实验一 铁在河口海区的转移

一、目的要求 二、方法概述 三 、仪器与试剂 四、实验内容 五、数据处理与问题讨论

一、目的要求（ 1 ）了解可溶铁在河口海区的分布转移

情况，试算非保守成分的去除率及入海通量。

（ 2 ）掌握溶解铁及盐度的一般测定方法。

二、方法概述

铁是地壳中含量丰富（仅次于铝）、分布广泛的元素。天然水中的含铁量差异甚大，海水（ S‰ =35 ）溶解铁的平均含量为10g/L，而河水中的溶解铁含量通常为几百微克 /升且多数以高分子有机络合铁（如铁的腐殖酸络合物）存在。显然，在河口海区，随着河—海水的混合过程 S‰ 、 pH 的变化以及有机胶体的絮凝沉淀，铁便从水相中除去。

因此，在河口海区，铁是一种典型的非保守成份，即铁在混合水体中的浓度比正常的理论稀释曲线来得低。而且许多重金属微量成份也伴随着铁的絮凝而被吸收转移，极大地影响了它们的地球化学过程。因此，铁在河口海区的转移过程已成为河口环境化学的重要研究课题之一。

实验采集由河端经河口海区直至海端各站位的海水水样，分别测定各站位水样的氯度和可溶铁浓度，并作 CFe ~ Cl‰关系曲线（见下页图）。

铁的转移曲线特点：在河口混合区的低盐度区域范围产生明显的转移现象（曲线下凹），而到了某一高盐度区域范围则又恢复保守行为，成为仅受海水稀释制约的直线关系 。

根据这一特点，我们便可以由高盐度区域所得 CFe~ Cl‰ 关系直线段外推到盐度为零（即河端）的位置，则与纵坐标 C相交于 C0* ，这浓度就是河流溶解组份铁对海洋贡献的实际浓度。

了解铁在河口海区的转移过程 , 应先了解河口特征 .

阿斯顿 (Aston) 归纳河口三大特征 :

1) 河海交汇区域形成许多中间盐度 2) 周期性 S‰ 循环变化规律 陆 ( 河水 ): 丰、枯水期 潮 ( 海水 ): 高、平、低潮 3) 形成最大的浊度区，固 / 液进行明

显、复杂的物质交换 , ，决定了入海组分通量。

河口是海洋的咽喉，是淡咸水的交汇口。基于全球观点，河口对于溶解态与固态颗粒物质补充输入海洋，从定量上讲是很重要的。因此，物质经河口的入海通量是上世纪 70 ～ 80 年代的热门研究课题。

Garrels 和 ackenzic 1971 年研究得出 :

陆地进入海洋的物质 ( 陆源向海洋输 送 ) 约 250×1014g/yr ，其中河流 → 河口→ 海洋为 210 ×1014g/yr( 占 85%) 。

真正进入海洋的物质 170 ×1014g/yr ( 溶解形式到达河口 ) ，剩余约转移 40 ×1014g/yr

( 以悬浮固体形式存在 ) 。

物质转移的原因： ▲ 河口受淡水影响， 水环境因素突变

( 盐度、 pH 、 Eh 、 SS ）产生絮凝作用 ▲ 悬浮物 / 液体的交换（ 各种固体与溶

解成分间的交换吸附作用与沉积作用）

▲ 生物作用（吸收、累积、分解等）

物质转移的定量描述 根据 Boyle( 博伊尔） 1974 年研究即河水－

海水混合中各成分浓度与氯度的关系模型推导得出物质经河口的入海通量、转移量、转移率关系式（适用于河口可溶性组分）分别为：

通量： F = Q C0* （ Q 为河流流量） 转移量： L = Q (C0—C0*) （ C0 为河端铁浓度） 转移率： G=(C0 —C0*)/ C0 ×100%

三、仪器与试剂 1 、仪器 721 分光光度计 1 台 电磁搅拌器（ 350—400 转 / 分）一台 海水移液管 1支 海水氯度滴定管 1支 烧杯 200mL 12个 比色管（ 50mL ） 18支 移液管若干 海水移液管（ 15mL ） 1支

2 、试剂 （ 1 ） 1:1 盐酸 （ 2 ）盐酸羟胺溶液（临用时配制） （ 3 ）醋酸铵（或醋酸钠）缓冲液 （ 4 ） 0.2%邻菲啰啉溶 液 （ 5 ）铁的贮备液 (200g Fe/ml ) （ 6 ）铁的标准使用液（ 2.5μgFe/ml,临用时配制）

（ 7 ）硝酸银溶液 （ 8 ） 10% K2CrO4指示剂 （ 9 ）标准海水（氯度值精确至 0.001‰ ） （ 10 ） 2:3 NH4OH

四、实验内容 1 采样：从河端密集采样至海端 ,只需采表层样 2 保存： Cl‰ 与 Fe样品分开保存 , Fe 水样需酸化固定

3 测试原理与步骤 : 1)Fe 测定 : Fe(Ш) Fe(Π)

橙红色的络合物 分光测定 (λ=510 nm, L=3cm)

盐酸 , 盐酸羟胺

pH=35, 强酸还原

邻菲啰啉

2) 水样氯度测定 氯度用银量滴定法测定 原 理 ： 在 一 定 体 积 的 水样中 ，加入 10%

K2CrO4指示剂，用标准硝酸银溶液滴定。 滴定反应： Ag+ + X － → AgX （ X 为 Cl 、 Br 、 I ）

指示反应： (AgX)·X － + F －→（ AgX ） ·Ag+·F －

（ F －为指示剂阴离子基团） 等当点前：黄绿色；等当点后：浅玫瑰红色。

用同样方法滴定标准海水，借以计算水样的氯度。

具体步骤如下： ⊙ 硝酸银标准溶液的标定： 准确移取标准海水两份 各加入 5滴 10%K2CrO4

指示剂 电磁搅拌器上

搅拌 滴定至溶液为由黄色突变为稳定的浅桔红

色 ,30秒内不褪色记下滴定管读数（读准至 0.01 ，两份滴

定读数之差应低于 0.02 ）。

玻璃磁转子

AgNO3 溶液

⊙ 水样的测定 以水样代替标准海水，按上述

测定标准海水的步骤对水样进行测定（注意每移一份不同站位水样，都须用该水样洗淌移液管两遍）。水样测定结果记录表 1 ，并查麦伽克莱表，计算氯度。

3) 水样铁的测定 铁的测定采用邻菲啰啉分光光度法 方法原理：水样加入盐酸和盐酸羟胺，并用醋酸铵缓冲液调节 pH 为 3.5左右，把铁（ III ）还原成低价态铁（ II ），加入 0.2％邻菲啰啉溶液，使其生成一种橙红色络合物，在 510nm波长下（ L = 3cm ）以 721 分光光度计测定。

此法最低检出浓度为 3g/L ，具体步骤如下：

A 标准工作曲线测定 分别移取 0 ， 1 ， 2 ， 4 ， 6 ， 8 ， 10mL

铁标准使用液（ 2.5g Fe/mL ），于 50mL比色管中用蒸馏水稀释至刻度

加入 2.5mL 1:1 盐酸和 1mL 10% 盐酸羟胺，摇匀，放置 5 分钟

然后加入 2.5mL 0.2% 邻菲啰啉和 3mL 2:3 NH4OH ，再加入 5mL NaAc － HAc缓冲溶液，充分混和均匀

放置 15 分钟，使其充分显色，于 510nm波长下（ L = 3cm ）用 721 分光计测定，将数据填入表 2 。

移取 0 ， 1 ， 2 ， 4 ， 6 ， 8 ， 10mlFe 标准使用液（ 2.5μgFe/ml ）于 50ml比色管中 ,蒸馏水稀至刻度

+2.5ml l:1 HCl 和 1ml 10% 盐酸羟胺，摇匀 强酸型还原（ pH=2 ） 放置 5min

放置 15min ，显色 721 分光计测其吸光值 A （ λ=510nm ， L=3cm ）。

同法依次测定水样的吸光值。

（ pH=3.5 ） 2.5ml0.2%邻菲啰啉和 3ml 2:3 NH4OH

充分摇匀5mlNaAC-HAC

4 ）水样测定 按次序移取已过滤的 10 份不同盐度的河

口水样到 50mL刻度比色管中。与制定标准工作曲线的操作相同，加入各种试剂，并测定出它们的消光值，并从工作曲线上查得相应的含铁量（ g ），然后算出水样中铁的浓度（ g/L ）并把数据填入表 3 。

五、数据处理和问题讨论 1 、以 Cl‰ 为横坐标，水样铁浓度为纵坐标作图。 2 、根据河水和海水（含 10g Fe /L ）的含铁量

作理论稀释线。 3 、由实际分布线转入保守分布时的直线外推至

纵轴，求出该河流的铁对海洋的年输入量（设河水年流量为 Q ），铁在河口区的转移量及转移率。并求出 Cl‰ 为 5‰时铁从水中的去除率。

*4 、根据实验结果讨论铁在河口水中的分布特征。

图 1 铁的标准曲线 图 2 Fe-Cl‰ 关系曲线

注意事项与要点

1. 交预习报告 2. 记录数据： Q=210×10(14)g/yr

3. 报告结果讨论应结合理论课内容4. 分工

1. 测氯度：

2. 测 Fe ：

塑料水样桶 10号 → 1号（各 1 份） 由稀 → 浓

V 标准（ AgNO3 ） 2 份 （水样各 15ml ） 玻璃瓶中（已酸化） 1号 → 10号

标准与水样同时测

1. 当场查算氯度（查麦克莱表） 2. 按步骤（先后次序不变）加入试剂，摇匀次数一致，静置时间按 讲义要求

测 A A = A( 测 ) － A(0)

5. Fe 标准使用液 盐酸羟胺（现配） 6.按讲义要求处理数据： C(Fe)

(μgFe/50ml μgFe/L)

7. 报告中完成 2图绘制： 8. 5.00 Cl‰ 的 Fe 的转移量求算参考 Fe 的损失量算法。详见图Ⅱ。

换算为

Have a short rest ……

Lab 1