沉积物孔隙水中营养盐测定
黄东海沉积物中营养盐分布及交换通量研究的开题报告
黄东海沉积物中营养盐分布及交换通量研究的开题
报告
一、研究背景
近年来，随着人口和经济的快速增长，海洋生态环境遭受了严重破坏和污染，导致海洋中的营养盐含量不断上升。
营养盐是海洋中的重要生物元素，对海洋生态系统的稳定和健康具有重要的影响。
黄东海是我国重要的渔业水域之一，对于研究黄东海沉积物中营养盐分布及交换通量，具有重要的理论和实践意义。
二、研究目的
本研究旨在探究黄东海沉积物中营养盐的分布特征及其交换通量，为维护海洋生态平衡提供科学依据。
三、研究内容和方法
1.采集样品：根据黄东海近年来的水文、气象和生态环境状况，选择适当的采样点和采样时间，采集沉积物样品。
2.测定沉积物中营养盐含量：采用适当的实验方法，对采集的沉积物样品中的氮、磷等营养盐含量进行测定。
3.分析营养盐分布特征：通过对沉积物中营养盐含量的分析，探究营养盐在黄东海沉积物中的分布特征及其变化规律。
4.研究营养盐交换通量：通过计算沉积物与海水之间营养盐的转换速率，探究两者之间的交换量及其变化规律。
四、研究意义和预期成果
本研究将探究黄东海沉积物中营养盐分布特征及其交换通量，深入了解黄东海的生态环境状况，为维护海洋生态平衡提供科学依据。
预期
成果包括黄东海沉积物中营养盐的分布特征图谱、营养盐交换通量的数值结果及其变化规律等。
沉积物中营养盐循环与水体富营养化
沉积物中营养盐循环与水体富营养化一、沉积物中营养盐循环概述沉积物作为水体生态系统的重要组成部分，对水体中营养盐的循环起着至关重要的作用。
沉积物中的营养盐循环是一个复杂的生物地球化学过程，涉及营养盐的吸收、释放、转化和迁移等多个环节。
这一过程不仅影响着水体的生产力，还直接关系到水体富营养化的发生和发展。
1.1 沉积物中营养盐的来源沉积物中的营养盐主要来源于地表径流、大气沉降、水生生物活动以及人类活动等。
地表径流携带着土壤中的营养物质进入水体，是沉积物中营养盐的主要来源之一。
大气沉降则通过降雨、风等自然过程将大气中的营养物质输送到水体中。
水生生物的活动，如排泄、死亡和分解，也会向沉积物中释放营养盐。
此外，农业、工业和生活污水的排放也是沉积物中营养盐的重要来源。
1.2 沉积物中营养盐的形态沉积物中的营养盐主要包括氮、磷、硅等元素，它们以不同的化学形态存在。
氮主要以氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮等形式存在；磷则以溶解态磷和颗粒态磷的形式存在于沉积物中；硅则主要以溶解态硅酸盐的形式存在。
这些不同的形态对沉积物中营养盐的生物有效性和迁移性有着显著的影响。
1.3 沉积物中营养盐的生物地球化学循环沉积物中营养盐的生物地球化学循环是一个动态平衡过程。
在这一过程中，微生物、植物和动物等生物体通过摄取、代谢和排泄等活动，不断地改变着营养盐的形态和浓度。
同时，物理化学作用，如吸附、解吸、沉淀和溶解等，也在营养盐循环中发挥着重要作用。
这些生物地球化学过程共同维持着水体生态系统的稳定。
二、水体富营养化现象及其影响水体富营养化是指由于营养盐输入过量，导致水体中浮游植物过度繁殖，从而引起水体透明度下降、溶解氧降低等一系列生态问题的过程。
水体富营养化不仅影响水体的生态平衡，还对人类健康和经济发展造成负面影响。
2.1 水体富营养化的原因水体富营养化的主要原因是营养盐输入过量。
这包括农业施肥、工业和生活污水排放、城市化进程中地表径流的增加等。
南海北部沉积物间隙水中营养盐研究
南海北部沉积物间隙水中营养盐研究
南海北部沉积物间隙水中营养盐研究
通过2004年9月对南海北部6个站位的采样分析,探讨了间隙水的营养盐含量及其空间分布特征,估算了沉积物海水界面营养盐的扩散通量.结果表明,NH4-N含量为8.9-142.3μmo1·L,是南海北部间隙水中营养盐的主要组分,占溶解态无机氮的比例范围为49.1%-75.2%.在平面分布上,NH4-N含量表现为近海高于远海,PO4-P则差别不大.NH4-N、NO3-N、NO2-N和PO4-P在沉积物-海水界面的平均通量分别为7.08、-0.61、-0.51、0.14μmo1·(m2·d)-1.NH4-N、PO4-P主要是从沉积物向上覆水扩散,是底层水体营养盐的来源之一.
作者：黄小平郭芳岳维忠 HUANG Xiao-ping GUO Fang YUE Wei-zhong 作者单位：中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东,广州,510301 刊名：热带海洋学报 ISTIC PKU 英文刊名： JOURNAL OF TROPICAL OCEANOGRAPHY 年，卷(期)：2006 25(5) 分类号：P736.4 关键词：营养盐间隙水界面通量沉积物南海北部。
流动注射分光光度法测定海洋沉积物间隙水中五项营养盐
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｆｉ ｖｅ ｎｕ ｔ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｌ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｍ ｍｏ ｎｉ ｕｍ ，ｐｈ ｏｓ ｐｈａ ｔ ｅ，ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ，ｎｉ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｔ ｅ ． Ｔｈｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ８ Ｎ ｏ ． ６ Ｎ ｏ ｖ ． ２ Ｏ １ ７
分析仪器 Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ０ １ ７ 年第 ６ 期
芥
芾
芥
芥
芥
芥
流 动 注 射 分 光 光 度 法 测 定 海 洋 沉 积 物 间 隙水 中五项 营养 盐
五 项 营 养 盐 的方 法 。该 方 法 的检 出 限 分 别 为 ０ ． ９ ０ 、 １ ． １ ８ 、 １ ． ８ Ｏ 、 ０ ． ３ ３ 、 ０ ． ３ ６／ ￣ ｇ ／ Ｌ， 线 性 范 围分 别 为 ２ ． ５ ０ ￣５ ０ ０， ｕ ｇ ／ Ｌ、
１ ． Ｏ Ｏ ～１ ０ ０ ｇ ／ Ｌ、 １ ０ ． ０ ￣２ ０ ０ ０ ｇ ／ Ｌ、 ０ ． ５ Ｏ ～１ ５ ． ０， ｕ ｇ ／ Ｌ、 ０ ． ５ Ｏ ～１ ５ ． ０￣ ｔ ｇ ／ Ｉ ， 相对 标 准 偏 差 均 在 ５ 以内 ， 各 项 指 标 均 满 足 海 洋 调查 规 范 （ ＧＢ １ ２ ７ ６ ３ ． ４ － ２ ０ ０ ７ ） 对 五 项 营 养 盐 分 析 的 质 量 控 制 要 求 。与 国标 方 法 实 验 结 果 对 比显 示 两 种 方
沉积物测定指标
沉积物测定指标引言：沉积物是指在水体、大气中沉降下来的固体颗粒物质，对环境和生态系统具有重要影响。
因此，准确测定沉积物的指标对于环境监测和生态研究至关重要。
本文将介绍几种常用的沉积物测定指标，包括有机质含量、颗粒物大小分布、重金属含量和营养盐浓度。
一、有机质含量有机质是指沉积物中的有机物质，通常以有机碳含量来表示。
有机质含量是评价沉积物有机质质量和生物活性的重要指标。
常用的测定方法有干燥法和湿化学法。
干燥法是将沉积物样品进行干燥后测定质量损失，进而计算有机质含量。
湿化学法则是将沉积物样品溶解后，通过酸碱滴定或燃烧测定有机质含量。
有机质含量的测定可以帮助我们了解沉积物的来源、性质以及对环境的影响。
二、颗粒物大小分布颗粒物大小分布是指沉积物中颗粒物的粒径分布情况。
颗粒物的大小分布直接影响着沉积物的物理性质和环境行为。
常用的测定方法有激光粒度分析法和筛分法。
激光粒度分析法是利用激光粒度仪测量颗粒物的光散射强度，从而得到颗粒物的粒径分布曲线。
筛分法则是通过一系列不同孔径的筛网筛分颗粒物，进而得到颗粒物的粒径分布情况。
颗粒物大小分布的测定可以帮助我们了解沉积物的粒径组成，进而推断沉积物的产生过程和输运途径。
三、重金属含量重金属是指相对密度较大且具有较高毒性的金属元素。
重金属的含量是评价沉积物污染程度的重要指标。
常见的重金属元素包括铅、铬、汞等。
常用的测定方法有原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法。
原子吸收光谱法是利用重金属元素对特定波长的光吸收的特性进行测定。
电感耦合等离子体质谱法则是利用等离子体产生的高温和高能量将样品中的重金属元素转化为离子，进而测定其含量。
重金属含量的测定可以帮助我们了解沉积物的污染程度，从而采取相应的环境保护措施。
四、营养盐浓度营养盐是指对生物生长起重要作用的无机盐，包括氮、磷、钾等元素。
营养盐浓度是评价沉积物中养分含量的指标。
常用的测定方法有分光光度法和离子色谱法。
分光光度法是利用溶液中物质对特定波长的光吸收的特性进行测定。
黄河口湿地沉积物中营养盐分布及交换通量的研究的开题报告
黄河口湿地沉积物中营养盐分布及交换通量的研究
的开题报告
一、研究背景及意义
黄河口湿地是我国重要的生态保护区之一，其水质状况关系到周边
海域的生态环境和经济发展。
随着人类活动的不断增加，湿地水体营养
盐的富集和水质退化问题日益突出。
因此，深入研究湿地沉积物中营养
盐分布及交换通量，对湿地生态环境的保护和修复具有重要的意义。
二、研究内容及方法
本研究将采用野外取样与室内实验相结合的方法，考察黄河口湿地
沉积物中营养盐（包括氮、磷等）的分布及其在不同界面（水体-沉积物）处的交换通量。
具体步骤如下：
1. 采集黄河口湿地沉积物样品，并通过分析化验手段测定样品中营
养盐含量分布。
2. 利用盆栽实验等方式，构建水体与沉积物交互作用的体系，并测
定不同界面处的营养盐交换通量。
3. 进行数据分析，探究黄河口湿地沉积物中营养盐分布规律及对湿
地水质的影响。
三、预期结果及意义
通过本研究，可以深入了解黄河口湿地沉积物中营养盐的分布情况
和其与水体之间的交换通量，为湿地生态环境保护和修复提供科学数据
支持。
同时，本研究也为类似湿地营养盐研究提供了借鉴和参考。
湖泊沉积物孔隙水磷酸盐含量原位监测技术研究进展
２．１ 基 本 原 理 ＤＥＴ 技术与透析装置技术的采集原理相似，都
是利用采样介质与水体之间的物质交换以达到扩散 平衡来实现采样的目的。与透析装置技术的主要区 别是采样介质不同，透 析 装 置 法 采 用 去 离 子 水 或 电 解质溶液为采样 介 质，而 ＤＥＴ 技 术 采 用 水 凝 胶 （含 水量９５％）作 为 采 样 介 质［１５，２１，２２］。ＤＥＴ 技 术 中，采 样位置的被监测物质可溶性形态的浓度可以通过分 析水凝胶介质中被监测物质的浓度来得到。 ２．２ 应 用 实 例
收 稿 日 期 ：２０１３－１１－２９；改 回 日 期 ：２０１４－０３－２４ 基 金 项 目 ：国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目 （２０１１ＢＡＣ０２Ｂ０２）和 国 家 自 然 科 学 青 年 基 金 项 目 （４１４０３１１３）联 合 资助 。 第 一 作 者 简 介 ：罗 婧 （１９９０－ ），女 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 研 究 方 向 为 湖 泊 环 境 科 学 。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｏｊｉｎｇ＠ｖｉｐ．ｇｙｉｇ．ａｃ．ｃｎ．
水 溶 解 态 反 应 性 磷 （Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ， ＤＲＰ）可 直 接 被 动 植 物 利 用 ，是 反 映 沉 积 物 磷 地 球 化 学特征的 敏 感 指 标 。 ［１２］ 湖 泊 沉 积 物 孔 隙 水 磷 酸 盐 含量水 平 是 影 响 湖 泊 上 覆 水 体 磷 含 量 的 重 要 因 素［１３，１４］，沉积物磷酸盐 的 释 放 通 量 是 评 估 内 源 磷 对 湖泊生态系统影响的重要指标。科学估算沉积物磷 酸盐释放通量 需 以 准 确 了 解 沉 积 物－水 界 面 磷 酸 盐 的空间分布为前 提。 传 统 上，沉 积 物 孔 隙 水 磷 酸 盐 含量通常是采用离心法获取沉积物柱芯孔隙水再进 行磷酸盐含量测定而获得。这种监测方法不仅破坏 了沉积物的原本物 理 化 学 结 构，而 且 分 样 间 距 多 为 厘米级，对于沉积物－水界面磷酸盐的微尺度分布 研 究而言，分辨精度 不 够。 为 克 服 传 统 监 测 技 术 的 弊 端，沉积物孔隙水磷 酸 盐 原 位 监 测 技 术 近 年 来 得 到 了迅猛发展。原位监测技术是一种新型的环境污染
营养盐的测定方法
一、营养盐的测定方法1、总磷的测定：采用硝酸-硫酸消解法（1）仪器：可调温度的电炉或电热板；125ml凯氏烧瓶；（2）试剂：硝酸（ρ=1.40g／ml）；（1+1）硫酸；硫酸（1／2H2SO4）1mol／L;氢氧化钠溶液 11mol／L，61mol／L；1﹪酚酞乙醇指示液（3）步骤：吸取25.0ml水样置于凯氏烧瓶中，加数粒玻璃珠，加2ml （1+1）硫酸及2~5ml硝酸。
在可调温度的电炉或电热板上加热至冒白烟，如液体尚未清澈透明，放冷后，加5ml硝酸，再加热至冒白烟，并获得透明液体。
放冷后约加30ml水，加热煮沸约5min。
放冷后1滴酚酞指示剂，滴加氢氧化钠溶液至刚呈微红色，再滴加11mol／L硫酸溶液使微红正好褪去，充分混匀，移至50ml比色管中。
如溶液浑浊，这用滤纸过滤，并用水洗凯氏烧瓶和滤纸，一并移入比色管中，稀释至标线，供分析用。
2、总氮的测定（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，其中的有机氮和氨态氮转化为硫酸铵。
然后加入NaOH溶液使之成碱性，蒸镏使氨释放出来并以硼酸吸收，然后用硫酸滴定硼酸铵。
（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。
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19
计算结果
20
样品 试剂 检测器 空气 自动进样器 高精度蠕动泵 反应圈
应用范例1——海水
1、HJ 442—2008 附录G（规范性附录）流 动注射比色法测定河口与近岸海水中的氨。
2、 HJ 442—2008 附录H（规范性附录） 流动注射比色法测定河口与近岸海水中的硝 氮和亚硝氮。 3、 HJ 442—2008 附录I（规范性附录）流 动注射比色法测定河口与近岸海水中活性磷 酸盐。
活性磷酸盐
原理：磷酸盐 和钼酸盐反应， 在pH<1时被 抗坏血酸还原 生成一种蓝色 化合物在 880nm下检测。 酒石酸锑钾作 为催化剂。
海水硅酸盐 原理：硅酸盐 在酸性条件下 和钼酸盐、抗 坏血酸反应生 成一种蓝色化 合物在820nm 下检测。
应用拓展——海水总氮和总磷
Step 1：每10mL样品中加入1mL碱性过硫酸钾溶液（15g H3BO3,
最简单的系统检测液体 的吸光度
试剂
在系统中加入试剂使其 与待测物质发生反应
6
增加延时圈使反应完全
试剂
用比色计检测有色络合 物的吸光度，然后与标 准品建立校准数据库 试剂的量由不同流速的 泵管精确控制
7
层流 管道中部的流速比边缘的快
输入信号
时间
输出信号
问题 : 扩散与带过 解决方案 : 不同的流动分析技术使用不同 解决方案
• 非常好的重复性能
•非常低的检测极限
• 反应条件中的细微变化不会影响到结果
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比色
•根据Lambert-Beer定律，比色分析是在最大吸收波长 处进行的
光源
光孔 形成非常窄 的光束，并 可调节方向
波长选择 滤光片 或单色器
检测池
检测器 将光信号转换成 电信号
17
计算结果
C1 C2 C3 C4 S1 S2 S3
原理：硝酸盐 在铜的催化作 用下，被镉柱 还原成亚硝酸 盐，并和对氨 基苯磺酰胺及 NEDD 反应生 成粉红色化合 物在550nm波 长下检测。
海水亚硝态氮
原理：亚硝酸 盐在酸性条件 下与对氨基苯 磺酰胺反应生 成一个偶氮化 合物，然后与 NEDD 反应生 成紫红色化合 物在550nm波 长下检测。
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A
带过 • 每个样品之后会接下来进行清洗
• 如果进样速率太高，就会影响到结果
B C
• 带过可以通过恰当的进样清洗比来减少 • 低于2% 的带过是可以接受的，而且可 以通过带过修正方程补偿
带过 % =
B-C A-B
100 %
12
稳态
吸光度 “稳态" t2
• 片断连续流动分析的一个 特点是反应流中的物质浓度 是稳定的而不随时间变化而 改变 • 稳态是片断流分析（SFA） 达到高稳定性和灵敏性的重 要因素
4、极大的测试需求：单次调查可能涉及过千的样品、近万的分析 测试项目。
连续流动分析技术是解决相关问题的最佳选择
Seal AA3 型连续流动分析仪基本构成
自动进样器
蠕动泵
化学模块
检测器
计算机
How it works?
NH4-N MT8模块
空气 缓冲液 样品 水杨酸碱性DCI水660 nm
CFA理论
连续流动技术在海岸带生源 要素循环中的应用
瞿成利 烟台海岸带所
生源要素的基本内涵
在海岸带生物地球化学循环中，生源要素泛指各类生物如 植物、动物、微生物、原核生物等生命体生长所必需的元 素。 （1）不称为营养盐：CO2、SO42-、HBO3-、Mg2+、Cl-、 K+、Ca2+等（含量高，不会限制生物生长）。 （2）痕量营养盐：如Fe、Mn、Co、Zn、Se等。
8
试剂
加入气泡以
空气
降低扩散
片断流连续流动分析仪
9
湍流
空气
空气
液膜
方向
流动模式
壁缘效应
输入信号 时间
输出信号
10
扩散来源
• 管道长度
• 液膜厚度
• 流速 • 管壁吸收
dt 管道内径 F 流速 n 空气气泡的频率 粘度 表面张力 t 时间 Dw,25 样品转移系数
• 没有被分隔开的液流. (AAII 检测池，除气泡) • 管道内径 • 气泡的大小与频率
• 每一个片断都被独立的读数 达100次
时间
基线
14
空气气泡的作用
• 降低扩散与内部带过
•清洁管道内壁
• 保证每一片断的完全一致
•保证片断内部可以混合
•使肉眼可以观察到流动形态是否正确
• 容纳化学反应过程中产生的小气泡
15
空气气泡的先进性
• 低流速，低试剂消耗
• 可以获得足够长的时间以使反应完全
因为分析是在稳态下进行的相对的，
而非绝对的，因此只要样品与标准品是在 同等条件下进行的，反应条件本身就并不 非常重要了
18
计算结果
峰高 C1 C2 C3 C4
X X X X
建立线性校准
0
100
200
300
400c (mg/L)
峰高 S1 S2 S3
X
X
计算样品物质浓度
0
100
S1 S2 400c (mg/L) S3
4、 HJ 442—2008 附录J（规范性附录）流 动注射比色法测定河口与近岸海水中溶解态 硅酸盐。
缺失总氮和总磷的测定方法
海水铵态氮
原理：样品与 试剂反应生成 蓝色化合物在 660nm波长下 检测。加入的 络合剂是为了 防止氢氧化钙 和氢氧化锰沉 淀的形成。可 以水杨酸钠或 酚盐试剂。
海水硝态氮
（3）主要营养盐： N、P、Si（是海岸带初级生产过程和 食物链的基础，其在环境体系中的含量会影响生物生产力 与生态系统结构，反过来，生物活动又对其在海水中的含 量、分布产生明显影响）。
海岸带生源要素循环研究的难点
1、海岸带本身就是一个深受人类活动影响、复杂多变的环境体系。
2、需要研究的对象复杂多样：水——海水、河水、地下水、污 水、间隙水等；土——土壤、沉积物；植物——陆生植物、水生 植物、两生植物等； 3、生源要素的价态和赋存形态复杂：N——NH4-N、NO3-N、 NO2-N、TN；P——PO4-P、TP；Si——可溶性硅酸盐、无定形 二氧化硅等。
25g K2S2O8, 7.5g NaOH 用水稀释至500mL）。
时间
t1
基线
• 系统中的条件是可能变化 的，如样品和试剂流速，温 度,试剂浓度等,但是当样品 和标准品都在同等条件下在 稳态状态进行检测时，这些 变化不会影响到准确性
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稳态
吸光度 稳态
• 样品被每隔2秒注入的空气 气泡分割成很多的小片断
t1
t2
• 一个样品会被分割成许多片 断，片断的数量由进样/清洗 率决定（一般为20-30个）