实验一铁在河口海区的转移.ppt

实验一铁在河口海区的转移v一、目的要求一、目的要求 v 二、方法概述二、方法概述v 三三 、仪器与试剂、仪器与试剂 v 四、实验内容四、实验内容 v 五、数据处理与问题讨论五、数据处理与问题讨论实验一铁在河口海区的转移一、目的要求一、目的要求（（1））了了解解可可溶溶铁铁在在河河口口海海区区的的分分布布转转移移情情况况，，试试算算非非保保守守成成分分的的去去除除率率及及入入海海通量 （（2）掌握溶解铁及盐度的一般测定方法掌握溶解铁及盐度的一般测定方法实验一铁在河口海区的转移二、方法概述二、方法概述 铁铁是是地地壳壳中中含含量量丰丰富富（（仅仅次次于于铝铝））、、分分布布广广泛泛的的元元素素天天然然水水中中的的含含铁铁量量差差异异甚甚大大，，海海水水（（S‰ S‰ =35=35））溶溶解解铁铁的的平平均均含含量量为为1010 g/Lg/L，，而而河河水水中中的的溶溶解解铁铁含含量量通通常常为为几几百百微微克克/ /升升且且多多数数以以高高分分子子有有机机络络合合铁铁（（如如铁铁的的腐腐殖殖酸酸络络合合物物））存存在在显显然然，，在在河河口口海海区区，，随随着着河河——海海水水的的混混合合过过程程S‰S‰、、pHpH的的变变化化以以及及有有机机胶胶体体的的絮凝沉淀，铁便从水相中除去。

絮凝沉淀，铁便从水相中除去实验一铁在河口海区的转移 因因此此，，在在河河口口海海区区，，铁铁是是一一种种典典型型的的非非保保守守成成份份，，即即铁铁在在混混合合水水体体中中的的浓浓度度比比正正常常的的理理论论稀稀释释曲曲线线来来得得低低而而且且许许多多重重金金属属微微量量成成份份也也伴伴随随着着铁铁的的絮絮凝凝而而被被吸吸收收转转移移，，极极大大地地影影响响了了它它们们的的地地球球化化学学过过程程因因此此，，铁铁在在河河口口海海区区的的转转移移过过程程已已成成为为河河口口环环境境化化学的重要研究课题之一学的重要研究课题之一实验一铁在河口海区的转移 实实验验采采集集由由河河端端经经河河口口海海区区直直至至海海端端各各站站位位的的海海水水水水样样，，分分别别测测定定各各站站位位水水样样的的氯氯度度和和可可溶溶铁浓度，并作铁浓度，并作C CFe Fe ~ Cl‰ Cl‰关系曲线（见下页图）关系曲线（见下页图） 实验一铁在河口海区的转移v铁的铁的转移曲线特点转移曲线特点：在河口混合区的低盐度：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），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为，成为仅受海水稀释制约的直线关系 。

实验一铁在河口海区的转移 根据这一特点，我们便可以由高盐度根据这一特点，我们便可以由高盐度区域所得区域所得CFe~ Cl‰关系直线段外推到盐度关系直线段外推到盐度为零（即河端）的位置，则与纵坐标为零（即河端）的位置，则与纵坐标C相相交于交于C0*，，这浓度就是河流溶解组份铁对这浓度就是河流溶解组份铁对海洋贡献的实际浓度海洋贡献的实际浓度 实验一铁在河口海区的转移 了解铁在河口海区的转移过程了解铁在河口海区的转移过程,应先应先了解河口特征了解河口特征. 阿斯顿阿斯顿(Aston)归纳河口归纳河口三大特征三大特征: 1)河海交汇区域形成许多中间盐度河海交汇区域形成许多中间盐度 2)周期性周期性S‰循环变化规律循环变化规律 陆陆(河水河水): 丰、枯水期丰、枯水期 潮潮(海水海水): 高、平、低潮高、平、低潮 3)形成最大的浊度区，固形成最大的浊度区，固/液进行明液进行明显、复杂的物质交换显、复杂的物质交换,，决定了入海组分，决定了入海组分通量。

通量实验一铁在河口海区的转移 河口是海洋的咽喉，是淡咸水的交河口是海洋的咽喉，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，物质经河口的上讲是很重要的因此，物质经河口的入海通量是上世纪入海通量是上世纪70～～80年代的热门研年代的热门研究课题实验一铁在河口海区的转移 Garrels 和和 ackenzic 1971年研究得出年研究得出: 陆地进入海洋的物质陆地进入海洋的物质(陆源向海洋输陆源向海洋输 送送)约约250×1014g/yr，，其中河流其中河流 → 河口河口→ 海洋为海洋为210 ×1014g/yr(占占85%) 真正进入海洋的物质真正进入海洋的物质170 ×1014g/yr (溶解形式到达河口溶解形式到达河口)，剩余约转移，剩余约转移40 ×1014g/yr (以悬浮固体形式存在以悬浮固体形式存在)实验一铁在河口海区的转移 物质转移的原因：物质转移的原因： ▲河口受淡水影响，河口受淡水影响， 水环境因素突变水环境因素突变 (盐度、盐度、pH、、Eh、、SS））产生絮凝作用产生絮凝作用 ▲悬浮物悬浮物/液体的交换（液体的交换（ 各种固体与各种固体与溶解成分间的交换吸附作用与沉积作用）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）生物作用（吸收、累积、分解等）实验一铁在河口海区的转移物质转移的定量描述物质转移的定量描述 根根据据Boyle(博博伊伊尔尔））1974年年研研究究即即河河水水－－海海水水混混合合中中各各成成分分浓浓度度与与氯氯度度的的关关系系模模型型推推导导得得出出物物质质经经河河口口的的入入海海通通量量、、转转移移量量、、转转移移率率关关系系式（适用于河口可溶性组分）分别为：式（适用于河口可溶性组分）分别为： 通量：通量： F = Q C0* （（Q为河流流量）为河流流量） 转移量：转移量： L = Q (C0—C0*)（（C0为河端铁浓度）为河端铁浓度） 转移率：转移率： G=(C0 —C0*)/ C0 ×100%实验一铁在河口海区的转移三、仪器与试剂三、仪器与试剂 1、仪器、仪器 721分光光度计分光光度计1台台 电磁搅拌器（电磁搅拌器（350—400转转/分）一台分）一台 海水移液管海水移液管1支支 海水氯度滴定管海水氯度滴定管1支支 烧杯烧杯200mL 12个个 比色管（比色管（50mL））18支支 移液管若干移液管若干 海水移液管（海水移液管（15mL））1支支 实验一铁在河口海区的转移2、试剂、试剂 （（1））1:1盐酸盐酸 （（2）盐酸羟胺溶液（）盐酸羟胺溶液（临用时配制临用时配制）） （（3）醋酸铵（或醋酸钠）缓冲液）醋酸铵（或醋酸钠）缓冲液 （（4））0.2%邻菲啰啉溶邻菲啰啉溶 液液 （（5）铁的贮备液）铁的贮备液 (200 g Fe/ml ) （（6）铁的标准使用液（）铁的标准使用液（2.5μgFe/ml,临用时配制临用时配制）） （（7）硝酸银溶液）硝酸银溶液 （（8））10% K2CrO4指示剂指示剂 （（9）标准海水（氯度值精确至）标准海水（氯度值精确至0.001‰）） （（10））2:3 NH4OH实验一铁在河口海区的转移四、实验内容四、实验内容 1 采样：从河端密集采样至海端采样：从河端密集采样至海端,只需采表层只需采表层样样 2 保存：保存：Cl‰与与Fe样品分开保存样品分开保存, Fe水样需水样需酸酸化固定化固定 3 测试原理与步骤测试原理与步骤: 1)Fe测定测定: Fe(Ш) Fe(Π) 橙红色的络合物橙红色的络合物 分光测定分光测定(λ=510 nm, L=3cm)盐酸盐酸, , 盐酸羟胺盐酸羟胺pH=35, ,强酸还原强酸还原邻菲啰啉实验一铁在河口海区的转移2)水样氯度测定水样氯度测定 氯度用银量滴定法测定氯度用银量滴定法测定 原原理理：：在在一一定定体体积积的的水水样样中中，，加加入入10% K2CrO4指示剂，用标准硝酸银溶液滴定。

指示剂，用标准硝酸银溶液滴定 滴定反应：滴定反应： Ag+ + X－－ → AgX （（X为为Cl、、Br、、I）） 指示反应：指示反应： (AgX)·X－－+ F－－→（（AgX））·Ag+·F－　－　 （（F－－为指示剂阴离子基团）为指示剂阴离子基团） 等等当当点点前前：：黄黄绿绿色色；；等等当当点点后后：：浅浅玫玫瑰瑰红红色色用同样方法滴定标准海水，借以计算水样的氯度用同样方法滴定标准海水，借以计算水样的氯度实验一铁在河口海区的转移 具体步骤如下：具体步骤如下： ⊙ ⊙ 硝酸银标准溶液的标定：硝酸银标准溶液的标定： 准确移取标准海水两份准确移取标准海水两份 各加入各加入5滴滴10%K2CrO4指示剂指示剂 电磁搅拌器上电磁搅拌器上搅搅拌拌 滴滴定定至至溶溶液液为为由由黄黄色色突突变变为为稳稳定定的浅桔红的浅桔红色色,30秒内不褪色记下滴定管读数（读准至秒内不褪色记下滴定管读数（读准至0.01，两份滴，两份滴定读数之差应低于定读数之差应低于0.02））。

玻璃磁转子玻璃磁转子AgNO3溶液溶液实验一铁在河口海区的转移 ⊙ ⊙ 水样的测定水样的测定 以以水水样样代代替替标标准准海海水水，，按按上上述述测测定定标标准准海海水水的的步步骤骤对对水水样样进进行行测测定定（（注注意意每每移移一一份份不不同同站站位位水水样样，，都都须须用用该该水水样样洗洗淌淌移移液液管管两两遍遍））水水样样测测定定结结果果记记录录表表1，，并并查查麦麦伽伽克克莱表，计算氯度莱表，计算氯度实验一铁在河口海区的转移3) 水样铁的测定水样铁的测定v铁的测定采用邻菲啰啉分光光度法铁的测定采用邻菲啰啉分光光度法v 方法原理方法原理：水样加入盐酸和盐酸羟胺，并用：水样加入盐酸和盐酸羟胺，并用醋酸铵缓冲液调节醋酸铵缓冲液调节pH为为3.5左右，把铁（左右，把铁（ III））还原成低价态铁（还原成低价态铁（ II），），加入％邻菲啰加入％邻菲啰啉溶液，使其生成一种橙红色络合物，在啉溶液，使其生成一种橙红色络合物，在510nm波长下（波长下（L = 3cm））以以721分光光度计分光光度计测定v此法最低检出浓度为此法最低检出浓度为3 g/L，，具体步骤如下：具体步骤如下：实验一铁在河口海区的转移A 标准工作曲线测定标准工作曲线测定v 分别移取分别移取0，，1，，2，，4，，6，，8，，10mL铁标准铁标准使用液（使用液（2.5 g Fe/mL），），于于50mL比色管比色管中用蒸馏水稀释至刻度中用蒸馏水稀释至刻度vmL 1:1盐酸和盐酸和1mL 10%盐酸羟胺，摇匀，放盐酸羟胺，摇匀，放置置5分钟分钟vmL 0.2% 邻菲啰啉和邻菲啰啉和3mL 2:3 NH4OH，，再再加入加入5mL NaAc－－HAc缓冲溶液，充分混和缓冲溶液，充分混和均匀均匀v放置放置15分钟，使其充分显色，于分钟，使其充分显色，于510nm波长波长下（下（L = 3cm））用用721分光计测定，将数据填分光计测定，将数据填入表入表2。

实验一铁在河口海区的转移 移取移取0，，1，，2，，4，，6，，8，，10mlFe标准使用液（）于标准使用液（）于50ml比色管中比色管中,蒸馏水稀至刻度蒸馏水稀至刻度 +2.5ml l:1 HCl和和1ml 10%盐酸羟胺，摇匀盐酸羟胺，摇匀 强酸型还原强酸型还原（（pH=2）） 放置放置5min 放置放置15min，显色，显色 721分光计测其吸光值分光计测其吸光值A （（λ=510nm，，L=3cm） 同法依次测定水样的吸光值同法依次测定水样的吸光值l（） 2.5ml0.2%邻菲啰啉和邻菲啰啉和3ml 2:3 NH4OH充分摇匀充分摇匀5mlNaAC-HAC实验一铁在河口海区的转移4）水样测定）水样测定 按次序移取已过滤的按次序移取已过滤的10份不同盐度的河份不同盐度的河口水样到口水样到50mL刻度比色管中与制定标准工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出它们的消光值，并从工作曲线上查得相应的含铁量（的含铁量（ g），），然后算出水样中铁的浓度然后算出水样中铁的浓度（（ g/L））并把数据填入表并把数据填入表3。

实验一铁在河口海区的转移五、数据处理和问题讨论五、数据处理和问题讨论v1、以、以Cl‰为横坐标，水样铁浓度为纵坐标作图为横坐标，水样铁浓度为纵坐标作图v 2、、根根据据河河水水和和海海水水（（含含10 g Fe /L））的的含含铁铁量量作理论稀释线作理论稀释线v 3、、由由实实际际分分布布线线转转入入保保守守分分布布时时的的直直线线外外推推至至纵纵轴轴，，求求出出该该河河流流的的铁铁对对海海洋洋的的年年输输入入量量（（设设河河水水年年流流量量为为Q）），，铁铁在在河河口口区区的的转转移移量量及及转转移移率率并求出并求出Cl‰为为5‰时铁从水中的去除率时铁从水中的去除率v *4、根据实验结果讨论铁在河口水中的分布特征根据实验结果讨论铁在河口水中的分布特征实验一铁在河口海区的转移 图图1 铁的标准曲线铁的标准曲线 图图2 Fe-Cl‰关系关系曲线曲线实验一铁在河口海区的转移注意事项与要点注意事项与要点1. 交预习报告交预习报告 2. 记录数据：记录数据： Q=210×10(14)g/yr3. 报告结果讨论应结合理论课内容报告结果讨论应结合理论课内容4. 分工分工 1.测氯度：测氯度： 2. 测测Fe：： 塑料水样桶塑料水样桶10号号 → 1号（各号（各1份）份） 由稀由稀 → 浓浓 V标准（标准（AgNO3）） 2份份 （水样各（水样各15ml）） 玻璃瓶中（已酸化）玻璃瓶中（已酸化）1号号 → 10号号 标准与水样同时测标准与水样同时测实验一铁在河口海区的转移 1. 当场查算氯度（查麦克莱表）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 讲讲义要求义要求 测测A A = A(测测)－－A(0) 5. Fe标准使用液标准使用液 盐酸羟胺（现配）盐酸羟胺（现配） 6.按讲义要求处理数据：按讲义要求处理数据：C(Fe) (μgFe/50ml μgFe/L) 7. 报告中完成报告中完成2图绘制：图绘制： 8. Cl‰的的Fe的转移量求算参考的转移量求算参考Fe的损失量算的损失量算法。

详见图法详见图ⅡⅡ 换算为换算为实验一铁在河口海区的转移。