地表水样品沉降时间对铁锰测定的影响分析

摘要：地表水中铁锰总量的高低是评价水质优劣的重要指标。地表水中铁锰总量与总悬浮颗粒物浓度成正比。地表水中铁锰主要来源于悬浮颗粒物的吸附，溶 解态铁锰很少。水样中铁锰含量随自然沉降时间的延长而逐渐降低。而当水样自然体系中加入硝酸后情况有所不同。因此，样品采集回来后样品的自然沉降时间是影 响测定结果的一个主要原因之一。
关键词：地表水；沉降时间；铁锰总量；测定
1．实验理论
地表水中总铁、总锰即包括溶解态铁锰和颗 粒吸附的不可溶性铁锰。若仅测定溶解态铁锰，只需将样品通过0.45um滤膜后用火焰原子吸收法测定即可，如要测定铁锰总量则需进行消解后测定。当地表水 中泥沙含量较高时，颗粒吸附大量的不可溶性铁锰。此时，泥沙含量高低会直接影响铁锰的测定结果。地表水体受船只搅动等外界因素影响，泥沙含量变动较大。泥 沙受重力作用自然沉降，样品采集后于不同的沉降时间取样测定，分析结果相差甚远。而当水样加入硝酸固定后沉降情况是否一样不得而知。因此，笔者设计如下实 验加以验证和讨论。
2．实验部分
2．1．实验仪器及试剂
耶拿ZEEnit700原子吸收分光光度计
硝酸（优级纯）、盐酸（优级纯）、氯化钙（分析纯）
2．2．实验一
于某断面采集五次样品，样品编号分别为A、B、C、D、E。摇匀后测定铁锰总量，并同时测定总悬浮颗粒物（SS）。
2．3．实验二
静置实验：选取样品B、C、E，每个样品摇匀，分别于静置0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、12h、24h、48h、72h时段取上层液100.0ml，分析铁锰总量。
抽滤实验：将样品通过0.45um滤膜后测定可溶解性铁锰。
2．4．实验三
于该断面另取样品F，加优级纯硝酸20.0ml后摇匀，分别于静置0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、12h、24h时段取上清液100.0ml，分析铁锰总量。
3．结果与讨论
3.1．分析结果
实验一的分析结果见表1。

实验二的分析结果见表2和表3。

B、C、E三个样品的铁锰含量与自然沉降时间的分布关系可见图1和图2。

实验三的分析结果见表4。

F样品在加酸固定后的铁锰含量与沉降时间的分布关系可见图3和图4。

3.2.讨论
（1）、本实验部分操作根据GB 11911-89进行。实验二部分的静置实验与国标有所不同，是在不加酸的自然体系中测定铁锰总量。实验三部分则是按照国标方法加入硝酸固定后测定铁锰总量。
（2）、 从表1的分析数据可以看出：①随着水体中总悬浮颗粒物（主要是泥沙）含量的升高，混匀水样中的铁锰总量也逐渐增大。这说明泥沙吸附的铁锰对地表水中铁锰总 量作了主要贡献，地表水中泥沙含量的高低将直接影响铁锰总量的高低。②该断面混匀水样中总铁与总锰的浓度比值在22.6-29.8之间。
（3）、 从表2和表3的分析数据及图1、图2可以看出：①随着自然沉降时间的延长，样品铁锰总量的测定结果逐渐降低。②地表水中溶解性铁锰均小于检出限。由此可 见，地表水中铁锰大部分是不可溶性的，主要来源于悬浮颗粒物的吸附。③从实验现象看，静置72小时后溶液并未澄清，表明仍有细小颗粒物悬浮于水体中。反映 在分析结果中即静置72小时后上清液中仍有一定的铁锰含量。④样品B经沉降48小时后上层液铁锰总量的削减率分别为87.8%和89.2%；样品C经沉降 72小时后上层液铁锰总量的削减率分别为91.4%和96.3%；样品E经沉降48小时后上层液铁锰总量的削减率分别为98.3%和94.6%。由此可说 明在自然体系中同一样品铁与锰的沉降速率是大致相同的。
（4）、从表4和图3、图4可以看出：当水样原来的自然体系因加入硝酸后上层液铁锰总量不随沉降时间延长而成规律性降低。笔者认为这是由于水体中原有的自然体系因加入硝酸而遭到破坏所致。
地 表水含有一定量的胶体物质，直径在10-6—10-4mm之间，颗粒小，重量轻，单位体积所具有的比表面积很大，因而其表面具有较大的吸附能力，可以吸附 大量的金属离子。同类胶体因带有同性电荷而相互排斥，不能相互粘合而处于稳定状态。所以胶体颗粒不能依靠重力作用自行沉降。而当水体中加入硝酸后，相当于 加入了电解质，原来的自然体系被破坏，胶体颗粒变大，相互发生碰撞从而絮凝（实验现象确是如此，当加入硝酸混匀后发现形成大量矾花）。同时，该体系由于加 入酸后还存在铁锰的溶出效应，吸附于颗粒物表面的铁锰逐渐被溶解，从固相向液相转移。此时体系中存在两种效应，即沉降效应和溶出效应。从图3看，在加入硝 酸静置0—2小时时段总铁浓度呈下降趋势，沉降速度大于溶出速度。静置2小时之后总铁浓度呈上升趋势，大部分颗粒物已沉降，上层液浊度明显减小。此时沉降 速度减小，溶出效应占主导作用。从图4看，在加入硝酸静置0—4小时时段总锰浓度呈上升趋势，溶出速度大于沉降速度。静置4小时后总锰浓度呈下降趋势，溶 出速度减小，沉降效应占主导作用。对比图3和图4可见，当自然体系中加入酸静置时，前期锰的溶出速度大于铁的溶出速度，后期锰的溶出速度下降较快，而铁的 溶出速度下降较慢。
4.结论
综上所述，地表水自然体系中铁锰总量与总悬浮颗粒物的浓度成正比。自然沉降时间对地表水中铁锰总量的测定有非 常重要的影响。而当水样自然体系加入酸固定后，其上层液铁锰浓度的变化情况与自然体系有所不同。在同一流域的同步监测中如果各断面采样时间同步，但在取样 分析前的沉降时间不一致，所得分析结果将大相径庭。笔者认为这是同步监测中所得数据可比性不强的一个主要原因。建议采用统一的沉降时间分析样品，使不同实 验室间的测定结果具有可比性，更能反映水质的真实情况。