溶解氧(dissolved oxygen)指溶解在水中的氧,在水中以分子狀態(tài)存在,是水質(zhì)好壞的重要指標(biāo)(target aim)之一,通常用1L水中溶解氧的毫克數(shù)來表示。對(duì)于人類來說,健康的飲用水中溶解氧含量不得小于6mg /L,對(duì)于水中魚類而言,溶解氧需大于4mg/L才能保證其正常的生命活動(dòng)。 1 影響水體中溶解氧含量的條件 水體,不同于單純的水。它除了包括水之外,還包括水中的植物、動(dòng)物、底泥等,屬于生態(tài)系統(tǒng)的概念范疇。因此水體中的含氧量與水體中生物群落的組成,分布等密切相關(guān)。 1.1 兩種作用(role) 水體中溶解氧的含量受到兩種作用的影響:一是耗氧作用。包括需氧有機(jī)物降解時(shí)的耗氧、生物呼吸時(shí)的耗氧以及無機(jī)物的氧化耗氧等。所謂需氧有機(jī)物,是指在微生物的生物化學(xué)作用的分解過程中需要消耗氧的有機(jī)物。如糖類、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、木質(zhì)素等。這類污染(pollute)物若過量排放,會(huì)大量消耗水中的溶解氧。生物呼吸的耗氧,則指水中植物、動(dòng)物及需氧特殊結(jié)構(gòu):莢膜、鞭毛、菌毛(fungus)等需氧生物所耗的氧。無機(jī)物的的氧化耗氧則指如F
E、H2s等還原性物質(zhì)(material)在氧(Oxygen)化過程中所消耗(consume)的氧。
溶解氧測(cè)定儀是測(cè)定水中溶解氧的裝置,工作原理是氧透過隔膜被工作
電極還原,產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴(kuò)散電流,通過測(cè)量此電流,得到水中溶解氧的濃度。
ph計(jì)是指用來測(cè)定溶液酸堿度值的儀器,是一種常見的分析儀器,廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、環(huán)保和工業(yè)等*域。土壤pH值是土壤重要的基本性質(zhì)之一。
溶解氧測(cè)定儀是水質(zhì)檢測(cè)一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。其中,需氧有機(jī)物降解和生物呼吸所耗氧是主要的。另一種作用(role)是富氧作用。主要包括空氣中氧的溶解和水生植物的光和作用等。 1.2 環(huán)境(environment)因素(factor) 天然水體溶解氧的含量是各種環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果。除與水體中生物數(shù)量和有機(jī)物數(shù)量有關(guān)外,還與大氣中的氧分壓、水溫、水層、水面狀態(tài)、水的流動(dòng)方式等因素有關(guān)。正常情況下,地表水的溶解氧含量一般為5mg/L~10mg/L,一般清潔河流、湖泊可大于7mg/L,有風(fēng)浪時(shí),海水溶氧量可達(dá)14mg/L,水藻繁生的水體,溶氧量常處于過飽和狀態(tài),地下水溶氧量較少,深層水中甚**無氧。 2 幾種常見情況下的變化 2.1 正常情況下的變化 正常情況下,各種水體都能保持一定的溶解氧水平,但由于各種因素的綜合影響,兩種作用相互消長(zhǎng),使得水體中的溶解氧呈現(xiàn)一定的時(shí)空變化。 (1)在時(shí)間上,主要存在日變化和季節(jié)變化。這主要是因?yàn)闇囟龋╰emperature)和光照(包括光照強(qiáng)度(strength)與日照長(zhǎng)短)等因素會(huì)隨著晝夜交替、季節(jié)變更而發(fā)生變化。這些變化進(jìn)而影響水體中植物的光和作用,需氧生物的耗氧情況,以及氧在水體中的溶解,從而影響水體中溶解氧的含量變化。 以季節(jié)為例:我G南方湖泊生態(tài)系統(tǒng)一般在4月~5月時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)溶氧量的高峰,這是由于此時(shí)氣候已逐漸轉(zhuǎn)暖,水溫較高,光照強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)(enhancement),日照時(shí)間也不斷延長(zhǎng),再加上冬季積累的無機(jī)養(yǎng)分,利于浮游植物大量繁殖;而且由于動(dòng)物數(shù)量的增長(zhǎng)總是滯后于植物,此時(shí)水中動(dòng)物相對(duì)數(shù)量較少,耗氧量較少,所以,水中溶解氧會(huì)有大幅度增加。 此后,由于無機(jī)養(yǎng)分的消耗,動(dòng)物數(shù)量的增加,限制了水中植物數(shù)量增長(zhǎng);而且,動(dòng)物的排泄物和動(dòng)物遺體的分解,也造成需氧型特殊結(jié)構(gòu):莢膜、鞭毛、菌(fungus)毛耗氧量增加,因此,水中溶解氧會(huì)降**一個(gè)較低水平。而到了秋冬季,氣溫下降(descend) ,光強(qiáng)減弱,日照縮短,水體生物群落中各種群的密度(單位:g/cm3或kg/m3)都會(huì)下降,生物的生命活動(dòng)也所減弱,但由于空氣與水體仍然存在氧的溶解平衡,所以,水體中溶解氧能保持一個(gè)不低的水平。
(2)在空間(Space)上,主要存在垂直方向即不同深度的變化,這是由于光能影響植物在水中的垂直分布,進(jìn)而影響動(dòng)物等其他需氧生物在水中的分布,再加上水溫及水壓(特指:壓強(qiáng))在垂直方向上的不同,從而影響水中溶解(solubility)氧的含量。一般說來,水體表面與空氣直接接觸,氧的溶解處于一種動(dòng)態(tài)平衡;同時(shí)表面浮游植物數(shù)量多,光和作用(role)強(qiáng),釋放的氧多,所以表層溶解氧含量較高。 隨著深度的增加,光照越來越弱,富氧作用溶解的氧與耗氧作用消耗(consume)的氧的比值越來越小,水體中含氧量會(huì)越來越低。 2.2 輕度污染(pollute)后的變化 ,輕度污染后水域生態(tài)系統(tǒng)通過自身的凈化作用能夠逐漸恢復(fù)其穩(wěn)定性。在這個(gè)過程中,水體中溶解氧含量也會(huì)發(fā)生變化。以河流生態(tài)系統(tǒng)為例,當(dāng)水體中溶解氧含量也會(huì)發(fā)生變化。以河流生態(tài)系統(tǒng)為例,當(dāng)水體受到生活污水輕度污染后,在污染段由于有大量有機(jī)物排入河流,導(dǎo)致需要型細(xì)菌(fungus)大量繁殖,分解有機(jī)物消耗氧氣,結(jié)果使局部(part)河流段溶解氧大量減少。 有機(jī)物分解產(chǎn)生的HN4+等無機(jī)鹽離子,又會(huì)使污染段下游(比喻落后的地位)藻類植物大量繁殖。這樣,一方面,藻類植物通過光和作用釋放氧氣,增加水體中的含氧量。另一方面,有機(jī)物的減少使得需氧型微生物(Micro-Organism)數(shù)量下降,減少了氧的消耗。所以,水中溶解氧的含量在下游河段又逐漸恢復(fù)并維持一定水平。