908近海海洋化学调查技术规程-第一部分 海水环境化学要素调查.docx
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1、我国近海海洋综合调查与评价专项 海洋化学调查近海海洋化学调查技术规程第一部分 海水环境化学要素调查1 范围本部分规程规定了海洋水环境质量调查的内容、技术要求和方法。指出了提交成果的类别和质量。本部分规程适用于“我国近海海洋综合调查与评价”专项的“海水环境化学要素调查。2 规范性引用文件GB 17378.41998 海洋监测规范 第4部分:海水分析 GB 17378.71998 海洋监测规范 第7部分:近海污染生态调查和生物监测 GB 12763.4 海洋调查规范 海水化学要素观测GB 30971997 海水水质标准3 调查范围调查范围:东经1080012630,北纬16304120,调查海域面
2、积达6.76105km2。在领海基线和10m等深线以内分为11个沿海省市调查海区:辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南。在领海基线以外分九块调查区为:黄河口(渤海)、北黄海、南黄海、长江口、东海、台湾海峡、珠江口、南海、北部湾。4 调查内容4.1调查要素:共计二十个海水化学要素。a) 常规要素:溶解氧、pH、总碱度、悬浮物; b)有机污染:总有机碳、油类; 营养盐:总氮、总磷、溶解态氮、溶解态磷、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、活性磷酸盐、活性硅酸盐; c)重金属:铜、铅、锌、铬、镉、汞、砷。4.2调查时间:2004年夏季,2005年冬季,2005年春季,2005年秋季四航
3、次调查。5 样品的采集与贮存5.1 采样层次溶解氧、pH、总碱度(ALK)、悬浮物、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐,活性磷酸盐,活性硅酸盐采样层次为表层、10m、30m、底层。总有机碳、总氮、总磷,采集一半的站位,采样层次为表层、10m、30m、底层。油类、重金属(铜、铅、锌、铬、镉、汞、砷等),采集一半的站位,只采表层样品。5.2 准备工作5.2.1 根据各调查要素分析所需水样量和对采水器材质的要求(如重金属样品不得用金属采水器),选择合适容积和材质的采水器,并洗净。叶绿素a、油类则用抛浮式采水器单独采集。5.2.2 水样采上船甲板后,先填好水样登记表(见表A.1),并核对一遍瓶号。然后,应按以下分
4、样顺序分装水样:溶解氧、pH、五项营养盐。5.3 样品采集与贮存5.3.1 溶解氧5.3.1.1水样瓶容积约为120mL(事先测定容积准确至0.1mL)的棕色磨口硬质玻璃瓶,瓶塞应为斜平底。5.3.1.2将乳胶管的一端接上玻璃管,另一端套在采水器的出水口,放出少量水样洗涤水样瓶二次。然后,将玻璃管插到水样瓶底部,慢慢注入水样,并使玻璃管口始终处于水面下,待水样装满并溢出水样瓶体积的1/2时,将玻璃管慢慢抽出,瓶内不得有气泡。每一水样装取2瓶。立即用自动加液器(管尖在紧靠液面下)依次注入1.0 mL氯化锰溶液C (MnCl2)= 2.4 mol/ L和1.0 mL碱性碘化钾溶液C (NaOH)=
5、 5.4 mol/ L,C(KI)= 1.8 mol/ L,应注意此加液管外壁不得沾有碘试剂。加液后立刻塞紧瓶盖并用手压住瓶塞和瓶底,将水样瓶缓慢地上下翻转20次。将水样瓶浸泡於水中,有效保存时间为24h(对於受有机物污染严重的水样,则须立即滴定)。5.3.2 pH 5.3.2.1 水样瓶为容积约50 mL具双层盖的广口聚乙烯瓶。5.3.2.2用少量水样洗涤样品瓶二次,慢慢地将瓶子注满水样,立即旋紧瓶盖,存於阴暗处,放置时间不得超过2h。对于不能在2h内测定的水样,应加入1滴氯化汞溶液(= 25g/L)固定,旋紧瓶盖,混合均匀。有效保存时间为24h。5.3.3 营养盐 5.3.3.1 磷酸盐、
6、硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐水样合并装於同一个水样瓶中。5.3.3.2 水样瓶为容积约500 mL具双层盖的高密度聚乙烯瓶。初次使用前,必须用体积分数为1% 盐酸浸泡7d,然后洗涤干净,备用。5.3.3.3 滤膜:海水过滤滤膜为孔径0.45m的混合纤维素酯微孔滤膜。使用前须用体积分数为1% 盐酸浸泡12h,然后用蒸馏水洗至中性,浸泡於蒸馏水中,备用。每批滤膜经处理后,应对各要素作膜空白试验,确认滤膜符合要求后,空白值应低於各要素的检测下限方可使用。若任一要素的膜空白超过其检测下限时,应更换新批号滤膜。5.3.3.4 装取方法与贮存:用少量水样荡洗水样瓶二次,然后,装取约500 mL水样。立即用处理过
7、的滤膜过滤於另一个500 mL水样瓶中。若需保存,应加入占水样体积千分之二的三氯甲烷(剧毒,小心操作!),盖好瓶塞,剧烈振摇1min,放在冰箱或冰桶内于46低温保存,有效保存时间为24h。未经三氯甲烷固定和冷藏的水样,必须在采样后2h内测定。5.3.4 重金属 大部分海水中重金属的含量极低,因此,在样品采集、分样、过滤、储存或预富集等一系列操作中,防止样品沾污十分重要。在样品采集、运输和存储过程中,除汞建议用石英或pyrex玻璃存储容器外,应使用塑料器皿(聚四氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯等),另外应避免使用有色的塑料器具和移液枪头。船内没有标准洁净室实验室,替代方案是在船上实验室内安装洁净工作台。操
8、作时应戴洁净的手套,并穿工作服。采样器、滤膜(用0.45 Nuclepore膜)、塑料和玻璃存储器皿、以及处理过程中用到的器皿应经过严格的清洗,清洗完后的器皿和滤膜用洁净的塑料袋和器皿装好。所使用的试剂空白应小于被测定物的5%。一般拟用最高纯度的各类试剂。必要时需要对试剂做纯化处理。处理过程中用到的水,可以通过对蒸馏水再次在石英蒸馏器中亚沸蒸馏,接着经过Millipore-Q系统得到。6 分析方法表1.海水化学要素分析项目与方法序号分析项目分 析 方 法检 出 限规 范 性 引 用 文 件1溶解氧碘量法GB 17378.419982pHpH计法GB 12763.43总碱度pH法GB 12763
9、.44悬浮物重量法GB 17378.419985总有机碳仪器法6油类紫外分光光度法60.5g/LHY 003.47总氮过硫酸甲氧化法3.78mol/LGB 12763.48总磷过硫酸甲氧化法0.09mol/LGB 12763.49溶解态氮溶解态氮和溶解态磷海水样品过滤处理后,采用总氮和总磷的过硫酸甲氧化法测定。10溶解态磷11硝酸盐氮锌镉还原比色法0.05mol/LGB 12763.412亚硝酸盐氮萘乙二胺分光光度法0.02mol/LGB 17378.4199813铵盐次溴酸盐氧化法0.03mol/LGB 17378.4199814活性磷酸盐磷钼蓝分光光度法 0.02mol/LGB 12763
10、.415活性硅酸盐硅钼黄法 0.45mol/LGB 12763.416砷原子荧光法0.5g/L17汞原子荧光法0.007g/L18铜无火焰原子吸收分光光度法0.2g/LGB 17378.4199819铅无火焰原子吸收分光光度法0.03g/LGB 17378.4199820镉无火焰原子吸收分光光度法0.01g/LGB 17378.4199821锌火焰原子吸收分光光度法3.1g/LGB 17378.4199822总铬无火焰原子吸收分光光度法0.4g/LGB 17378.419986.1 溶解氧(碘量法)6.1.1方法原理水样中溶解氧与氯化锰和氢氧化钠反应,生成高价锰棕色沉淀。加酸溶解后,在碘离子存
11、在下即释出与溶解氧含量相当的游离碘,然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定游离碘,换算溶解氧含量。6.1.2试剂及其配制除另有说明,所用试剂均为分析纯,水为蒸馏水和等效纯水。6.1.2.1氯化锰溶液称取210g氯化锰(MnCl24H2O),溶于水,并稀释至500mL。6.1.2.2碱性碘化钾溶液称取250g氢氧化钠(NaOH),在搅拌下溶于250ml水中,冷却后,加75g碘化钾(KI),稀释至500mL,盛于具橡皮塞的棕色试剂瓶中。6.1.2.3硫酸溶液:(11)在搅拌下,将50mL浓硫酸(H2SO4,1.84g/mL)小心地加到同体积的水中,混匀。盛于试剂瓶中。6.1.2.4硫代硫酸钠溶液: C(Na
12、2S2O35H2O)=0.01mol/L称取25g硫代硫酸钠(Na2S2O35H2O),用刚煮沸冷却的水溶解,加入约2g碳酸钠,移入棕色试剂瓶中,稀释至10L,混匀,置于阴凉处。硫代硫酸钠浓度的标定:移取10.00mL碘酸钾标准溶液(6.1.2.7),沿壁流入硫量瓶中,用少量水冲洗瓶壁,加入0.5g碘化钾(6.1.2.6),沿壁注入1.0mL硫酸溶液1+3,搅拌下,将1体积浓硫酸(H2SO4,1.84g/mL)慢慢加入3体积水中,趁热滴加高锰酸钾溶液(6.1.2.8),至溶液略呈微红色不褪色为止,盛于棕色试剂瓶中,塞好瓶塞,轻荡混匀,加少许水封口,在暗处放置2min。轻轻旋开瓶塞,沿壁加入50
13、mL水,在不断振摇下,用硫代硫酸钠溶液(6.1.2.4)滴定至溶液呈淡黄色,加入1mL淀粉溶液(6.1.2.5),继续滴定至溶液蓝色刚褪去为止。重复标定,至两次滴定读数差小于0.05mL为止。按下式计算其浓度: (1)式中:C(Na2S2O3 ) 硫代硫酸钠标准溶液浓度,mol/L; 硫代硫酸钠标准溶液体积,mL。6.1.2.5淀粉溶液:5g/L称取1g可溶性淀粉,用少量水搅成糊状,加入100mL煮沸的水,混匀,继续煮至透明。冷却后加入1mL乙酸,稀释至200mL,盛于试剂瓶中。6.1.2.6碘化钾(KI,化学纯)6.1.2.7碘酸钾标准溶液: C(1/6KIO3)0.0100 mol/L称取
14、3.567g碘酸钾(KIO3,优级纯,预先在120C烘2h,置于硅胶干燥器中冷却),溶于水中,全量移入1 000mL量瓶中,加水至标线,混匀,置于冷暗处,有效期为一个月, 此溶液为0.100 mol/L。使用时量取10.00mL加水稀释至100mL,此液浓度为0.0100 mol/L。6.1.2.8高锰酸钾溶液:C(1/5KmnO4)=0.01 mol/L称取3.2g高锰酸钾(KMnO4),溶于200mL水中,加热煮沸10min,冷却,移入棕色试剂瓶中,稀释至10L,混匀。放置7d左右,用玻璃砂芯漏斗过滤。6.1.3 仪器与设备 水样瓶:容积125mL左右,瓶塞为锥形,磨口要严密,容积须经校正
15、; 玻璃管:直径5mm6mm,长12cm; 乳胶管:直径同玻璃管,长20cm30cm; 溶解氧滴定管:25mL,分刻度0.05mL; 电磁搅拌器:转速可调至150r400r/min; 玻璃磁转子:直径约3mm5mm,长25mm; 锥形烧瓶:250mL; 碘量瓶:250mL; 量筒:100mL; 烧杯:500mL,1 000mL; 双联打气球; 试剂瓶:500mL,5个;棕色10,2 500mL; 定量加液器:5mL,4个; 移液吸管:20mL; 一般实验室常备仪器和设备。6.1.4 分析步骤6.1.4.1 样品固定后约1h或沉淀完全后打开瓶塞(若在水样瓶中全量滴定,则勿摇动沉淀,小心地虹吸出上
16、部澄清液),立即用定量加液器注入1.0mL硫酸溶液(6.1.2.3)。6.1.4.2 塞好瓶塞,反复颠倒样品至沉淀全部溶解。静置5min,小心打开溶解氧瓶塞,量取100mL(或适量)经上述处理后的水样,移入锥形瓶中(若全量滴定,可不移入锥形瓶),并顺瓶壁轻轻放入一个玻璃磁转子,将锥形瓶置于滴定台上。6.1.4.3将已标定的硫代硫酸钠溶液(6.1.2.4)注满溶解氧滴定管,开动电磁搅拌器,进行滴定。6.1.4.4待溶液呈淡黄色时,加1mL淀粉溶液(6.1.2.5),继续滴定至蓝色刚刚褪去。将滴定管读数记于表A.2中。6.1.5 记录与计算6.1.5.1水样中溶解氧浓度按下式计算:(2)式中: 水
17、样溶解氧浓度,mg/L;V 滴定样品时用去硫代硫酸钠溶液体积,mL;c 硫代硫酸钠溶液的浓度,mol/L;V1 滴定用全部或部分固定水样的体积,mL;,其中V2 固定水样总体积(水样瓶的容积),mL;2为试剂(氯化锰溶液和碱性碘化钾溶液)体积,mL;6.1.5.2饱和度计算 氧的饱和度()O2/O2100(3)式中:O2 测得的含氧量,mg/L; O2 现场的水温及氯度条件下,样品中氧的饱和含量,mg/L。6.1.5.3 按表A.2的要求填写记录。6.1.6 注意事项a) 滴定临近终点,速度不宜太慢,否则终点变色不敏锐。如终点前溶液呈紫红色,表示淀粉溶液变质,应重新配制。b)水样中含有氧化物质
18、可以析出碘产生正干扰,含有还原性物质消耗碘产生负干扰。6.2 pH(pH计法)6.2.1方法原理海水的pH值是根据测定玻璃-甘汞电极对的电动势而得。将海水水样的pH与标准溶液的pH和该电池电动势的关系定义为:pHX=pHS+(ES-EX)/2.3026(RT/F)(4)当玻璃-甘汞电极对插入标准缓冲溶液时:令:A = pHS + (5)当玻璃-甘汞电极对插入水样时,则:(6)在同一温度下,分别测定同一电极对在标准缓冲溶液和水样中的电动势,则水样的pH值为:(7)式中: pHX 水样的pH值;pHS 标准缓冲溶液的pH值;EX 玻璃-甘汞电极对插入水样中的电动势,单位为毫伏(mV);ES 玻璃-
19、甘汞电极对插入标准缓冲溶液中的电动势,单位为毫伏(mV);R 气体常数;F 法拉第常数;T 热力学温度,单位为开(K)。6.2.2 试剂及其配制除另有说明外,所用试剂均为分析纯,水为蒸馏水或等效纯水。6.2.2.1 试剂预处理a)磷酸二氢钾(KH2PO4):置於1155烘箱中烘2h,于干燥器中冷却至室温。b)磷酸氢二钠(Na2HPO4):置於1155烘箱中烘2h,于干燥器中冷却至室温。c)十水四硼酸钠(Na2B4O710H2O):置於盛有蔗糖饱和溶液的干燥器中48h,并存於此干燥器中备用。6.2.2.2 pH标准缓冲溶液a) 0.025mol/L磷酸二氢钾和0.025mol/L磷酸氢二钠混合标
20、准缓冲溶液(25时,pHs= 6.864):称取3.39g磷酸二氢钾(6.2.2.1.1)和3.55g磷酸氢二钠(6.2.2.1.2)溶于水中并稀释至1 000mL,加1.0 mL三氯甲烷,混匀,保存于聚乙烯瓶中。使用期三个月。使用标准缓冲溶液时,应采用测定溶液温度下的标准pH值(见表2)。b) 四硼酸钠标准缓冲溶液:C (Na2B4O710H2O)= 0.010mol/L(25时,pHs= 9.182):称取3.80g十水四硼酸钠(6.2.2.1.3)溶于刚煮沸冷却的蒸馏水,并稀释至1 000 mL,加1.0 mL三氯甲烷,混匀,保存于聚乙烯瓶中,瓶口用石蜡熔封。可稳定三个月。开瓶后,使用期
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