[科普中国]-溶解铁

通过0.40μm滤膜过滤的海水中的铁定义为溶解态的铁，不能通过的部分称为颗粒态的铁。其中，溶解态的铁又进一步划分，可溶性的铁和胶体态的铁。

在海水体系中，铁是浮游植物生长所必需的微量元素。全球大约30%的海区溶解态铁的浓度很低，呈现出“高营养盐一低叶绿素”(HNLC)现象，限制了浮游植物的生长。因此研究海水中溶解态铁具有重要意义。

海水中的溶解铁及其有机配体海水中铁的存在形态铁在海水中以多种形态存在，其物理形态的划分是一种操作定义，即通过不同孔径滤膜进行过滤的得到，一般以0.40或者0.20μm的滤膜进行过滤。当前对存在物理形态的划分并没有达成完全一致。但是，人们习惯地把铁的物理形态划分为三类，即溶解态的铁、颗粒态的铁以及胶体态的铁。通过0.40μm滤膜过滤的海水中的铁定义为溶解态的铁，不能通过的部分称为颗粒态的铁。其中，溶解态的铁又进一步划分，可溶性的铁和胶体态的铁。Wu和hither C把0.20-0.40μm滤膜之间的部分定义为胶体态的铁，即海水先通过0.40μm滤膜，然后再通过0.20μm滤膜，这样得到的那部分溶解态的铁。Cullen等把0.2-0.4μm滤膜之间的部分为胶体态的铁，而把小于0.02μm的滤膜过滤得到的那部分铁定义为可溶性态的Fe。其中，在总溶解态铁中，胶体态的铁所的比例很大，为30~91%。

对热带北大西洋部分海域铁的形态进行研究，结果发现在表层溶解态铁的组分中，胶体态铁的比例为80士7%，在叶绿素最大值水深处，胶体态铁的含量最小或者几乎不存在，这表明在该水深处，胶体态的铁容易被浮游植物吸收利用或者容易被迁移或者被颗粒物吸附聚结。在补偿深度，可溶性的铁是溶解态铁的主要组成成分，在亚热带涡旋站位，其占总溶解态铁的76，在低氧区海域，其占总溶解态铁的56%。

海水中铁的有机配体许多研究表明大洋中99%以上的溶解态Fe是以有机配合体形态存在的。目前，有关大洋中铁的有机配体的研究较多，而对沿岸水体中铁的有机配体的研究较少。目前研究表明这些有机物对海水中铁的迁移转化有重要影响：比如减少其被颗粒物吸附清除，促进大洋上层大气中气溶胶态铁的溶解，增大铁的溶解度，影响海洋生物对铁的吸收利用。为了研究铁一有机质配合机制、测定海水中铁的有机配体的含量以及稳定常数，多采用竟争配体平衡一阴极溶出伏安法。与此同时，铁一有机配体形成及分解的动力学研究也取得很好的进展。

海水中铁的有机配体主要有铁载体叶，琳化合物，腐殖质，糖类等。铁载体是一种低分子量强有机配体，对铁有着高亲和力和特异性，能够与铁的弱配位体竞争，形成强配位化合物，具有很高的生物活性。它主要由海洋中异养细菌及淡水蓝藻产生，在铁限制海区，能够起到补充Fe的作用。叶琳化合物是生物体内的一种具有共扼大环状结构的金属有机化合物，在病毒作用下以及被浮游动物捕食浮游植物时，浮游植物细胞发生分裂并释放叶琳化合物到海水中。腐殖质（HS）是一种混合有机质，普遍存在于海洋环境中，是主要的疏水性有机质组分，起着重要的调节作用。传统意义上认为，HS通过絮凝作用在铁的循环过程中起到了迁移载体的作用。根据Fe-HS配合物的稳定性和溶解性，Fe-HS在深层大洋水以及沿海海水中对铁循环起着很至关重要的作用。糖类又称碳水化合物，是大洋表层水中含量最丰富，且具有生物活性的溶解有机质。

当前有关有机质对铁的影响，对大洋研究较多，但沿海水域中有机质对铁溶解度影响研究很少。铁的有机配体的来源主要包括陆源输入、河流输入、冰雪融化、海底热液活动及颗粒物分解、浮游植物的产生、细菌分解等。

大洋与沿岸海水中的有机质存在的几个明显不同。对于大洋水中的有机物，主要来源是大洋内部自身，即内源有机质；表层有机质主要由细菌病毒分解生物颗粒，动物补食浮游植物时释放，陆源沉积物降解，冰雪融化等过程产生；而对于深层水而言，有机质的主要来源于永久性有机质，如腐殖质降解，沉积物的分解以及热液活动。由这些过程产生的有机质的分子大多为简单分子，化学分子量比较小，而且结构简单明确，并且含有特殊芳香族、异轻肪酸、儿茶酚胺等官能团；浓度比沿海小。除此之外，大洋水中的有机物对铁的选择性很高，亲和力强，从而使反应迅速达到平衡，并且可通过热力学动力学方法来研究这些有机配合物以及反应平衡时铁的化学形态。

沿岸水中铁有机配体的主要种类为陆源有机质，通过河流输入进入海洋，特别是腐殖质（HS）的输入。与大洋中铁的有机配体性质相比，由于受陆源的影响较大，沿岸水中这些有机配体含量比较高，且成分复杂；官能团多，可与铁以及其他元素进行不同反应。1

硅藻土中溶解铁分析方法铁是一种氧化触剂，对啤酒的口味及稳定性有着严重的负面影响。硅藻土的行业标准中只规定了三氧化二铁的标准，没有多大的参考意义，啤酒企业关心的是硅藻土在啤酒中能溶出的铁，即溶解铁。如何进行硅藻土溶解的测定，国标中并无统一的分析方法。为了规范硅藻土的质量控制标准，进行了硅藻土中溶解铁分析方法的摸索，经过大量试验，确定了硅藻土中溶解铁的分析方法，并制定了硅藻土的溶解铁内控标准。

原理三价铁用抗坏血酸还原为二价铁，二价铁与邻菲罗琳生成红色络合物，在505nm波长下测其吸光度，由此得出铁的含量。一定量的啤酒与硅藻土充分接触后，用定量滤纸过滤，通过滤液的铁含量可得出硅藻土中溶解铁含量。

仪器1）可见光分光光度计。

2）恒温水浴锅。

试剂1）显色剂（邻菲锣琳溶液）：将1.5g邻菲锣琳水合物溶解于500mL蒸馏水中，加热至70℃。

2）铁标准溶液（1g/L）：称取3.512g硫酸亚铁钱于小烧杯中，溶解后转人soomL容量瓶中，加人0.lmL浓盐酸，再用蒸馏水定容至刻度，摇匀。

3）抗坏血酸。

4）定量滤纸（不含铁）。

操作步骤（1）绘制标准曲线，确定校准系数：

1）吸取lmL铁标准溶液定容至100mL，摇匀，于100mL容量瓶中，分别吸取0；0.5；1.0：2.5；5.0；10.0此液定容至刻度。其浓度分别为0.0；0.05；0.10：0，25：0.50；1.00ppm。

2）从上述每份溶液中取25mL于50mL比色管中，加2.0mL显色剂和25mg抗坏血酸，摇匀，然后加热至60℃，停留15min，冷却。

3）以0.0ppm铁标准溶液（即第一支比色管的样）为参比，在SO5nm波长下测其吸光度。

4）以铁标准溶液为纵坐标，吸光度为横坐标绘制标准曲线。

（2）称取0.29硅藻土于100mL除气啤酒中，充分摇匀，静置10min后，用定量滤纸进行过滤，得滤液A；同时，直接用除气啤酒进行过滤，得滤液B。

（3）吸取25mL滤液A和B于两支50mL比色管中，分别加2mL显色剂，再分别加入25mg抗坏血酸，盖上塞子，于60℃加热15min。冷却后，以B溶液的样为参比，在505nm波长下测其吸光度。

说明与讨论（1）滤纸的检验：在滤纸上点滴显色剂，并加少许抗坏血酸，观察滤纸是否变色，变色则含铁，未变色则不含铁。

（2）不能用pH值异常的啤酒作溶剂，最好选用pH4.1土0.1的啤酒作溶剂。

（3）最初用pH4.0的缓冲溶液作溶剂溶解硅藻土，后来又用除气啤酒替代了pH4.0的缓冲溶液，后者更方便、直观，也更有参考意义。pH4.0缓冲溶液所测溶解铁的结果比啤酒所测溶解铁的结果要高。

（4）为了严格控制硅藻土的质量，以该方法检测的硅藻土溶解铁含量最好控制在50ppm以下。

（5）称取0.2g硅藻土是为了近似模仿过滤过程的硅藻土耗量。

（6）由于预涂过程可洗出部分溶解铁，故实际过滤过程中啤酒铁的增加量低于理论计算的铁增加量。2

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学