辽河流域太子河流域N、P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化

辽河流域太子河流域N、P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化
辽河流域太子河流域N、P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化

J.LakeSci.(湖泊科学),2017,29(2):297?307

DOI10 18307/2017 0205

?2017byJournalofLakeSciences

辽河流域太子河流域N二P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化?

王一琼1,2,卢一聪1,范志平1??,李法云1

(1:辽宁石油化工大学生态环境研究院,抚顺113001)

(2:湖南农业大学资源环境学院,长沙410128)

摘一要:通过对太子河流域46个采样点溶解性无机氮二溶解性无机磷二总氮二总磷二电导率二pH二溶解氧和叶绿素a浓度及相关环境因子的测定,分析氮二磷浓度与叶绿素a浓度的空间分布特征,利用回归分析判别氮二磷与叶绿素a浓度的相关性,冗余分析判别河流水质与环境因子的关系,并初步评价太子河流域水体富营养化状况.结果表明:太子河流域氮二磷浓度具有明显的空间异质性,表现为上游浓度较低且变化较平稳,辽阳段浓度逐渐上升且波动增大,鞍山段浓度最高.冗余分析显示氮二磷浓度的空间分布特征与土地利用方式二海拔二河岸缓冲带宽度二植被多样性密切相关.叶绿素a浓度与氨氮二硝态氮二溶解性无机氮二溶解性无机磷二总氮二总磷和电导率呈显著正相关,说明营养盐的增多在一定程度上会促进浮游藻类的增长.太子河流域水体富营养化评价综合指数显示,太子河流域 中 营养状态点位有27个,占58.7%, 富 营养状态点位有19个,占41.3%,没有 贫 二 重富 和 极富 营养状态.

关键词:辽河流域;太子河流域;氮;磷;叶绿素a;富营养化;空间分布

EutrophicationandspatialdistributionofN,Pandchlorophyll?aintheTaiziheRiverBa?sin,LiaoheRiverCatchment

WANGQiong1,2,LUCong1,FANZhiping1??&LIFayun1

(1:InstituteofEco?environmentalSciences,LiaoningShihuaUniversity,Fushun113001,P.R.China)

(2:CollegeofResourcesandEnvironment,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,P.R.China)

Abstract:Dissolvedinorganicnitrogen,dissolvedinorganicphosphorous,totalnitrogen,totalphosphorus,conductivity,pH,dis?solvedoxygenandchlorophyll?aweremonitoredin46sectionsalongtheTaiziheRiver,LiaoheRiverCatchmenttounderstandtheirspatialdistributions.Therelationshipsbetweendissolvedinorganicnitrogen,dissolvedinorganicphosphorousandchlorophyll?aconcentrationwereidentifiedusingtheregressionanalysis.Therelationshipbetweenwaterqualityandenvironmentalinfluencingfactorswasidentifiedusingredundancyanalysis.Theresultsshowedthatdistributionsofnitrogen,phosphorousandchlorophyll?aconcentrationhadacertainspatial?relatedvariability.Theconcentrationofnitrogen,phosphorousandchlorophyll?awerelowandstableintheupstreams,andwereincreasingandfluctuatinginreachesofLiaoyang.InthereachesofAnshantheconcentrationswerethehighest.RedundancyanalysisshowedthatthespatialdistributioncharacteristicsofNandPwerecloselyrelatedtothelanduse,altitude,widthoftheriparianbufferandvegetationdiversity.Ammonianitrogen,nitratenitrogen,dissolvedinorganicnitro?gen,dissolvedinorganicphosphorous,totalnitrogen,totalphosphorus,andconductivitywerepositivelycorrelatedwithchlorophyll?aconcentration.Itindicatedthatnitrogenandphosphorouscouldpromotethegrowthofalga.EutrophicationevaluationindexinTaiziheRiverBasinshowedthattherewere27samplesitesinthemesotrophiclevel,19samplesitesinastatusofeutrophication,nooligotrophic,hypereutrophicandextremelyeutrophicstatus.

Keywords:LiaoheRiverCatchment;TaiziheRiverBasin;nitrogen;phosphorous;chlorophyll?a;eutrophication;spatialdistribu?tion

???国家科技支撑计划 十二五 项目(2015BAD07B030102)二国家水体污染与治理科技重大专项(2012ZX07505?001?01)二辽宁省自然科学基金项目(2014020108)二辽宁石油化工大学环境科学与工程学科创新团队([2014]11号)和辽宁石油化工大学科研启动项目(2014XJJ?013二2014XJJ?014)联合资助.20160308收稿;20160530收修改稿.王琼(1983 ),女,博士研究生,助理研究员;E?mail:wangqiong0407@163.com.

通信作者;E?mail:zhiping_fan@hotmail.com.

298一J.LakeSci.(湖泊科学),2017,29(2)

流域是一个相对封闭二有着清晰边界的系统,同时又与外界保持着物质二能量和信息交换[1].随着社会经济的发展,人类活动强烈地改变了流域水体中可溶性营养盐浓度[2],从而破坏了水生态系统营养平衡,尤其是河流向湖泊及海洋的营养盐输入常常发生局域性积累而造成水体富营养化,引起浮游植物大量生长,导致水质恶化等一系列环境问题[3?5].解决富营养化问题的根本途径是削减外源污染输入,而河流输入占营养盐输入的62% 89%[6].因此,从流域尺度上分析营养盐分布特征,揭示流域污染物输出负荷,及其与富营养化的机理联系,是水体富营养化防控的科学基础.然而,目前作为湖泊二海域主要营养盐来源的河流,其富营养化程度常常被忽略.我国现行的富营养化评价也主要是针对湖泊二海域水环境[7?9],对于河流往往停留在水质是否达标和水体是否污染上[5,10],河流富营养化及其主控因子对富营养化的协同和抑制作用还欠缺深入的认识和研究[11].富营养化现象受多种环境因子影响,其中最为重要的2个参数即是溶解性无机氮二溶解性无机磷[12?14].而叶绿素a作为水体浮游植物存量的重要表征指标之一,能够用于判断水体发生水华或赤潮的情况[15].研究叶绿素a与氮二磷浓度的关系,对认识水体富营养化的形成机理及其与主控因子之间的耦合作用和机制,以及制定流域水环境管理对策都具有重要意义[16?17].太子河是辽宁省南部的主要河流之一,与浑河在三岔河合流为大辽河后至营口入渤海.太子河流域是我国东北地区的经济核心,社会经济发展迅速,工业化程度较高[18].在工农业快速发展的压力下,河流生态系统健康严重受损,大量营养盐随河流入海,诱发了近海海域水体富营养化[19?21].2014年渤海海域春二夏和秋季富营养化海域面积分别为11220二10980和14530km2,共发生赤潮11次,累积面积4078km2,在全国各海域中面积最大[22].目前对近海海域及河口区氮二磷营养盐浓度及富营养化关系的研究已取得一些进展,

如王焕松等[23]对辽东湾海域进行水体富营养化的模糊综合评价,张志锋等[24]对渤海富营养化现状二机制及其与赤潮的时空耦合性的研究.然而河口二海湾营养物质最主要的来源是上游河流的输入,但对入海河流富营养化程度究竟如何,叶绿素a浓度的分布与易于生物利用的可溶态氮二磷之间是否存在联系,各河段营养盐的输出量是多少,迄今少见报道.因此,本研究通过对太子河流域46个采样点水体中氨氮二硝态氮二亚硝态氮二溶解性无机氮二溶解性无机磷二总氮二总磷和叶绿素a浓度的测定,分析太子河流域水体中营养盐浓度的空间异质性,结合水文数据计算各河段营养盐的输出量,并分析水体中营养盐与叶绿素a的关系,探讨太子河流域各河段对氮磷入海通量的贡献及水体潜在富营养化危险,以期为流域二海域富营养化防治提供科学依据,为流域水生态管理提供参考依据

.图1太子河流域采样点位Fig.1LocationofsamplingsitesintheTaiziheRiverBasin1研究区概况

太子河流域(40?29? 41?39?N,122?26? 124?53?E)(图1),太子河有南北两个源头,南支的源头在本溪

县东营坊乡羊湖沟草帽顶子山麓,北支的源头在新宾满族

自治县平顶山镇鸿雁沟,南北二支于南甸子镇汇合为太子

河干流,向西流经本溪二鞍山二辽阳三市,在三岔河与浑河

一起汇人大辽河,于营口市注入渤海,流域面积为1.39?

104km2.太子河流域属温带季风气候,年内温差较大,多

年平均气温2.27 9.99?.年降水量约655 954mm,降雨

多集中在69月,占全年降雨的71.2%.年蒸发散为734 1018mm,多年平均天然径流量为44.96?108m3.流域内自然植被类型为落叶阔叶林,上游地区为低山丘陵,植被保

护较好,中下游为平原区,土地开发程度高.太子河河岸带

土壤以草甸土和棕黄土为主.2材料与方法2.1样品采集

于2014年6月12日 7月18日期间,在太子河流域

内选取了46个采样点位(图1)进行调查.调查时用GPS

王一琼等:辽河流域太子河流域N二P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化299

定位仪确定样点的经度二纬度和海拔高度.同时对左右岸河岸带宽度二河岸带草本层盖度二土地利用方式等环境影响因子进行调查.利用GIS软件获取太子河流域各种土地利用类型所占的比例(表1).

表1太子河流域土地利用结构

Tab.1Land?usestructuresintheTaiziheRiverBasin

采样区域采样点土地利用类型

上游1二2二3二4二5二6二7二8耕地1% 2%,林地98%,其他类型用地所占比例不足1%

本溪段9二10二11二12二13二14二15二16二17二18二

18采样点区域耕地7%,林地93%

19二20多数区域耕地1%,林地99%,其他类型用地所占比例较少17二

辽阳段21二22二23二24二25二26二27二28二29二

21二22二25二26采样点区域耕地7%,林地89%,水域4%,其他类30二31二32二33二34二35二45二46市区附近耕地87%,林地8%,水域4%,建设用地1%

型用地所占比例较少

鞍山段36二37二38二39二40二41二42二43二44耕地92%,林地1%,草地1%,水域4%,建设用地2%海城河源

头41采样点区域耕地2%,林地98%

2.2样品分析方法

采用YSI多参数水质分析仪(professionalplus)现场测定水温二pH值二溶解氧(DO)二电导率.同时采集1000ml水样,加三氯甲烷固定后放置于密封容器中置于4?保温箱带回实验室,测定氨氮(NH3?N)二硝态氮(NO-3?N)二亚硝态氮(NO-2?N)二溶解性无机氮(DIN)二溶解性无机磷(DIP)二总氮(TN)二总磷(TP)和叶绿素a(Chl.a)浓度等化学指标,水样的保存和预处理严格按照‘水和废水监测分析方法“进行[25],NH3?N浓度采用纳氏试剂比色法测定,NO-3?N二NO-2?N浓度采用紫外分光光度法测定,TN浓度采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定,DIN=NH3?N+NO-3?N+NO-2?N.TP浓度采用钼酸铵分光光度法测定,DIP浓度采用钼锑抗分光光度计法测定.Chl.a浓度采用丙酮萃取分光光度计法测定.同时,为减小系统误差,以上样品均重复测定3次,数据分析过程中取其平均值.

2.3数据分析

利用SPSS18.0统计软件进行相关分析和方差分析,除趋势对应分析(DCA)和冗余分析(RDA)采用Canoco4.5软件进行.

3结果

3.1太子河流域水质状况

太子河流域NH3?N浓度在0.126 0.696mg/L范围内波动,平均值为0.388mg/L,其中2个点位符合国家Ⅰ类地表水环境标准,41个点位符合国家Ⅱ类地表水环境标准,3个点位符合国家Ⅲ类地表水环境标准.NO-3?N浓度变化范围在0.260 3.890mg/L之间,平均值为3.143mg/L.NO-2?N浓度变化范围在0.002 0.029mg/L之间,平均值为0.092mg/L.各采样点DIP浓度在0.013 0.069mg/L范围内变化,平均值为0.109mg/L,DIN浓度在0.469 4.426mg/L范围内变化,平均值为1.570mg/L.TN浓度变化范围在1.2 11.17mg/L之间,平均值为3.75mg/L,其中7个点位符合国家Ⅳ类地表水环境标准,8个点位符合国家Ⅴ类地表水环境标准,31个点位超过国家Ⅴ类地表水环境标准.TP浓度变化范围在0.015 3.004mg/L之间,平均值为0.193mg/L,其中4个点位符合国家Ⅰ类地表水环境标准,30个点位符合国家Ⅱ类地表水环境标准,6个点位符合国家Ⅲ类地表水环境标准,2个点位符合国家Ⅳ类地表水环境标准,5个点位超过国家Ⅴ类地表水环境标准.DO浓度在4.3 12.5mg/L之间波动,平均值为8.9mg/L,DO变化无趋势可循.Chl.a浓度在0.3 39.1μg/L之间波动,平均值为10.2μg/L.各采样点pH值在6.93 9.07范围内波动,平均值为7.627.电导率在0.063 1.202mS/cm范围内波动,平均值为0.629mS/cm,且1# 44#采样点呈明显的上升趋势(图2).

3.2太子河流域水质空间差异性分析

从太子河流域水质状况的分析中可以看出明显的地域分段,太子河流域NH3?N二NO-3?N浓度在1# 20#采样点较小,并且变化趋于平稳,这些点位均分布在太子河流域上游和本溪段;21# 35#采样点NH3?N二

300一J.LakeSci.(湖泊科学),2017,29(2)NO-3?N浓度呈现逐步上升趋势,这些采样点分布在辽阳段;而NH3?N二NO-3?N浓度的峰值出现在38# 44#采

样点,这些点位分布在鞍山段.NO-2?N浓度在各采样点没有明显的变化趋势.DIN浓度在1# 37#采样点较小且变化趋于平稳,峰值出现在38# 44#采样点,分布在鞍山段.Chl.a浓度在太子河流域的分布趋势与NH3?N和NO-3?N浓度趋势相近,在1# 11#采样点较小,12# 33#采样点呈现逐步上升趋势,峰值出现在34# 44#采样点之间.故对各采样河段水质进行单因素方差分析,结果显示,太子河流域上游段和本溪段电导率二pH二NH3?N二NO-3?N二NO-2?N二DIN二DIP二TP二TN和Chl.a浓度均没有显著差异(P>0.05)(表2).所有河段pH均没有显著差异(P>0.05).鞍山段和辽阳段NH3?N浓度显著高于本溪段和上游(P<0.05),鞍山段与辽阳段没有显著差异(P>0.05).鞍山段NO-3?N和DIN二TP二TN浓度显著大于辽阳段二本溪段和上游(P<0.05),辽阳段NH3?N浓度显著大于本溪段(P<0.05),但与上游区无显著差异(P>0.05).辽阳段和鞍山段NO-2?N浓度显著大于上游(P<0.05),与本溪段无显著差异(P>0.05).鞍山段DIP浓度显著高于其它河段(P<0.05),其它河段间无显著差异(P>0.05).Chl.a浓度和电导率表现为鞍山段显著大于辽阳段,辽阳段显著大于上游和本溪段(P<0.05).

图2太子河流域水质状况

Fig.2WaterqualityintheTaiziheRiverBasin

表2太子河流域各河段水质指标差异性分析(平均值?标准误)?

Tab.2OnewayANOVAofwaterqualityfactorsineachsectionsinTaiziheRiverBasin水质指标上游本溪段辽阳段鞍山段

电导率/(mS/cm)0.142?0.009a0.212?0.009a0.424?0.013b0.684?0.061cpH8.127?0.143a8.351?0.057a8.248?0.054a8.356?0.075aNH3?N/(mg/L)0.192?0.009a0.207?0.005a0.307?0.008b0.459?0.029bNO-3?N/(mg/L)0.754?0.088ab0.502?0.011a1.044?0.114b2.857?0.205cNO-2?N/(mg/L)0.090?0.014a0.083?0.012ab0.040?0.007b0.088?0.017b

DIP/(mg/L)0.038?0.005a0.078?0.020a0.060?0.012a0.313?0.080b

DIN/(mg/L)1.036?0.088ab0.784?0.013a1.390?0.114b3.405?0.228c

TP/(mg/L)0.032?0.017a0.113?0.065a0.077?0.043a0.660?0.994b

TN/(mg/L)1.651?0.630a2.548?1.003ab4.091?2.219b6.594?2.982cChl.a/(μg/L)1.467?0.200a3.861?0.336a8.410?0.809b30.063?1.059c?同行间不同字母代表差异显著,显著性水平0.05.

王一琼等:辽河流域太子河流域N二P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化301

一3.3水质指标与Chl.a浓度的相关分析

太子河流域水质指标及Chl.a浓度相关分析显示,NH3?N二NO-3?N二DIN二DIP二TN二TP和电导率与Chl.a浓度呈显著正相关(P<0.01,表3).图3是太子河流域水质状况各指标与Chl.a的回归分析图.线性方程能很好地描述Chl.a与NH3?N二NO-3?N二DIN二DIP二电导率二TN和TP的关系,R2分别为0.5222二0.5555二0.5834二0.2472二0.4794二0.4258和0.2099,其中,NH3?N二NO-3?N和DIN的R2值大于0.5,是影响Chl.a浓度的关键因子.Chl.a浓度与NH3?N二DIP和电导率拟合的直线斜率较大,说明随NH3?N二DIP和电导率的增加Chl.a浓度增加较快,而Chl.a浓度与DIN和NO-3?N拟合的直线斜率较小,说明随DIN和NO-3?N浓度的增加Chl.a浓度增加较缓慢.

表3太子河流域水质指标及Chl.a浓度相关分析

Tab.3Correlationscoefficientsbetweenwaterqualityfactorsandchlorophyll?aconcentrationinTaiziheRiverBasin指标电导率pHNH3?NNO-3?NDIPDINNO-2?NTNTPChl.a

电导率1.00-0.030.92??0.65??0.62??0.71??0.160.78??0.60??0.68??pH1.00-0.05-0.05-0.09-0.050.00-0.11-0.14??0.10NH3?N1.000.63??0.63??0.69??0.190.74??0.62??0.70??NO-3?N1.000.47??0.99??0.100.69??0.45??0.75??DIP1.000.52??0.36?0.63??0.91??0.50??DIN1.000.160.72??0.49??0.76??NO-2?N1.000.11??0.34?0.05TN10.63??0.65??TP10.46??Chl.a1.00?显著性水平0.05,??显著性水平0.01.

图3太子河流域Chl.a浓度与水质指标的回归分析

Fig.3Regressionmodelsbetweenchlorophyll?aconcentrationandwaterqualityfactorsinTaiziheRiverBasin

302一J.LakeSci.(湖泊科学),2017,29(2

图4太子河流域水质与环境因子RDA排序图Fig.4RDAforwaterqualityfactorsandenvironmentalfactorsinTaiziheRiverBasin

3.4太子河流域水质指标与环境因子的关系

为了分析太子河流域DIN二DIP二TN二TP二Chl.a等水

质指标变化原因,进行水质指标与河宽二河岸缓冲带宽

度二植被多样性二土地利用方式二河宽二海拔等环境因子的

冗余分析.DCA分析结果说明,太子河流域DIN二DIP二

TN二TP二Chl.a等水质指标的最大梯度长度为0.112,因此本研究采用线性模型RDA进行排序分析.根据RDA的

结果(表5),排序轴1二2的累积贡献率为97.9%,可以较

好地反映水质指标与环境因子的关系.RDA排序描述了

太子河流域DIN二DIP二TN二TP二Chl.a等水质指标与环境

因子的关系(图4).结果表明,所有的水质指标均沿着第

1轴排列,除NO-

2?N外都在轴的左侧,环境因子中除了河宽二植被多样性和流速外,其他也均沿着第1轴排列,但

都在轴的右侧,表明水质指标与河岸缓冲带宽度二土地利

用方式和海拔呈负相关.Chl.a浓度除了与缓冲带宽度二

土地利用方式和海拔呈负相关外,也与流速和植被多样

性呈一定的负相关.表5太子河流域水质指标与环境因子的RDA结果

Tab.5RDAanalysisforwaterqualityandenvironmentalfactorsinTaiziheRiverBasin

排序轴

特征值水质指标-环境因子相关系数水质指标贡献率/%水质指标与环境因子的累积贡献率/%10.4800.77848.095.420.0120.37949.397.930.0090.40950.299.740.0010.17050.3

100图5太子河流域67月流量Fig.5WaterdischargeinTaiziheRiverBasinfromJunetoJuly3.5氮二磷输出量

根据水利部太子河流域主要水文站6

7月的流量实时监

测数据(图5),计算NH3?N二NO-3?N二DIN二DIP二TN和TP在6

7月通过主要河段的输出量(图6),结果表明,NH3?N二NO-3?N二DIN二TN输出量均表现为上游<本溪段<辽阳段<鞍山段,NH3?N输出量分别为1.36二11.49二16.14和40.84g/s,NO-3?N输出量分别为5.35二27.86二54.94和254.27g/s,DIN输出量分别

为7.34二43.52二73.16和302.96g/s,TN输出量分别为11.70二

141.35二215.31和586.81g/s.DIP和TP输出量均表现为上游<

辽阳段<本溪段<鞍山段,DIP输出量分别为0.27二3.13二4.35和27.82g/s,TP输出量分别为0.22二4.07二6.25和58.72g/s.

3.6潜在富营养化分析

采用广泛适用于我国湖泊二水库和河流水体富营养化评价

的对数型幂函数普适指数公式,计算水体富营养化评价综合指

数(EI),并依据富营养状态的各级分级标准,EI<20贫营养级,20?EI<39.42中营养级,39.42?EI<61.29富营养级,61.29?EI<76.28重富营养级,76.28?EI<99.77极富营养级.评价各采样点水体所处的营养状态,其公式为:

EI=10.77?enj=1Wj四(lnxj)1.1826

王一琼等:辽河流域太子河流域N二P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化303

式中,Wj为指标j的归一化权重值,本研究将各指标视作等权重;EIj为指标j的富营养化评价普适指数;xj为指标j的 规范值 ,其计算方法见文献

[26].

图6太子河流域主要河段NH3?N二NO-3?N二DIN二DIP二TN和TP

Fig.6ChangeofNH3?N,NO-3?N,DIN,DIP,TNandTPoutputquantityineachsectionofTaiziheRiver

Basin

图7太子河流域水体营养评价综合指数

Fig.7EIvaluesintheTaiziheRiverBasin结合富营养状态分级标准,可知太子河流域所有点

位营养状态均为 中 和 富 ,其中 中 营养状态27

个,占58.7%, 富 营养状态19个,占41.3%,没有

贫 二 重富 和 极富 营养状态.EI最低值出现在4#采

样点,为24.26,最高值出现在43#采样点,为69.15.EI值

由上游至下游呈现逐渐上升趋势,平均值为39.69(图

7).

4讨论

4.1太子河流域N二P二Chl.a浓度空间分布趋势分析

太子河流域N二P具有明显的空间异质性,表现为上

游浓度较低且变化较平稳,辽阳段N二P浓度逐渐上升且

波动增大,鞍山段N二P浓度最高.分析其原因主要受到

太子河流域外源污染物输入源随机性和区域性影响.从太子河流域土地利用结构(表1)可以看出,太子河流域上游地区以林地为主占总面积的98%以上,本溪段也以林地为主要类型.很多研究指出流域中林地和草地所占面积的百分比与水体中N二P浓度呈负相关,而流域中耕地面积百分比与N二P浓度呈正相关[26?28].辽阳段和鞍山段以农业用地为主要类型,农业用地中农药二化肥的过量使用,不合理农业灌溉,以及养殖业的发展,导致农业面源污染对太子河造成了持续的营养压力,超过河流的自净能力,使辽阳段和鞍山段DIN二DIP浓度逐渐上升[29?31].并且辽阳和鞍山段工业和城市建筑等土地利用方式逐渐增多,工业污水特殊的源输入形式造成DIN二DIP浓度波动起伏.本研究中N二P及Chl.a浓度与环境因子的冗余分析结果(图4)也显示,土地利用方式与N二P浓度及Chl.a浓度呈显著负相关.

除此之外,氮二磷及Chl.a浓度与河岸缓冲带宽度和海拔呈负相关(图4).河岸缓冲带宽度对水质的影响主要与植被对N二P的削减作用有关[26].很多研究表明河岸带植被可有效控制入河N二P污染物,是截留陆

304一J.LakeSci.(湖泊科学),2017,29(2)域面源污染物二改善河道水质的有效手段[32?34].太子河流域上游海拔高,难于耕作,因此植被保持完好,土壤受到的人为干扰小,因此土壤营养元素含量高;而太子河下游为平原地区,是辽宁省重要的粮食生产基地,农业种植发达,很多地方的耕作已经到了河道附近,受到降水的影响,大量农业面源污染进入河水中,致使下游N二P浓度增大.

Chl.a浓度在太子河流域的分布趋势与N二P浓度趋势相近,流域的营养源输入具有多元性和分布的不均匀性,其生物可利用形态也随输入的不同而产生差异,从而造成Chl.a浓度的时空分布特征差异.太子河上游地区主要是山林,河水中营养盐浓度偏低,本溪段二辽阳段二鞍山段人口数量二农业用地面积二城市化不断增大,导致水体中营养盐浓度不断升高,其中辽阳段和鞍山段工业化增多导致部分点位营养盐浓度突增,引起Chl.a浓度增大.

4.2Chl.a与N二P浓度关系分析

浮游植物的生长和营养盐因子之间的关系非常密切,浮游植物通过光合作用吸收水中的N二P合成细胞所必需的物质,Chl.a作为浮游植物存量的表征指标,与N二P浓度的关系较为复杂[35?36].本文水体中Chl.a浓度与NH3?N二NO-3?N二DIN二DIP二TN二TP和电导率呈显著正相关,说明可溶性N二P在一定程度上促进浮游藻类的增长.有关水体中营养盐直接或间接影响其中浮游植物生物量的工作,已有大量的报道[37?39].目前普遍接受的观点是:虽然不同的浮游藻类在其生长过程中对营养盐有各自不同的需求,但在多数河湖中,浮游藻类的生物量与水体中的营养盐浓度变化趋势是一致的.水体中N二P浓度并不总是与藻类的增殖呈正比,而是表现出非常复杂的关系.一些研究指出,N二P是水体浮游植物生长必不可少的物质基础,其浓度变化可影响浮游植物的数量,而浮游植物的生长状况又可导致营养盐浓度变动,因此产生了N二P与Chl.a浓度在特定时期呈显著负相关关系的现象,这说明藻类在生长过程中消耗了部分N二P[40].除此之外,氮磷比(N/P比)也是限制水生植物生长的主要原因.水体中浮游植物一般都按Redfield比值来摄取营养盐,必然有一部分N(对P限制水体而言)或P(对N限制水体而言)相对过剩.这些富余的营养盐实际上并不能被浮游植物利用,因此并未对水体富营养化作出实质贡献[41].在淡水环境中,藻类生长期水体中N/P比<7,N是可能的限制性营养盐,而N/P比>7,则P是可能的限制性营养盐.太子河流域46个采样点中有31个点位TN浓度超过了国家Ⅴ类地表水环境标准,而TP浓度只有5个点位超过国家Ⅴ类地表水环境标准,水体N/P比平均值为46.5,可以看出太子河流域水体富营养化进程中P浓度相对略低,即P是可能的限制性营养盐.从N二P浓度与Chl.a浓度的回归分析中也可以看出(图3),DIN和TN与Chl.a浓度的拟合曲线的斜率分别为7.103和2.857,显著小于DIP和TP与Chl.a浓度拟合曲线的斜率(26.324和10.451),说明随着水体中P浓度的增加Chl.a浓度增加的较快,要控制水体的富营养化进程,关键可能在于控制P的污染负荷.

4.3太子河流域富营养状况分析

河流水体中N二P营养盐浓度严重超标,势必造成水体富营养化.国际公认的富营养化阈值为TP=0.02mg/L,TN=0.2mg/L[42],太子河所有点位的TN二大部分点位的TP都超过了富营养化阈值.从Chl.a浓度看,<3μg/L的水体为贫营养,3 7μg/L为中营养,7 40μg/L为富营养,>40μg/L为重富营养,太子河流域贫营养二中营养二富营养的点位分别有13二14和19个,没有重富营养的点位.这说明太子河流域部分点位高营养盐并未引起藻类的大量生长.吴怡等[40]的研究中也指出在相对较高的N二P浓度下,河流Chl.a浓度仅为湖泊的1/10乃至1/100.出现这种现象一方面是由于河流的水动力条件制约了浮游植物的生长.另一方面Chl.a浓度的分布可能还受其他因素决定,如温度二光照二水量和流速等水动力条件与特征的影响[43?44].本研究进一步采用了广泛适用于我国湖泊二水库和河流水体富营养化评价的对数型幂函数普适指数公式,通过计算水体富营养化评价综合指数,评价了太子河流域水体的营养状态.从结果来看太子河流域所有点位营养状态均为 中 和 富 营养状态,其中 中 营养状态占58.7%, 富 营养状态占41.3%.这与上述对理化因子浓度分析的结论一致.相对于湖泊和海域而言,河流受人类影响更为直接,而当承载高浓度营养盐的河水汇入湖泊和和海洋,无疑将增加湖泊和海域的富营养化压力.本研究中,太子河下游地区TN二TP的输出量分别为586.81和58.72g/s,这些N二P将汇入大辽河进入渤海,对附近海域生态安全造成影响,这将成为区域河流水环境治理的新问题和关注点.

王一琼等:辽河流域太子河流域N二P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化3055结论

1)太子河流域N二P具有明显的空间异质性,表现为上游浓度较低且变化较平稳,辽阳段浓度逐渐上升且波动增大,鞍山段最高.冗余分析显示N和P的空间分布特征与土地利用方式二海拔二河岸缓冲带宽度和植被多样性密切相关.

2)太子河流域Chl.a浓度范围为0.3 39.1μg/L,平均值为10.2μg/L.Chl.a浓度与NH3?N二NO-3?N二DIN二DIP二TN二TP和电导率呈显著正相关,说明营养盐的增多在一定程度上会促进浮游藻类的增长.3)太子河流域水体富营养化评价综合指数(EI)显示,太子河流域 中 营养状态点位27个,占58.7%, 富 营养状态点位19个,占41.3%,没有 贫 二 重富 和 极富 营养状态.但水体中N二P浓度相对较高,当承载高浓度营养盐的河水汇入海洋,将增加附近海域的富营养化压力.

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YSI(多参数水质检测仪)测定叶绿素a浓度的准确性及误差探讨解析

上肠ksd.(湖泊科学),2010,22(6):965-968 http:∥www.jlakes.org.E-mail:jhk∞@IligIas.ac.cn @20lOby如£册耐矿kksc泐鲫 YSI(多参数水质检测仪)测定叶绿素a浓度的准确性及误差探讨‘刘苑1”,陈宇炜H。,邓建明1’2 (1:中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室,南京210008) (2:中国科学院研究生院,北京lo0049) 摘要:Ysl(多参数水质检测仪)由于其快速、轻便的特点,已广泛应用于野外水体中时绿素a的测定.通过将Y跚溯得的叶绿素a值与分光光度法测定值进行比较,对Ysl6600水质测定的准确性和数据采集进行评估.结果显示,Ysl测定值多数偏低。且与分光光度法测定值之间存在显著性差异;时间上,冬季比夏季具有更大的线性相关性.分段同归结果显示,随着叶绿素a浓度不断增大.两组数据的差值也不断增大.YsI测定误差产生于3个方面:(1)测定前YsI校准方法的不同;(2)其它种类具有荧光特性色素的存在;(3)YsI自身结构. 关键词:叶绿素a浓度;YSI;分光光度法;误差 DisCussiOn0naccuracyanderrOrSforphytopIanI∞nchlorophy¨-aconcentra埘0nanaIySiSusingYSl(MuItI-parameterwateranalyzer) U[UYu觚1r,C胍NYhweil&DENGJi柚min91.2 巧scie,lces.Nn嘲i他2、000s.P.Rcht舱)(1:胁把研k幻加fo秽巧上4妇&妇懈4耐勖佃研珊跏f,觑l咖g肺咄姚可&珊,印砂研d肠彻咖,劭加甜PAc扭娜(2:G,眦妇纪&幻Dz盯cJ咖e卵A棚d唧矿&£伽,&驴f,增l(-D049,P.尼西f,埘) Abst陀ct:YsI(Mlllti?pa强ln曲盱waler锄aly蹭r)is诵delyusedto山把皿i肿phytlDm锄kton 6eIdschl啪phyll-aconcentr撕加inm蛐ybec舢卵0fitsrapidne睇锄dportablene鹄.Tbepu叩∞e0ftllis咖由i8t0evalu砒etIlee伍c卵y0ft王leYSIEn“姒蛐entalMo_Ili试ngsye锄hw栅qIlalityⅡ地a棚他眦“tsanddalacouectionbycompfariItgtw0group邑0fdala憾illg蚰啪ltory耐}

遮光后叶绿素含量升高和叶绿素a和b比值降低的原因

遮光后叶绿素含量升高和叶绿素a/b降低的原因 试题:如图,叶绿素的含量随着遮光比例的升高而升高,遮光后叶绿素a/b 降低,捕光能力上升。原因。 因为学生知道,光是叶绿素形成的必需条件,所以大部分学生都错误认为叶绿素含量随光照增强而增加。 从资料中可以看出,这些变化都是为了适应植物在遮光条件下的生长。 一、遮光后叶绿素含量为什么会升高 叶绿素含量受到光照、温度、矿质元素、逆境等外界因素及核基因、质基因等内在因素的共同影响,在外部因素中光对叶绿素的合成与分解起主导作用。植物体中叶绿素的合成和分解处于一个动态平衡中,叶片光照后,才能顺利地合成叶绿素,但形成叶绿素所要求光照强度相对较低,当然过弱也不利于叶绿素的生物合成,除680nm以上波长以外,可见光中各种波长的光照都能促使叶绿素形成,光过强反而会发生光氧化而受破坏。 植物中叶绿素和蛋白质结合为结合态叶绿素才能发挥作用,而自由态的叶绿素则会对细胞造成光氧化损伤。为了避免自由态叶绿素对细胞造成的光氧化损伤,植物必须快速降解这些物质。 在遮光条件下,集光色素蛋白在光合单位中的相对含量会增加,从而导致结合态叶绿素增加。与此同时,降低了叶绿素的降解和光氧化,所以遮光后叶绿素的含量会增加。 遮荫环境下,植物通过增加单位叶面积色素密度和叶绿素含量,有利于提高植株的捕光能力,吸收更多的光,提高光能利用率,是对弱光环境的一种适应。 二、遮光后叶绿素a/b降低 在不同生理条件下,叶绿素a和叶绿素b的合成、分解速度影响了叶绿素a/b的比值,但调节叶绿素a/b的比值主要通过“叶绿素循环”实现。叶绿素a 和叶绿素b的相互转化称为“叶绿素循环”。 在遮光条件下,叶绿素a向叶绿素b的转化加快,叶绿素a水解形成脱植基叶绿素a,脱植基叶绿素a再转化为脱植基叶绿素b,最后合成叶绿素b,从而降低了叶绿素a/b的比值。弱光下叶绿素b的相对含量增高是有其生理适应,有利于对弱光的利用。

叶绿体色素的提取分离理化性质和叶绿素含量的测定

! 课程名称:植物生理学及实验(甲)实验类型: + ■■ + I- i实验名称:叶绿体色素的提取、分离、理化性质和叶绿素含量的测定 ■■ jl + : 姓名: * 专业:学号: ■■ jl 1 同组学生姓名:指导老师: + 装 实验地点:实验日期: 订 一、实验目的和要求线 r 二、实验内容和原理 i三、主要仪器设备 卜 四、操作方法与实验步骤 + 1 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、掌握植物中叶绿体色素的分离和性质鉴定、定量分析的原理和方法。 2、熟悉在未经分离的叶绿体色素溶液中测定叶绿素a和b的方法及其计算。 二、实验内容和原理 以青菜为材料,提取和分离叶绿体色素并进行理化性质测定和叶绿素含量分析。 原理如下: 实验报告

1、叶绿素和类胡萝卜素均不溶于水而溶于有机溶剂,常用95%勺乙醇或80%勺丙酮提取。 2、皂化反应。叶绿素是二羧酸酯,与强碱反应,形成绿色的可溶性叶绿素盐,就可与有机溶剂中的类胡萝卜素分开。 COOGH COO MoONMg \ + 2KOH C32H30ON4Mg + 2KOH +CH3OH +C20H39OH COOCHk COO 3、取代反应。在酸性或加温条件下,叶绿素卟啉环中的Mg+可依次被H+和Cu++取代形成褐色的去镁叶绿素和绿色的铜代叶绿素。(H+取代Mg2+, Cu2+ (Zn2+)取代H+ ) 褐色绿色 4、叶绿素受光激发,可发出红色荧光,反射光下可见红色荧光。 5、定量分析。叶绿素吸收红光和兰紫光,红光区可用于定量分析,其中645和663用于定量叶绿素a,b及总量,而652可直接用于总量分析。 根据朗伯-比尔定律,最大吸收光谱不同的两个组分的混合液,它们的浓度C与吸光值 之间有如下的关系:OD=Ca*k a1+G*k b1 OD=Ca*k a2+G*k b2 查阅文献得,叶绿素a和b的80%丙酮溶液,当浓度为1g/L时,比吸收系数k值如下。 比吸收系数k 波长/nm

植物叶绿素测定方法

叶绿素含量的测定 一、原理 根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收,利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度,即可用公式计算出提取液中各色素的含量。根据朗伯—比尔定律,某有色溶液的吸光度A与其中溶质浓度C和液层厚度L成正比,即A=αCL式中:α比例常数。当溶液浓度以百分浓度为单位,液层厚度为1cm时,α为该物质的吸光系数。各种有色物质溶液在不同波长下的吸光系数可通过测定已知浓度的纯物质在不同波长下的吸光度而求得。如果溶液中有数种吸光物质,则此混合液在某一波长下的总吸光度等于各组分在相应波长下吸光度的总和。这就是吸光度的加和性。今欲测定叶绿体色素混合提取液中叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量,只需测定该提取液在三个特定波长下的吸光度A,并根据叶绿素a、b 及类胡萝卜素在该波长下的吸光系数即可求出其浓度。在测定叶绿素a、b时为了排除类胡萝卜素的干扰,所用单色光的波长选择叶绿素在红光区的最大吸收峰。 二、材料、仪器设备及试剂 (一)材料:新鲜(或烘干)的植物叶片。 (二)仪器设备:1)分光光度计;2)电子顶载天平(感量0.01g);3)研钵;4)棕色容量瓶; 5)小漏斗;6)定量滤纸;7)吸水纸; 8)擦境纸;9)滴管。 (三)试剂:1)95%乙醇(或80%丙酮)(v丙酮:v乙醇=2:1的95%水溶液);2)石英砂;3)碳酸钙粉。暗中2h,0.5g,25ml 三、实验步骤 1)取新鲜植物叶片(或其它绿色组织)或干材料,擦净组织表面污物,剪碎(去掉中脉),混匀。 2)称取剪碎的新鲜样品 0.2g ,共3份,分别放入研钵中,加少量石英砂和碳酸钙粉及2~3ml 95%乙醇,研成均浆,再加乙醇10ml,继续研磨至组织变白。静置3~5m 3)取滤纸1张,置漏斗中,用乙醇湿润,沿玻棒把提取液倒入漏斗中,过滤到25ml棕色容量瓶中,用少量乙醇冲洗研钵、研棒及残渣数次,最后连同残渣一起倒入漏斗中。 4)用滴管吸取乙醇,将滤纸上的叶绿体色素全部洗入容量瓶中。直至滤纸和残渣中无绿色为止。最后用乙醇定容至25ml,摇匀。 5)把叶绿体色素提取液倒入光径1cm的比色杯内,以95%乙醇为空白,在波长663nm 和645nm下测定吸光度。在波长663nm、645nm下或652nm测定吸光度。 四、实验结果计算 叶绿素a的含量 = 12.7 ? OD 663 – 2.69 ? OD 645 叶绿素a的含量 = 22.9 ? OD 645 – 4.86 ? OD 663 叶绿素a、b的总含量 = 8.02 ? OD 663 + 20.20 ? OD 645

不同环境条件下植物叶绿素a、b含量地比较

一、实验课题名称:不同环境条件下植物叶绿素a、b含量的比较 二、选题背景或文献综述: 《植物生理学实验指导》(第四版)、《植物生理学》(第六版)、上网查阅相关资料 阴生植物也称“阴性植物”,是在较弱的光照条件下生长良好的植物,但并不是阴生植物对光照强度的要求越弱越好,而是必须达到阴生植物的补偿点,植物才能正常生长,阳生植物也称“阳性植物”,光照强度对植物的生长发育及形态结构的形成有重要作用,在强光环境中生长发育健壮,在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物,这类植物要求全日照,并且在水分、温度等条件适合的情况下,不存在光照过强的问题。 阳生植物和阴生植物的区别:关于光的饱和点和补偿点光是光合作用的能量来源,光照强度直接影响光合速率,在其它条件都适宜的情况下,在一定范围内,光合速率随光照强度提高而加快,当光照强度高到一定数值后,光照强度再提高而光合速率不再加快,这种现象叫光饱和现象。开始达到光饱和现象的光照强度称为光饱和点,在光饱和点以下,随着光照强度减弱,光合速率减慢,当减弱到一定光照强度时,光合作用吸收二氧化碳量与呼吸释放二氧化碳的量处于动态平衡,这时的光照强度称为光补偿点。此时植物制造有机物量和消耗有机物量相等,不同类型植物的光饱和点和

补偿点是不同的,阳性植物的光饱和点和补偿点一般都高于阴性植物。 结构和特性的区别:阴生植物的叶片的疏导组织比阳生植物稀疏,以叶绿体来说,阳生植物有较大的基粒,基粒片层数目多的多,叶绿素含量也高,阴生植物在较低的光照条件下充分的吸收光线,叶绿素a/叶绿素b的比值小,能够强烈的利用蓝紫光,阳性植物叶片小而厚,表面具蜡质或绒毛,叶脉密,单位面积内气孔多,叶绿素含量高,体内含盐分多,渗透压高,可以抗高温干旱,阳生植物的气孔一般在叶片下表皮分布的数量多于上表皮,这样可以避免阳光直晒而减少水分散失,阳生植物的呼吸速率高于阴生植物。 区分阳生植物与阴生植物,主要是根据植物对光照强度需要的不同,阳生植物要求充分直射日光才能生长或生长良好,阴生植物适宜于生长在荫蔽环境中,它们在完全日照下反而生长不良或不能生长,阳生植物和阴生植物之所以能适应不同光照,是与它们的生理特征和形态特征不同有关,以光饱和点来说,阳生植物的光饱合点是全光照(即全部太阳光照)的100%,而阴生植物是全光照的10%~50%。因为阴生植物叶片的输导组织比阳生植物的稀疏,当光照强度增大时,水分对叶片的供给不足,阴生植物便不再增加光合速率,以叶绿体来说,阴生植物与阳生植物相比,前者有较大的基粒,基粒片层数目多,叶绿素含量较高,能在较低光照强度下充分

叶绿素理化性质及含量

实验报告 课程名称: 植物生理学(乙)指导老师: 廖敏 成绩: 实验名称: 叶绿素理化性质和含量 实验类型: 定量探究型 同组学生姓名: 方昊 一、实验目的和要求(必填) 三、主要仪器设备(必填) 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得 二、实验内容和原理(必填) 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析(必填) 一、实验目的和要求 掌握植物中叶绿体色素的分离和性质鉴定、定量分析的原理和方法; 二、实验内容和原理 以青菜为材料,提取和分离叶绿体色素并进行理化性质测定和叶绿素含量 分析。原理如下: 1. 叶绿素和类胡萝卜素均不溶于水而溶于有机溶剂,常用95%的乙醇或80%的丙酮提取; 2. 叶绿素是二羧酸酯,与强碱反应,形成绿色的可溶性叶绿素盐,就可与有机溶剂中的类胡萝卜素 分开; 3. 在酸性或加温条件下,叶绿素卟啉环中的Mg++可依次被H+和Cu++取代形成褐色的去镁叶绿素和绿色的铜代叶绿素; 4. 叶绿素受光激发,可发出红色荧光,反射光下可见红色荧光; 5. 叶绿素吸收红光和蓝紫光,红光区可用于定量分析,其中645和663用于定量叶绿素a 、b 及总量,而652可直接用于总量分析。 专业:农业资源与环境 姓名: 吴主光 学号: 3110100403 日期: 2013.10.17 地点: 生物实验中心 装 订 线

三、主要仪器设备 1. 天平(万分之一)、可扫描分光光度计、离心机、研具、各种容(量)器、洒精灯等 四、操作方法、实验步骤以及实验现象 定性分析: 鲜叶5g+95%30ml(逐步加入),磨成匀浆 过滤入三角瓶中,观察荧光现象:透射光绿色,反射光红色。 皂化反应(3ml):加KOH数片剧烈摇均,加石油醚5ml和H2O1ml分层后观察:上层呈黄色,为类胡萝卜素,吸收蓝紫光;下层呈绿色,为叶绿素,吸收红光和蓝紫光。 取代反应(1):加醋酸约2ml,变褐(去镁叶绿素);取1/2加醋酸铜粉加热,变鲜绿色,为铜代叶绿素。 取代反应(2):鲜叶2-3cm2,加Ac-AcCu 20ml加热,观察: 3 min变为褐绿色的去镁叶绿素, 5 min后,变为深绿色的铜代叶绿素。 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱测定: 皂化反应的上层黄色石油醚溶液(稀释470nm OD 0.5-1) 反复用石油醚粹取,直到无类胡萝卜素,离心得叶绿素(盐)(稀释663nm OD 0.5-1) 在400-700nm处扫描光谱,分别测定类胡萝卜素和叶绿素的吸收峰. 叶绿素定量分析:鲜叶0.1g,加1.9mlH2O,磨成匀浆,取0.2ml加80%丙酮4.8ml,摇匀,4000转离心3min,上清液在645,652,663测定OD,计算Chla,Chlb 和Chl总量的值。 五、实验数据记录和处理

叶绿体色素的提取分离理化性质和叶绿素含量的测定

实验报告 植物生理学及实验(甲)实验类型:课程 名称:实验名称:叶绿体色素的提取、分离、理化性质和叶 绿素含量的测定姓名:专业:学 号:指导老师:同组学生姓名: 实验日期:实验地点: 二、实验内容和原理一、实验目的和要求装 四、操作方法与实验步骤三、主要仪器设备订 六、实验结果与分析五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得一、实验目的和要求、掌握植物中叶绿体色素的分离和 性质鉴定、定量分析的原理和方法。1 和b的方法及其计算。a2、熟悉在 未经分离的叶绿体色素溶液中测定叶绿素二、实验内容和原理以青菜为 材料,提取和分离叶绿体色素并进行理化性质测定和叶绿素含量分析。 原理如下:80%的乙醇或95%叶绿素和类胡萝卜素均不溶于水而溶于有机溶剂,1、常用的丙酮提取。、皂化反应。叶绿素是二羧酸酯,与强碱反应, 形成绿色的可溶性叶绿素2. 盐,就可与有机溶剂中的类胡萝卜素分开。- COOCHCOO3 Mg + 2KOH C32H30ON4Mg + 2KOH +CH3OH

HONC43230+C20H39OH 、3H+可依次被在酸性或加温条件下,叶-COOCOOCH39 20 绿素卟啉环中的Mg++取代反应。Mg2+, Cu2+ 取代Cu++取代形成褐色的去镁叶绿素和绿色的铜代叶绿素。(H+和H+ ) 取代(Zn2+) 绿色褐色 、叶绿素受光激发,可发出红色荧光,反射光下可见红色荧光。4645其中叶绿素吸收红光和兰紫光,红光区可用于定量分析,5、定量分析。 652可直接用于总量分析。663用于定量叶绿素a,b及总量,而和C最大吸收光谱不同的两个组分的混合液,它们的浓度根据朗伯-比尔定律, *k+C*kOD=Ca*k与吸光值之间有如下的关系: OD=Ca*k+C b2 1g/L和b的80查阅文献得,2b1 b1a1a2b时,比吸收系%丙酮溶液,当浓度为 叶绿素a 值如下。数k k 比吸收系数波长/nm b 叶绿素a 叶绿素 9.27 82.04 663 45.60 645 16.75

测定叶绿素a和b的方法及其计算完整版

测定叶绿素a和b的方 法及其计算 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

实验二十五测定叶绿素a和b的方法及其计算 一目的要求: 熟悉在未经分离的叶绿体色素溶液中测定叶绿素a和b的方法及其计算。 二实验原理: 如果混合液中的两个组分,它们的光谱吸收峰虽然有明显的差异,但吸收曲线彼此有些重叠,在这种情况下要分别测定两个组分,可根据Lambert-Beer定律,通过代数方法,计算一种组分由于另一种组分存在时对光密度的影响,最后分别得到两种组分的含量。 如图z-4叶绿素a和b的吸收光谱曲线,叶绿素a的最大吸收峰在663nm,叶绿素b在645nm,吸收曲线彼此又有重叠。 图z-4 叶绿素a和b的吸收光谱曲线 横坐标为波长(nm),纵坐标为比吸收系数 根据Lambert-Beer定律,最大吸收光谱峰不同的两个组分的混合液,它们的浓度C与光密度OD之间有如下的关系: OD1=Ca·ka1+Cb·kb1 (1) OD2=Ca·ka2+Cb·kb2 (2) 式中:Ca为组分a的浓度,g/L。 Cb为组分b的浓度,g/L。 OD1为在波长λ1(即组分a的最大吸收峰波长)时,混合液的光密度OD值。 OD2为在波长λ2(即组分b的最大吸收峰波长)时,混合液的光密度OD值。

ka1为组分a的比吸收系数,即组分a当浓度为1g/L时,于波长λ1时的光密度OD值。 kb2为组分b的比吸收系数,即组分b当浓度为1g/L时,于波长λ2时的光密度OD值。 ka2为组分a(浓度为1g/L),于波长λ2时的光密度OD值。 kb1为组分b(浓度为1g/L),于波长λ1时的光密度OD值。 从文献中可以查到叶绿素a和b的80%丙酮溶液,当浓度为1g/L时,比吸收系数k值如下: 将表中数值代入上式(1)、(2),则得: OD663=×Ca+×Cb OD645=×Ca+×Cb 经过整理之后,即得到下式: Ca= OD645 Cb= OD663 如果把Ca,Cb的浓度单位从原来的g/L改为mg/L,则上式可改写为下列形式: Ca= OD645 (3) Cb= OD663 (4) CT= Ca+ Cb= OD663+ OD645 (5) (5)式中CT为总叶绿素浓度,单位为mg/L。 利用上面(3)、(4)、(5)式,即可计算出叶绿素a和b及总叶绿素的浓度 (mg/L)。 [附注]一般大学教学实验室所用的分光度计多为721型,属低级类型,其单色光的半波宽要比中级类型的751型宽得多,而叶绿素a和b吸收峰的波长相差仅18nm(663-645nm),难以达到精确测定。此外有时还由于仪器本身的标称波长与实际波长不符,

不同环境条件下植物叶绿素a、b含量的比较(分光光度法测定)

一、实验课题名称 不同环境条件下植物叶绿素a、b含量的比较(分光光度法测定) 二、文献综述 1.叶绿素a的生物合成过程 起始物是谷氨酸,之后为5-氨基酮戊酸,两分子的ALA缩合形成胆色素原(PBG),4分子PBG相互连结形成原中卟啉IX.原卟啉IX与Mg结合形成Mg-原卟啉原IX,光下E环的环化形成,D环的还原作用和叶绿醇尾部的连接完成了整个合成过程,合成过程中的许多步骤在图中已省略 2.影响叶绿素形成的条件 (1)光光是影响叶绿素形成的主要条件。从原叶绿素酸酯转变为叶绿酸酯需要光,而光过强,叶绿素又会受光氧化而破坏。黑暗中生长的幼苗呈黄白色,遮光或埋在土中的茎叶也呈黄白色。这种因缺乏某些条件而影响叶绿素形成,使叶子发黄的现象,称为黄化现象(etiolation)。 也有例外情况,例如藻类、苔藓、蕨类和松柏科植物在黑暗中可合成叶绿素,其数量当然不如在光下形成的多;柑橘种子的子叶及莲子的胚芽在无光照的条件下也能形成叶绿素,推测这些植物中存在可代替可见光促进叶绿素合成的生物物质。 (2)温度叶绿素的生物合成是一系列酶促反应,受温度影响。叶绿素形成的最低温度约2℃,最适温度约30℃,最高温度约40℃。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白,都与低温抑制叶绿素形成有关。高温下叶绿素分解大于合成,因而夏天绿叶蔬菜存放不到一天就变黄;相反,温度较低时,叶绿素解体慢,这也是低温保鲜的原因之一。 (3)营养元素叶绿素的形成必须有一定的营养元素。氮和镁是叶绿素的组成成分,铁、锰、铜、锌等则在叶绿素的生物合成过程中有催化功能或其它间接作用。因此,缺少这些元素时都会引起缺绿症(chlorosis),其中尤以氮的影响最大,因而叶色的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高低的标志。 (4)氧缺氧能引起Mg-原卟啉IX或Mg-原卟啉甲酯的积累,影响叶绿素的合成。 (5)水缺水不但影响叶绿素生物合成,而且还促使原有叶绿素加速分解,所以干旱时叶片呈黄褐色。 通过对室外旱池处理条件下的甘薯叶片叶绿素含量变化的研究,结果表明,水分胁迫下甘薯品种叶片中叶绿素a、b及总叶

叶绿素的提取及理化性质的鉴定

植物生理学实验 叶绿体色素的提取分离及其理化性质 姓名 学号 系别 班级 实验日期 同组姓名

摘要:为探究植物叶绿素理化性质,根据不同的叶绿体色素分子结构不同,在有机溶剂中的溶解性和吸附剂上的吸附性差异,本实验在提取菠菜叶片叶绿体色素(叶绿素和类胡萝卜素)后,利用纸层析法将不同的色素分离的方法,对植物叶绿素的理化性质进行观察与检验。 一、实验原理及实验目的 实验原理: 1、提取: 叶绿体中含有叶绿素(叶绿素a与b)和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素),这两类色素均不溶于水,而溶于有机溶剂,故常用乙醇、丙酮等有机溶剂提取。 2、分离: 当溶剂沿支持物不断向前推进时,由于叶绿体中不同色素分子结构不同,在两相(流动相与固定相)间具有不同的分配系数,因此它们移动速率不同。对叶绿体色素进行层析可将不同色素分离。 3、理化性质的观察: 叶绿素是一种二羧酸酯,在碱作用下,发生皂化反应;在弱酸作用下,叶绿素中镁可被氢原子取代而成为褐色的去镁叶绿素,后者遇铜则成为绿色的铜代叶绿素,叶绿素具有荧光,故从与入射光相垂直的方向观察叶绿素溶液呈血红色。叶绿素的化学性质不稳定,易受强光氧化,特别是当叶绿素与蛋白质分离后,破坏更快。 分子吸收光能后,从基态转变到激发态。叶绿素分子有两种单线激发态,对应两个主要的光吸收区。 分子在激发态停留的时间不超过数纳秒(10-9秒) 由激发态回到基态的过程称为衰变(Decay)。 叶绿素a:C 55H 72 O 5 N 4 Mg,MW=893.4891 叶绿素b:C 55H 70 O 6 N 4 Mg,MW=907.4727 胡萝卜素:C 40H 56 , MW= 536.8726 叶黄素:C 40H 56 O 2 , MW=568.8714 实验目的: 以植物叶片组织为材料,提取叶绿体色素;以纸层析法分离其成分;鉴定叶绿体色素的理化性质. 二、实验材料和方法 1、实验材料:菠菜 2、实验用具:天平、研钵、三角漏斗、滤纸、层析缸、毛细管、分光镜、量筒、烧杯、试 管等 3、实验试剂:丙酮、碳酸钙、层析液(石油醚:丙酮=25:3),20%KOH-甲醇、乙醚、1%HCl、 醋酸铜 三、实验步骤 1、叶绿体色素的提取 (1)取新鲜菠菜叶片2克,擦干,去中脉,剪碎放入研钵; (2)加入少许石英砂和CaCO 3 ,再加入无水丙酮10ml,研磨成匀浆,再加丙酮15ml; (3)用漏斗滤去残渣,得叶绿体色素提取液(置于暗处). 2、纸层析分离叶绿体色素 (1)层析样纸制备,将优质滤纸剪成3cm×9cm的长条,将一端剪成中央留约1cm×0.5cm的

叶绿素a测定实验报告

叶绿素a测定实验报告 (一)实验目的及意义 水体富营养化可以通过跟踪监测水中叶绿素的含量来实现,其中叶绿素a是所有叶绿素中含量最高的,因此叶绿素a的测定能示踪水体的富营养化程度。 (二)水样的采集与保存 1.确定具体采样点的位置 2.在采样点将采样瓶及瓶盖用待测水体的水冲洗3-5遍 3.将采样瓶下放到距水面0.5-1m处采集水样2.5L 4.在采样瓶中加保存试剂,每升水样中加1%碳酸镁悬浊液1mL 5.将采样瓶拧上并编号 6.用GPS同步定位采样点的位置 (三)仪器及试剂 仪器: 1.分光光度计 2.比色池:10mm 3.过滤装置:过滤器、微孔滤膜(孔径0.45μm,直径60mm) 4.研钵 5.常用实验设备 试剂: 1.碳酸镁悬浮液:1%。称取1.0g细粉末碳酸镁悬浮于100mL蒸馏水中。每次使用时要充分摇匀 2.乙醇溶液 (四)实验原理 将一定量的试样用微孔滤膜过滤,叶绿素会留在滤膜上,可用乙醇溶液提取。 将提取液离心分离后,测定750、663、645、630mm的吸光度,计算叶绿素的浓度。 (五)实验步骤 1.浓缩:在一定量的试样中添加0.2mL碳酸镁悬浮液,充分搅匀后,用直径60mm 的微孔滤膜吸滤.过滤器内无水分后,还要继续抽吸几分钟.如果要延时提取,可把载有浓缩样品的滤膜放在干燥器里冷冻避光贮存。 2. 提取:将载有浓缩样品的滤膜放入研钵中,加入7mL乙醇溶液至滤纸浸湿的程度,把滤膜研碎,再少量地加乙醇溶液,把滤膜完全研碎,然后用乙醇溶液将已磨碎的滤膜和乙醇溶液洗入带刻度的带塞离心管中,使离心管内提取液的总体积不超过10mL,盖上管塞,置于的暗处浸泡24h。 3.离心:将离心管放入离心机中,以4000r/min速度离心分离20min。将上清液移入标定过的10mL具塞刻度管中,加少量乙醇于原提取液的离心管中,再次悬浮沉淀物并离心,合并上清液。此操作重复2-3次,直至沉淀不含色素为止,最后将上清液定容至10mL。 4.测定:取上清液于10mm的比色池中,以乙醇溶液为对照溶液,读取波长750,663,645和630mm的吸光度。

叶绿素含量的测定

叶绿素含量的测定 一.实验原理 根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收,利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度,即可用公式计算出提取液中各色素的含量。 根据朗伯—比尔定律,某有色溶液的吸光度A与其中溶质浓度C和液层厚度L成正比,即A=αCL.式中:α比例常数。当溶液浓度以百分浓度为单位,液层厚度为1cm时,α为该物质的吸光系数。各种有色物质溶液在不同波长下的吸光系数可通过测定已知浓度的纯物质在不同波长下的吸光度而求得。 如果溶液中有数种吸光物质,则此混合液在某一波长下的总吸光度等于各组分在相应波长下吸光度的总和。就是吸光度的加和性。如欲测定叶绿体色素混合提取液中叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量,只需测定该提取液在三特定波长下的吸光度A,并根据叶绿素a、b 及类胡萝卜素在该波长下的吸光系数即可求出其浓度。在测定叶绿素a、b时为了排除类胡萝卜素的干扰,所用单色光的波长选择叶绿素在红光区的最大吸收峰。 植物叶绿素含量测定----丙酮提取法 高等植物光合作用过程中利用的光能是通过叶绿体色素(光合色素)吸收的。叶绿体色素由叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素组成。叶绿体色素的提取、分离和测定是研究它们的特性以及在光合中作用的第一步。叶片叶绿素含量与光合作用密切相关,是反眏叶片生理状态的重要指标。在植物光合生理、发育生理和抗性生理研究中经常需要测定叶绿素含量。叶绿素含量也是指导作物栽培生产和选育作物品种的重要指标。 ● 叶绿素不溶于水,溶于有机溶剂,可用多种有机溶剂,如丙酮、乙醇或二甲基亚砜等研磨提取或浸泡提取。叶绿色素在特定提取溶液中对特定波长的光有最大吸收,用分光光度计测定在该波长下叶绿素溶液的吸光度(也称为光密度),再根据叶绿素在该波长下的吸收系数即可计算叶绿素含量。 ●利用分光光计测定叶绿素含量的依据是Lambert-Beer定律,即当一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。其数学表达式为: ●A=Kbc 式中:A为吸光度;K为吸光系数;b为溶液的厚度;c为溶液浓度。 ●叶绿素a、b的丙酮溶液在可见光范围内的最大吸收峰分别位于663、645nm处。叶绿素a 和b在663nm处的吸光系数(当溶液厚度为1cm,叶绿素浓度为g·L-1时的吸光度)分别为82.04和9.27;在645nm处的吸光系数分别为16.75和45.60。根据Lambert-Beer定律,叶绿素溶液在663nm和645nm处的吸光度(A663和A645)与溶液中叶绿素a、b和总浓度(a+b)(Ca、Cb 、Ca十b,单位为g·L-1),的关系可分别用下列方程式表示: ●A663=82.04C a+9.27C b (1) ●A645=16.76C a+45.60C b(2) ●C a=12.7 A663—2.59 A645(3) ●C b=22.9 A645—4.67 A663 (4) ●C a十b=20.3 A645—8.04 A663 (5) ●

植物组织中叶绿素含量测定

植物组织中叶绿素含量测定 (无机及分析化学实验II-设计性实验) 一、实验目的 1.设计用分光光度计测定植物组织中的叶绿素 2. 学习利用文献资料设计研究方案 3. 掌握分光光度计测定植物组织中的叶绿素的原理与方法 二、原理: 叶绿素广泛存在于果蔬等绿色植物组织中,并在植物细胞中与蛋白质结合 成叶绿体。当植物细胞死亡后,叶绿素即游离出来,游离叶绿素很不稳定,对 光、热较敏感;在酸性条件下,叶绿素生成绿褐色的脱镁叶绿素,在稀碱液中 可水解成鲜绿色的叶绿酸盐以及叶绿醇和甲醇。高等植物中叶绿素有两种,均 易溶于乙醇、乙醚、酒精和氯仿。 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素a、b在长波方面最大吸收峰分别位于663nm和645nm,且两吸 收曲线相交于652nm处。叶绿素a、b的比吸收系数K为已知,可在663nm和 645nm测定试样吸光度(两组份混合试样测定,双波长法),根据Lambert-

Beer定律,列出浓度c与吸光度A之间的关系式: A 663 =82.04c a+9.27c b (1) A 645 =16.75c a+45.6c b (2) (1)、(2)式中的A 663、A 645 为叶绿素溶液在波长663nm和645nm时的吸光度 度。 c a 、c b为叶绿素a、b的浓度,单位为g/L。 82.04、9.27为叶绿素a、b在波长663nm时的比吸收系数16.75、45.6为叶绿素a、b在波长645nm时的比吸收系数。解方程式(1)(2),则得经验公式: c a =12.7 A 663 -2.69 A 645 (3) c b =22.9 A 645 -4.68 A 663 (4) c T =(c a + c b)=20.2 A645+8.02 A663...... (5) 此时,c T为总叶绿素浓度,c a、c b为叶绿素a、b的浓度,单位为mg/L ,利用上面(3)(4)(5)式,即可以计算a、b总叶绿素的浓度。 仪器:分光光度计、电子天平、棕色容量瓶(如使用白玻容量瓶,可用报纸遮光)、小漏斗、滤纸 试剂:95%乙醇 三、实验步骤 1、试材的采集 采集新鲜植株叶片(或含叶绿素的其他组织),夹于双层报纸中,风干(不能置于太阳光下晒)。将风干材料处理成细小颗粒,装入封口塑料袋,避光保存。 2、待测液的制备 (1)叶绿素的浸提 精密称定风干后的样品(约0.1g)于20mL 95%乙醇中,在室温浸提36-48h。 (2)叶绿素浸提液定容

测定叶绿素a和b的方法及其计算

实验二十五测定叶绿素a和b的方法及其 计算 一目的要求: 熟悉在未经分离的叶绿体色素溶液中测定叶绿素a和b 的方法及其计算。 二实验原理: 如果混合液中的两个组分,它们的光谱吸收峰虽然有明显的差异,但吸收曲线彼此有些重叠,在这种情况下要分别测定两个组分,可根据Lambert-Beer定律,通过代数方法,计算一种组分由于另一种组分存在时对光密度的影响,最后分别得到两种组分的含量。 如图z-4叶绿素a和b的吸收光谱曲线,叶绿素a的最大吸收峰在663nm,叶绿素b在645nm,吸收曲线彼此又有重叠。 图z-4 叶绿素a和b的吸收光谱曲线 横坐标为波长(nm),纵坐标为比吸收系数

根据Lambert-Beer定律,最大吸收光谱峰不同的两个组分的混合液,它们的浓度C与光密度OD之间有如下的关系: OD1=Ca·ka1+Cb·kb1 (1) OD2=Ca·ka2+Cb·kb2 (2) 式中:Ca为组分a的浓度,g/L。 Cb为组分b的浓度,g/L。 OD1为在波长λ1(即组分a的最大吸收峰波长)时,混合液的光密度OD值。 OD2为在波长λ2(即组分b的最大吸收峰波长)时,混合液的光密度OD值。 ka1为组分a的比吸收系数,即组分a当浓度为1g/L时,于波长λ1时的光密度OD值。 kb2为组分b的比吸收系数,即组分b当浓度为1g/L时,于波长λ2时的光密度OD值。 ka2为组分a(浓度为1g/L),于波长λ2时的光密度OD 值。 kb1为组分b(浓度为1g/L),于波长λ1时的光密度OD 值。 从文献中可以查到叶绿素a和b的80%丙酮溶液,当浓度为1g/L时,比吸收系数k值如下:

叶绿素理化性质的测定

一、原理 叶绿素是一种二羧酸—叶绿酸与甲醇和叶绿醇形成的复杂酯,故可与碱起皂化反应而生成醇(甲醇和叶绿醇)和叶绿酸的盐,产生的盐能溶于水中,可用此法将叶绿素与类胡萝卜素分开;叶绿素与类胡萝卜素都具有光学活性,表现出一定的吸收光谱,可用分光镜检查或用分光光度计精确测定;叶绿素吸收光量子而转变成激发态,激发态的叶绿素分子很不稳定,当它变回到基态时可发射出红光量子,因而产生荧光。叶绿素的化学性质很不稳定,容易受强光的破坏,特别是当叶绿素与蛋白质分离以后,破坏更快,而类胡萝卜素则较稳定。叶绿素中的镁可以被H+所取代而成褐色的去镁叶绿素,后者遇铜则成为绿色的铜代叶绿素,铜代叶绿素很稳定,在光下不易破坏,故常用此法制作绿色多汁植物的浸渍标本。 皂化反应式如下: 二、仪器与用具 20ml刻度试管;10ml小试管;试管架;分光镜;石棉网;药匙;烧杯(100ml);酒精灯;玻棒;铁三角架;刻度吸量管2ml、5ml各1支;火柴。 三、试剂 1. 95%乙醇;苯;醋酸铜粉末;5%的稀盐酸; 2. 醋酸-醋酸铜溶液:6g醋酸酮溶于100ml 50%的醋酸中,再加蒸馏水4倍稀释而成; 3. KOH-甲醇溶液:20g KOH溶于100ml甲醇中,过滤后盛于塞有橡皮塞的试剂瓶中。 四、方法 用叶绿体色素乙醇溶液和水研磨匀浆,进行以下实验。 1.光对叶绿素的破坏作用 (1)取4支小试管,其中两支各加入5ml用水研磨的叶片匀浆,另外两支各加入2.5ml叶绿体色素乙醇提取液,并用95%乙醇稀释1倍。 (2)取1支装有叶绿素乙醇提取液的试管和1支装有水研磨叶片均浆的试管,放在直射光下,另外两支放到暗处,40min后对比观察颜色有何变化,解释其原因。 2.荧光现象的观察 取1支20ml刻度试管加入5ml浓的叶绿体色素乙醇提取液,在直射光下观察溶液的透射光与反射光颜色有何不同?解释原因。 3.皂化作用(绿色素与黄色素的分离) (1)在做过荧光现象观察的叶绿体色素乙醇提取液试管中加入1.5ml 20%KOH-甲醇溶液,充分摇匀。

叶片叶绿素含量的测定

植物叶片中叶绿素含量测定----丙酮提取法 1、原理 叶绿素a、b在长波的最大吸收峰分别在663nm、645nm,据Lamber-Beer 定律,可得浓度C与光密度D间的关系式: D663= + D645= + (浓度单位:g/mL) 叶绿素a的浓度:Ca= – 叶绿素b的浓度:Cb= –D663 总叶绿素的浓度:Ct = + (浓度单位:mg/L) 2、试剂与材料 试剂: 丙酮、石英砂、碳酸钙 材料: 新鲜叶片。 仪器与器皿: 分光光度计、天平、剪刀、研钵、移液管、漏斗、大试管 3、实验步骤 称叶用丙酮研磨 ↓ 匀浆过滤(用80%丙酮洗研钵及残渣,合并滤液) ↓ 滤液用80%丙酮定容至25mL ↓ 适当稀释后测A645、A663 取样:称取剪碎的叶片(提供的样品即为剪碎后冻于-80℃的叶片)放入研钵中。注意取样时要避开大的叶脉。 研磨提取:向研钵中加入80%丙酮,以及少许(约)CaCO3 (中和酸性,防止叶绿素酯酶分解叶绿素) 和石英砂,研磨成匀浆,再加入3ml 80%丙酮,继续研磨至组织变白,在暗处静止3~5min后,用一层干滤纸过滤到25ml容量瓶中,用滴管吸取80%丙酮将研钵洗净,清洗液也要过滤到容量瓶中,并用80%丙酮沿滤纸的周围洗脱色素,待滤纸和残渣全部变白后,用80%丙酮定容至刻度。 读取吸光度:取厚度为lcm的洁净比色皿,注意不要用手接触比色皿的光面,先用少量色素提取液清洗2~3次,注意清洗时要使清洗液接触比色皿内壁的所有部分,然后将色素提取液倒入比色皿中,液面高度约为比色皿高度的4/5,将撒在比色皿外面的溶液用滤纸吸掉(注意不能擦),再用擦镜纸擦干擦净。将比色

水体叶绿素a测定方法

叶绿素a的测定方法——乙醇+分光光度法 1、水样的保存 水样注入水样瓶后,应放置在阴凉处,并避免阳光直射。若水样的进一步处理需要较长时间(大于12h),则应置于0℃~4℃低温下保存。水样量视水体中浮游植物多少而定,一般应采0.5~2L。 2、抽滤 在抽滤装置的滤器中放入GF/C滤膜。抽滤时负压应不大于50kPa。抽滤完毕后,用镊子小心地取下滤膜,将其对折(有藻类样品的一面向里),再用普通滤纸吸压,尽量去除滤纸上的水分。如不立即提取,应将滤膜放在黑暗低温条件下保存。在普通冰箱冷冻室中可存放几天,在-20℃低温冰箱中可保存30天。 3、提取 研磨可用玻璃研钵。将滤膜剪碎放入研钵,加入90%乙醇溶液7~8ml,研磨3~5分钟直至变为匀浆。将研磨后的匀浆移入具塞带刻度的离心管中。用少量提取液冲洗研钵或匀浆器,冲洗液并入离心管中,使终容积略小于10ml。盖上关塞,摇动后置于黑暗低温处进行提取至少6-24h。 4、离心 将装有提取液的离心管放入离心机中,转速3500~4000rpm,离心10~15min。将上层叶绿素提取液移入定量试管中,再用少量提取液清洗、离心二次取得提取液。最后将提取液定容到10ml。如果大批样品需同步操作时,可减少离心步骤,直接在提取液中浸泡滤膜6-24h,取其清液即可。 5、测定 用90%乙醇溶液作为参照液(参照比色皿中盛放90%乙醇溶液,并用90%乙醇调分光光度计零点)。测定定容后的提取液在665nm和750nm处的吸光度,并计算两个吸光度的差记为A1;然后向比色皿中加入1滴1mol/L的盐酸酸化,酸化5—10min(可以用不同时间实验再进行调整)后再次测定酸化后的提取液在665和750nm处的吸光度,并且把酸化后的两个吸光度的差记为A2.则提取液中叶绿素a的浓度为: Chla=27.9×(A1-A2)×V提取液/V 脱镁叶绿素浓度为: Chla=27.9×(1.7 A2-A1)×V提取液/V 其中Chla为水样中的叶绿素a含量,单位为ug/L;V提取液为提取液的最终定容体积,单位为mL;V为抽滤水样的体积,单位为L。

实验十 叶绿素a和b含量的测定

实验十叶绿素a和b含量的测定(分光光度法) 一、目的 学会Chla、b含量的测定方法,了解叶片中Chla、b的含量。 二、原理 根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律,某有色溶液的吸光度A值与其中溶质浓度C以及光径L成正比,即A=aCL(a为该物质的吸光系数)。各种有色物质溶液在不同波长下的吸光值可通过测定已知浓度的纯物质在不同波长下的吸光度而求得。如果溶液中有数种吸光物质,则此混合液在某一波长下的总吸光度等于各组分在相应波长下的吸光度的总和,这就是吸光度的加和性。 乙醇溶液中叶绿素a、b在长波光方面的最大吸收峰位于665nm和649nm,同时在该波长时叶绿素a、b的比吸收系数K(溶液厚度是1cm,溶液浓度为1g/L的吸光度)为已知,我们即可以根据Lambert Beer定律,它们的浓度C与吸光度A之间有如下的关系: A665 = 83.31 Ca + 18.60 C b (1) A649 = 24.54 Ca + 44.24 C b (2) (1)(2)式中的A665、A649为叶绿素溶液在波长665nm和649nm时的光密度。

C a、C b为叶绿素a、b的浓度、单位为每升克数。 83.31、18.60为叶绿素a、b在、在波长665nm时的比吸收系数。 24.54、44.24为叶绿素a、b在、在波长649nm时的比吸收系数。 解方程式(1)(2),则得: C A = 13.7 A665 - 5.76 A649 (3) C B = 25.8 A649 - 7.6 A665 (4) G = C A + C B = 6.10 A665 + 20.04 A649 (5) 此时,G为总叶绿素浓度,C A、C B为叶绿素a、b浓度,单位为每升毫克,利用上面(3)(4)(5)式,即可以计算叶绿素a、b及总叶绿素的总含量。 三、材料用具及仪器药品 菠菜叶片、分光光度计、天平、研钵、剪刀、容量瓶(25ml)、漏斗、滤纸、乙醇(95%) 四、方法步骤 1.称取0.2克新鲜去叶脉叶片,剪碎,放在研钵中,加少许CaCO3,加入乙醇10ml共研磨成匀浆,再加5ml乙醇,过滤,最后将滤液用乙醇定容到25ml。 2.取一光径为1cm的比色杯,注入上述的叶绿素乙醇溶液,另加乙醇注入另一同样规格的比色杯中,作为对照,在分光光度计下分别以665nm和649nm波长测出该色素液的光密度。 计算结果: 五、实验报告

叶绿素a测定

实验三富营养化湖中藻量的测定(叶绿素a法) 一、实验目的 富营养化湖由于水体受到污染,尤以氮磷为甚,致使其中的藻类旺盛生长。此类水体中代表藻类的叶绿素a浓度常大于10微克/升。 本实验通过测定不同水体中藻类叶绿素a浓度,以考查其富营养化情况。 二、器材与用品 1、分光光度计(波长选择大于750nm,精度为0.5-2nm)。 2、比色杯(1cm;4cm)。 3、台式离心机(3500r/min) 4、离心管(15ml具刻度和塞子);冰箱 5、匀浆器或小研钵。 6、蔡氏滤器;滤膜(0.45微克,直径47mm)。 7、真空泵(最大压力不超过300kpa)。 8、MgCO3悬液:lg MgCO3细粉悬于100ml蒸馏水中。 9、90%的丙酮溶液:90份丙酮+10份蒸馏水。 10、水样:两种不同污染程度的湖水水样各2L. 三、方法和步骤

1、按浮游植物采样方法,湖泊、水库采样500ml,池塘300ml。采样点及采水时间同“浮游植物”。 2、清洗玻璃仪器:整个实验中所使用的玻璃仪器应全部用洗涤剂清洗干净,尤其应避免酸性条件下而引起的叶绿素a分解。 3、过滤水样;在蔡氏滤器上装好滤膜,每种测定水样取50-500ml减压过滤。待水样剩余若干毫升之前加入0.2ml MgCO3悬液、摇匀直至抽干水样。加入MgCO3可增进藻细胞滞留在滤膜上,同时还可防止提取过程中叶绿素a被分解。如过滤后的载藻滤膜不能马上进行提取处理,应将其置于干燥器内,放冷(4℃)暗处保存,放置时间最多不能超过48小时。 4、提取;将滤膜放于匀浆器或小研钵内,加2-3ml90%的丙酮溶液,匀浆,以破碎藻细胞。然后用移液管将匀浆液移入刻度离心管中,用5ml90%丙酮冲洗2次,最后向离心管中补加90%丙酮,使管内总体积为10ml。塞紧塞子并在管子外部罩上遮光物,充分振荡,放冰箱避光提取18-24小时。 5、离心:提取完毕后,置离心管于台式离心机上3500r/min,离心10min,取出离心管,用移液管将上清液移入刻度离心管中,塞上塞子,3500r/min在离心10min。正确记录提取液的体积。

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