实验一 铁在河口海区的转移

1. 实验一 铁在河口海区的转移

2. 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

3. 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。

4. 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10g/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。

5. 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。

6. 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）。

7. 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 。

8. 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。

9. 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。

10. 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。

11. 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)。

12. 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）

13. 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%

14. 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

15. 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 (200g 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

16. 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 邻菲啰啉 pH=35,强酸还原

17. 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。

18. 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

19. ⊙ 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。

20. 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3g/L，具体步骤如下：

21. 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（2.5g 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。

22. 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。 2.5ml0.2%邻菲啰啉和3ml 2:3 NH4OH • （pH=3.5） 5mlNaAC-HAC 充分摇匀

23. 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。

24. 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10g 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。

25. 图1 铁的标准曲线 图2 Fe-Cl‰关系曲线

26. 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 塑料水样桶10号 → 1号（各1份） 由稀 → 浓 1.测氯度： V标准（AgNO3） 2份 （水样各15ml） 玻璃瓶中（已酸化）1号 → 10号 2. 测Fe： 标准与水样同时测

27. 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

28. Have a short rest …… Lab 1