實(shí)驗(yàn)一鐵在河口海區(qū)的轉(zhuǎn)移

實(shí)驗(yàn)一鐵在河口海區(qū)的轉(zhuǎn)移第1頁(yè)/共29頁(yè)實(shí)驗(yàn)一鐵在河口海區(qū)的轉(zhuǎn)移第2頁(yè)/共29頁(yè)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(wèn)題討論第3頁(yè)/共29頁(yè)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。第4頁(yè)/共29頁(yè)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10g/L，而河水中的溶解鐵含量通常為幾百微克/升且多數(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(guò)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。第5頁(yè)/共29頁(yè)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(xiàn)來(lái)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(guò)程。因此，鐵在河口海區(qū)的轉(zhuǎn)移過(guò)程已成為河口環(huán)境化學(xué)的重要研究課題之一。第6頁(yè)/共29頁(yè)

實(shí)驗(yàn)采集由河端經(jīng)河口海區(qū)直至海端各站位的海水水樣，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(xiàn)（見(jiàn)下頁(yè)圖）。

第7頁(yè)/共29頁(yè)鐵的轉(zhuǎn)移曲線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)關(guān)系。第8頁(yè)/共29頁(yè)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(xiàn)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。

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了解鐵在河口海區(qū)的轉(zhuǎn)移過(guò)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。第10頁(yè)/共29頁(yè)河口是海洋的咽喉，是淡咸水的交匯口。基于全球觀(guān)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(mén)研究課題。第11頁(yè)/共29頁(yè)Garrels和ackenzic1971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)170×1014g/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)。第12頁(yè)/共29頁(yè)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）第13頁(yè)/共29頁(yè)物質(zhì)轉(zhuǎn)移的定量描述

根據(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=QC0*（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*)/C0×100%第14頁(yè)/共29頁(yè)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200mL12個(gè)比色管（50mL）18支移液管若干海水移液管（15mL）1支第15頁(yè)/共29頁(yè)2、試劑（1）1:1鹽酸（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(200gFe/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）2:3NH4OH第16頁(yè)/共29頁(yè)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1采樣：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(kāi)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=510nm,L=3cm)鹽酸,鹽酸羥胺pH=35,強(qiáng)酸還原鄰菲啰啉第17頁(yè)/共29頁(yè)2)水樣氯度測(cè)定氯度用銀量滴定法測(cè)定

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。用同樣方法滴定標(biāo)準(zhǔn)海水，借以計(jì)算水樣的氯度。第18頁(yè)/共29頁(yè)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0.02）。玻璃磁轉(zhuǎn)子AgNO3溶液第19頁(yè)/共29頁(yè)

⊙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。第20頁(yè)/共29頁(yè)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％鄰菲啰啉溶液，使其生成一種橙紅色絡(luò)合物，在510nm波長(zhǎng)下（L=3cm）以721分光光度計(jì)測(cè)定。此法最低檢出濃度為3g/L，具體步驟如下：第21頁(yè)/共29頁(yè)A標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)測(cè)定分別移取0，1，2，4，6，8，10mL鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液（2.5gFe/mL），于50mL比色管中用蒸餾水稀釋至刻度加入2.5mL1:1鹽酸和1mL10%鹽酸羥胺，搖勻，放置5分鐘然后加入2.5mL0.2%鄰菲啰啉和3mL2:3NH4OH，再加入5mLNaAc－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(zhǎng)下（L=3cm）用721分光計(jì)測(cè)定，將數(shù)據(jù)填入表2。第22頁(yè)/共29頁(yè)

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

+2.5mll:1HCl和1ml10%鹽酸羥胺，搖勻

強(qiáng)酸型還原（pH=2）

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3ml2:3NH4OH充分搖勻5mlNaAC-HAC第23頁(yè)/共29頁(yè)4）水樣測(cè)定按次序移取已過(guò)濾的10份不同鹽度的河口水樣到50mL刻度比色管中。與制定標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)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(xiàn)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。第24頁(yè)/共29頁(yè)五、數(shù)據(jù)處理和問(wèn)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10gFe/L）的含鐵量作理論稀釋線(xiàn)。3、由實(shí)際分布線(xiàn)轉(zhuǎn)入保守分布時(shí)的直線(xiàn)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‰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。第25頁(yè)/共29頁(yè)

圖1鐵的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)圖2Fe-Cl‰關(guān)系曲線(xiàn)第26頁(yè)/共29頁(yè)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)（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)第27頁(yè)/共29頁(yè)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