化剂，旋紧密封盖，使消解罐密封良好，摇匀，将罐按下图所示方式均匀放入炉腔内。其测定范围为：10～800mg/L(CODcr)。采用密封消解法同时消解5个样品将“方法选择”拨至“0”位置。将“样品数目”拨至“5”位置。将时间选择（Time）旋钮拨至“15”位置即可。2、滴定法测定COD结果：消解结束后的消解罐，由于内部反应液温度较高，应置冷或水冷却后，才能打开。当打开密封消解罐时，须将反应液转移到250mL锥形瓶中，用蒸馏水冲洗消解罐帽2-3次，冲洗液并入锥形瓶中，控制体积约60mL。当使用非密封微回流消解瓶消解样品时，消解结束后只须用蒸馏水直接冲洗塞子或瓶壁,并将体积控制在约70mL。最后，加入2滴试亚铁灵指示剂，用盛有硫酸亚铁铵的滴定管来滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。（六）计算(V0—V1)C×8×1000CODCr(O2,mg/L)=——————V试验三总氮的测定方法（1）、原理当样品与浓硫酸和硫酸钾的混合物（沸点315~370℃）在催化剂硫酸铜或硫酸汞存在时，一起加热，其中的有机氮氨态氮转化为硫酸铵。然后加入NaOH溶液使之成碱性，蒸馏使氨释放出来并以硼酸吸收，然后用硫酸滴定硼酸铵。此法测得的总氮包括了有机氮和原来即以氨态存在的氮，但不包括硝酸盐或亚硝酸盐形式存在的氮，有机氮中的某些化合物如含氮的杂环化合物、吡啶、叠氮化合物、偶氮化合物、硝基和亚硝基化合物等也未包括在内。以此法测定的总氮称之为凯氏（Kjeldagl）氮，即TKN。测定同一水样中氨态氮含量后，总凯氏氮和氨态氮的差值即为有机氮。（2）、药品与仪器①、浓硫酸，密度1.84g/cm3；②、50%NａOH溶液；③、10%CｕSO4溶液；④、4%硼酸溶液；⑤、无水硫酸钾或无水硫酸钠；⑥、0.020mol/L(1/2H2SO4标准溶液：吸取分析纯浓硫酸2.80ml，溶于1000ml蒸镏水中，得到约0.10mol/L(1/2H2SO4)溶液，用碳酸钠标定。然后从中吸取200ml，用蒸镏水稀释至1000ml备用。⑦、混合指示剂：取0.05g甲基红和0.10g溴甲酚绿溶于100ml乙醇中；⑧、1%酚酞的乙醇溶液；⑨、4%Na2S。9H2O溶液；⑩、蒸镏水：将普通蒸镏水酸化后加入KMnO4进行蒸镏，并重复蒸镏一次，以使其中不含有任何铵盐或氨。本试验所用蒸镏水均应经过这样的处理；⑩、浮石：在蒸镏水中煮沸后干燥备用；⑩、600瓦可调温电炉两台；⑩、凯氏烧瓶及凯氏蒸镏装置（3）、操作步骤操作可分为消化、蒸镏和滴定三个步骤。①消化：准确量取一定体积（以含氮0.5~10mg为宜）的废水水样置于凯氏烧瓶，加入10ml浓硫酸、5克硫酸钾或硫酸钠、1ml硫酸铜溶液，并放入几块沸石，将凯氏烧瓶以45度的角度固定于通风橱内加热煮沸，烧瓶内将产生白烟。继续煮沸，烧瓶中颜色逐渐变黑，直至溶液完全透明无色或浅绿色。再继续煮沸20分钟。②蒸镏：将凯氏烧瓶冷却，以约150ml蒸镏水冲洗烧瓶壁，加入2.5ml硫化钠溶液和3~5滴酚酞，然后缓慢沿壁加入50mlNaOH溶液尽量使其不与烧瓶内液体混合。立刻将烧瓶按图所示安装到蒸镏装置上去（事先安装好含50ml硼酸的吸收瓶），小心转动烧瓶使烧瓶内的两层液体混合并开始加热。煮沸20~30分钟或在不使用蒸气发生器时蒸发至烧瓶内液体体积减少至原体积约约1/3时，停止蒸镏。③滴定：卸下吸收瓶，加入几滴混合指示剂，以0.02mol/L（1/2H2SO4）滴定至溶液变为紫色。④空白试验：用同样体积蒸镏水代替废水水样，按上述步骤作空白试验。（4）、计算总氮＝（V1－V0）*C*14000/V(mmol/L)V1￣￣滴定样品消耗的标准硫酸溶液的体积，ml；V0￣￣滴定空白试验消耗的标准硫酸溶液的体积，ml；C￣￣硫酸标准溶液的准确浓度，mol/L；14000￣￣每摩尔氮的质量（毫克）数；V￣￣样品水样的取样体积，ml。实验四总磷的测试方法总磷是水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。水中总磷和磷酸盐，常用钒酸铵（亦称钒黄法）和钼酸铵（亦称钼蓝法）来测定。钒黄法比较简便快速，但灵敏度低；钼蓝法灵敏度高，但有机物严重污染的水样有干扰，要消化作总磷的测定。一、原理水中总磷包括溶解和不溶解的各种形式磷酸盐和含磷有机物。应先消化使含磷有机物转化成可溶的磷酸盐，消化也会使偏磷酸盐和焦磷酸盐转化成正磷酸盐。有机含磷物质类型不同，转化成无机磷酸盐的难易程度也不相同，故采用的消化方法也不相同。有高氯酸法、硫酸-硝酸法以及焦硫酸盐消化法。一般工业废水及生活污水，尤其是养殖用水，一般可用浓硫酸消化。消化后水样中的正磷酸盐，与钼酸铵试剂在强酸溶液中作用，生成淡黄色磷钼酸铵：PO43-+3NH4++12MoO42-+24H+=(NH4)3PO4·12MoO3+12H2O磷钼酸铵在一定酸度下，可被还原剂（如氯化亚锡、抗坏血酸或称维生素C、亚硫酸钠等）还原成蓝色化合物，叫“钼蓝”：(NH4)3PO4·12MoO3+SnCl2+H+→(MoO2·4MoO3)2·H3PO4(钼蓝大致成分）钼酸铵浓度（最好为0.05%）过高、溶液酸度又太低时，则过量钼酸铵也能还原生成“钼蓝”。反之，溶液酸度过高、钼酸铵浓度过低时，则磷钼酸铵还原的蓝色就会大大降低。氯化亚锡不能用量过多，否则“钼蓝”会进一步还原，使溶液呈浅绿色，妨碍测定。一般100毫升溶液氯化亚锡用量为0.01-2.1毫克之间均可。显色速度和颜色强度与溶液的温度有关，温度每升高1℃颜色强度约增加1%，故比色溶液间的温差不能超过2℃。显色温度最好在20-30℃范围内。本方法在1厘米比色杯中，最低检出浓度为0.2毫克磷/升。二、试剂1、钼酸铵试剂称取25克分析纯钼酸铵（NH4)6Mo7O24·4H2O溶于175毫升纯水中；另将280毫升