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測(cè)量水中溶解氧有幾種選擇，對(duì)于那些剛開(kāi)始測(cè)量溶解氧的人來(lái)說(shuō),，為他們選擇正確的方法可能具有挑戰(zhàn)性,。

當(dāng)被測(cè)的唯一參數(shù)是溶解氧時(shí),，通常不使用色度計(jì),，因?yàn)樗鼈儾环奖?- 混合試劑和溶液需要時(shí)間,！此外,，測(cè)量范圍也有一些非常嚴(yán)格的限制,。

對(duì)于需要原位測(cè)量溶氧或樣品通量高的客戶，如果您有選擇方法，我們建議使用電化學(xué)或光學(xué)傳感器進(jìn)行溶氧測(cè)量,。

電化學(xué)和光學(xué)傳感器是迄今為止測(cè)量溶解氧時(shí)最常用的工具,。與其他通常為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的水質(zhì)傳感器（例如硝酸鹽）不同，DO傳感器可用于各種應(yīng)用 - 地表水,，水產(chǎn)養(yǎng)殖,，地下水，廢水等,！

那么哪種溶解氧傳感器適合您呢？如何選擇合適的溶解氧儀器

雖然電化學(xué)和光學(xué)溶氧傳感器適用于許多應(yīng)用,，但它們使用的儀器通常設(shè)計(jì)時(shí)考慮了特定的應(yīng)用,。今天我們推薦2款蛙視的溶解氧測(cè)量?jī)x



手持式便攜溶解氧測(cè)量?jī)x

攜式手持溶氧儀對(duì)比在線分析儀具有方便、快速,、易于顯示和價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì),。便攜式手持溶氧儀所有傳感器已校準(zhǔn)，開(kāi)箱即用,。儀器內(nèi)置鋰電池,，續(xù)航能力更強(qiáng)。




在線式溶解氧測(cè)量?jī)x

如何測(cè)量溶解氧,？有幾種不同的方法來(lái)測(cè)量水中的溶解氧,，以下部分提供了概述。

比色法
色度計(jì),，也稱為濾光光度計(jì),，是測(cè)量顏色強(qiáng)度的儀器。使用這些儀器時(shí),，化學(xué)試劑與樣品混合,。如果目標(biāo)參數(shù)存在，則溶液將具有顏色,，其強(qiáng)度將與被測(cè)參數(shù)的濃度成正比,。

光通過(guò)含有樣品溶液的試管，然后通過(guò)彩色濾光片進(jìn)入光電探測(cè)器,。選擇濾光片是為了選擇特定波長(zhǎng)的光,。當(dāng)溶液無(wú)色時(shí),，所有的光都通過(guò)。對(duì)于有色樣品,，光被吸收,，通過(guò)樣品的光按比例減少。



溫克勒滴定法
在通過(guò)Winkler滴定法測(cè)定溶氧濃度時(shí),，也使用試劑,。在該方法中，試劑形成一種酸性化合物,，該化合物與中和化合物一起滴定,。此外，與比色法一樣,，會(huì)產(chǎn)生顏色變化,，并且通過(guò)觀察發(fā)生這種顏色變化的點(diǎn)來(lái)確定DO濃度。

許多標(biāo)準(zhǔn)操作程序（SOP）仍然需要Winkler滴定,，特別是在測(cè)定生物需氧量（BOD）的廢水處理實(shí)驗(yàn)室,。需要一式三份，結(jié)果是平均的,。

電化學(xué)傳感器
與通過(guò)執(zhí)行Winkler滴定或使用色度計(jì)測(cè)量溶解氧不同,，電化學(xué)傳感器（也稱為膜覆蓋的溶解氧傳感器）不需要試劑。這些傳感器提供快速測(cè)量并具有很寬的范圍,，但是由于測(cè)量過(guò)程中氧氣消耗,，水必須連續(xù)地穿過(guò)膜。

有兩種類(lèi)型的電化學(xué)傳感器 - 極譜法和電流傳感器,。1956年,，Leland Clark博士在與YSI科學(xué)家合作時(shí)發(fā)明了極譜電極。電偶電極是后來(lái)開(kāi)發(fā)的,，但它的測(cè)量方式與極譜法傳感器相同,。任一傳感器類(lèi)型均可與 YSI 儀器（如 ProQuatro 和 Pro20）配合使用。

電化學(xué)溶氧傳感器由陽(yáng)極和陰極組成,，通過(guò)透氧膜限制在電解質(zhì)溶液中,。溶解在樣品中的氧分子在陰極被還原（即消耗）之前通過(guò)膜擴(kuò)散。該反應(yīng)產(chǎn)生從陰極到陽(yáng)極的電信號(hào),，最終到達(dá)儀器/儀表,。

通過(guò)膜擴(kuò)散的氧氣量與膜外的分壓和氧氣濃度成正比。隨著氧濃度的變化,，通過(guò)膜擴(kuò)散的氧也會(huì)發(fā)生變化,，這導(dǎo)致探頭電流成比例地變化。

極 譜 法
極譜法傳感器具有銀陽(yáng)極和金陰極。這些材料要求探頭在使用前預(yù)熱或極化 - 這大約需要10分鐘,。極譜法傳感器比電流傳感器具有更長(zhǎng)的使用壽命,，因?yàn)樗⒉豢偸谴蜷_(kāi)的。


光學(xué)傳感器
光學(xué)和電化學(xué)傳感器有一些相似之處,。對(duì)于初學(xué)者,，這些傳感器測(cè)量樣品中溶解的氧氣的壓力?！霸肌弊x數(shù)表示為DO%,，影響DO%的唯一變量是氣壓。氣壓越高,，被推入水中的氧氣就越多,。重要的是要注意，DO mg / L是根據(jù)DO%,，溫度和鹽度計(jì)算的。

與電化學(xué)傳感器一樣,，使用光學(xué)傳感器時(shí)不需要試劑,。測(cè)量時(shí)，兩種傳感器類(lèi)型也直接放置在樣品中,。

光學(xué)溶氧傳感器有幾種關(guān)鍵結(jié)構(gòu),。光學(xué)溶氧傳感器的傳感器蓋包含一個(gè)擴(kuò)散層，DO在其上不斷移動(dòng),。與電化學(xué)傳感器不同,，測(cè)量過(guò)程中不消耗氧氣，因此水不需要連續(xù)流過(guò)傳感器蓋,。

還有不同的LED,，其中一個(gè)（我們大多數(shù)YSI傳感器中的藍(lán)光）導(dǎo)致傳感器蓋的另一層 - 染料層 - 發(fā)光（即發(fā)光）。

當(dāng)氧氣穿過(guò)擴(kuò)散層時(shí),，它會(huì)影響染料層的發(fā)光,。通過(guò)傳感層的氧氣量與傳感層中發(fā)光的壽命成反比。發(fā)光的壽命由傳感器測(cè)量,，并與參考（本例中的紅光）進(jìn)行比較,，從而可以確定DO。

溶氧是最常測(cè)量的水質(zhì)參數(shù)之一,，但測(cè)量它的原因因環(huán)境而異,。

為什么要測(cè)量地表水和水產(chǎn)養(yǎng)殖中的溶解氧

溶解氧是水體支持水生生物能力的直接指標(biāo) - 水生生物需要DO才能生存

魚(yú)類(lèi)需要足夠水平的溶解氧才能生存。如果濃度低于4 mg / L,，許多物種就無(wú)法生存

所需的溶解氧水平因物種而異,。一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)魚(yú)類(lèi)將在5-12毫克/升的范圍內(nèi)生長(zhǎng)和茁壯成長(zhǎng),。然而,，如果水平低于4毫克/升，它們可能會(huì)停止進(jìn)食并變得緊張,，可能導(dǎo)致大量魚(yú)類(lèi)死亡,。當(dāng)溶解氧的濃度降低到不能再支持活水生生物的水平時(shí)，就會(huì)發(fā)生缺氧,。

查看我們關(guān)于池塘養(yǎng)殖中溶解氧管理和相關(guān)成本的博客文章,，以了解有關(guān)測(cè)量溶解氧在魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖和其他形式的水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重要性的更多信息。我們還創(chuàng)建了一個(gè)缺氧信息圖,，幫助解釋缺氧如何在環(huán)境中發(fā)生,。

當(dāng)存在有害的藻華（HAB）時(shí)，會(huì)發(fā)生溶解氧失衡,。在HAB的早期和高峰生長(zhǎng)階段,，由于白天的光合作用活動(dòng)，DO可以在花朵附近顯著增加,。產(chǎn)生的氧氣比藻類(lèi)或其他生物消耗的氧氣多,，白天或黑夜 - 這可能導(dǎo)致過(guò)飽和。

隨著水華的消退和死亡,，藻類(lèi)成為細(xì)菌和其他消耗氧氣的東西的食物,。這可能導(dǎo)致溶解氧水平急劇下降，導(dǎo)致缺氧,。

大型魚(yú)類(lèi)死亡也可能是由發(fā)電廠和工業(yè)制造商周?chē)臒嵛廴疽鸬?。雖然這些植物的廢水通常是干凈的，但它通常比它進(jìn)入的地表水溫暖得多,。隨著溫度的升高,，水中的溶解氧水平降低。因此,，突然涌入的溫水會(huì)導(dǎo)致大量魚(yú)類(lèi)死亡,。

溶解在地表水體中的道路鹽會(huì)對(duì)水生生物造成嚴(yán)重破壞,，因?yàn)辂}會(huì)導(dǎo)致溶解氧濃度降低,。

熱污染和HAB并不是唯一危及水生生物的事件,。道路鹽通常在冬季用于結(jié)冰的道路。這種鹽從道路上流出并進(jìn)入地表水體,，增加了鹽度,。隨著鹽度的增加，溶解氧水平降低,。因此,，即使氧氣更易溶于冷水，高鹽度也會(huì)導(dǎo)致冬季因窒息而導(dǎo)致大量魚(yú)類(lèi)死亡,。


為什么要測(cè)量地下水中的溶解氧


許多人認(rèn)為DO在地下水位以下不存在,，但這是一個(gè)不正確的假設(shè)。在水從地表向下滲透之前,，水與大氣接觸,，氧氣溶解。只要有少量或沒(méi)有可氧化物質(zhì),，DO就可以存在于含水層的深處,。2

在進(jìn)行地下水調(diào)查時(shí)，溶解氧可能是一個(gè)有用的測(cè)量參數(shù),。DO可以幫助確定在吹掃過(guò)程中何時(shí)達(dá)到穩(wěn)定條件,，并可用于評(píng)估油井施工。

溶解氧是微生物在地下有機(jī)污染生物降解過(guò)程中使用的首選電子受體,。

測(cè)量溶解氧還有助于確保在收集樣品以分析金屬和揮發(fā)性有機(jī)化合物時(shí)遵循適當(dāng)?shù)牡叵滤蓸映绦颉Ｈ魏稳斯て貧舛紩?huì)影響這些化合物的實(shí)驗(yàn)室分析,。3

溶氧在地下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)中起著重要作用,。它調(diào)節(jié)微量金屬的價(jià)態(tài)，并限制微生物對(duì)溶解的有機(jī)化合物（例如油）的代謝,。4

微生物可以降解泄漏到含水層中的石油,。像其他生物一樣，微生物需要呼吸（即呼吸）,。呼吸需要電子受體,，并且由于氧氣是最優(yōu)選的，因此在存在污染的地方,，DO會(huì)迅速耗盡,。因此，DO只能在一股受污染的地下水之外找到,。5


一旦溶解氧耗盡,，就使用其他電子受體。氧氣過(guò)后,，硝酸鹽就會(huì)用完,，所以硝酸鹽只能找到離羽流比較遠(yuǎn)的地方,，就像DO一樣。最后使用的電子受體是二氧化碳（CO2).使用一氧化碳的過(guò)程2稱為產(chǎn)甲烷作用;這將發(fā)生在最接近污染源的地方,。5

其他環(huán)境可能由于微生物活動(dòng)而變得缺氧,，例如2010年被深水地平線漏油污染的開(kāi)放水域。

為什么要測(cè)量廢水中的溶解氧,？

微生物消耗廢物,，并在廢水處理廠的處理過(guò)程中將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害的最終產(chǎn)品。DO在此過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用,，因?yàn)檫@些微生物依靠它來(lái)分解廢水污染物,，如有機(jī)物或氨。在活性污泥工藝（ASP）（最常見(jiàn)的工廠配置）中,，空氣被泵入充滿懸浮在水中的微生物的曝氣池中,。

將空氣泵入曝氣池以促進(jìn)微生物降解廢水污染物

流出物是離開(kāi)植物的處理過(guò)的水，必須含有有限量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),，以確保環(huán)境中不會(huì)發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化,。生物養(yǎng)分去除（BNR）過(guò)程可用于確保符合養(yǎng)分流出量限制，但這些過(guò)程需要在處理廠內(nèi)進(jìn)行受控條件,。

BNR的特征在于曝氣區(qū)上游和下游存在未氣化的厭氧區(qū)和缺氧區(qū),。設(shè)置混合液回收和污泥回流，以充分利用活性污泥系統(tǒng)中的有機(jī)物含量,。

大多數(shù)水生生物需要溶解氧（通?？s寫(xiě)為DO）才能生存，但這種氧氣的來(lái)源不是水分子（ H2O ).

DO是氣態(tài)的,，分子氧的形式為O2起源于大氣或作為光合作用的副產(chǎn)品,。一旦溶解在水中，它就可供生物體使用,，并且可以在水生環(huán)境中的許多化學(xué)過(guò)程中發(fā)揮重要作用,。除了溶解在水中外，這種氧氣與我們呼吸的氧氣沒(méi)有什么不同,。

溶解在水中的分子氧（圈）,。分子氧不是來(lái)自水分子中的氧（ H2O )

水中溶解氧的來(lái)源

地球大氣層

分子氧可以通過(guò)多種方式從地球大氣層進(jìn)入水體,。假設(shè)水的氧濃度低于其上方的大氣。在這種情況下,，分子氧會(huì)自然地從空氣中擴(kuò)散到水中,，直到它被氧氣完全飽和。當(dāng)空氣和水中的氧氣濃度相同時(shí),，滿足平衡條件,。

當(dāng)水和空氣混合時(shí),，會(huì)發(fā)生水的曝氣，導(dǎo)致水中的溶解氧水平增加,。這在瀑布和急流中自然發(fā)生,，或者當(dāng)大風(fēng)條件導(dǎo)致水體表面湍流時(shí)。

水生生物需要DO才能生存,，這就是為什么一些水體有人工通氣的原因,。例子包括池塘中間的槳輪或噴泉，在水族箱中使用空氣石

溶解氧可以來(lái)自光合作用 - 這需要水,，光和二氧化碳 - 或來(lái)自大氣

光合作用

DO的另一個(gè)主要來(lái)源是光合作用,。水生植物和藻類(lèi)利用光合作用來(lái)產(chǎn)生新細(xì)胞并修復(fù)受損細(xì)胞。這個(gè)過(guò)程需要水,、光能和二氧化碳,。光合作用的副產(chǎn)品是可以溶解在水中的氣態(tài)分子氧。并非所有植物都是平等的,，因?yàn)槠渲幸恍┍绕渌参锂a(chǎn)生更多的氧氣,。

植物和藻類(lèi)在光合作用發(fā)生的白天產(chǎn)生氧氣。它們還將其用于呼吸,，這是植物將葡萄糖（即光合作用期間產(chǎn)生的糖）和氧氣轉(zhuǎn)化為可用細(xì)胞能量的過(guò)程,。1植物和藻類(lèi)在白天產(chǎn)生的氧氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)它們消耗的氧氣。到了晚上,，植物和藻類(lèi)不再產(chǎn)生氧氣,，但它們繼續(xù)消耗氧氣。與此同時(shí),，其他生物,，如魚(yú)類(lèi)，全天候以穩(wěn)定的速度消耗氧氣,。

因此，在健康的系統(tǒng)中,，氧氣濃度全天上升,，夜間呼吸活動(dòng)消耗氧氣時(shí)下降。

瀑布可以增加水的氧飽和度

什么是溶解氧過(guò)飽和度

自然環(huán)境中的溶解氧百分比值可以達(dá)到100%以上,，但這怎么可能呢,？

光合作用可能是過(guò)飽和度的重要驅(qū)動(dòng)因素，因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生純氧,。有時(shí)它甚至可以解釋高達(dá)500%的DO值,！

另一個(gè)原因是溫度的快速變化。雖然水與上面空氣的平衡很少是快速的,，但水體的溫度可以迅速變化,。所以,，假設(shè)一旦太陽(yáng)開(kāi)始閃耀，一個(gè)停滯的湖泊的溫度就會(huì)迅速上升5度,。水中的溶解氧水平應(yīng)隨著溫度的升高而降低,。然而，如果空氣和水之間的平衡不如溫度變化那么快,，那么從技術(shù)上講,，湖泊將被DO過(guò)飽和，直到再次建立平衡狀態(tài),。

過(guò)飽和的另一個(gè)原因是湍流條件或其他任何可能導(dǎo)致空氣和水混合的東西（例如,，空氣結(jié)石，白水急流）,。


如果溶解氧傳感器在海平面上校準(zhǔn),，則假設(shè)水和空氣處于平衡狀態(tài)，則應(yīng)將其校準(zhǔn)到100%的飽和百分比,。但是,，如果氣壓小于760 mmHg怎么辦？傳感器將校準(zhǔn)到什么,？

假設(shè)一米確定的氣壓為750 mmHg,。為了確定傳感器將校準(zhǔn)到什么，將750毫米汞柱除以760毫米汞柱;這等于98.68%（750毫米汞柱/ 760毫米汞柱= 98.68%）,。在此壓力下,，只要水和空氣處于平衡狀態(tài)，飽和度就不能大于98.68%,。因此,，傳感器將校準(zhǔn)到98.68%。

水中的溶解氧濃度受溫度,、氣壓和鹽度的影響,。

溫度
最重要的變量是溫度，因此必須將其與溶解氧一起測(cè)量,。

氧氣在水中的溶解度與溫度成反比 - 隨著溫度的升高,，DO降低。因此,，假設(shè)其他變量保持不變,，冬季的水體將具有比夏季更高的DO濃度。這同樣適用于夜間 - 當(dāng)水體在一夜之間冷卻時(shí),，可以溶解更多的氧氣,。然而，重要的是要記住光合作用和呼吸對(duì)白天和黑夜溶解氧濃度的影響

收集溶解氧數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)始終測(cè)量溫度,。隨著溫度的升高,，氧氣在水中的溶解度降低

鹽度
與溫度一樣，氧氣在水中的溶解度與鹽度成反比 - 隨著鹽度的增加,，DO降低,。

例如，在與淡水相同的溫度和大氣壓下,，海水可以少容納約20%的氧氣,。因此，在河口,、濕地,、沿海地區(qū)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)或任何其他鹽度可能變化的應(yīng)用中收集溶氧數(shù)據(jù)時(shí),，測(cè)量鹽度（這是使用電導(dǎo)率傳感器完成的）至關(guān)重要,。有關(guān)鹽度對(duì)溶解氧的影響的更多信息，請(qǐng)參閱比較溶解氧測(cè)量單位部分,。

大多數(shù)現(xiàn)代溶氧儀器,，如果連接電導(dǎo)率和溶氧傳感器，將提供實(shí)時(shí)鹽度補(bǔ)償溶氧測(cè)量,。否則,，必須將鹽度輸入儀表才能進(jìn)行此補(bǔ)償。

進(jìn)行溶氧測(cè)量時(shí)應(yīng)考慮鹽度，因?yàn)辂}水比淡水含有更少的氧氣

氣壓
與溫度和鹽度不同,，氣壓與水中的溶解氧水平之間存在直接關(guān)系 - 隨著壓力的降低,，溶氧降低。

除海拔高度外,，氣壓也會(huì)因天氣變化而變化,。快速壓降可能表明風(fēng)暴即將來(lái)臨,。大多數(shù)現(xiàn)代溶氧儀器都有一個(gè)內(nèi)置的氣壓傳感器，可以自動(dòng)補(bǔ)償氣壓變化的溶氧讀數(shù),。

氣壓是另一個(gè)影響 DO 讀數(shù)的變量,。在海拔較高的地方，將氧氣從大氣中推入水中的壓力較小


測(cè)量溶解氧時(shí)使用什么單位,？

DO以許多不同的單位表示,，但通常以mg / L或%飽和度（DO%）表示。單位mg / L很簡(jiǎn)單,，因?yàn)樗侨芙庠谝簧械暮量藲鈶B(tài)氧,。

解釋飽和度百分比的最佳起點(diǎn)是大氣層 - 地球大氣層的大約21%是氧氣。另一個(gè)考慮因素是海平面的氣壓,，相當(dāng)于760毫米的水銀,。由氧氣引起的總壓力部分（稱為分壓）等于 160 mmHg（21% * 760 mmHg = 160 mmHg）。