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

當被測的唯一參數是溶解氧時(shí)，通常不使用色度計，因為它們不方便 - 混合試劑和溶液需要時(shí)間！此外，測量范圍也有一些非常嚴格的限制。

對于需要原位測量溶氧或樣品通量高的客戶(hù)，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)行溶氧測量。

電化學(xué)和光學(xué)傳感器是迄今為止測量溶解氧時(shí)最常用的工具。與其他通常為特定應用而設計的水質(zhì)傳感器（例如硝酸鹽）不同，DO傳感器可用于各種應用 - 地表水，水產(chǎn)養殖，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用，但它們使用的儀器通常設計時(shí)考慮了特定的應用。今天我們推薦2款蛙視的溶解氧測量?jì)x



手持式便攜溶解氧測量?jì)x

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




在線(xiàn)式溶解氧測量?jì)x

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

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

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)入光電探測器。選擇濾光片是為了選擇特定波長(cháng)的光。當溶液無(wú)色時(shí)，所有的光都通過(guò)。對于有色樣品，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(guān)察發(fā)生這種顏色變化的點(diǎn)來(lái)確定DO濃度。

許多標準操作程序（SOP）仍然需要Winkler滴定，特別是在測定生物需氧量（BOD）的廢水處理實(shí)驗室。需要一式三份，結果是平均的。

電化學(xué)傳感器
與通過(guò)執行Winkler滴定或使用色度計測量溶解氧不同，電化學(xué)傳感器（也稱(chēng)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量并具有很寬的范圍，但是由于測量過(guò)程中氧氣消耗，水必須連續地穿過(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)膜擴散。該反應產(chǎn)生從陰極到陽(yáng)極的電信號，最終到達儀器/儀表。

通過(guò)膜擴散的氧氣量與膜外的分壓和氧氣濃度成正比。隨著(zhù)氧濃度的變化，通過(guò)膜擴散的氧也會(huì )發(fā)生變化，這導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(cháng)的使用壽命，因為它并不總是打開(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。對于初學(xué)者，這些傳感器測量樣品中溶解的氧氣的壓力?！霸肌弊x數表示為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DO%，溫度和鹽度計算的。

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)鍵結構。光學(xué)溶氧傳感器的傳感器蓋包含一個(gè)擴散層，DO在其上不斷移動(dòng)。與電化學(xué)傳感器不同，測量過(guò)程中不消耗氧氣，因此水不需要連續流過(guò)傳感器蓋。

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

當氧氣穿過(guò)擴散層時(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。

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

為什么要測量地表水和水產(chǎn)養殖中的溶解氧

溶解氧是水體支持水生生物能力的直接指標 - 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)，大多數魚(yú)類(lèi)將在5-12毫克/升的范圍內生長(cháng)和茁壯成長(cháng)。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，可能導致大量魚(yú)類(lèi)死亡。當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)測量溶解氧在魚(yú)類(lèi)養殖和其他形式的水產(chǎn)養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(cháng)階段，由于白天的光合作用活動(dòng)，DO可以在花朵附近顯著(zhù)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 - 這可能導致過(guò)飽和。

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

大型魚(yú)類(lèi)死亡也可能是由發(fā)電廠(chǎng)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(zhù)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 )導致大量魚(yú)類(lèi)死亡。

溶解在地表水體中的道路鹽會(huì )對水生生物造成嚴重破壞，因為鹽會(huì )導致溶解氧濃度降低。

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(zhù)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 )導致冬季因窒息而導致大量魚(yú)類(lèi)死亡。


為什么要測量地下水中的溶解氧


許多人認為DO在地下水位以下不存在，但這是一個(gè)不正確的假設。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)行地下水調查時(shí)，溶解氧可能是一個(gè)有用的測量參數。DO可以幫助確定在吹掃過(guò)程中何時(shí)達到穩定條件，并可用于評估油井施工。

溶解氧是微生物在地下有機污染生物降解過(guò)程中使用的首選電子受體。

測量溶解氧還有助于確保在收集樣品以分析金屬和揮發(fā)性有機化合物時(shí)遵循適當的地下水采樣程序。任何人工曝氣都會(huì )影響這些化合物的實(shí)驗室分析。3

溶氧在地下發(fā)生的化學(xué)反應中起著(zhù)重要作用。它調節微量金屬的價(jià)態(tài)，并限制微生物對溶解的有機化合物（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(chēng)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(xiàn)漏油污染的開(kāi)放水域。

為什么要測量廢水中的溶解氧？

微生物消耗廢物，并在廢水處理廠(chǎng)的處理過(guò)程中將其轉化為無(wú)害的最終產(chǎn)品。DO在此過(guò)程中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，因為這些微生物依靠它來(lái)分解廢水污染物，如有機物或氨。在活性污泥工藝（ASP）（最常見(jiàn)的工廠(chǎng)配置）中，空氣被泵入充滿(mǎn)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)養物質(zhì)，以確保環(huán)境中不會(huì )發(fā)生富營(yíng)養化。生物養分去除（BNR）過(guò)程可用于確保符合養分流出量限制，但這些過(guò)程需要在處理廠(chǎng)內進(jìn)行受控條件。

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

大多數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 )自然地從空氣中擴散到水中，直到它被氧氣完全飽和。當空氣和水中的氧氣濃度相同時(shí)，滿(mǎn)足平衡條件。

當水和空氣混合時(shí)，會(huì )發(fā)生水的曝氣，導致水中的溶解氧水平增加。這在瀑布和急流中自然發(fā)生，或者當大風(fēng)條件導致水體表面湍流時(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)生新細胞并修復受損細胞。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，因為其中一些比其他植物產(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）和氧氣轉化為可用細胞能量的過(guò)程。1植物和藻類(lèi)在白天產(chǎn)生的氧氣遠遠超過(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，但它們繼續消耗氧氣。與此同時(shí)，其他生物，如魚(yú)類(lèi)，全天候以穩定的速度消耗氧氣。

因此，在健康的系統中，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)飽和度的重要驅動(dòng)因素，因為這個(gè)過(guò)程會(huì )產(chǎn)生純氧。有時(shí)它甚至可以解釋高達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隨著(zhù)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致空氣和水混合的東西（例如，空氣結石，白水急流）。


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

假設一米確定的氣壓為750 mmHg。為了確定傳感器將校準到什么，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量。

氧氣在水中的溶解度與溫度成反比 - 隨著(zhù)溫度的升高，DO降低。因此，假設其他變量保持不變，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白天和黑夜溶解氧濃度的影響

收集溶解氧數據時(shí)應始終測量溫度。隨著(zhù)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(zhù)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、水產(chǎn)養殖業(yè)或任何其他鹽度可能變化的應用中收集溶氧數據時(shí)，測量鹽度（這是使用電導率傳感器完成的）至關(guān)重要。有關(guān)鹽度對溶解氧的影響的更多信息，請參閱比較溶解氧測量單位部分。

大多數現代溶氧儀器，如果連接電導率和溶氧傳感器，將提供實(shí)時(shí)鹽度補償溶氧測量。否則，必須將鹽度輸入儀表才能進(jìn)行此補償。

進(jìn)行溶氧測量時(shí)應考慮鹽度，因為鹽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(zhù)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?？焖賶航悼赡鼙砻黠L(fēng)暴即將來(lái)臨。大多數現代溶氧儀器都有一個(gè)內置的氣壓傳感器，可以自動(dòng)補償氣壓變化的溶氧讀數。

氣壓是另一個(gè)影響 DO 讀數的變量。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，因為它是溶解在一升水中的毫克氣態(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，相當于760毫米的水銀。由氧氣引起的總壓力部分（稱(chēng)為分壓）等于 160 mmHg（21% * 760 mmHg = 160 mmHg）。