1、海洋中磷的測(cè)定方法海水中的磷酸鹽的測(cè)定方法：基本原理: 磷鉬黃磷鉬藍(lán)7PO43- + 21NH4 + + 12 Mo7O246- + 72 H+ = 7(NH4)3PMo12O40 +36 H2O磷鉬黃 在酒石酸銻鉀存在下，磷鉬酸中的一部分Mo6+離子被 抗壞血酸還原成Mo5+ ,生成叫做“鉬藍(lán)”的物質(zhì)，也就是磷鉬黃被還原成磷鉬藍(lán)，在885nm下進(jìn)行比色測(cè)定。(NH4)3PMo12O40H3PO42Mo2O5H3PO410MoO3 2Mo2O5主要干擾元素： Si, Fe及微量的As, Cr, Nb等。消除干擾方法：除Si: 控制適當(dāng)酸度。磷鉬雜多酸與硅鉬雜多酸生成的酸度不同，磷鉬雜多酸生成的

2、酸度較高，在控制較高的酸度下，加入鉬酸銨后立即加入還原劑可避免硅鉬藍(lán)生成。除Fe： Fe的存在會(huì)消耗大量抗壞血酸，通?？梢约臃c使其和成穩(wěn)定的FeF63-絡(luò)離子，抑制與抗壞血酸的反應(yīng)，海水中Fe很少，加酒石酸銻鉀也能掩蔽Si和Fe的干擾。除微量的As, Cr, Nb：加入酒石酸銻鉀和氟化鈉可消除干擾，由于海水中較少，所以一般不加氟化鈉。方法名稱檢測(cè)范圍（mol/L)精密度(%)文獻(xiàn)磷鉬藍(lán)法（M-R)0.0228215Denies(1920);Mruphy and Riley (1962)； Srickland and Parsons(1972);Broberg and Petterson (

3、1988)有機(jī)溶劑萃取法0.0020.81Reenfield and Kalber(1955); Stephen(1963); Paul et al(1960);Strickland and Parsons(1972)氫氧化鎂共沉淀Mg(OH)2(MAGIC)2.813Karl and Tien(1992); Thomson-Bulldis and Karl (1998)流動(dòng)注射法（FIA)0.031.513Korenaga and Sun (1996); Perez-Ri et al(2001)毛細(xì)電泳法0.51003Himeno(2002)電化學(xué)法-Stevens(1979)色譜法-Gla

4、zier & Arnold （1988酵素分析法-Haddad and Jackson (1990)熒光分析法0.11113Tomas Perez-Ruiz(2001)導(dǎo)數(shù)分光光度法013312王尊本（1991）磷鉬酸-孔雀-PVA體系分光光度法-Hashitani et al.(1987)水體中幾種磷的測(cè)定方法流動(dòng)注射分析1 . P r e c is io n 1 .5 % a t 3 M2 . D e te c tio n L im it 0 .0 5 M3 . 9 0 s a m p le s p e r h o u r P u m p5 0oCS W I VM ix e dR

5、e a g e n ts DA s c o r b ic A c idI V I n je c tio n V a lv eD D e te c to r (8 8 5 n m )( J o h n s o n a n d P e tty , A n a l. C h e m ., 5 4 , 1 1 8 5 , 1 9 8 2 )水體中磷的賦存形式歸納起來(lái)水體中磷的賦存形式包括6種形式：SRP,DAHP,DOP,TDP,PIP,POPTP,DTP中均含有機(jī)磷，需要進(jìn)行測(cè)定前處理，將其氧化分解成無(wú)機(jī)磷酸鹽，然后測(cè)定，通常采用高溫氧化或加入強(qiáng)氧化劑進(jìn)行氧化消解。如過(guò)氯酸鉀消化氧化法，過(guò)硫酸鉀消化

6、氧化法，UV照射法。水體中的不同形態(tài)磷的分析方法水體中的不同形態(tài)磷的分析方法 （續(xù)） 近年來(lái)，發(fā)現(xiàn)浮游植物不僅可以直接利用無(wú)機(jī)磷，還可吸收部分有機(jī)磷，揭示了有機(jī)磷對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)可能起到一個(gè)關(guān)鍵的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給的作用，從而促進(jìn)了有機(jī)磷的形態(tài)細(xì)分研究!隨著核磁共振( NMR) 等現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的應(yīng)用，成功地建立了較為可靠的 DOP 分析新方法，分離并測(cè)定了海洋 環(huán) 境 中 有 機(jī) 磷 的 單 體 形 態(tài)，如 磷 酸 單 酯( Phosphomonoester), 核苷磷酸鹽( P-nucleosides) ,多 聚 磷 酸 鹽 ( Polyphosphates ) , 偏 磷 酸 鹽(Metaphos

7、phate), 膦酸酯( Phosphonate) 等，可望成為探索有機(jī)磷生物地球化學(xué)的重要研究方向。沉積物中磷的分析方法： 沉積物中的磷根據(jù)不同的提取方法分成幾種形態(tài)，提取出的磷轉(zhuǎn)化成可溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷，然后按溶解無(wú)機(jī)磷的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。沉積物中磷的連續(xù)分級(jí)提取方法沉積物中磷的連續(xù)分級(jí)提取方法（續(xù)） 綜觀水環(huán)境中生源要素磷的賦存形態(tài)及其分析方法研究進(jìn)展，建立水體及其沉積物中痕量、超痕量不同形態(tài)磷( 尤其是有機(jī)磷的單形態(tài)) 的創(chuàng)新分析方法，沉積物中各形態(tài)磷的專屬性提取劑及其提取有效性的分子表征與檢測(cè)，同時(shí)結(jié)合宏觀與微觀尺度上的生源要素磷生物地質(zhì)學(xué)和不同形態(tài)磷的遷移“循環(huán)與轉(zhuǎn)化”的理論模擬等方面將

8、是未來(lái)的重要前沿研究領(lǐng)域，這對(duì)于探索全球磷循環(huán)，揭示生態(tài)環(huán)境演化具有重要的科學(xué)意義。海洋中磷限制問(wèn)題 歷史上對(duì)海洋系統(tǒng)中磷酸鹽的研究相對(duì)氮的研究要少，因?yàn)榱姿猁}一直不被認(rèn)為會(huì)成為典型的限制營(yíng)養(yǎng)鹽。雖然越來(lái)越多的水域被認(rèn)為存在磷的限制，但大部分海洋系統(tǒng)中常常出現(xiàn)的是硝酸鹽限制，鐵限制。最近的研究表明整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)可能是硝酸鹽限制的，但系統(tǒng)內(nèi)的部分區(qū)域存在著磷限制。另外人類活動(dòng)的影響，使大量超過(guò)Redfield N/P比值的營(yíng)養(yǎng)鹽輸入到海洋，從而使部分系統(tǒng)磷限制越來(lái)越嚴(yán)重。磷與海洋初級(jí)生產(chǎn) 1934年研究者發(fā)現(xiàn)在深海中海洋有機(jī)物和溶解營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的C/N/P的元素組成驚人的相似。這就使他們 假設(shè)浮

9、游生物具有相對(duì)固定的C/N/P的元素比值。這個(gè)比值就是著名的Redfield比值。Alfred Redfield 是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的。這個(gè)比值經(jīng)受住了時(shí)間的檢驗(yàn)，而且在所有的大洋盆地均重復(fù)出現(xiàn)。這個(gè)比值 的普遍存在使人們意識(shí)到自養(yǎng)生物是按這個(gè)比例吸收氮和磷的，并且死亡分解雙將這些元素釋放回海水中。 Redfield 指了浮游生物的N/P比值的平均值 （16）與深海中的比值（15）相似，并非是一種巧合或浮游生物適應(yīng)海洋中的計(jì)量比值，而是浮游植物調(diào)整成海洋的N/P比值以適應(yīng)固氮的需要。 海洋中磷的濃度并不是由河流的輸入與沉積物埋葬輸出比例來(lái)設(shè)定的，而是因藍(lán)細(xì)菌固氮的無(wú)機(jī)氮濃度而調(diào)整N/P比值的。因此當(dāng)

10、氮成為限制初級(jí)生產(chǎn)的元素時(shí)，氮固定生物會(huì)為生態(tài)系統(tǒng)提供無(wú)機(jī)氮，在地質(zhì)時(shí)間尺度上，磷限制著海洋生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。 象藍(lán)細(xì)菌這樣的固氮生物在氮固定過(guò)程中需要大量鐵，而在大洋寡營(yíng)養(yǎng)區(qū)域，鐵的輸入很少，氮固定受到鐵的限制， 進(jìn)而使世界大洋中仍保持著氮限制情況。而固氮生物可能受到磷限制，再加上鐵限制，因而在一些大洋區(qū)域磷的可利用性可能限制著氮的固定。 Redfield比值并非是所有海洋生物的最適比值，這只是一個(gè)不同物種N/P比值（8.245）的平均值，不同物種的N/P比值會(huì)隨著它的生態(tài)條件而變化的。更進(jìn)一步地講，Redfield比值的變動(dòng)事實(shí)上是響應(yīng)于藻類營(yíng)養(yǎng)水平、分類關(guān)系、是否磷吸附在生物體表面還是進(jìn)

11、行細(xì)胞內(nèi)等。 北太平洋副熱帶環(huán)流區(qū)ALOHA站9年觀測(cè)結(jié)果顯示水體中的氮和磷的貯池存在復(fù)雜的相互作用，表明目前該區(qū)浮游生物生長(zhǎng)速率處于凈氮固定隱退而磷控制的時(shí)期。從長(zhǎng)時(shí)間尺度和大范圍來(lái)講，在開放海洋環(huán)境是氮限制還是磷限制主要取決于氮固定和反硝化的平衡情況。目前的磷限制，在缺乏氮固定情況下可以轉(zhuǎn)化成氮限制。 同樣的，在大西洋的觀測(cè)也表明大西洋海盆中存在磷的限制或者共同限制，在過(guò)去的50多年里北半球海洋海水的N/P比值存在時(shí)間的波動(dòng)變化，這也表明海洋碳循環(huán)的生物部分是處于不穩(wěn)定狀態(tài)。但人們必須意識(shí)到顆粒物質(zhì)藻細(xì)胞所測(cè)得的N/P比值會(huì)受到磷在表面吸附和進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的磷量分配的影響。藻細(xì)胞總的C/N/P

12、比值的結(jié)果會(huì)顯現(xiàn)出Redfield 比值，但細(xì)胞內(nèi)部則高于Redfield比值。 一些pico級(jí)的浮游植物會(huì)在低磷濃度下生存，如原綠球藻(Prochlorococcus),巨球藻（Synechococcus),因而由它們產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)的元素比例會(huì)與Redfield比值不同。 上面的觀測(cè)結(jié)果在實(shí)際應(yīng)用時(shí)一定要將適當(dāng)?shù)卦u(píng)估浮游植物營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)水平，了解浮游植物的營(yíng)養(yǎng)需求以及測(cè)定各種浮游植物磷貯池進(jìn)行綜合考慮。理想狀況下，還可以結(jié)合限制方面的遺傳和生理學(xué)方面的測(cè)定。有機(jī)磷形態(tài)的利用 在海洋中大多數(shù)情況下有機(jī)磷不能被活體生物所直接利用，因?yàn)橛袡C(jī)磷不能被細(xì)胞直接吸收。有機(jī)磷 需要轉(zhuǎn)化成正磷鹽后才能被生物吸收

13、利用。為了響應(yīng)磷限制，有些浮游植物種類會(huì)產(chǎn)生酶以催化有機(jī)物水解分裂釋放出磷酸鹽。 象堿性磷酸酶就可以在磷限制情況下大量產(chǎn)生，以分解有機(jī)磷。此外細(xì)胞分解還會(huì)釋放了專屬酶，如磷酸單酯酶、磷酸二酯酶、核酸酶、核酣酸酶等，以分解專屬的有機(jī)磷。 在海洋的大部分區(qū)域，特別是表層水中，溶解磷主要是以溶解有機(jī)磷（DOP）形式，因而這些區(qū)域的生產(chǎn)力主要依靠有機(jī)物礦化再生出來(lái)的生物可利用的磷。DOP 的再生成為這些區(qū)域生物可利用磷的主要來(lái)源。在太平洋寡營(yíng)養(yǎng)環(huán)流區(qū)的ALOHA站觀測(cè)到的生物可利用有機(jī)磷超過(guò)了SRP， 浮游植物主要利用DOP做為磷源。 浮游植物的各類不同，其對(duì)磷的需求也會(huì)不同，因而浮游植物的C/N/P

14、比值也會(huì)不同。這可以通過(guò)加富實(shí)驗(yàn)顯現(xiàn)了來(lái)。如赫氏圓石藻（Emiliania huxleyi）赤潮發(fā)生低NO3/PO4情況下。這也意謂著E.huxleyi 快速生長(zhǎng)需要較高濃度的磷酸鹽。 浮游植物是否受水體中磷酸鹽的脅迫，可以通過(guò)測(cè)定堿性磷酸酶來(lái)評(píng)估，磷酸鹽濃度越低，生物產(chǎn)生的磷酸酶會(huì)越多。 在Monterey Bay, California，甲藻可以通過(guò)堿性磷酸酶利用有機(jī)磷來(lái)補(bǔ)充磷的需求，而與其共存的硅藻則不行。我們?cè)跂|海也發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象。磷對(duì)海洋固氮的限制 一些浮游植物,象束毛藻（Trichodesmium spp.)、其它固氮菌具有固定大氣中N2的生理功能，但它們固定N2的能力會(huì)受到磷酸鹽（

15、和痕量金屬）生物可利用性的限制。 在熱帶寡營(yíng)養(yǎng)區(qū)的單細(xì)胞固氮藍(lán)細(xì)菌可以更好適應(yīng)低磷環(huán)境是因?yàn)槠淞叫。休^高的比面積以利用對(duì)磷酸鹽的吸收。 具有利用DOP的固氮菌在營(yíng)養(yǎng)鹽競(jìng)爭(zhēng)中具有一定優(yōu)勢(shì)。例如束毛藻（Trichodesmium spp.)可以清除有機(jī)磷中專屬的有機(jī)磷膦酸酯，以前認(rèn)為不可能被生物體利用的磷源。 從地質(zhì)時(shí)間尺度來(lái)看，海洋磷的貯池是海洋生產(chǎn)的全部有機(jī)物量所需要磷的限以上， 也就是說(shuō)不存在磷限制。但從地質(zhì)時(shí)間瞬間來(lái)看，海洋的初級(jí)生產(chǎn)會(huì)因?yàn)槠渌蛩兀ㄨF、光、營(yíng)養(yǎng)鹽或其它限制因子）的影響而低于這個(gè)磷限。大洋寡營(yíng)養(yǎng)區(qū)中的外源磷主要通過(guò)大氣塵埃沉降來(lái)補(bǔ)充，鐵也是通過(guò)這個(gè)途徑。氣溶膠中的磷濃度和形態(tài)會(huì)隨著塵埃來(lái)源不同和季節(jié)不同而發(fā)生變化。 在大洋的高營(yíng)養(yǎng)低葉綠素區(qū)域，鐵能夠提高初級(jí)生產(chǎn)?？偲饋?lái)講，這些地區(qū)呈現(xiàn)的是氮限制，而氮固定是受到磷和鐵的限制。 目前對(duì)于探討浮游植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)鹽限制問(wèn)題，有以上三種方法：（1）營(yíng)養(yǎng)鹽比例法。水體中的浮游植物大體是按Redfield比例