海水介质中一氧化氮分析方法的建立及其应用

论文摘要

一氧化氮（NO）是一种气体小分子自由基,广泛存在于动物、植物和微生物等各种生物有机体中。目前NO已成为医学界、生物学界以及化学界等领域研究的热点问题之一。但是,NO在海洋中的研究几乎为空白。研究海洋中NO对深入了解NO对海洋生态的影响以及在海洋氮循环过程中的作用有重要意义。本论文以天然海水介质中的NO为研究对象,主要进行了以下几方面的研究:（1）建立了海水中NO的测定方法—荧光法和化学发光法,并确定了最佳实验条件;同时对这两种方法进行了比较;（2）首次利用荧光法和化学发光法调查了胶州湾及其邻近海域表层海水中NO的分布特征、周日变化规律以及海—气之间的源汇关系。主要研究结果如下:1、海水介质中NO的荧光分析法基于NO在碱性条件下与2, 3-二氨基萘（DAN）反应的专一性以及反应产物的强荧光性,建立了一种吹扫捕集与荧光检测联用技术测定海水中NO的分析方法,并对荧光检测条件和吹扫捕集条件进行了优化,选择激发波长383nm、发射波长410nm作为荧光检测条件,最佳反应温度在10～20℃范围内,吹扫流量为400mL/min、吹扫时间为30min时捕集效率最高。在优化后的实验条件下,该方法检出限为6.7×10-11mol/L,线性范围是1.4×10-10～1.9×10-8mol/L,相关性良好,平均回收率为83.8%,相对标准偏差为7.2%。2、海水介质中NO的化学发光分析法利用鲁米诺-H2O2发光液与NO反应产生光信号的原理,建立了测定海水中NO的化学发光法。探讨了鲁米诺-H2O2化学发光体系测定海水中NO的可行性,结果表明,海水中一些离子对NO的测定有一定的影响,但是通过EDTA的掩蔽可以将干扰降到实验允许的误差范围之内。并优化了测定海水中NO的实验条件:在试验的五种缓冲体系中碳酸盐体系为最佳,且pH为9.2时峰面积最大;最佳鲁米诺和H2O2浓度分别为8.4×10-5mol/L、1×10-2mol/L;最佳测定温度为20℃;掩蔽剂EDTA的最佳浓度为1×10-3mol/L。该方法的检出限为3.4×10-12mol/L,线性范围为9.8×10-101.4×10-12mol/L,相关系数R2=0.995,相对标准偏差（RSD）为13.6%。3、方法对比利用荧光法和化学发光法测定了亚心形扁藻和中肋骨条藻在生长过程中藻液中NO的含量,通过对两种方法的测定结果进行比较,证明这两种方法测定值之间没有显著性差异,说明这两种方法测定藻液中NO是可行的。同时由于荧光法和化学发光法检测限低,适合海水中NO的分析研究。4、胶州湾及其邻近海域NO的浓度分布于2009年11月和2010年8月对胶州湾及其邻近海域表层海水中NO进行了调查研究。结果表明,NO平均浓度及范围分别是0.26±0.14（未检测～0.50±0.01）nmol/L、0.47±0.25（0.27～1.27）nmol/L。在调查区域表层海水中NO在水平分布上呈现一定的分布特征,胶州湾内平均浓度高于湾外平均浓度,在湾内NO浓度最高值出现在北部A2站位,湾外NO浓度高值区出现在调查区域的东部。周日变化研究表明,NO在白天浓度相对较高,而夜间NO浓度较低。说明海水中NO含量受光照影响较大。相关性分析表明,NO和溶解氧之间存在着一定的负相关性,在白天NO与NO2-也有一定的相关性。海水中NO源与汇的研究表明,在2009年11月调查海域,白天海洋是大气中NO的源,由于缺少夜间海水中NO的准确浓度,故夜间的源汇情况尚不清楚;在2010年8月调查海域,海洋是大气中NO的源。上述研究结果提供了测定海水介质中NO的分析方法,初步研究了胶州湾及其邻近海域中NO的分布,为进一步研究NO在海洋氮循环中的地位和作用提供了实验基础和依据,对NO的海洋生物地球化学研究有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 NO 的基本性质
• 1.2 大气中的NO
• 1.2.1 大气中NO 的源与汇
• 1.2.2 大气中NO 的作用
• 1.3 海洋中的NO
• 1.3.1 海洋中NO 的来源与转化
• 1.3.2 NO 在氮的海洋生物地球化学循环中的地位
• 1.4 浮游植物体系中的NO
• 1.4.1 浮游植物内源NO 的生成
• 1.4.2 NO 对浮游植物的作用
• 1.5 NO 的测定方法
• 1.5.1 液相中NO 的测定
• 1.5.2 海水中NO 的测定
• 1.6 本论文的目的和拟解决的问题
• 2 海水介质中 NO 的荧光分析法
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 仪器与试剂
• 2.1.2 实验准备
• 2.1.3 样品采集
• 2.1.4 分析测定步骤
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 分析原理
• 2.2.2 测定NO 的荧光条件
• 2.2.3 DAN 与NO 反应介质的确定
• 2.2.4 温度对NO 与DAN 反应的影响
• 2.2.5 溶解氧对DAN 与NO 反应的影响
• 2.2.6 光照对DAN 与NO 反应的影响
• 2.2.7 制备NO 饱和溶液的时间
• 2.2.8 NO 饱和溶液的保存时间
• 2.2.9 NO 饱和溶液浓度的校正
• 2.2.10 吹扫捕集分析条件的优化
• 2.2.11 工作曲线
• 2.2.12 分析方法的质量评价
• 2.3 小结
• 3 海水介质中 NO 的化学发光分析法
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 仪器与试剂
• 3.1.2 实验准备
• 3.1.3 发光值的测定
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 分析原理
• 3.2.2 测定天然水体中NO 的可行性
• 3.2.3 发光液的稳定和保存时间
• 3.2.4 实验条件的优化
• 3.2.5 工作曲线及SNAP 校准曲线
• 3.2.6 分析方法的质量评价
• 3.2.7 样品的保存实验
• 3.3 小结
• 4 方法对比
• 4.1 荧光法和化学发光法对比
• 4.1.1 实验准备
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.2 电化学法与荧光法和化学发光法对比
• 4.3 小结
• 5、胶州湾及其邻近海域中NO 的分布
• 5.1 调查航次及样品采集
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 表层海水中 NO 的含量
• 5.2.3 NO 与三氮以及溶解氧的关系
• 5.2.4 关于海洋中 NO“源”与“汇”的讨论
• 5.3 小结
• 6 结论与认识
• 6.1 结论
• 6.2 本论文的创新点和不足
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文与研究成果