养殖水质改善

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1、实验七 养殖水质改善第一部分：简易快速水质分析箱研制及应用本实验为设计性和综合 性实验一、实验性质1. 现代水产技术的发展随着现代水产养殖技术的发展，尤其是 “名、贵、特、优”精养品种的开发，养殖对 水质的要求越来越高。水质的好坏，与水产 养殖生产的丰歉休戚相关。能否及时准确地 监测其主要水质指标的浓度及变化趋势至关 重要。二、实验意义通常水质测定大部分采用现场取样、实验 室分析的模式。由于某些待侧组分或物质稳 定性差，从取样到分析的过程中其可能已发 生变化，如浓度的变化，分析结果不一定能 反映现场水质情况；另一方面，水质测定需 要有一定专业知识的技术人员方可进行。因此,研制一种使用方便、可随

2、身携带、普 通的养殖人员就可自行操作使用的水质监测 方法，对了解养殖水的质量，及时指导养殖 业生产很有必要。 2. 教学改革的需要3. 根据海洋化学学科发展的趋势和面 向21世纪培养适应社会主义经济建设高级 人才的需要，作为培养学生综合素质和创 新能力的实验教学改革势在必行。4. 海洋科学的实验内容尽可能与当前 最新的科学技术相结合，紧跟当前的科研 动态，力求体现实验内容的先进性、代表 性和方向性。鉴于此，作为海洋科学专业实验室的海洋 化学研究方向实验课的实验内容应：（1）应随专业课内容变化和社会需求而及 时调整；（2）应与当前最新的科技技术相结合，应 用性要强；（3）要新颖, 涉及的知识面要

3、广，具有多 学科互相交叉和互相渗透的特点。 通过已学过的基础知识，让学生 自行设计和制作简易快速的水质分析 箱（主要测定指标有：pH、DO）现 场监测应用并和实验室标准方法对照 检验。 三、实验目的实验分三阶段 第一阶段:教师课堂讲授，提示水样箱制作原理 ，学生根据有关参考资料(附录一)自行设计方 案，实验发案要求写出pH、DO、氨氮水样盒 的原理、试剂与仪器、实验步骤； 第二阶段:学生提交设计方案，教师课堂讲授实 验原理、步骤，并发给实验讲义（附录二）；四、实验的实施方案第三阶段:教师讲评学生涉及方案，学生完 成全部研制及现场应用，（二人制作一 个水样盒，六人组成一个水样箱），并 写出实验报

4、告。 对养殖水体而言，需测定的水质参数 为pH、DO、氨氮、硝氮、亚硝氮、 盐度、温度和硫化物等。必测项目为： pH、DO、氨氮、 盐度和硫化物。五、实验内容1. pH2. 各种水生生物有各自最适宜水长 的pH范围。借助pH值的分布， 有助于认识各自海洋动植物的生 活环境，进而掌握海洋动植物的 生长繁殖规律。3. pH7.5-8.5，鱼类正常生长4. pH5或10.8 鱼类死亡。影响养殖水体pH的主要因素水文条件(温度、盐度)； 生物活动和有机物分解；l温度：T上升，pH下降。l因海水中弱酸电离常数随T升高 而升高。l盐度：盐度升高，离子强度也升 高，碳酸的电离度下降，氢离子 活度下降，所以p

5、H升高。因为 CO2平衡如下：l生物活动：因为光合作用消耗CO2，使平 衡左移，pH升高；而生物呼吸作用或有 机物的分解则产生CO2，使平衡右移， pH下降。l 在夏季，白天表层海水光照升高， 浮游植物的光合作用呼吸作用或有机 物分解作用，pH升高；l 到了晚上，没有光照，光合作用为零 ，呼吸或分解作用照样进行，故pH下降 。l 随着养殖过程大量人工投饵和水文新陈代 谢，引起水体pH值变化、甚至水质恶化和养殖 生物死亡。因此，了解水体pH值及其变化情况 ，对养殖业至关重要。l 由于海水的酸碱缓冲容量大，其pH值通常 呈弱碱性，一般7.58.6河水缓冲容量小，pH变化大，5.47.5污水与其性质

6、有关，变化非常之大2. DO溶解氧是水生生物赖以生存的重要物质之 一。生物生长离不开DO。DO也是海水运动 的间接标志。海洋表层水DO通常与大气相平 衡。在真光层（100200m）DO含量较高浮游植物光合作用产氧真光层以下，DO达最小生物的代谢物在这里分解要耗氧。影响DO的主要因素： 有温度 pH 生物活动 人工投饵大洋水DO08.5mg/L，低盐区14.5mg/L养殖水要求：24h内须有16h保持DO4mg/L最低3mg/L，即DO4mg/L3.氨包括离子氨(NH4)和非离子氨(NH3）氨是生源要素之一，是评价水质好坏的重 要指标，它是含氮有机物分解的中间产物。细 菌对硝酸盐的反硝化作用、细

7、菌和兰藻进行固 氮作用均会产生氨。海水中氨主要以NH4形 式存在，也有少量未电离的NH3。生物需要NH3，但不能过量。因为 过量的NH3对鱼贝类生长有抑制作用， 严重时引起鱼类和无脊椎动物中毒死亡 。 NH3不带电荷，脂溶性较高，易透 过细胞膜。NH4的毒性取决于pH，并直接与 NH3浓度成正比。两者的浓度之间有一 经验关系式。4. 硫化物（S2-）硫化物是水质恶化的指标之一。S2-是由硫 细菌繁殖时水体或底质中的硫酸根（SO42-）被 还原为硫化氢（H2S）产生的，若水体有恶臭 味，就是水体缺氧的标志。5.盐度（S)6. 水生生物对水环境含盐量的忍耐性、水盐 代谢和渗透压的调节性有很大区别。

8、大致可 分为二类：7. 狭盐性生物：对盐度变化敏感，只能生活在 盐度稳定的环境中。深海和大洋生物是典型 的狭盐性生物。8. 广盐性生物：对盐度变化有很大的适应性， 能忍受盐度的剧烈变化。沿海和河口海区的 生物以及洄游动物属广盐性生物。不同海区动物种类的丰歉程度与盐度高低相关。 盐度的变动，通常伴随着物种数量的减少。如：地中海 S=38 鱼类 549种黑 海 S=17 鱼类 121种亚速海 S=11 鱼类 84 种盐度变化影响动物的形态、生长和发育。如：紫贻贝在S=15 海水中生长，体长110mm在S=12 海水中生长，体长 27mm 比目鱼 在北海 生长3年，体长可达21cm在波罗的海生长6年

9、,体长才达21cm以上介绍5项均为必测项目，但由 于时间所限，本实验只选择3项：pH、 DO和氨作为简易快速水质分析箱的研 制和测定项目。1. pH的设计电测法（pH计法）比色法（目视法、分光法）pH的测定方法六、实验设计提示电测法优点：快速、准确、使用方便缺点：养殖水体因饵料、有机物等悬浮物较多，常附在电极表面，影响测定标准缓冲液要标准，更换原理：用玻璃电极和甘汞电极组成电池即：Hg-HgCl2(饱和KCl)待测H0.1NHCl,AgCl-Ag比色法优点：简便、廉价，无须专业人员操作缺点：若精度达到要求的话，则无缺点。原理：某些指示剂在不同的pH值有不同的颜色。因为 HOAc=H+OAc-，

10、故 H+=K HOAc/OAc-则其缓冲溶液的范围可通过调节比值HOAc/OAc 而改变H+值。l 若能用缓冲溶液配制一系列pH不同 的溶液，用指示剂使其显色，就可 得到标准色阶(其pH值可用pH计准确 测定)。l同样可用指示剂将样品显色后对照 标准色阶，就可知道样品的pH值。不同水体和不同的研究目的，对pH测定精度 有不同要求： 作为水团结构标志： 为0.03pH 作为海水CO2分量测定：对CO2总量：0.02pH对各碳酸盐分量：0.010.02 作为养殖水体：0.030.05（本实验要求为0.05） 通常水体的pH值范围：海水为7.58.6河水为5.47.5设计的关键问题：指示剂的选择：提

11、示用酸碱指示剂缓冲溶液的选择：提示要达到水质测 定的精度和范围。要考虑盐效应S58101215pHs-0.04-0.09-0.12-0.140.17S1822253035 pHs-0.19-0.21-0.23-0.24-262. DO的设计DO的常规测定方法是Winkler碘量法，要求 ：要有标准溶液精度达0.1mg的分析天平要用Na2S2O3要经常标定需要较完善的实验室和经过专业培训，这对 个体养殖专业户而言有一定难度。因此，需 设计简单的方法。本实验拟采用比色法。Winkler法原理水样固定：MnCl22NaOH = Mn(OH)2 2NaCl2Mn(OH)21/2O2 =MnMnO3 （

12、褐色） 2H2O酸化和滴定：MnMnO33H2SO42KI = 2MnSO4I2K2SO43H20I22Na2S2O3 = 2NaINa2S4O6l由反应可知：l 水中DO与析出I2成当量关系l 沉淀溶解后的溶液有颜色，即为 碘的颜色l 因此可根据碘液的颜色判断DO 含量，从而避免Winkler法中后半部 的滴定操作及Na2S2O3和KIO3标准液 的配制和标定。设计的关键DO与I2的当量关系提示：DO(mgO2/L)=其中N碘液的当量浓度； V碘液的体积；50定容的体积（ml） I2有颜色提示：将一定浓度的碘液配制成不同颜色的色阶，而色阶的颜色与O2能相对应。色阶颜色：从无浅黄澄黄精度和范围

13、要符合要求3. 氨的设计氨氮 测定方法奈氏试剂比色法：适用于淡水 特点: 显色快(2-3)min， 试剂稳定性长(2y),pH 1-14范围内不受影响， 干扰离子少次溴酸钾氧化法： 适用于海水奈氏法比色原理：水中极少量的氨在碱性环境中与Nessler试剂形 成黄色化合物NH2Hg2OI2K2HgI4NH4OH3KOH = NH2Hg2OI7KI3H2O只要配制一系列含量不同的NH4+标准溶液，与 Nessler试剂反应后就可形成一系列深浅不同的 色阶。水样反应后与色阶对照比色就可测水样 的NH4+含量。设计的关键问题Nessler试剂的配制提示：11.5g80gKI500gH2O500mL 6

14、mol NaOHK2HgI4精度和浓度范围见讲义P66表1养殖水水质 标准水质标准12345pH6.58.56.58.56.58.56.58.56.59DO(mg/L)76532 NH4 N(mg/L)0.20.40.50.71.01. 每人都要写出3个测定项目的设计方案 ，下次课(国庆后）交；2. 实验操作，每2人一组做1个项目。因 此，每三个组组成一个水样箱，数据 共用。分工见实验课安排表。3. 每人都要写实验报告，内容包括3个测 定项目。七、实验安排实验原理1. 仪器和试剂2. 试剂要写出试剂名称、重量、溶剂体积等 配制方法。3. 3. 实验步骤4. 步骤色阶的制作5. 水样的测定6.

15、以上步骤均要求写出试剂的浓度、体积， 所用容器等详细的操作。总之，相当于写实 验讲义。八、实验设计方案的要求画出水样箱的简易俯视图1. 写出水样箱有关测定项目的简单使 用说明书2. 报告内容按实验讲义的要求。1. 留待邓老师交待九、实验报告的要求l第二部分：简易快速水质分析箱l 的研制及应用实验七实验七 养殖水质改善养殖水质改善实验内容：1、溶解氧2、pH3、氨氮 实验目的：1、建立快速、简便、易操作的 现场测定方法2、应用于实际样品的测定1.Winkler碘量法的原理 水样固定：MnCl2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2NaCl 2Mn(OH)2 + 1/2O2 = MnMnO3(褐色) + H2O 酸化滴定：MnMnO33H2SO42KI = 2MnSO4I2K2SO43H20I22Na2S2O3 = 2NaINa2S4O6 溶解氧从以上反应可知： A、该反应分两步进行：碘的生成和碘的定量 B、酸化后，碘的浓度越大，溶液颜色越深 、 DO与I2的当量关系DO(mgO2/L)=碘液的摩尔浓度；V碘液的体积；50定容体积（ml） 因此，可通过测