關于地表水中鐵含量評價的探討

孫雷 蘇慕飛（巢湖管理局環境保護監測站，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是多種多樣的，可以在真溶液中以簡單的水合離子和復雜的無機、有機絡合物形式存在。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。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。現行地表水環境質量標準——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系，進行了如下實驗。

1 研究區簡介

巢湖地處長江與淮河兩大河流之間，位于東經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，形成與更新世發育的河谷平原上，距今約一萬年，屬于河成型湖泊，當時面積約有2000km2[2]。湖區屬北亞熱帶季風氣候，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，六安市舒城縣境內的杭埠河，其中入湖水量最大的是杭埠河，約占總入湖水量的60%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《地表水和污水監測技術規范》的規定，水樣取自水面下0.5m。

2.2 水樣采集和樣品預處理

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場經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，反復進行這一過程，直到試樣溶液顏色變淺或穩定不變。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射光譜法（ICP-AES）。方法來源:《水和廢水監測分析方法》（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射光譜儀。試劑:硝酸（優級純）。

2.4 評價標準

《地表水環境質量標準》（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定鐵的標準限值0.3mg/L。

修訂之前的《地面水環境質量標準》（GB3838-88）中，關于溶解性鐵的分類標準，如表1:

表1 （單位:mg/L）

允許根據地方水域背景值特征做適當調整的項目

3 結果與分析

對1#和2#監測點連續11個月的監測分析，共24個數據，結果如表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系，每一種數據都不能準確的反應水質中鐵元素的含量。

4 對地表水中鐵元素含量評價的思考

目前，人們已發現了109種化學元素，存在自然界中有90種，存在人體內的有60余總，在人體內含量超過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，但當攝入過量或誤服過量的鐵時也可能導致鐵中毒。兒童鐵中毒多是急性鐵中毒，可導致上腹部不適、腹痛、惡心嘔吐、腹瀉黑便，甚至面部發紫、昏睡或煩躁，急性腸壞死或穿孔，最嚴重者可出現休克而導致死亡。慢性鐵中毒多發生在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，使體內鐵含量超過正常的10-20倍，就可能出現慢性鐵中毒癥狀:肝、脾有大量鐵沉淀著，可表現為肝硬化、骨質疏松、軟骨鈣化、皮膚呈棕黑色或灰暗、胰島素分泌減少而導致糖尿病。對青少年還可使生殖器的發育受到影響。有報道稱，鐵中毒還可誘發癲癇?。ㄋ追Q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，或者溶解性鐵和總鐵一起對地表水進行評價，把總鐵做為參考數據。

[1]《水和廢水監測分析方法》（第四版）（增補版）.北京:中國環境科學出版社.2012,365.

[2]殷福才,張之源.巢湖富營養化研究進展.湖泊科學.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境.安徽師范大學學報:自然科學版.2004,27(1):101-104.

[4].中國湖泊名稱代碼（中華人民共和國行業標準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.