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溶解氧

2020-04-09 21:01

以分子状态溶存于水中的氧,通常记为DO。

溶解氧浓度是评价水质的重要指标之一,单位为mg/L。在水环境保护的各种标准中,都规定有溶解氧的指标。一般清洁水的溶解氧浓度大于7.5 mg/L,黑臭水的溶解氧浓度小于2 mg/L。水生生物生存与溶解氧有密切的关系,溶解氧是鱼类等水生动物生存的必要条件。溶解氧浓度大于5 mg/L,适宜大多数鱼类生存。溶解氧也是水体自净作用最重要的因素,维持水质良好和水体自净作用要在溶解氧存在的条件下进行。需氧有机污染物排入水体后发生生物化学分解作用,消耗水中的溶解氧,是对水体的主要危害之一,往往破坏水生生态系统,对渔业生产影响较大。受需氧有机物污染的水体,污染物质分解过程制约着溶解氧的变化过程(参见氧垂曲线、需氧量)。

氧溶于水的过程

大气中的氧可以溶于水中,溶于水中的氧也可逸散于大气中。当大气中氧溶入水中的速度与氧从水中逸出的速度相当时,溶解氧即达到动态平衡。这时水中的氧浓度称为溶解氧饱和含量。溶解氧饱和含量随温度、含盐量的升高而下降,随气压增大而增大。在105Pa下,不同温度纯水的溶解氧饱和含量见表。

纯水的溶解氧饱和含量

溶解氧饱和度是表示溶解氧含量的另一种方法,其计算公式为

溶解氧饱和度小于100%未达到饱和,水从空气溶解吸收氧;大于100%为过饱和,溶解氧从水中逸出。水中过饱和部分溶解氧形成气泡,并且在气泡内的压力超过水体界面外气压时,才能逸出水面扩散到大气中。

水中的溶解氧实际大小取决于增氧作用与耗氧作用。增氧作用有:①空气中氧的溶解增氧。溶解氧未饱和,增氧作用一直进行,饱和度越小,增氧越快。②植物光合作用增氧。增氧的数量随光照,水温,植物种类、数量、生理状况,以及二氧化碳、营养盐等状况的不同而异,时空变化很大。③流水混合增氧。流动水量大,流速快,水体与空气接触面大,增氧快。④机械曝气增氧。⑤利用水利工程曝气增氧。耗氧作用有:①物理作用耗氧。溶解氧过饱和时,向大气逸散。②化学作用耗氧。水体内一些物质化学反应耗氧。③生物作用耗氧。水体中生物呼吸耗氧,生物密度愈大,温度愈高,呼吸耗氧愈快。有机物分解耗氧。④底质耗氧。水流速度增大,泛起底质,耗氧速度增大。

溶解氧昼夜变化

日出后,表层水中浮游植物开始进行光合作用增氧,增氧作用超过耗氧作用,在日落前溶解氧浓度达到最大值。日落之后,浮游植物不能进行光合作用增氧,反而呼吸耗氧,耗氧作用超过增氧作用,日出之前,溶解氧含量最低。深层水阳光不足,光合作用增氧很少,主要依靠水团运动,从表水层向深水层增补氧。深水层溶解氧饱和度低,日变化较小。

受增氧、耗氧作用及其他因素的影响,水体中溶解氧的分布变化较为复杂。贫营养水体,溶解氧一般近饱和,变化较小;富营养和受污染水体,溶解氧浓度变化较大。表层水体溶解氧饱和度高,底层水体饱和度低。溶解氧随水体深度增大而急剧减少。溶解氧水平分布主要受风力和水体运动的影响。

对水质的影响

①影响水质及底质的氧化还原条件。溶解氧含量高,水质、底质呈氧化状态;溶解氧含量低,呈还原状态。随着氧化还原反应的进行,水中物质的存在形式及迁移能力改变。②影响好氧、嫌氧微生物的活动与分布。溶解氧含量高,好氧生物发展,氧化分解有机物比较迅速,最终产物为CO2、H2O、NO-3、SO2-4、PO3-4,对生物无害;溶解氧含量不足,嫌氧性或兼性嫌氧性微生物生长,分解有机物速度较慢,产物多为还原态,如H2S、NH3、CH4等,对水生生物有毒害作用或不良影响。③溶解氧变化间接影响pH值,使含钙、镁、铁、锰等盐类沉淀或溶解。

溶解氧的测定

分为化学滴定法和仪器测定法两大类。化学滴定法常用碘量法;仪器测定法采用隔膜电池法和隔膜极谱法。

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