渔业养殖水质检测试剂盒的研制.docx
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渔业养殖水质检测试剂盒的研制
渔业养殖水质检测试剂盒的研制
姓名：
孙德福刘洪健刘启彬韩志超赵婉妍周然马悦
指导教师：
黄权，周井祥，马洪新
专业年级：
水产养殖学，2008级
所在学院：
动物科学技术学院
2011年5月
渔业养殖水质检测试剂盒的研制
姓名：
孙德福刘洪健
专业：
水产养殖学
指导教师：
黄权，周井祥，马洪新
摘要：
养殖水域水质的质量直接关系到水产动物鱼、虾、蟹、鳖的生长和发育，从而关系到水产养殖业的产量、质量和经济效益。
为此，渔业环境的保护，渔业养殖水域水质的分析和监测显得十分必要。
所以必须对水产养殖环境的水质进行分析和监测，并通过科学的方法控制水质，以满足水产养殖动物正常生长发育所需要的水质要求。
本产品可以在短时间内迅速的测出养殖水体中的几项重大指标。
关键词：
水质；检测；试剂盒
STUDYofKITfordetectionforwaterqualityinAQUACULTURE
Name：
SunDefuLiuHongjianLiuQibinHanZhichaoZhaoWanyan
Major：
AquacultureScience
Tutor：
:
HuanQuan、ZhouJingxiang,、MaHongxin
Abstract:
.Waterqualitycultureisdirectlyrelatedtotheaquaticanimalsfish,shrimp,crab,soft-shelledturtle'sgrowthanddevelopment,whichrelatestotheaquacultureproduction,qualityandeconomicbenefits.Tothisend,thefisheriesandenvironmentalprotection,fisheries,aquaculturewaterqualityanalysisandmonitoringitisverynecessary.Soitmustbethewaterqualityofaquacultureenvironmentforanalysisandmonitoring,andcontrolofwaterquality,scientificmethod,tomeettheneedsofaquacultureanimalsrequiredfornormalgrowthanddevelopmentofwaterqualityrequirements.Andthisproductioncanbemeasuredrapidlyinashorttimecultureofseveralimportantindicatorsofwater.
Keywords:
water；detection；kit
1前言
养殖环境中水质的优劣对水产养殖的成功与否十分重要。
随时观察水质情况的变化已成为养殖行业从业者的普遍共识。
由于近年来养殖密度的不断加大，养殖用药量的增加以及养殖动物的排泄、残饵的积累等造成的影响，使养殖水环境越来越趋于恶化。
因此，随时、快速对养殖用水进行检测和控制就显得非常重要。
为此，根据生产实际专门研究开发出了便于使用的水质测试盒-渔乐圈系列产品，来满足市场的需求。
2设计背景
中国是世界水产养殖大国，水产品出口量连续二十年居世界首位。
随着人们生活水平的提高，水产品人均占有量也逐渐增涨。
养殖模式已经从传统的粗放养殖向集约化、高密度的精养过度。
随着养殖密度的提高，投饵量的增加，养殖水体的水质常常恶化，有害物质超标，导致水产动物发病率增加。
因此良好的水质是养殖高产的前提条件，在水产养殖中，常需检测几种指标来反应水质的好坏，确保养殖成功，这些指标包括：
溶解氧，氨氮，亚硝酸盐，硫化氢，pH等。
经多年研究，各地科技工作者们掌握了一套实验室检测水中化学指标的方法，准确度很高。
但是，实验室检测操作复杂，过程繁琐，费用昂贵，需借助仪器经计算得出数值，且不适用于生产实践。
渔民们迫切需要一种操作简单，费用低廉，便于携带的水质检测设备来指导渔业生产。
所以我们设计了渔业养殖水质检测试剂盒，用于检测水质的理化指标。
从而提高水产养殖业的产量，质量和经济效益。
3作品简介
设计的渔业养殖水质检测试剂盒能检测渔业生产中常需检测的理化指标，物理指标包括透明度、盐度、温度、化学指标包括：
溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢、pH、铁离子。
就像一个便携的实验室，可随时随地的进行检测，且误差范围小完全适合于渔民检测理化指标，用于指导渔业生产。
4溶解氧的测定[1]（碘量法）
4.1原理
在水样中加入过量的Mn2+和碱性KI溶液，Mn2+与碱作用生成白Mn（OH）2沉淀，在有溶解氧存在时Mn（OH）2立即被氧化形成三价或四价锰的棕色沉淀，这一过程称为溶解氧的固定。
高价锰化合物沉淀在酸性介质中被I-还原并溶解，同时析出和溶氧相当量的游离I2（需要有KI过量才能溶解），再用Na2S2O3的用量可以计算水中的溶氧含量。
这种测定方法又称Winkler法，是测定水中溶氧的经典方法。
4.2操作步骤
4.2.1水样的采集
用采水器把水样采上来后，立即把采水器的胶管插入水样瓶（125ml左右）底部，放出少量水，润洗2-3次，然后将胶管再插入瓶底，令水样缓慢注入瓶内，并溢出约2-3倍体积的水。
在不停止注水的情况下，提出导管，盖好瓶塞。
瓶中不得有气泡。
4.2.2固定
立即想水样瓶中加入MnSO4和碱性KI各0.5ml。
加试剂时刻度吸管尖端应插入水面下2~3mm，沉降到瓶底。
然后立即盖好瓶塞反复倒转20次左右，使溶氧被完全固定。
静置，待沉淀降到瓶的中部后可以进行酸化。
固定后的水样在避光条件下可保存24h。
固定操作要迅速，水样瓶中不得有气泡。
4.2.3酸化
打开瓶塞，用刻度吸管沿瓶口内壁加入（1+1）H2SO41.0ml，盖上瓶塞，反复倒转摇匀，使沉淀完全溶解。
酸化后的水样需要尽快滴定。
4.2.4滴定
将酸化后的水样摇匀，用移液管吸取50.00ml水样于锥形瓶中（V样），立即用Na2S2O3标准溶液（CNa2S2O3）滴定。
当滴定至淡黄色时加入淀粉指示剂约1ml，用Na2S2O3继续滴定至蓝色刚刚退去并在20s内不返回记录滴定消耗体积（VNa2S2O3）。
要求两次滴定的偏差不超过0.05ml。
4.2.5计算
通过计算算出水中溶解氧的浓度并记录。
4.3色阶制作：
4.3.1水样采集和前处理
采集由低浓度到高浓度的不同水样，按照操作步骤的1、2、3步完成后用高清晰照相机记录此时各水样的颜色。
4.3.2色阶制作
继续完成操作步骤4、5步并做好相应的计录，这样就得到了对应的颜色就有了对应的溶解氧浓度。
V2Na2S2O3=0.63ml
溶解氧含量：
1.0mg/l
V2Na2S2O3=1.26ml
溶解氧含量：
2.0mg/l
V2Na2S2O3=1.89ml
溶解氧含量：
3.0mg/l
V2Na2S2O3=2.53ml
溶解氧含量：
4.0mg/l
V2Na2S2O33=3.16ml
溶解氧含量：
5.0mg/l
V2Na2S2O3=3.79ml
溶解氧含量：
6.0mg/l
V2Na2S2O3=4.86ml
溶解氧含量：
7.0mg/l
V2Na2S2O3=5.05ml
溶解氧含量：
8.0mg/l
V2Na2S2O3=5.68ml
溶解氧含量：
9.0mg/l
V2Na2S2O3=6.31ml
溶解氧含量：
10.0mg/l
溶解氧
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
4.4验证
任取几组水样按照操作步骤的1、2、3步操作，操作完成后所得溶液颜色与制好的色阶对比颜色确定颜色所属溶解氧浓度范围。
继续完成操作4、5步，计算出各水样的溶解氧浓度。
对照计算出的浓度与对照色阶所得的浓度是否接近。
验证数据：
V2Na2S2O3=5.80ml
溶解氧含量：
9.30mg/l
V2Na2S2O3=4.92ml
溶解氧含量：
7.80mg/l
V2Na2S2O3=3.54ml
溶解氧含量：
5.60mg/l
V2Na2S2O3=2.40ml
溶解氧含量：
3.80mg/l
V2Na2S2O3=1.33ml
溶解氧含量：
2.10mg/l
V2Na2S2O3=0.75ml
溶解氧含量：
1.20mg/l
4.5试剂盒检测溶解氧（测试次数：
90次/盒）
详细说明:
比色法：
测定水样中溶解氧的含量。
测试范围：
1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0-9.0-10.0mg/l
溶解氧测试说明：
测试：
先用池水冲洗取样管两次，再用池水充满取样管，依次往管中加试剂（Ⅰ）和（Ⅱ）各3滴，立即盖紧瓶塞，上下颠倒数次，静置3-5分钟，打开瓶塞，再加试剂（Ⅲ）3滴，盖上瓶塞颠倒摇动至沉淀完全溶解（如不全溶可再加试剂（Ⅲ）1-2滴），用吸管取出部分溶液至液面到比色管刻度处，然后与标准色卡自上而下目视比色，色调相同的色标即为溶解氧含量（mg/L）。
如用单眼比色观察，效果更佳。
说明：
若池水混浊，待反应完后比色前过滤，然后再与标准色卡比色。
5氨态氮测定[2]
5.1原理
氨态氮测定原理，碘化汞钾的碱性溶液（奈化试剂）可与氨反映生成黄色到棕色的络合物，在氨态氮0-2.0mg/l范围内生成的络合物在420nm波长下与NH+-N含量呈直线关系。
5.2操作步骤
氨态氮水样处理：
取200ml水样加2mlZnSO4在不断搅拌下逐滴加入NaOH，出现大量絮状沉淀即可。
沉淀取上清液。
5.2.1标准系列溶液的配制
取6支比色管，分别按下表中的体积加入氨氮的标准溶液，用无氨氮纯水定溶到50.0ml,摇匀。
管号
1
2
3
4
5
6
V（ml）
0
0.5
0.75
1.0
1.25
1.50
P（mg/ml）
0
0.25
0.375
0.5
0.625
0.75
5.2.2显色
将上述比色管中各加入1.0ml酒石酸钠混合均匀后加1.0ml奈化试剂，均匀。
10min后（用高象素相机记录此时各浓度的颜色。
制作出色阶卡片）比色。
0.20.4 0.6 0.9 1.2 1.5
5.2.3测定水样吸光度
在波长420nm处以无氨氮纯水作参比测定吸光度A。
用纯水作参比测出1号管的吸光度A。
5.3验证
5.3.1平行显色反应
NH4-N水样处理取200ml水样加2mlZnSO4在不断搅拌下逐滴加入NaOH，出现大量絮状沉淀即可。
沉淀取上清液。
分别定量移取一定量上述水样（V样）于两支25ml比色管中，加适量纯水稀释至25.0ml，摇匀，与上面的标准系列溶液一起平行显色。
5.3.2色阶与曲线图验证
水样按照操作步骤2操作完成后所得溶液颜色与制好的色阶对比颜色确定颜色所属含氨氮浓度范围。
然后用制出的曲线计算出个水样的含氨氮浓度。
对照计算出的浓度与对照色阶所得的浓度是否接近。
数据：
管号
1
2
3
4
5
6
7
8
V（ml）
0
0.5
0.74
1.0
1.25
1.50
P（mg/ml）
0
0.25
0.375
0.5
0.625
0.75
水样
水样
A
0
0.028
0.098
0.135
0.165
0.194
0.228
0.245
P1=0.8803P2=0.9460 P=0.91315
管号
1
2
3
4
5
6
7
8
V（ml）
0
0.5
0.75
1.0
1.25
1.50
P（mg/ml）
0
0.25
0.375
0.5
0.625
0.75
水样
水样
A
0
0.030
0.055
0.137
0.160
0.183
0.224
0.240
P1=1.000 P2=0.9840P=0.992
管号
1
2
3
4
5
6
7
8
V（ml）
0
0.5
0.75
1.0
1.25
1.50
P（mg/ml）
0
0.25
0.375
0.5
0.625
0.75
水样
水样
A
0
0.015
0.029
0.043
0.057
0.075
0.188
0.190
P1=1.88 P2=1.90P=1.89
管号
1
2
3
4
5
6
7
8
V（ml）
0
0.5
0.75
1.0
1.25
1.50
P（mg/ml）
0
0.25
0.375
0.5
0.625
0.75
水样
水样
A
0
0.036
0.057
0.136
0.163
0.185
0.227
0.263
P1=0.919 P2=1.065 P=0.992
5.4试剂盒检测氨氮（测试次数:
40次/盒）
详细说明
比色法：
测定水样中氨及铵盐总浓度（以氮计）。
测试范围：
0.20-0.40-0.60-0.90-1.20-1.50mg/l。
测试次数:
40次/盒。
氨氮测试说明：
1、将欲测的水装入测试瓶中。
2、滴入1号瓶试剂4滴，微摇动均匀。
3、再加2号试剂7滴，微摇动均匀。
4、再加3号试剂4滴，微摇动均匀。
5、待2分钟颜色稳定后与所附的标准色阶比色，可确定所测水质中氨氮之含量
6亚硝酸盐测定
亚硝酸盐和对氨基苯磺酸起重氮化作用，然后与盐酸萘胺偶合，生成紫红色染料，然后进行比色。
7总铁的测定[3]
7.1原理
亚铁离子在PH为3-9的水溶液中，可与邻菲啰啉生成极稳定的血红色的螯合阳离子[（Phen）3Fe]2+，其最大吸林收波长在508mm附近。
测总铁时，需要用盐酸羟胺将Fe3+离子还原成Fe2+离子后，才能显色。
不加盐酸羟胺，被测定的只是亚铁离子。
在用盐酸羟胺还原的情况下，用本法测定的实际上是水中的Fe3+、Fe2+及在该PH条件下能参与反应的胶态铁和配位铁离子。
以1cm比色皿测定时，最低检出限为0.50mg/l，线性浓度范围为0-4.5mg/l。
本方法显色迅速，加入显色剂后立即显色，且颜色稳定。
7.2操作步骤
7.2.1标准系列溶液的配制
取6支比色管，分别按下表中的体积加入浓度为10.0ug/mlFe2+的标准使用，用纯水定溶到25.0ml,摇匀。
管号
1
2
3
4
5
P（mg/ml）
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
V（ml）
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
7.2.2显色
将上述比色管中各加入盐酸羟胺溶液0.5ml,摇匀。
经2min后再加1mol/LNaAc溶液2.5mi及邻菲罗啉1.5ml再摇匀。
静置15min后（用高象素相机记录此时各浓度的颜色。
制作出色阶卡片），在508nm波长下用1号试管作参比测2-6号管显色溶液吸光度A。
另外，用纯水作参比测出1号管的吸光度A。
7.2.3绘制曲线
用放个坐标纸手绘，在图中标出试剂空白等有关数据。
7.3验证
4.3.1水样的采集及预处理：
采取水样，如果水样澄清。
每升水样加（1+1）的HCl1.0ml摇匀后密封保存或即时进行测定。
水样瓶应注满，不得留有气泡。
如果水样混浊，应立即用0.45um的滤膜抽滤。
取滤过水样加酸保存或即时进行测定。
滤过的澄清水样如果又变混浊，则不能再过滤，应按每升水样加（1+1）HCl1.0ml的比例加酸，煮沸，令其溶解后进行测定。
分别定量移取一定量上述水样（V样）于两支25ml比色管中，加适量纯水稀释至25.0ml，摇匀，与上面的标准系列溶液一起平行显色。
水样按照操作步骤的2步操作后，操作完成后所得溶液颜色与制好的色阶对比颜色确定颜色所属含铁浓度范围。
然后用制出的曲线计算出个水样的含铁浓度。
对照计算出的浓度与对照色阶所得的浓度是否接近。
0.1 0.2 0.3 0.5mg/l
1.0 1.5 2.0 3.0mg/l
8硫化氢的测定[4]
8.1醋酸铅试液法
称取25克化学纯酒石酸钾钠晶体、5克氢氧化钠及1克化学纯醋酸铅共同溶于100毫升蒸馏水中。
8.2测定步骤
吸取20毫升水样于50毫升比色管内，加入5毫升醋酸铅试液，如果生成棕色沉淀，表示有H2S存在。
存在硫化氢颜色如图：
8.3试剂盒测定硫化氢
1、取水样
2、加入8滴试剂1，若出现棕色则水中含硫化氢[5]。
9用透明度盘测量和水色间接反映水体的物理、化学和生物指标[6-9]
判断
水质类型
瘦水
肥水
老水
优质水华水
透明度
日变化
无
大
小
最大
深度（cm）
80以上
25-40
20-25
20-40
水色
浅绿色
黄褐色
灰绿色
红褐色水中具有蓝绿色或红色水华
溶氧
正常天气
接近饱和
低峰值＞2mg/L
低峰值1mg/L左右
低峰值1mg/L左右
昼夜垂直变化
不明显
明显
明显
十分明显
有机耗氧（mg/L）
＜10
15-30
25-40
25-55
浮游生物量（mg/L）
＜8
32-130
80-240
130-400
优势种
浮游动物
种类多，数量少
臂尾轮虫、晶囊轮虫
种类、数量均少
种类、数量均少
浮游植物
水绵、刚毛藻等丝状藻类
隐藻、小环藻、绿环藻
微囊藻、颤藻、绿球藻、十字藻等
蓝绿裸藻、膝口藻、隐藻
10产品介绍
本产品充分体现了快速分析的基础，无论使用目视比色法或滴定法都能快速得到可靠的结果，如同一个便携式实验室，可实时实地进行常规水质测试，可明显节省时间和费用。
可测试的项目有养殖水体中溶解氧、氨态氮、硫化氢、PH、水温、盐度、总铁和透明度[10-11]。
溶氧I（Na2S2O3）X1
溶氧II（MnSO4）X1
溶氧III（碱性KI）X1
溶氧V（淀粉）X1
溶氧IV（1+1硫酸）X1
氨态氮1（ZnSO4）X1
氨态氮2（NaOH）X1
氨态氮3（酒石酸钾钠）X1
氨态氮4（奈氏试剂）X1
盐度计X1
试管X1
针管X3
总铁IX1
总铁IIX1
总铁IIIX1
透明度盘X1
10.1产品特点
①采用目视比色法或滴定法测量，操作简便。
②2～10分钟即可完成一个水样的分析，快速高效。
③测定结果可靠，与经典测试方法误差小于10%。
④所有试剂及附件均内置，无需另行准备。
⑤分析费用低,每次0.5元。
⑥体积小，重量轻，携带方便。
⑦适用于海、淡水的实时实地水质测试。
10.2产品创新点
①目视比色法：
传统的检测是运用分光光度计或滴定法进行检测，操作过程复杂，需专业人员进行操作，试剂盒的设计原理是采用目视比色法，通过与标准比色卡对比从而得出数值，过程简单，容易操作，且误差范围较小，完全适用于养殖生产。
②能检测海水和淡水中的氨氮：
目前国内市场上存在的试剂盒只能检测淡水中的氨氮，当检测海水中的氨氮时结果很不准确，经多年研究发现海水中检测氨氮误差大的原因在于海水中较复杂的离子组成对显色反应有干扰，所以我们经多年努力研究发现一种化学试剂能有效去除海水中其它离子对显色反应的干扰，使显色反应更完全，结果更准确。
③pH检测有传统的试纸阶段上升到试液阶段：
以往的pH检测主要是应用pH试纸来检测，但由于试纸的缓冲范围小，造成结果不准确，因此我们设计了pH检测试剂盒，有效提高了检测准确度。
④实际配比优化合理：
显色反应要求试剂的配比要准确，浓度要适当，只有合适浓度才能使化学反应更完全，使显色更准确，我们经多次试验发现了试剂最合适的配比，使试剂盒检测更加准确、可靠。
10.3检测准确性
历经5年以上实际检测经验，通过3000多个实验室内仪器分析检测数据进行了3000多个校对，误差小，准确度高。
10.4关于指示剂的说明
①指示剂不可互相使用，一种待测水中不可滴入二种指示剂。
②指示剂用毕应将盖子塞紧。
③使用指示剂时应远离挥发性物质。
④试剂使用应该按说明书按顺序滴入，不可颠倒使用。
⑤指示剂应避免日光照射。
⑥应放在小孩子拿不到的地方，以免对小孩子造成伤害。
⑦由于运输原因造成指示剂泄露，请将指示剂瓶泻出沉淀物擦出，重新拧紧，不影响使用功能。
11发展前景
中国是水产养殖大国，坚持“以养为主”的发展方针。
1989年至今中国水产品产量跃居世界第一位，成为世界主要渔业国家，成功走出了具有中国特色的“以养为主”的渔业发展道路。
2010年中国水产养殖总产量达到3829万吨，淡水水产品出口约120万吨。
据联合国粮农组织最新公布的资料显示，中国水产养殖产量占世界的62%，占亚洲的70%，是世界唯一一个养殖产量超过捕捞产量的主要渔业国家。
水产养殖技术处于世界先进水平。
“以养为主”的指导方针和世界最有效率的淡水渔业的养殖技术，促进了中国渔业持续健康平稳安全发展。
中国的淡水渔业是对世界的一个重大贡献。
因此水质检测试剂盒应用前景广阔。
参考文献
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中国农业出版社，2006.7ISBN7-109-10597-0：
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中国农业出版社，2006.7ISBN7-109-10597-0：
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科学出版社,1999:
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[10
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