实验原理
生活污水以及造纸、食品、纤维等工业废水中含有许多有机物。他们不经处理直接排放时,会使水体受到有机物污染。有机物质能被好氧微生物分解,同时消耗水中的溶解氧。水体富营养化,即水中有机物增多了,有利于水中微生物大量繁殖生长,使生化需氧量(BOD)增高,水中溶解氧量减少,造成了水生动物(如鱼类、两栖类等)缺氧而窒息死亡。生化需氧量(BOD)是指水中微生物分解有机物的生物化学氧化过程所需要的溶解氧量。其数值越高,表示水中需氧的有机污染物越多。水中有机物含量高,就会使溶解氧消耗多,BOD值变大,水质也就越来越差。根据BOD值对河流的清洁度分类如下:
BOD(mg·L-1) 清洁程度
1 非常清洁
2 清洁
3 尚清洁
5 稍污染
10 污染
当水质达到BOD为10mg·L-1时,水中溶解氧很少,需氧有机物会腐败发臭,并放出氨、硫化氢、甲烷等气体,水体也因而发臭。
亚甲基蓝是有机化学试剂,在实验中以不同浓度的牛奶作为富营养化程度不同的水体,酵母作为水体中的微生物,利用它作为指示剂,当水体中氧含量正常时,溶液呈天蓝色;当水体中氧含量极低时,蓝色就会退去。我们利用亚甲基蓝随着含氧量降低,退色的时间也随之缩短的原理,定性的比较富营养程度和BOD的大小。这个实验快速便捷地反映了水体富营养化对水中氧含量的影响,从而可以直观地认识到有机物污染水体所造成的危害。
实验用品
酵母粉、鲜牛奶、0.5g·L-1亚甲基蓝溶液、蒸馏水、九孔井穴板、多功能滴管、小烧杯、秒表。
试验步骤
1.2.5g酵母粉置于小烧杯中,加5mL水,培养6h~8h后,再加入100mL水使其溶解,摇匀备用。
2.取九孔井穴板,按下列用量将牛奶、蒸馏水分别加入各孔。
井穴 牛奶(滴) 蒸馏水(滴) 亚甲基蓝溶液(滴)
1 40 0 5
2 30 10 5
3 20 29 5
4 10 30 5
5 0 40 5
3.再在上述各井穴中加入1mL酵母溶液(20滴),并记下各试管中颜色由天蓝色逐渐退去的时间,可以发现,在1~5号试管中,蓝色退去的时间依次增加。
注意:实验中会发现,溶液液面上的蓝色始终不退去,这是正常现象。由于液面与空气接触,其含氧量仍然较大,所以液面上亚甲基蓝的颜色没有完全退去。
思考
如果减少或增加微生物(酵母)会发生什么样的情况呢?请用实验说明。
学生活动
收集生活污水,如淘米水、洗衣水等,利用已经学到的简单的方法,比较各种生活污水的营养化程度。