测量不同水样中的溶解氧(张现霞改).doc

测量不同水样中的溶解氧
溶解于水中的氧称为溶解氧，以每升水中含氧气（O2）的毫克数表示。水中溶解氧的含量与大气压力、空气中氧气的分压及水的温度有密切的关系。氧气是大气组成的主要成分之一，地面水敞露于空气中，因而清洁的地面水中所含的溶解氧常接近于饱和状态。当河水、湖水中有大量藻类繁殖时，植物的光合作用放出氧气，水体有时可以含有饱和的溶解氧。如果水体被易于氧化的有机物污染，那么，水中所含溶解氧就会减少。当耗氧反应进行得太快，而水体又不能从空气中吸收氧气来补充氧气的消耗，溶解氧不断减少，有时甚至会接近于零。在这种情况下，厌氧细菌繁殖并活跃起来，有机物发生腐败作用，水体产生臭味。根据测定，在比较清洁的河流和湖泊中，溶解氧一般在7.5 mg/L以上；当溶解氧在5 mg/L以下时，各种浮游生物不能生存；而大多数鱼类要求溶解氧在4 mg/L以上；当溶解氧在2 mg/L以下时，水体就会发臭。这些数据是评定地面水，工业、农业、渔类用水的依据。所以，水中溶解氧的测定对水质监测，环境评价，水厂养殖都有重大意义。
【实验目的】
1. 了解测定水中溶解氧的意义；
2. 初步掌握溶解氧仪的使用。
【实验原理】
本实验所用的溶解氧仪基本的工作原理是电化学反应，溶解氧量测量传感器由工作电极、对电极、参比电极三电极系统构成，工作电极和对电极构成电流回路，参比电极不通电流。工作电极浸没在电解质中，如KCl、KOH，传感器有隔膜覆盖，覆膜将电极和电解质与被测量的液体分开，只有溶解气体能渗透覆膜，因此保护了传感器，既能防止电解质逸出，又可防止外来物质的侵人而导致污染和毒化。
向工作电极和对电极之间施加极化电压，假如测量元件浸在有溶解氧的水中，氧气会通过隔膜扩散，出现在阴极上（电子过剩）的氧分子就会被还原成氢氧根离子[OH-]。电化学当量的氯化银沉淀在反电极上（电子不足），对于每个氧分子，阴极放出4个电子，反电极接受电子，形成电流：4Ag++4Cl-=4AgCl+4e-。
电流的大小与被测污水的氧气的分压成正比，该信号连同传感器上热电阻测出的温度信号被送入变送器，利用传感器中存储的含氧量和氧分压、温度之间的关系曲线计算出水中的含氧量，然后转化成标准信号输出。
【实验仪器与试剂】
　　1、仪器：溶解氧瓶（250ml）、锥形瓶（250ml）、溶解氧仪      
　　2、药品： 自来水、 河水1、河水2、河水3（学生课前自行采样）
【实验步骤和现象】（培训时调整）
　　　自动校准
1. 参照探头操作手册准备好探头。
2. 把探头接到仪器上。
3. 将探头置于一盛有大约1英寸水的BOD瓶中以提供一个相对湿度100%的环境。
4. 打开仪器。
5. 等待至少15分钟以使探头极化及温度稳定。如果过早的进行校准则校准值会发生漂移并可能超出技术要求。
6. 按[CALIBRATE] 进入校准模式
7. 5000型：输入当前气压。
8. 等待显示读数稳定后按[AUTO CAL]软键校准溶解氧，几秒后显示信息“DO CALIBATION SAVED”。
9. 按[MODE]返回主模式。现在仪器校准完成，可以进行测量溶解氧和温度。

测量
主模式应用于测量溶解氧和温度，步骤如下：
1. 确信仪器已经校准。
2. 确定将测样本的盐度与仪器设置的盐度一致。
3. 将探头置于样本中。
4. 保持足够的搅拌（至少1英尺/秒），正如5010自搅拌BOD探头提供的那样。
5. 等待使温度和溶解氧读数稳定，等待时间视乎温度、探头以及溶解氧水平而不同。
6. 读取溶解氧和温度读数。
【实验数据记录及分析】

1

2
3
4
水样
自来水
河水1
河水2
河水3
溶解氧值（mg/L）

【问题讨论】
1．如何采集水样和保存水样？ 
2．查阅资料，说说还有什么方法可以测量水中的溶解氧？ 

小知识：
溶解氧
　　溶解在水中的氧称为溶解氧（Dissolved Oxygen，DO），溶解氧以分子状态存在于水中。水中溶解氧量是水质重要指标之一。
　　水中溶解氧含量受到两种作用的影响：一种是使DO下降的耗氧作用，包括好氧有机物降解的耗氧，生物呼吸耗氧；另一种是使DO增加的复氧作用，主要有空气中氧的溶解，水生植物的光合作用等。这两种作用的相互消长，使水中溶解氧含量呈现出时空变化。
　　若以CH2O代表有机物，则有机物氧化分解反应式为：
　　CH2O+O2→CO2+H2O
如果水中有机物含量较多，其耗氧速度超过氧的补给速度，则水中DO量将不断减少，当水体受到有机物的污染时，水中溶解氧量甚至可接近于零，这时有机物在缺氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。
　　天然水体中DO的数量，除与水体中的生物数量和有机物的数量有关外，还与水温和水层有关。在正常情况下地表水中溶解氧量为5-10 mg/L，在有风浪时，海水中溶解氧可达14 mg/L，在水藻繁生的水体中，由于光合作用使放氧量增加，也可能使水中的氧达到过饱和状态，地下水中一般溶解氧较少，深层水中甚至完全无氧。

生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）
地面水体中微生物分解有机物的过程消耗水中的溶解氧的量，称生化需氧量，通常记为BOD，常用单位为毫克/升。一般有机物在微生物作用下，其降解过程可分为两个阶段，第一阶段是有机物转化为二氧化碳、氨和水的过程，第二阶段则是氨进一步在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，转化为亚硝酸盐和硝酸盐，即所谓硝化过程。BOD一般指的是第一阶段生化反应的耗氧量。微生物分解有机物的速度和程度同温度、时间有关、最适宜的温度是15～30℃，从理论上讲，为了完成有机物的生物氧化需要无限长的时间，但是对于实际应用，可以认为反应可以在20天内完成，称为BOD20，根据实际经验发现，经5天培养后测得的BOD约占总BOD的70～80%，能够代表水中有机物的耗氧量。为使BOD值有可比性，因而采用在20℃条件下，培养五天后测定溶解氧消耗量作为标准方法，称五日生化需氧量，以BOD5表示。BOD反映水体中可被微生物分解的有机物总量，以每升水中消耗溶解氧的毫克数来表示。BOD小于1mg/L表示水体清洁；大于3-4mg/l，表示受到有机物的污染。但BOD的测定时间长；对毒性大的废水因微生物活动受到抑制，而难以准确测定。