關(guān)于地表水中鐵含量評價的探討

孫雷 蘇慕飛（巢湖管理局環(huán)境保護監(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、有機絡(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)量標準——GB3838-2002中的表2:集中式生活飲用水地表水源地補充項目，規(guī)定鐵的標準限值是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，進行了如下實驗。

1 研究區(qū)簡介

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]。

2 研究材料與方法

2.1 采樣與布點

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。

2.2 水樣采集和樣品預(yù)處理

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，即可進行測定。

2.3 溶解性鐵和溶解性鐵的分析方法

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）。

2.4 評價標準

《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中表2集中式生活飲用水地表水源地補充項目標準限值規(guī)定鐵的標準限值0.3mg/L。

修訂之前的《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-88）中，關(guān)于溶解性鐵的分類標準，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

3 結(jié)果與分析

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為標準，地表水中溶解性鐵的超標率為9.09%，平均值為0.177mg/L，均值不超標。總鐵的超標率為77.3%，平均值為0.679mg/L，均值超標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)都不能準確的反應(yīng)水質(zhì)中鐵元素的含量。

4 對地表水中鐵元素含量評價的思考

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)癲癇病（俗稱羊角瘋）[6]。可見鐵對人體健康的影響還是很大的，為了更客觀，更準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)標準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.