沉积物中总氮总磷测定.docx

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1、(四)沉积物总磷测定方法SMT方法概述：SMT (The Standards,Measurements and Testing Programme)是欧洲标准测试 委员会框架下开展的淡水沉积物磷形态别离方法，是一种标准的测试程序。对于在湖泊修复 中水质的监测和水资源领域的管理，尤其是实验室分析过程的质量保证和数据可比性中是一 种很有价值的测试方法。磷是湖泊生态系统中一种重要的生源要素，同时也是引起水体富营养化的重要因素，磷 在海-陆相互作用中的迁移、循环会直接影响到水体的初级生产力，并因此影响到全球的碳 循环。此外，沉积物中总磷(TP)含量增加主要来自铁、铝磷(Fe/Al-P),其次是有机磷(

2、0P) 并且TP和无机磷(IP)之间呈现显著正相关关系，同时: 沉积物中TP分布主要受IP控制。因此，研究沉积物中磷是揭示湖泊富营养化的其中一个限制性因子。相关研究主要利用 此方法测定了总磷含量、与各形态磷、有机质以及与沉积物的理化性质之间的相关关系等, 有助于研究水体中磷的形态、动态循环以及磷在水-沉积物界面的迁移转化过程，以期为湖 泊富营养化中磷循环机制提供科学的理论依据。1、方法原理经高温灰化，沉积物样品中的含磷矿物及有机磷化合物全部转化为可溶性的正磷酸盐, 在酸性条件下与铝睇抗显色剂反响生成磷铝蓝，在880 nm波长出测定吸光度。在一定浓度 范围内，样品中的总磷含量与吸光度值符合朗伯比

3、尔定律。2、需要的设备与实验条件所需要设备主要均为实验室常用设备，主要包括紫外分光光度计、高压灭菌锅以及常规 实验器皿等，一般实验室均有条件完成该项工作。3、所需试剂及操作步骤3.1所需试剂(1) 5molLH2s04： 70 mL浓硫酸溶于500 mL水中存储在玻璃瓶中，常温下保存；(2)酒石酸睇钾溶液：准确称取1.3715 g酒石酸睇钾(C8H4K20i2Sb2)于500 mL容量 瓶中定容，充分摇匀后将该溶液贮存在棕色或其他试剂瓶(玻璃瓶)中，将其置于4 下保 存。(3)铝酸镀溶液：准确称取40 g铝酸钱(H8MoN2O4)于1000 mL容量瓶中，加适量 水待其完全溶解后加水稀释至刻度

4、线，充分摇匀后将该溶液贮存在棕色或其他试剂瓶(玻璃 瓶)中，将其置于冰箱中于4 下保存。被转化成硝酸盐，然后利用紫外分光光度法而进行测定得到总氮含量。目前沉积物总氮含量 测定方法有凯氏法、次澳酸盐法和过硫酸钾氧化法凯氏法操作步骤繁琐，用时长，不适合批 量分析。而次漠酸盐法干扰因素较多。与其他方法相比，过硫酸钾紫外分光光度法兼有操作简单、精密度和准确度较高，消除 干扰能力强，检测下限低等优点，快速、适合批量分析。目前，主要应用此方法测定沉积物中总氮含量变化，同时分析了总氮的季节变化规律以 及与氮形态、总磷、有机质等关系等，以其为揭示沉积物-水系统中氮素循环机制提供科学 的理论依据。(4)抗坏血酸

5、溶液：准确称取17.6 g抗坏血酸(C6H8。6)1000 mL容量瓶中，加适量 水待其完全溶解后加水稀释至刻度线，充分摇匀后将该溶液贮存在棕色或其他试剂瓶(玻璃 瓶)中，将其置于冰箱中于4下保存。(5)磷酸盐贮备溶液：将优级纯磷酸二氢钾(KH2P。4)于110干燥2 h,在干燥器中 放冷。称取0.2197 g溶于水，移入1000 mL容量瓶中，力口(1 + 1)硫酸5 mL,用水稀释至 标线。此溶液磷浓度为50ugmLL(6)磷酸盐标准溶液：吸取10.0 mL磷酸盐贮备液于25mL容量瓶中，用水稀释至标 线。此溶液磷浓度为2ugmL1o临用时现配。(7) 3.5 mobLHCl：用量筒取29

6、4 mL盐酸(HC1)于1000 mL容量瓶中,加水稀释, 待其冷却后稀释至标线；然后将其转入玻璃瓶中保存。(8)显色剂：显色剂按以下比例配置：5 mol-L-1 H2so4：酒石酸睇钾溶液4目酸镂溶液:抗坏血酸溶液=10:1:3:6；即要配100 mL 显色剂需取50 mL 5 moi.L”H2so4, 5 mL酒石酸睇钾溶液，15 mL铝酸镂溶液，30 mL抗坏 血酸溶液，混合后显色剂最多只能保存4 h。校准曲线的绘制：取7支具塞比色管，分别加入磷酸盐标准使用液0、0.25. 0.5. 1.5, 2.5 5、7.5加水至50 mL。比色管中加入8 mL显色剂充分混匀，放置10 min。用1

7、0 mm 比色皿，于880 nm波长处，以零浓度溶液为参比，测量吸光度；3.2操作步骤(1)称取0.2g干样于瓷堪烟中，在温度为450下灰化3h (即从温度升到450时开 始计时，灰化3小时)。(2)冷却后将其移入离心管中一加入20mL (3.5molL) HCL，置于摇床中震荡16h (通 常摇床温度为25。，转速为200 rpm)。(3)离心 待样品震荡16h后，在转速为5000 rpm下离心15min,用磷铝蓝比色法测 上清液。(4)用移液管移取2 mL上清液于50 mL比色管中，定容到50mL,加入显色剂8 mL, 显色10 min后，在波长880nm下比色。4、需要注意的要点(1)在

8、将样品移入离心管的过程中，应将干锅用提取液冲洗三遍，以防样品残留于干锅 中影响实验结果。(2)在使用离心机的过程中中应将托盘两边重量应一样，以使之保持平衡。(3)测样过程中应用超纯水或酒精冲洗玻璃比色皿，将皿差调至0.000在进行比色，比色过程中比色皿还应擦干净，以减小测量误差；(4)比色皿用后应用超纯冲洗干净再浸泡于水中。5、结果计算湖泊沉积物总磷根据测试的指标代入以下公式：二最终浓度x 20一 土壤质量(2.4)磷含量 W% (mg.kgJ)式中：最终浓度二*25。一由标准曲线查得的浓度6、方法评述Ruban等提出的欧洲标准测试委员会框架下开展的SMT别离方法用于测定沉积物磷形 态，该方法

9、准确性好，各形态磷的测定相对独立，测定值之间可以相互检验，在探索磷形态 来源的方面尤具优势。口前，主要利用此方法测定沉积物中总磷及磷不同化学形态、含量，进一步了解水体中 磷的形态、动态循环以及磷在水-沉积物界面的迁移转化过程，旨在为磷在湖泊生态环境中 的循环及湖泊富营养化机制提供科学依据。(五)沉积物总磷测定方法过硫酸钾氧化分光光度计法方法概述：一般在自然条件下，磷通常是湖泊生态系统富营养化的限制性因子，控制了 湖泊的初级生产力水平。碱性过硫酸钾氧化分光光度计法是以碱性过硫酸钾作为氧化剂，在 一定温度下将沉积物中全部的磷，都转化为(正)磷酸盐，利用铝睇抗比色法测定以确定总 磷含量的一种方法。沉

10、积物作为湖泊水体中磷的重要蓄积库，当环境条件发生变化时，沉积物内源磷的释放 对湖泊生态系统中磷的循环具有重要意义。沉积物中TP (Total Phosphorus, TP)含量呈现 出明显的季节性变化，并且沉积物TP含量与其释放的DTP (Dissolved Total Phosphorus, DTP)含量在春、夏两季有显著相关关系。因此，研究沉积物中的磷是揭示湖泊富营养化的一个限制因子。相关研究主要利用此方 法测定了沉积物中总磷含量，用以揭示水体中磷的形态、动态循环以及磷在水-沉积物界面 的迁移转化过程，以期为湖泊富营养化中磷循环机制提供科学的理论依据。1、方法原理在高压消解灭菌锅中，用过硫

11、酸钾使试样消解，将所含磷全部氧化为正磷酸盐。在酸性 介质中，正磷酸盐与铝酸镂反响，在睇盐存在下，生成磷铝杂多酸后，立即被抗坏血酸还原, 生成兰色的终合物，在700 nm波长下进行比色测定。2、需要的设备与实验条件所需要设备主要均为实验室常用设备，主要包括紫外可见分光光度计，高压蒸汽灭菌锅 等，一般实验室均有条件完成该项工作。3、所需试剂及操作步骤所需试剂(1) 5%过硫酸钾溶液：将10 g过硫酸钾(K2s2。8)加热溶解于100mL水中；10%抗坏血酸：溶解10g抗坏血酸(C6H8。6)于100mL水中；(2) 30% H2s04 溶液；操作步骤称取0.7 g通过0.149 mm筛孔(200目

12、筛)的风干土样置于50 mL具塞比色管中，向比 色管中加入10 mL 5%过硫酸钾溶液，5 mL 30% H2so4溶液，加塞后管口包一小块纱布并 用橡皮筋扎紧，以免加热时玻璃塞冲出。将具塞刻度管小心的置于压力锅中加热，待锅内温 度达120 (相应压力为1.1 kg/cm2)后保持加热30min,停止加热，待压力表指针降至零 后取出，冷却后用水稀释至标线。静置过夜后吸取上清液5 mL至50 mL比色管中，定容至 50 mL刻度线。标准溶液系列的配置：取数支50 mL具塞比色管，分别加入浓度为2 rng-L-1的磷酸盐标 准使用液0、0.5 1.0、3.0、5.0、10.0、15.0 mL,用超

13、纯水定容至至50 mL。向标准溶液系 列的比色管中加入1 mL 10%抗坏血酸溶液，混匀。30 s后加2 mL铝酸盐溶液充分混匀，放 置15 min。用10 mm比色皿，于700 nm波长处，以零浓度溶液为参比，测量吸光度，绘制 标准曲线。水样按照绘制标准曲线的步骤进行显色和测量，减去空白试验的吸光度，并从校 准曲线上查出含磷量。3.1 要注意的要点(I)高压蒸汽消解灭菌锅要按照操作说明正确使用，注意平安，在压力降为0之前切 勿翻开盖子；(2)测量时增加一定量的平行样，控制实验精度；(3)假设静置后的样品取样时仍有浑浊，可用0.45 pm滤膜对水样过滤后再取样测定。5、结果计算湖泊沉积物总磷根

14、据测试的指标代入以下公式：c X /Wtp （mgkg） = （2.5）m式中：c从标准曲线中查得的TP量（jig）;t分取倍数（溶液总体积/吸取溶液体积）； m一风干土样质量（g）。6、方法评述Koroleff用过硫酸钾氧化法氧化水体中的总磷，是以碱性过硫酸钾作为氧化剂，在一定 温度下将沉积物中全部的磷，都转化为（正）磷酸盐，利用铝睇抗比色法测定以确定总磷含 量的一种方法。此方法使样品的保存和氧化分析工作简化，后来不同的研究者又对此进行了 改进研究。过硫酸盐氧化法具有仪器设备简单、回收率高的优点，因此，研究者多采用此方 法测定TP。目前，主要利用此方法测定了沉积物中总磷的含量，分析沉积物中T

15、P的含量分布和季 节变化特征、与氮磷其他各形态、有机质含量关系以及影响释放因素等。以期为控制湖泊内 源磷负荷与揭示磷循环过程等提供科学依据。第二篇沉积物氮磷有机碳形态测定方法（一）沉积物总氮测定方法凯氏定氮法方法概述：凯氏定氮法（Kjeldahl determination）是丹麦人开道尔（J.Kjeldahl）于1883 年用于研究蛋白质变化的，后来被用来测定各种形态的有机氮。由于设备比拟简单易得，结 果可靠，为一般实验室所采用。此方法后进行了许多的改进，一是用有效的加速剂缩短消化 时间；二是改进了氨的蒸储和测定方法，以提高测定效率。目前，凯氏定氮仪的使用使方法 更加的简便快捷。采用凯氏定氮

16、仪测定沉积物中的固定态镀、总氮，发现可交换态氮和固定态镀是湖泊沉 积物氮素的重要组成局部，其含量与总氮含量密切相关。沉积物全氮的垂直分布在埋藏过程 中受到成岩作用的改造，并且沉积物交换性氮在沉积物中的赋存受到全氮含量和埋藏环境的 双重控制。因此，研究湖泊沉积物中氮的赋存和分布，是准确理解沉积物-水体系统中氮素地球化 学循环及其环境影响的前提。相关研究主要利用凯氏定氮法测定了沉积物中总氮含量以及与 不同氮形态、有机碳等关系等，对说明水生态系统中氮的循环、转移和积累的过程，以 及在防止富营养化，控制“内负荷”方面都具有十分重要的意义。1、方法原理凯氏定氮法是测定化合物或混合物中总氮的一种方法。它是

17、用浓硫酸消煮，借催化剂和 增温剂等加速有机质的分解，并使有机氮转化为氨进入溶液，最后用标准酸滴定蒸储出的氨。 反响式为：2NH2(CH2)2COOH+13H2SO4=(NH4)2SO4+6CO2+12sO2+16H2(NH4)2SO4+2NaOH = 2NH3+2H2(D+Na2so42NH3+4H3BO3 = (NH4)2B4O7+5H2O(NH4)2B4()7+H2so4+5H2O=(NH4)2SO4+4H3BO3 或(NH4)2B4O7+2HC1+5H2。=2NHQ+4H3BO3凯氏定氮仪的主要工作原理是Kjeldahl蒸储法测定含量，测定氨氮时水样不经消解直接 加碱调为弱碱性蒸偏出氨，

18、用硼酸溶液吸收，然后用电位滴定仪自动滴定。硼酸溶液吸收氨后，溶液pH值上升，用硫酸溶液滴定至初始pH值，pH计控制滴定终 点，当接近终点时，滴定速度下降，利用消耗硫酸的量计算水样中氨氮的含量。2、需要的设备与实验条件所需要设备主要均为实验室常用设备，主要包括自动凯氏定氮分析仪，烘干箱，pH计 等，一般实验室均有条件完成该项工作。3、所需试剂及操作步骤所需试剂(1) 40%NaOH：称取400g氢氧化钠(NaOH),加入1000 mL蒸储水中，边加边搅 动，防止粘结；(2)甲基红-澳甲酚绿指示剂：0.1g甲基红和0.07g漠甲酚绿溶解于100mL乙醇中；0.1 g甲基红和0.07g溟甲酚绿溶解于

19、100 mL乙醇中。(3)混合加速剂：硫酸钾、硫酸铜、硒粉按100:10:1的比例混合，研磨，过80目筛;0.05 mol.L/的盐酸：4.1mL的盐酸(HC1)定容至1000mL,标定；(4) 0.02 moll/的碳酸钠溶液:称经过250干燥4 h的1.06 g碳酸钠(Na2co3)溶 解到无二氧化碳水中，后定容到1000 mL。贮存于塑料瓶中，保存不过一周；(6)无二氧化碳水：蒸储水煮沸15 min,冷却待用；(7)甲基橙指示剂：0.05g溶于100 mL水中；(8)硼酸-指示剂溶液：40g硼酸(H3BO3)溶解到1L水中，每1L中加10mL甲基 红-澳甲酚绿指示剂，用稀的酸或者碱调节至

20、微红，pH为4.8。3.1 操作步骤（1）称样：称取过100目筛风干土样1.000 g,含氮约1 mg,核实一下已经测定土样的 含水率；（2）消煮（消煮仪）：把称量好的样品放入消煮管中，加入无离子水，再加 入2 g加速剂和5 mL浓硫酸，摇匀，消煮管顶部加弯劲漏斗。翻开消煮仪，设置温度。消 煮完后，冷却，待测定。消煮时做两个空白样，两个标样。（3）测定：使用凯氏定氮仪测定总氮。4、需要注意的要点（1）仪器准备：首先，检查水桶里是否装满去离子水；再次，检查硼酸桶里是否装满 2%的硼酸，碱桶里是否装满30%的碱；最后，接通电源和自来水。（2）消煮时的温度要求控制在360410C之间，低于360,消

21、化不容易完全，特别 是杂环氮化合物不易分解，使结果偏低，高于410那么容易引起氨的损失。（3）消煮过程中盐的浓度应控制在0.350.45gmL-i5、结果计算湖泊沉积物总氮根据测试的指标代入以下公式：（V-Vo）xcxO.O14x5Ox1OO%土壤全氮（gkg） 一二- （2.1）m式中：V滴定25 mL待测液时耗酸体积（mL）；Vo滴定空白液时耗酸体积（mL）；c硫酸标准液浓度（moll）； m沉积物样品质量（g）。6、方法评述凯氏消煮法最广泛应用于全氮的测定，但是后来由于分析者根据各自需求，方法得到不 断的改进。但其主要问题是：步骤多，操作复杂，实验结果受操作环节和人为因素影响大, 分析效

22、率低，不适合批量分析。在本实验过程中采用自动定氮仪进行沉积物样品全氮测定, 具有操作简单、方便、平安可靠、实验分析周期短、试剂用量少、监测结果准确度高、精密 度好等特点。被一般的实验室所应用。目前，主要利用自动定氮仪测定了沉积物中总氮含量分布变化特征，同时研究了与沉积物有机质、氮磷形态、总磷关系等，为准确了解沉积物-水界面系统氮素循环以及防治湖泊 富营养化提供理论依据。（二）沉积物总氮测定方法一碱性过硫酸钾氧化紫外分光光 度计法方法概述：碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度计法是以碱性过硫酸钾作为氧化剂，在一定 温度下将溶液中的有机态及NH4+-N氧化为NOf-N,然后测定溶液中NO3-N含量以确定全

23、 氮含量的方法。沉积物中总氮是指所有含氮化合物中的氮含量，可以参与氮循环的最大值，氮的形成、 降解和释放等主要受沉积物中有机质在矿化作用过程中环境条件与动力因素的控制，上覆水 体的温度、盐度、溶解氧（DO）、沉积物的pH、氧化还原电位（Eh, Es）、物源输入、生物 扰动以及水动力因素都可以影响氮的含量和垂向分布特征。因此，研究沉积物中的总氮对其正确的了解沉积物-水系统氮循环及对水环境影响具有 重要的意义。相关研究主要利用此方法测定了总氮含量，研究了氮分布特征以及与氮形态、 总磷、有机质等关系等。对说明水生态系统中氮的循环、转移和积累的过程，以及在防止富 营养化，控制内源负荷方面都具有十分重要

24、的意义。1、方法原理土壤中的无机和有机氮化合物，在高温加压下经碱性过硫酸钾氧化后，均被转化成硝酸 盐，然后利用紫外分光光度法进行测定。由于此方法具有简便、经济等优点，因而引起许多 人的重视。过硫酸钾（K2s2。8）在60水溶液中，分解，生成大量H+和02。反响方程式：1K2s2。8 + H2 t 2KHsOa + % +KHSO4 t HSO4 + KHSO T SO j + H+2、需要的设备与实验条件所需要设备主要均为实验室常用设备，主要包括紫外分光光度计、高压灭菌锅等，一般 实验室均有条件完成该项工作。3、所需试剂及操作步骤3.1所需试剂(1)碱性过硫酸钾溶液：称取40 g过硫酸钾(K2

25、s2。8)，15 g氢氧化钠(NaOH), 溶于去离子水中稀释至1000mL。溶液存放在聚乙烯瓶内，可贮存一周；(1+9)盐酸：1体积浓盐酸(HC1质量分数36.7%)混合9体积超纯水；(3)硝酸钾标准贮备液：称取0.7218 g经105110烘干4h的优级纯硝酸钾(KNO3) 溶于去离子水中，移至1000 mL容量瓶中，定容。此溶液每mL含100解氮。在010暗 处保存，或加入2 mL三氯甲烷为保护剂，至少可稳定6个月；(4)硝酸钾标准使用液：将贮备液用去离子水稀释10倍而得。此溶液每mL含10四 氮；(5)标准曲线绘制：取数支25mL具塞比色管，分别加入硝酸钾标准使用溶液0、0.5、 1.

26、0、2.0、3.0、5.0、7.0、8.0mL,加水至10 mL标线。加入5 mL碱性过硫酸钾溶液，塞紧 磨口塞，用纱布及纱绳裹紧管塞，以防止溅出。将比色管在高压消煮锅于12PC中消煮30 min,冷却。加入1 mL (1+9)盐酸，定容至25 mL,混匀。在220 nm和275 nm波长处， 测量其吸光度。3.2操作步骤(1)消化：称0.lg过180目筛的沉积物样品于50 mL比色管中，加入25 mL碱性过 硫酸钾溶液，用H2O定容至50 mL,加盖摇匀。用纱布扎紧盖子，放入高压灭菌锅中，121 下高压消化30 min,冷却。(2)测定：按标准曲线测定相同操作步骤测定样品吸光度，并从校准曲线中查得相应 的硝氮含量。空白样以10mL水代替样品，其余步骤同上。4、需要注意的要点当测定在接近监测限时，必须控制空白试验的吸光度A不超过0.03。超过此值， 那么要检查所用水、试剂、器皿和高压消煮锅的压力。5、结果计算湖泊沉积物总氮根据测试的指标代入以下公式：c x n沉积物总氮(g-kg1)=(2.2)m式中：c为校正后的吸光度A由标准曲线得到的总氮质量；A为校正吸光度，A = A22() 2A275; m为沉积物干重；n为分取倍数。6、方法评述本实验通过高温加压下经碱性过硫酸钾氧化沉积物中的无机和有机氮化合物后，其氮均