實(shí)驗(yàn)一鐵在河口海區(qū)的轉(zhuǎn)移-廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院

1、實(shí)驗(yàn)一 鐵在河口海區(qū)的轉(zhuǎn)移,一、目的要求 二、方法概述 三 、儀器與試劑 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 五、數(shù)據(jù)處理與問題討論,一、目的要求,（1）了解可溶鐵在河口海區(qū)的分布轉(zhuǎn)移情況，試算非保守成分的去除率及入海通量。 （2）掌握溶解鐵及鹽度的一般測(cè)定方法。,二、方法概述,鐵是地殼中含量豐富（僅次于鋁）、分布廣泛的元素。天然水中的含鐵量差異甚大，海水（S‰ =35）溶解鐵的平均含量為10?g/L，而河水中的溶解鐵含量通常為幾百微克/升

2、且多數(shù)以高分子有機(jī)絡(luò)合鐵（如鐵的腐殖酸絡(luò)合物）存在。顯然，在河口海區(qū)，隨著河—海水的混合過程S‰、pH的變化以及有機(jī)膠體的絮凝沉淀，鐵便從水相中除去。,因此，在河口海區(qū)，鐵是一種典型的非保守成份，即鐵在混合水體中的濃度比正常的理論稀釋曲線來得低。而且許多重金屬微量成份也伴隨著鐵的絮凝而被吸收轉(zhuǎn)移，極大地影響了它們的地球化學(xué)過程。因此，鐵在河口海區(qū)的轉(zhuǎn)移過程已成為河口環(huán)境化學(xué)的重要研究課題之一。,,實(shí)驗(yàn)采集由河端經(jīng)河口海區(qū)直至海端各站位的

3、海水水樣，分別測(cè)定各站位水樣的氯度和可溶鐵濃度，并作CFe ~ Cl‰關(guān)系曲線（見下頁圖）。,鐵的轉(zhuǎn)移曲線特點(diǎn)：在河口混合區(qū)的低鹽度區(qū)域范圍產(chǎn)生明顯的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象（曲線下凹），而到了某一高鹽度區(qū)域范圍則又恢復(fù)保守行為，成為僅受海水稀釋制約的直線關(guān)系 。,根據(jù)這一特點(diǎn)，我們便可以由高鹽度區(qū)域所得CFe~ Cl‰關(guān)系直線段外推到鹽度為零（即河端）的位置，則與縱坐標(biāo)C相交于C0*，這濃度就是河流溶解組份鐵對(duì)海洋貢獻(xiàn)的實(shí)際濃度。,了解鐵在河口海區(qū)的

4、轉(zhuǎn)移過程,應(yīng)先了解河口特征. 阿斯頓(Aston)歸納河口三大特征: 1)河海交匯區(qū)域形成許多中間鹽度 2)周期性S‰循環(huán)變化規(guī)律 陸(河水): 豐、枯水期 潮(海水): 高、平、低潮 3)形成最大的濁度區(qū)，固/液進(jìn)行明顯、復(fù)雜的物質(zhì)交換,，決定了入海組分通量。,河口是海洋的咽喉，是淡咸水的交

5、匯口?；谌蛴^點(diǎn)，河口對(duì)于溶解態(tài)與固態(tài)顆粒物質(zhì)補(bǔ)充輸入海洋，從定量上講是很重要的。因此，物質(zhì)經(jīng)河口的入海通量是上世紀(jì)70～80年代的熱門研究課題。,Garrels 和 ackenzic 1971年研究得出: 陸地進(jìn)入海洋的物質(zhì)(陸源向海洋輸 送)約250×1014g/yr，其中河流 → 河口→ 海洋為210 ×1014g/yr(占85%)。 真正進(jìn)入海洋的物質(zhì)1

6、70 ×1014g/yr (溶解形式到達(dá)河口)，剩余約轉(zhuǎn)移40 ×1014g/yr (以懸浮固體形式存在)。,物質(zhì)轉(zhuǎn)移的原因： ▲河口受淡水影響， 水環(huán)境因素突變 (鹽度、pH、Eh、SS）產(chǎn)生絮凝作用 ▲懸浮物/液體的交換（ 各種固體與溶解成分間的交換吸附作用與沉積作用） ▲生物作用（吸收、累積、分解等）,物質(zhì)轉(zhuǎn)移的定量描述,根

7、據(jù)Boyle(博伊爾）1974年研究即河水－海水混合中各成分濃度與氯度的關(guān)系模型推導(dǎo)得出物質(zhì)經(jīng)河口的入海通量、轉(zhuǎn)移量、轉(zhuǎn)移率關(guān)系式（適用于河口可溶性組分）分別為： 通量： F = Q C0* （Q為河流流量） 轉(zhuǎn)移量： L = Q (C0—C0*)（C0為河端鐵濃度） 轉(zhuǎn)移率： G=(C0 —C0*)/ C0 ×

8、100%,三、儀器與試劑,1、儀器 721分光光度計(jì)1臺(tái) 電磁攪拌器（350—400轉(zhuǎn)/分）一臺(tái) 海水移液管1支 海水氯度滴定管1支 燒杯200mL 12個(gè) 比色管（50mL）18支 移液管若干 海水移液管（15mL）1支,2、試劑,（1）1:1鹽酸

9、 （2）鹽酸羥胺溶液（臨用時(shí)配制） （3）醋酸銨（或醋酸鈉）緩沖液 （4）0.2%鄰菲啰啉溶 液 （5）鐵的貯備液 (200?g Fe/ml ) （6）鐵的標(biāo)準(zhǔn)使用液（2.5μgFe/ml,臨用時(shí)配制） （7）硝酸銀溶液 （8）10% K2CrO4指示劑 （9）標(biāo)準(zhǔn)海水（氯度值精確至0.001‰） （10）2:3 NH4OH,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1 采樣

10、：從河端密集采樣至海端,只需采表層樣 2 保存：Cl‰與Fe樣品分開保存, Fe水樣需酸化固定 3 測(cè)試原理與步驟: 1)Fe測(cè)定: Fe(Ш) Fe(Π) 橙紅色的絡(luò)合物 分光測(cè)定(λ=510 nm, L=3cm),,鹽酸, 鹽酸羥胺,pH=35,強(qiáng)酸還原,,,,鄰菲啰啉,2)水樣氯度測(cè)定,氯度用銀量滴定法測(cè)定

11、原理：在一定體積的水樣中，加入10% K2CrO4指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)硝酸銀溶液滴定。 滴定反應(yīng)： Ag+ + X－ → AgX （X為Cl、Br、I） 指示反應(yīng)： (AgX)·X－+ F－→（AgX）·Ag+·F－　 （F－為指示劑陰離子基團(tuán)） 等當(dāng)點(diǎn)前：黃綠色；等當(dāng)點(diǎn)后：淺玫瑰紅色。用同樣

12、方法滴定標(biāo)準(zhǔn)海水，借以計(jì)算水樣的氯度。,具體步驟如下： ⊙ 硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定： 準(zhǔn)確移取標(biāo)準(zhǔn)海水兩份 各加入5滴10%K2CrO4指示劑 電磁攪拌器上攪拌 滴定至溶液為由黃色突變?yōu)榉€(wěn)定的淺桔紅色,30秒內(nèi)不褪色記下滴定管讀數(shù)（讀準(zhǔn)至0.01，兩份滴定讀數(shù)之差應(yīng)低于0.0

13、2）。,,,玻璃磁轉(zhuǎn)子,,AgNO3溶液,,,,⊙ 水樣的測(cè)定 以水樣代替標(biāo)準(zhǔn)海水，按上述測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)海水的步驟對(duì)水樣進(jìn)行測(cè)定（注意每移一份不同站位水樣，都須用該水樣洗淌移液管兩遍）。水樣測(cè)定結(jié)果記錄表1，并查麥伽克萊表，計(jì)算氯度。,3) 水樣鐵的測(cè)定,鐵的測(cè)定采用鄰菲啰啉分光光度法 方法原理：水樣加入鹽酸和鹽酸羥胺，并用醋酸銨緩沖液調(diào)節(jié)pH為3.5左右，把鐵（ III）還原成低價(jià)態(tài)鐵（ II），加入0.2％鄰菲啰

14、啉溶液，使其生成一種橙紅色絡(luò)合物，在510nm波長下（L = 3cm）以721分光光度計(jì)測(cè)定。此法最低檢出濃度為3?g/L，具體步驟如下：,A 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線測(cè)定,分別移取0，1，2，4，6，8，10mL鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液（2.5?g Fe/mL），于50mL比色管中用蒸餾水稀釋至刻度加入2.5mL 1:1鹽酸和1mL 10%鹽酸羥胺，搖勻，放置5分鐘然后加入2.5mL 0.2% 鄰菲啰啉和3mL 2:3 NH4OH，再加入5mL Na

15、Ac－HAc緩沖溶液，充分混和均勻放置15分鐘，使其充分顯色，于510nm波長下（L = 3cm）用721分光計(jì)測(cè)定，將數(shù)據(jù)填入表2。,移取0，1，2，4，6，8，10mlFe標(biāo)準(zhǔn)使用液（2.5μgFe/ml）于50ml比色管中,蒸餾水稀至刻度 +2.5ml l:1 HCl和1ml 10%鹽酸羥胺，搖勻 強(qiáng)酸型還原（pH=2）

16、 放置5min 放置15min，顯色 721分光計(jì)測(cè)其吸光值A(chǔ) （λ=510nm，L=3cm）。 同法依次測(cè)定水樣的吸光值。,（pH=3.5）,,2.5ml0.2%鄰菲啰啉和3ml 2:3 NH4OH,充分搖勻,5mlNaAC-HAC,,,,,4）水樣測(cè)定,按次序移取已過濾的10份不同鹽度的河口水樣到50mL刻度比色管中。與制定

17、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的操作相同，加入各種試劑，并測(cè)定出它們的消光值，并從工作曲線上查得相應(yīng)的含鐵量（?g），然后算出水樣中鐵的濃度（?g/L）并把數(shù)據(jù)填入表3。,五、數(shù)據(jù)處理和問題討論,1、以Cl‰為橫坐標(biāo)，水樣鐵濃度為縱坐標(biāo)作圖。 2、根據(jù)河水和海水（含10?g Fe /L）的含鐵量作理論稀釋線。 3、由實(shí)際分布線轉(zhuǎn)入保守分布時(shí)的直線外推至縱軸，求出該河流的鐵對(duì)海洋的年輸入量（設(shè)河水年流量為Q），鐵在河口區(qū)的轉(zhuǎn)移量及轉(zhuǎn)移率。并求出Cl

18、‰為5‰時(shí)鐵從水中的去除率。 *4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論鐵在河口水中的分布特征。,圖1 鐵的標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖2 Fe-Cl‰關(guān)系曲線,,注意事項(xiàng)與要點(diǎn),1. 交預(yù)習(xí)報(bào)告 2. 記錄數(shù)據(jù)： Q=210×10(14)g/yr3. 報(bào)告結(jié)果討論應(yīng)結(jié)合理論課內(nèi)容4. 分工,,,,1.測(cè)氯度：,2. 測(cè)Fe：,,塑料水樣桶10號(hào) → 1號(hào)（各1份） 由稀 → 濃,,V標(biāo)準(zhǔn)（

19、AgNO3） 2份 （水樣各15ml）,玻璃瓶中（已酸化）1號(hào) → 10號(hào),標(biāo)準(zhǔn)與水樣同時(shí)測(cè),1. 當(dāng)場(chǎng)查算氯度（查麥克萊表） 2. 按步驟（先后次序不變）加入試劑，搖勻次數(shù)一致，靜置時(shí)間按 講義要求 測(cè)A A = A(測(cè))－A(0) 5. Fe標(biāo)準(zhǔn)使用液 鹽酸羥胺（現(xiàn)配） 6.按講義要求處理數(shù)據(jù)：C(Fe) (μgFe/50ml μgFe