论文总字数：8752字

摘 要

测定水体中叶绿素含量有利于了解池塘水体的污染情况，以防藻类过度繁殖，水体富营养化。本课题分别在2015年12月和2016年5月对学校池塘设置的六个采样点进行取样。在冬、夏较大的温差情况下，对学校池塘藻类生长情况和叶绿素a的浓度进行了调查分析。结果表明，冬天叶绿素a的浓度远低于夏天叶绿素a的浓度，且夏季叶绿素a浓度属于低浓度，水体无富营养化，亦即夏天没有发生“水华”的危险。通过对比温差相差较大的两个季节水体中的叶绿素含量，表明温度是影响藻类生物生长量的重要因素，温度较高时，叶绿素的含量升高，说明适宜的温度有利于藻类的生长。

关键词：池塘，水体富营养化，藻类，温度

Abstract: Measuring chlorophyllous content in water is a good way to understand the pollution situation of pond water, therefor preventing excessive algae propagation and eutrophication. Here we have taken six samples in school pond in December 2015 and May 2016. The growing condition of alga and concentration of chlorophyll a were measured in the case of large temperature difference between winter and summer. The results showed that concentration of Chlorophyll a in winter is far lower than that in summer, but concentration of Chlorophyll a in summer still belongs to a low concentration range. There is no eutrophication in the pond and no risky of blooms will be happened in the summer. By comparising the chlorophyll content in the samples taken in summer and winter showed that temperature is an important factor of affecting the biomass growth of alga, the higher the temperature is, the higher the content of chlorophyll, illustrating that suitable temperature is good for the growth of alga.

Keywords: pond, water, eutrophication, alga, temperature

目录

引言 4

1 材料与试剂 5

1.1 取样 5

1.2 主要仪器与试剂 5

2 干扰及消除 6

3 分析步骤 6

3.1 抽滤 6

3.2 反复冻融法提取 6

3.2.1 反复冻融法的注意事项 6

3.3 离心 6

3.4 测定 6

3.5 试验误差 8

4 试验结果 8

结论 11

参考文献 12

致谢 14

引言

由于经济的发展以及人口的快速增加，水资源在人们的生活中扮演这越来越重要的角色，但是由于富营养化导致的“水华”现象不仅给人们的生活带来很多不便，还对水环境造成了非常严重的影响，给社会和经济的可持续发展带来不小的损失^[1] 。在日常生活中，由于缺乏环境保护意识，人们经常会把生活污水脏水倒入河流中，造成河流湖泊的污染，工厂为了节约成本也会偷偷排放化工废料污水等进入江河。污水中往往含有丰富的氮磷等物质，有利于浮游植物特别是藻类的生长繁殖，可能会导致藻类生物量明显甚至是过度的增加^[2] 。浮游植物的生物量会改变水体中营养盐的含量，营养盐越来越少，最终就会形成贫营养型水体状态，而富营养化通常就是由贫营养型转变为中营养型，最终形成富营养化^[3] 。严重的富营养化水体特征非常明显，主要表现为水体透明度低，颜色偏暗，一般是暗绿色，同时还会散发出难闻的腥臭味。富营养化水体不仅影响环境的美观还对人们的健康产生严重的隐患^[4] 。因为水体中藻类会分泌出大量的藻类毒素，对人们的肝脏产生危害，其毒素也会影响水体中其他鱼类和生物的生长，造成水生态系统的失衡^{[5, 6]} 。所以，由富营养化导致的“水华”是淡水水体即湖泊、江河等水体中藻类过度生长繁殖所引起的一种水环境污染现象^[5] 。

叶绿素a是浮游植物藻类的重要组成部分，可以通过叶绿素a的含量来反映藻类的种类和数量，从而反映水体是否富营养化^{[2, 7]} 。在水生态系统中扮演着初级生产力的作用，测定时不仅方便快速简单而且具有良好的重复性，所以叶绿素a常常被用来作为判断湖泊富营养化的指标，同时又被作为生态指标和功能指标在富营养化评测和水质评价中被广泛应用^{[8, 9]} 。

最近几年，我国一些大型湖泊都遭受过水华的侵害，比如杭州西湖、南京玄武湖等^[10] 。沿海地区也会发生大规模的赤潮导致鱼虾大量死亡，从而降低了沿海地区人们的生活水平和条件。无锡太湖曾发生过大规模蓝藻，严重影响了人们的饮用水健康，各大地区纷纷报道，政府部门积极采取措施阻止水华的恶化^[11]。通常治理富营养化的方法分为三大类，分别是物理方法，化学方法，以及生物方法。物理方法有污水分流、深层排水、挖泥、和机械收草藻等，这些都是通过引流或者稀释来达到减少总体藻类生物量的目的。化学方法有深水曝气技术和营养物钝化等，这是通过破坏藻类细胞的生理活性来达到治理的目的。生物方法有水生植物修复技术、水生动物修复技术和生物膜技术等，生物方法不仅环保，持久，而且成本较低，非常适合我们国家治理富营养化状况^{[6, 12]}。比如还可以引入大型挺水植物与藻类竞争抑制藻类生长、养殖捕食藻类的鱼等抑制藻类繁殖生长，在污染水体中养殖河蚌、鲢鱼等用来净化水体^[12]。从治理方法上来说，物理方法和化学方法成本较高，而且处理效果短期内明显，不适合长期使用，因为治理不彻底，容易引起新的生态问题^[13]。如果要更好的防治水体富营养化，应该做好在污染源上控制住生活污水，工业废水，肥料施用等的排放。同时也应该做好湖泊水库底部沉积物的清除。在农业、市政工程、生态工程、水利工程等方面都应做好相应的措施。并且加强水质监测，建立和完善湖泊水库的管理机构，制定相应的规章等。对于已经发生富营养化的湖泊，都应该采取相应的措施来治理，包括截污工程、引水冲污工程、底泥硫酸、生物治理等方法^[10]。

已有研究显示，温度是影响藻类生长的重要因素。因为藻类在生长过程中需要相应的酶，而温度会影响酶的活性，从而影响藻类的生理活性，适宜的温度会对其活性有明显增加，导致藻类的代谢速率加快，生物量增加^[14]。夏秋季由于高温一般都是蓝藻暴发引起水华的高峰季节，所以监测夏季水体中叶绿素a的含量可以有效预防水体富营养化^[4]。镜月湖是淮阴师范学院的一个人工湖，风景秀丽，景色迷人。湖的面积是中小型池塘大小，周围种植了许多绿色树木，沿边有许多青草。池塘中有鱼类生存，数量不知。为了检测学校水质，可以通过实验测定池塘水体中叶绿素a的含量，判断水体的状况是否富营养化。此外，利用分光光度法测定叶绿素a可以降低成本，提高提取效率，现已经被广泛应用于叶绿素的提取中。标准的分光光度法是用研磨法来提取叶绿素a的，但是研磨法的缺点过多，比如容易发生光分解、研磨过程中损失大、操作复杂工程量大、不利于身体健康。此次实验用的是反复冻融-浸提法，具有操作简单、提高效率、安全度高、降低叶绿素光分解的优点^{[15, 16]}。本文参照中华人民共和国水利部批准的《水质叶绿素的测定分光光度法》（SL88-2012）进行实验，着重研究了在不同时间上，叶绿素a的浓度与温度的关系。通过对池塘水中叶绿素a含量的测定，反映出池塘水中浮游植物藻类和叶绿素a的关系，以及温度对这两者的影响。

1 材料与试剂

1.1 取样

2015年12月选定学校池塘6个采样点进行采样，到2016年5月份再在同样的6个点进行采样，每次采样都在上午十点左右。在六个采样点分别取300 ml池塘水，灌于棕色瓶内。为了防止酸化引起的色素溶解，在300 ml水样加入0.3 ml 1 %的碳酸镁悬浊液。并用微孔滤膜过滤水样^[16]。

1.2 主要仪器与试剂

可见分光光度计、抽滤器、微孔滤膜、低温冰箱、离心机、离心管、镊子、比色皿、针式过滤器。1 %的碳酸镁悬浊液、90 %的丙酮溶液、0.1 mol/L的盐酸溶液。

2 干扰及消除

脱镁叶绿素a在接近叶绿素a的波长上亦有吸收，把脱镁叶绿素a与叶绿素a的混合物用0.1 mol/L的盐酸溶液酸化，由于镁原子损失，脱镁叶绿素a降解为脱镁叶绿素a，纯脱镁叶绿素a不发生变化，根据酸化前的纯叶绿素a与酸化后的脱镁叶绿素a吸收峰之比，对表现叶绿素a的浓度作脱镁叶绿素a的校正，从而得到纯叶绿素a的含量^[17] 。

3 分析步骤

3.1 抽滤

将装置连接到真空泵的抽滤器上，加入300 ml的水样，进行减压抽滤，水样刚刚通过微孔滤膜时停止抽滤，使用镊子将滤膜对折，吸干水分，最后放入棕色小瓶中。

3.2 反复冻融法提取

将放有过滤后的微孔滤膜的六个棕色瓶于-80℃冰箱中冰冻20 min，由于过低的温度使细胞质产生冰粒，导致细胞质体变形，细胞壁破裂，达到了破碎细胞的目的。然后在室温条件下避光解冻10 min，使叶绿素等内含物溶出，此过程反复三次^[18] 。三次反复冻融之后，向每个棕色小瓶中加入10 ml 90 %丙酮溶液，首先盖紧塞帽剧烈摇震片刻，接着放置于4℃冰箱中避光浸泡4-12 h，期间摇震2-3次。

3.2.1 反复冻融法的注意事项

由于反复冻融法是利用细胞内冰粒的形成和细胞液浓度的增高引起溶胀来破碎细胞．因此抽滤后的滤膜应保留少许水分，防止藻细胞失水。

3.3 离心

将棕色小瓶中的提取液倒入离心管中，放入离心机，以3500 r/min的速度离心15 min。

3.4 测定

将离心后的上清液倒入1×1 cm比色皿中，用90 ％丙酮溶液作对照，分别测定波长为750 nm，664 nm，647 nm和630 nm处的吸光度值，当含有脱镁叶绿素a时，应测定脱镁叶绿素a的含量。具体做法是：在装有上清液的比色皿内滴加0.1 mol/L 40 μl的盐酸溶液，酸化20 min后分别测定750 nm，665 nm波长处的吸光度值。根据叶绿素波长的吸收，通过公式计算出叶绿素的含量^[17] 。

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