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測量水中溶解氧有幾種選擇，對于那些剛開始測量溶解氧的人來說，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，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，如果您有選擇方法，我們建議使用電化學或光學傳感器進行溶氧測量。

電化學和光學傳感器是迄今為止測量溶解氧時最常用的工具。與其他通常為特定應用而設計的水質傳感器（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

雖然電化學和光學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考慮了特定的應用。今天我們推薦2款蛙視的溶解氧測量儀



手持式便攜溶解氧測量儀

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




在線式溶解氧測量儀

如何測量溶解氧？有幾種不同的方法來測量水中的溶解氧，以下部分提供了概述。

比色法
色度計，也稱為濾光光度計，是測量顏色強度的儀器。使用這些儀器時，化學試劑與樣品混合。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。

光通過含有樣品溶液的試管，然后通過彩色濾光片進入光電探測器。選擇濾光片是為了選擇特定波長的光。當溶液無色時，所有的光都通過。對于有色樣品，光被吸收，通過樣品的光按比例減少。



溫克勒滴定法
在通過Winkler滴定法測定溶氧濃度時，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，會產生顏色變化，并且通過觀察發生這種顏色變化的點來確定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）的廢水處理實驗室。需要一式三份，結果是平均的。

電化學傳感器
與通過執行Winkler滴定或使用色度計測量溶解氧不同，電化學傳感器（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量并具有很寬的范圍，但是由于測量過程中氧氣消耗，水必須連續地穿過膜。

有兩種類型的電化學傳感器 - 極譜法和電流傳感器。1956年，Leland Clark博士在與YSI科學家合作時發明了極譜電極。電偶電極是后來開發的，但它的測量方式與極譜法傳感器相同。任一傳感器類型均可與 YSI 儀器（如 ProQuatro 和 Pro20）配合使用。

電化學溶氧傳感器由陽極和陰極組成，通過透氧膜限制在電解質溶液中。溶解在樣品中的氧分子在陰極被還原（即消耗）之前通過膜擴散。該反應產生從陰極到陽極的電信號，最終到達儀器/儀表。

通過膜擴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，通過膜擴散的氧也會發生變化，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的使用壽命，因為它并不總是打開的。


光學傳感器
光學和電化學傳感器有一些相似之處。對于初學者，這些傳感器測量樣品中溶解的氧氣的壓力。“原始”讀數表示為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。

與電化學傳感器一樣，使用光學傳感器時不需要試劑。測量時，兩種傳感器類型也直接放置在樣品中。

光學溶氧傳感器有幾種關鍵結構。光學溶氧傳感器的傳感器蓋包含一個擴散層，DO在其上不斷移動。與電化學傳感器不同，測量過程中不消耗氧氣，因此水不需要連續流過傳感器蓋。

還有不同的LED，其中一個（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 - 發光（即發光）。

當氧氣穿過擴散層時，它會影響染料層的發光。通過傳感層的氧氣量與傳感層中發光的壽命成反比。發光的壽命由傳感器測量，并與參考（本例中的紅光）進行比較，從而可以確定DO。

溶氧是最常測量的水質參數之一，但測量它的原因因環境而異。

為什么要測量地表水和水產養殖中的溶解氧

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

魚類需要足夠水平的溶解氧才能生存。如果濃度低于4 mg / L，許多物種就無法生存

所需的溶解氧水平因物種而異。一般來說，大多數魚類將在5-12毫克/升的范圍內生長和茁壯成長。然而，如果水平低于4毫克/升，它們可能會停止進食并變得緊張，可能導致大量魚類死亡。當溶解氧的濃度降低到不能再支持活水生生物的水平時，就會發生缺氧。

查看我們關于池塘養殖中溶解氧管理和相關成本的博客文章，以了解有關測量溶解氧在魚類養殖和其他形式的水產養殖中的重要性的更多信息。我們還創建了一個缺氧信息圖，幫助解釋缺氧如何在環境中發生。

當存在有害的藻華（HAB）時，會發生溶解氧失衡。在HAB的早期和高峰生長階段，由于白天的光合作用活動，DO可以在花朵附近顯著增加。產生的氧氣比藻類或其他生物消耗的氧氣多，白天或黑夜 - 這可能導致過飽和。

隨著水華的消退和死亡，藻類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。

大型魚類死亡也可能是由發電廠和工業制造商周圍的熱污染引起的。雖然這些植物的廢水通常是干凈的，但它通常比它進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，突然涌入的溫水會導致大量魚類死亡。

溶解在地表水體中的道路鹽會對水生生物造成嚴重破壞，因為鹽會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，高鹽度也會導致冬季因窒息而導致大量魚類死亡。


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。只要有少量或沒有可氧化物質，DO就可以存在于含水層的深處。2

在進行地下水調查時，溶解氧可能是一個有用的測量參數。DO可以幫助確定在吹掃過程中何時達到穩定條件，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性有機化合物時遵循適當的地下水采樣程序。任何人工曝氣都會影響這些化合物的實驗室分析。3

溶氧在地下發生的化學反應中起著重要作用。它調節微量金屬的價態，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選的，因此在存在污染的地方，DO會迅速耗盡。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。氧氣過后，硝酸鹽就會用完，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).使用一氧化碳的過程2稱為產甲烷作用;這將發生在最接近污染源的地方。5

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

為什么要測量廢水中的溶解氧？

微生物消耗廢物，并在廢水處理廠的處理過程中將其轉化為無害的最終產品。DO在此過程中起著至關重要的作用，因為這些微生物依靠它來分解廢水污染物，如有機物或氨。在活性污泥工藝（ASP）（最常見的工廠配置）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微生物降解廢水污染物

流出物是離開植物的處理過的水，必須含有有限量的營養物質，以確保環境中不會發生富營養化。生物養分去除（BNR）過程可用于確保符合養分流出量限制，但這些過程需要在處理廠內進行受控條件。

 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（通常縮寫為DO）才能生存，但這種氧氣的來源不是水分子（ H2O ).

DO是氣態的，分子氧的形式為O2起源于大氣或作為光合作用的副產品。一旦溶解在水中，它就可供生物體使用，并且可以在水生環境中的許多化學過程中發揮重要作用。除了溶解在水中外，這種氧氣與我們呼吸的氧氣沒有什么不同。

溶解在水中的分子氧（圈）。分子氧不是來自水分子中的氧（ H2O )

水中溶解氧的來源

地球大氣層

分子氧可以通過多種方式從地球大氣層進入水體。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，滿足平衡條件。

當水和空氣混合時，會發生水的曝氣，導致水中的溶解氧水平增加。這在瀑布和急流中自然發生，或者當大風條件導致水體表面湍流時。

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

溶解氧可以來自光合作用 - 這需要水，光和二氧化碳 - 或來自大氣

光合作用

DO的另一個主要來源是光合作用。水生植物和藻類利用光合作用來產生新細胞并修復受損細胞。這個過程需要水、光能和二氧化碳。光合作用的副產品是可以溶解在水中的氣態分子氧。并非所有植物都是平等的，因為其中一些比其他植物產生更多的氧氣。

植物和藻類在光合作用發生的白天產生氧氣。它們還將其用于呼吸，這是植物將葡萄糖（即光合作用期間產生的糖）和氧氣轉化為可用細胞能量的過程。1植物和藻類在白天產生的氧氣遠遠超過它們消耗的氧氣。到了晚上，植物和藻類不再產生氧氣，但它們繼續消耗氧氣。與此同時，其他生物，如魚類，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，夜間呼吸活動消耗氧氣時下降。

瀑布可以增加水的氧飽和度

什么是溶解氧過飽和度

自然環境中的溶解氧百分比值可以達到100%以上，但這怎么可能呢？

光合作用可能是過飽和度的重要驅動因素，因為這個過程會產生純氧。有時它甚至可以解釋高達500%的DO值！

另一個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，假設一旦太陽開始閃耀，一個停滯的湖泊的溫度就會迅速上升5度。水中的溶解氧水平應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，那么從技術上講，湖泊將被DO過飽和，直到再次建立平衡狀態。

過飽和的另一個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，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，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，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

收集溶解氧數據時應始終測量溫度。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、水產養殖業或任何其他鹽度可能變化的應用中收集溶氧數據時，測量鹽度（這是使用電導率傳感器完成的）至關重要。有關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，將提供實時鹽度補償溶氧測量。否則，必須將鹽度輸入儀表才能進行此補償。

進行溶氧測量時應考慮鹽度，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系 - 隨著壓力的降低，溶氧降低。

 除海拔高度外，氣壓也會因天氣變化而變化。快速壓降可能表明風暴即將來臨。大多數現代溶氧儀器都有一個內置的氣壓傳感器，可以自動補償氣壓變化的溶氧讀數。

氣壓是另一個影響 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很簡單，因為它是溶解在一升水中的毫克氣態氧。

 解釋飽和度百分比的最佳起點是大氣層 - 地球大氣層的大約21%是氧氣。另一個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（稱為分壓）等于 160 mmHg（21% * 760 mmHg = 160 mmHg）。