孫雷 蘇慕飛(巢湖管理局環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站,安徽 巢湖 238000)
地殼中含鐵量(Fe)約為5.6%,分布很廣,但天然水中含量并不高。實際水樣中鐵的存在形態(tài)是多種多樣的,可以在真溶液中以簡單的水合離子和復(fù)雜的無機(jī)、有機(jī)絡(luò)合物形式存在。也可以存在于膠體,懸浮物的顆粒中,可能是二價,也可能是三價的。而且水樣暴露于空氣中,二價鐵易被迅速氧化為三價,樣品pH>3.5時,易導(dǎo)致高價鐵的水解沉淀。樣品在保存和運輸過程中,水中細(xì)菌的增殖也會改變鐵的存在形態(tài)。鐵及其化合物均為低毒性和微毒性,含鐵量高的水往往帶黃色,有鐵腥味,對水的外觀有影響[1]。在《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)(增補(bǔ)版)中主要介紹了溶解性鐵和總鐵的測定方法?,F(xiàn)行地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)——GB3838-2002中的表2:集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項目,規(guī)定鐵的標(biāo)準(zhǔn)限值是0.3mg/L。而實際測量地表水的過程中,溶解性鐵和總鐵的含量差別很大,為了研究地表水中溶解性鐵和總鐵的含量及相互關(guān)系,進(jìn)行了如下實驗。
巢湖地處長江與淮河兩大河流之間,位于東經(jīng)117.18-117.50,北緯31.25-31.42,在中新生代形成的巢湖斷陷盆地南部,形成與更新世發(fā)育的河谷平原上,距今約一萬年,屬于河成型湖泊,當(dāng)時面積約有2000km2[2]。湖區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候,年均氣溫16.1℃[3]。四周分布著銀屏山、鳳凰山、冶父山、大別山、防虎山等,流域內(nèi)河流共33條,分別屬杭埠河-豐樂河、派河、西淝河-店埠河、柘皋河、白石山河、兆河、裕溪河7大水系,其主要出入河流有9條,分別為合肥市境內(nèi)的南淝河、十五里河、派河、柘皋河、雙橋河、兆河、白石山河、裕溪河,六安市舒城縣境內(nèi)的杭埠河,其中入湖水量最大的是杭埠河,約占總?cè)牒康?0%左右。裕溪河是唯一的出水通道,通往長江。屬長江下游左岸水系,總面積約775km2[4],東西長61km,南北均寬12km,平均深度2.69m,最大深度3.77m,是安徽省最大的湖泊,被稱為中國五大淡水湖之一[5]。
共采集水樣22個,時間跨度為11個月,每月采集水樣一次,監(jiān)測點位位于巢湖東南部的裕溪河口,編號1#和2#兩個采集點。根據(jù)《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定,水樣取自水面下0.5m。
采樣前,采樣瓶先用自來水沖洗,再用蒸餾水沖洗,采樣時,用所采水樣沖洗后,進(jìn)行正式采樣,采樣后立刻用鹽酸酸化至pH<2保存,用來測定總鐵;另取一份樣品在采樣現(xiàn)場經(jīng)0.45μm的濾膜過濾,濾液用鹽酸酸化至pH<2,用來測定溶解性鐵。
測定總鐵的樣品,需在地表水帶回實驗室后,自然沉降30min,取上層非沉降部分,加入(1+1)硝酸若干毫升(視取樣體積而定,通常每100mL樣品加5.0mL硝酸)置于電熱板上加熱消解,確保溶液不沸騰,緩慢加熱至盡干,取下冷卻,反復(fù)進(jìn)行這一過程,直到試樣溶液顏色變淺或穩(wěn)定不變。冷卻后,加入硝酸若干毫升,再加少量水,置電熱板上繼續(xù)加熱使殘渣溶解。冷卻后用水定容至原取樣體積,使溶液保持5%的硝酸酸度。
測定溶解性鐵的樣品,經(jīng)0.45μm濾膜過濾,濾液用鹽酸酸化至pH<2后,即可進(jìn)行測定。
測定地表水中的的溶解性鐵和總鐵均采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-AES)。方法來源:《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)(增補(bǔ)版)。使用儀器:利曼(美國)ProdigySPEC型電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀。試劑:硝酸(優(yōu)級純)。
《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中表2集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項目標(biāo)準(zhǔn)限值規(guī)定鐵的標(biāo)準(zhǔn)限值0.3mg/L。
修訂之前的《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-88)中,關(guān)于溶解性鐵的分類標(biāo)準(zhǔn),如表1:
表1 (單位:mg/L)
允許根據(jù)地方水域背景值特征做適當(dāng)調(diào)整的項目
對1#和2#監(jiān)測點連續(xù)11個月的監(jiān)測分析,共24個數(shù)據(jù),結(jié)果如表2。
表2 (單位:mg/L)
由上表可知:以限值0.3mg/L為標(biāo)準(zhǔn),地表水中溶解性鐵的超標(biāo)率為9.09%,平均值為0.177mg/L,均值不超標(biāo)??傝F的超標(biāo)率為77.3%,平均值為0.679mg/L,均值超標(biāo)0.26倍。由上表也可知,溶解性鐵占總鐵的比例在6.3%--66.2%之間,波動較大,二者不具有明顯的線性關(guān)系,每一種數(shù)據(jù)都不能準(zhǔn)確的反應(yīng)水質(zhì)中鐵元素的含量。
目前,人們已發(fā)現(xiàn)了109種化學(xué)元素,存在自然界中有90種,存在人體內(nèi)的有60余總,在人體內(nèi)含量超過0.01%的元素叫常量元素,小于0.01%的元素叫微量元素,微量元素在人體內(nèi)含量很小,但是生理作用很大。鐵是人體必需的微量元素中含量最多的一種,有半微量元素之稱,總量約為4-5g。人體中鐵四分之三存在于血紅蛋白、肌紅蛋白和細(xì)胞色素中。鐵雖然是人體的必需的微量元素,鐵本身也不具有多么強(qiáng)的毒性,但當(dāng)攝入過量或誤服過量的鐵時也可能導(dǎo)致鐵中毒。兒童鐵中毒多是急性鐵中毒,可導(dǎo)致上腹部不適、腹痛、惡心嘔吐、腹瀉黑便,甚至面部發(fā)紫、昏睡或煩躁,急性腸壞死或穿孔,最嚴(yán)重者可出現(xiàn)休克而導(dǎo)致死亡。慢性鐵中毒多發(fā)生在45歲以上的中老年人群中男性居多。由于長期服用鐵制劑或者從食物和水中攝鐵過多,使體內(nèi)鐵含量超過正常的10-20倍,就可能出現(xiàn)慢性鐵中毒癥狀:肝、脾有大量鐵沉淀著,可表現(xiàn)為肝硬化、骨質(zhì)疏松、軟骨鈣化、皮膚呈棕黑色或灰暗、胰島素分泌減少而導(dǎo)致糖尿病。對青少年還可使生殖器的發(fā)育受到影響。有報道稱,鐵中毒還可誘發(fā)癲癇?。ㄋ追Q羊角瘋)[6]??梢婅F對人體健康的影響還是很大的,為了更客觀,更準(zhǔn)確的評價鐵元素對水質(zhì)以及人體健康的影響,建議采用溶解性鐵的含量來評價地表水水質(zhì),或者溶解性鐵和總鐵一起對地表水進(jìn)行評價,把總鐵做為參考數(shù)據(jù)。
[1]《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)(增補(bǔ)版).北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社.2012,365.
[2]殷福才,張之源.巢湖富營養(yǎng)化研究進(jìn)展.湖泊科學(xué).2003,15(4):377-384.
[3]杜磊,易朝路,潘少明.長江下游巢湖湖泊沉積物的粒度特征與沉積環(huán)境.安徽師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版.2004,27(1):101-104.
[4].中國湖泊名稱代碼(中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL261-98)
[5].巢湖簡介.
[6]覃蛟.鐵元素對人類的影響及檢測方法的綜述.