YSI6600-V2快速测定法与实验室震荡法测定叶绿素的探讨

中国环境学会  2011年 03月30日

  宋挺,张军毅,黄君,魏轲,苏首炜
  无锡市环境监测中心站,无锡市曹张新村58号,214023,手机: 13912490210,邮箱: songting2211@163.com
   
  摘  要 对浮游植物中叶绿素测定方法中的YSI6600-V2快速测定与实验室震荡法进行了比较,实验材料采用了梅梁湖夏季丰水期间马山水厂、沙渚、小湾里、犊山口四个监测点位采集的水样。实验结果显示,两种方法的测定结果间的相关性比较好,相关系数为0.837,因此得出两种方法测定结果间的换算公式为Chla震荡= 6.605 ChlYSI-0.029。
  关键词 叶绿素a,YSI6600-V2快速测定法,实验室震荡法
   
  叶绿素a 是水体初级生产力的重要指标,对叶绿素a 进行测定可以了解水体的生产力和富营养化水平,浮游藻类中的叶绿素是衡量水体富营养化的重要指标[1],也是水质监测的常规项目,浮游植物细胞内叶绿素a 含量随种类或类群而有所不同, 同时还受年龄、生长率、光和营养条件的影响[2],根据金相灿研究表明,,水体中叶绿素含量大于10ug/L,就可定义为水华[3]。2007年太湖无锡水域大规模蓝藻爆发,为了及时了解太湖藻类变化情况为市政府决策提供科学依据,无锡市环境监测中心站开始对梅梁湖进行水质预警监测,设置了以梅梁湖饮用水源地、入湖河道口、旅游风景区以及和其他湖体交界段为主的22个点位(见图1),其中,就包括对叶绿素的监测。为应对大批量样品的数据要求,无锡市环境监测中心站购置了YSI6600-V2多参数水质监测仪,以此开展了每天对梅梁湖的应急巡视,并于当天出具包括叶绿素在内的梅梁湖巡视监测报告。
  
  与传统的实验室手工监测相比,YSI6600-V2多参数水质监测仪具有简便快速的优势,在现场就能出具数据,在对叶绿素的测定当中,发现YSI6600-V2多参数水质监测仪能很好的反应叶绿素浓度高低变化的趋势,但在精确性上,与传统实验室手工监测还有差距。本文通过对叶绿素a的手工监测与YSI6600-V2多参数水质监测仪测定出的叶绿素数据结果,对这两种方法做出的数据进行处理与分析,以期得出两者之间的联系,从而更好的为环境预警监测服务。


  1  材料与方法


  1.1 材料
  7月至9月丰水期间梅梁湖巡视中马山水厂、沙渚、小湾里、犊山口四个监测点位采集的水样,分装于1L棕色广口瓶中,不加固定剂固定。
  采样频次:一周一次
  化学试剂:90%丙酮、碳酸镁悬浊液。
  其他材料:醋酸纤维滤膜(0.45 μm)、研钵、抽滤瓶、具塞刻度离心管(10 mL)、移液枪。
 

  1.2 主要仪器与设备
  真空泵、离心机、冰箱、KS-Ⅱ康氏震荡器、UV-分光光度计、YSI6600-V2多参数水质监测仪。


  1.3 实验方法
  为保证实验数据的准确与可比性,YSI6600-V2多参数水质监测仪不在现场监测,而是不加固定剂将水样采集,带回实验室,先将样品倒入YSI6600-V2测量杯中测定完毕后,再倒回进行实验室手工监测,样品须在采样当日尽快完成。测定方法分别如下:
  (1)实验室手工监测(震荡法)
  由于叶绿素a的测定不像其他项目,可以通过标准及各种加标等质控措施衡量监测结果的正确性,在测定过程中,可能会因个人因素造成提取率的不同而使实验结果有较大的差别[4],为了尽量避免这种影响,本文对传统的研磨破碎细胞的方式进行了改进,改为震荡提取,具体方法如下:
  a 水样的浓缩
  装好抽滤装置,在抽滤器上装好醋酸纤维滤膜,过滤前在样品加少量碳酸镁悬浮液,倒入定量体积的样品,水样抽完后,继续抽1 - 2min,以减少滤膜中的水分。
  b 提取
  抽滤完毕后,用镊子小心取下滤膜,将滤膜剪碎,倒入具塞刻度离心管中,使总体积小于10mL,盖上塞子。摇动至整个浸提液为均匀混浊液时开始计时。放入冰箱中静置,静置提取12-18h,取出,用震荡器震荡30-40min,保证提取完全。
    c  离心
  将上述处理好的装有样品的离心管放入离心机中,在3500 - 4000 r /min转速下离心25 - 30min。将上清液移入10mL容量瓶或刻度离心管中,再加少量90%丙酮原提取用的离心管中,再次悬浮沉淀物并离心,再将上清液并入已有上清液的容量瓶或刻度离心管中,重复1 - 2次,直至沉淀物不含色素为止。最后将提取后的上清液定容至10mL。
  d  吸光度的测量  
  将提取后的上清液倒入1cm光程的比色皿中,放入紫外可见分光光度仪中,以90%丙酮为空白,分别测量样品在750nm、663nm、645 nm、630 nm处相应的吸光度值。
  e  计算
  分别在663 nm、645 nm、630 nm波长处的吸光度值减去波长750 nm处的吸光度值即为各自波长的校正光密度值,表示为: OD663、OD 645、OD 630,按下式计算叶绿素a 在90%丙酮中的含量(μg/L) :
  叶绿素a (μg/L ) = [ 11. 64 (OD663 ) - 2. 16(OD 645) + 0. 10 (OD 630) ]V1 ×1000 /V
  其中:V1 为定容体积;
  V为过滤水样的体积。
  (2) YSI6600-V2多参数水质监测仪快速测定


  2 实验结果与讨论


  2.1 实验结果
  水样采自7月至9月丰水期间梅梁湖巡视中马山水厂、沙渚、小湾里、犊山口四个监测点位采集的水样,每周采集一次,共做了47组数据,震荡法数据结果如图2所示,YSI6600-V2测定叶绿素结果如图3所示。 
  由图2与图3可以看出,实验室震荡法与YSI6600-V2多参数水质监测仪测定出不同浓度的这47组的数据中,虽然在具体得出的精确结果中有比较大的差距,但是在不同样品的浓度变化中,趋势基本保持一致。根据这两种方法绘制出的散点图如图4所示。
  散点图显示:震荡法与YSI6600-V2快速测定叶绿素之间的数据结果有线性相关趋势,因此可以进一步做直线回归与相关。
  在叶绿素浓度较高时两种方法测定结果的差别逐渐变大,但是两种方法的测定值之间还是有比较强的相关性的,,相关系数为0.837,如图5所示。得出两种方法测定结果的回归方程为:Chla震荡= 6.605 ChlYSI-0.029。
    
  2.2 讨论
  YSI6600-V2多参数水质监测仪所测定的是全叶绿素,实验室手工震荡法测定的是叶绿素a,但由于7月到9月丰水期间,梅梁湖水域藻类种群构成是以蓝藻门中的微囊藻为绝对优势种,因此,叶绿素a在全叶绿素中的比重相对来说是基本固定的,YSI6600-V2多参数水质监测仪测定的全叶绿素值与实验室手工震荡法测定的是叶绿素a的值也具有可比性,得出两种方法测定结果的回归方程为:Chla震荡= 6.605 ChlYSI-0.029。建议夏季丰水期间梅梁湖巡视叶绿素的数据应在YSI6600-V2多参数水质监测仪现场测定的基础上,矫正后使用。
  由于梅梁湖平水与枯水期间,藻类的种群结构会有比较大的变化,叶绿素a在全叶绿素种的比重也将发生改变,因此,本文得出的转换公式仅适合在夏季梅梁湖丰水期,以微囊藻为绝对优势种时使用。在梅梁湖平水与枯水期间,YSI6600-V2多参数水质监测仪与实验室手工震荡法得出的数据之间的关系,将在今后做进一步的研究。
   
  参考文献
  [1]王 建, 王 骥. 浮游植物叶绿素与脱镁叶绿素的测定方法. 武汉植物学研究, 1984, 2 (2) : 321- 328
  [2]Hallegraeff GM. P igment diveristy, biomass and species diversity of th ree Dutch lakes. Ro tterdam: B ronder2Offset B V , 1976
  [3]金相灿, 屠清瑛. 湖泊富营养化调查规范[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1990: 268-270.
  [4]林少君, 贺立静, 黄沛生, 等. 浮游植物中叶绿素a提取方法的比较与改进[J]. 生态科学,2005, 24(1):9-11.

 
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