测量水中溶解氧有几种选择，对于那些刚开始测量溶解氧的人来说，为他们选择正确的方法可能具有挑战性。

当被测的唯一参数是溶解氧时，通常不使用色度计，因为它们不方便 - 混合试剂和溶液需要时间！此外，测量范围也有一些非常严格的限制。

对于需要原位测量溶氧或样品通量高的客户，如果您有选择方法，我们建议使用电化学或光学传感器进行溶氧测量。

电化学和光学传感器是迄今为止测量溶解氧时最常用的工具。与其他通常为特定应用而设计的水质传感器（例如硝酸盐）不同，DO传感器可用于各种应用 - 地表水，水产养殖，地下水，废水等！

那么哪种溶解氧传感器适合您呢？如何选择合适的溶解氧仪器

虽然电化学和光学溶氧传感器适用于许多应用，但它们使用的仪器通常设计时考虑了特定的应用。今天我们推荐2款蛙视的溶解氧测量仪



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如何测量溶解氧？有几种不同的方法来测量水中的溶解氧，以下部分提供了概述。

比色法
色度计，也称为滤光光度计，是测量颜色强度的仪器。使用这些仪器时，化学试剂与样品混合。如果目标参数存在，则溶液将具有颜色，其强度将与被测参数的浓度成正比。

光通过含有样品溶液的试管，然后通过彩色滤光片进入光电探测器。选择滤光片是为了选择特定波长的光。当溶液无色时，所有的光都通过。对于有色样品，光被吸收，通过样品的光按比例减少。



温克勒滴定法
在通过Winkler滴定法测定溶氧浓度时，也使用试剂。在该方法中，试剂形成一种酸性化合物，该化合物与中和化合物一起滴定。此外，与比色法一样，会产生颜色变化，并且通过观察发生这种颜色变化的点来确定DO浓度。

许多标准操作程序（SOP）仍然需要Winkler滴定，特别是在测定生物需氧量（BOD）的废水处理实验室。需要一式三份，结果是平均的。

电化学传感器
与通过执行Winkler滴定或使用色度计测量溶解氧不同，电化学传感器（也称为膜覆盖的溶解氧传感器）不需要试剂。这些传感器提供快速测量并具有很宽的范围，但是由于测量过程中氧气消耗，水必须连续地穿过膜。

有两种类型的电化学传感器 - 极谱法和电流传感器。1956年，Leland Clark博士在与YSI科学家合作时发明了极谱电极。电偶电极是后来开发的，但它的测量方式与极谱法传感器相同。任一传感器类型均可与 YSI 仪器（如 ProQuatro 和 Pro20）配合使用。

电化学溶氧传感器由阳极和阴极组成，通过透氧膜限制在电解质溶液中。溶解在样品中的氧分子在阴极被还原（即消耗）之前通过膜扩散。该反应产生从阴极到阳极的电信号，最终到达仪器/仪表。

通过膜扩散的氧气量与膜外的分压和氧气浓度成正比。随着氧浓度的变化，通过膜扩散的氧也会发生变化，这导致探头电流成比例地变化。

极 谱 法
极谱法传感器具有银阳极和金阴极。这些材料要求探头在使用前预热或极化 - 这大约需要10分钟。极谱法传感器比电流传感器具有更长的使用寿命，因为它并不总是打开的。


光学传感器
光学和电化学传感器有一些相似之处。对于初学者，这些传感器测量样品中溶解的氧气的压力。“原始”读数表示为DO%，影响DO%的唯一变量是气压。气压越高，被推入水中的氧气就越多。重要的是要注意，DO mg / L是根据DO%，温度和盐度计算的。

与电化学传感器一样，使用光学传感器时不需要试剂。测量时，两种传感器类型也直接放置在样品中。

光学溶氧传感器有几种关键结构。光学溶氧传感器的传感器盖包含一个扩散层，DO在其上不断移动。与电化学传感器不同，测量过程中不消耗氧气，因此水不需要连续流过传感器盖。

还有不同的LED，其中一个（我们大多数YSI传感器中的蓝光）导致传感器盖的另一层 - 染料层 - 发光（即发光）。

当氧气穿过扩散层时，它会影响染料层的发光。通过传感层的氧气量与传感层中发光的寿命成反比。发光的寿命由传感器测量，并与参考（本例中的红光）进行比较，从而可以确定DO。

溶氧是最常测量的水质参数之一，但测量它的原因因环境而异。

为什么要测量地表水和水产养殖中的溶解氧

溶解氧是水体支持水生生物能力的直接指标 - 水生生物需要DO才能生存

鱼类需要足够水平的溶解氧才能生存。如果浓度低于4 mg / L，许多物种就无法生存

所需的溶解氧水平因物种而异。一般来说，大多数鱼类将在5-12毫克/升的范围内生长和茁壮成长。然而，如果水平低于4毫克/升，它们可能会停止进食并变得紧张，可能导致大量鱼类死亡。当溶解氧的浓度降低到不能再支持活水生生物的水平时，就会发生缺氧。

查看我们关于池塘养殖中溶解氧管理和相关成本的博客文章，以了解有关测量溶解氧在鱼类养殖和其他形式的水产养殖中的重要性的更多信息。我们还创建了一个缺氧信息图，帮助解释缺氧如何在环境中发生。

当存在有害的藻华（HAB）时，会发生溶解氧失衡。在HAB的早期和高峰生长阶段，由于白天的光合作用活动，DO可以在花朵附近显着增加。产生的氧气比藻类或其他生物消耗的氧气多，白天或黑夜 - 这可能导致过饱和。

随着水华的消退和死亡，藻类成为细菌和其他消耗氧气的东西的食物。这可能导致溶解氧水平急剧下降，导致缺氧。

大型鱼类死亡也可能是由发电厂和工业制造商周围的热污染引起的。虽然这些植物的废水通常是干净的，但它通常比它进入的地表水温暖得多。随着温度的升高，水中的溶解氧水平降低。因此，突然涌入的温水会导致大量鱼类死亡。

溶解在地表水体中的道路盐会对水生生物造成严重破坏，因为盐会导致溶解氧浓度降低。

热污染和HAB并不是唯一危及水生生物的事件。道路盐通常在冬季用于结冰的道路。这种盐从道路上流出并进入地表水体，增加了盐度。随着盐度的增加，溶解氧水平降低。因此，即使氧气更易溶于冷水，高盐度也会导致冬季因窒息而导致大量鱼类死亡。


为什么要测量地下水中的溶解氧


许多人认为DO在地下水位以下不存在，但这是一个不正确的假设。在水从地表向下渗透之前，水与大气接触，氧气溶解。只要有少量或没有可氧化物质，DO就可以存在于含水层的深处。2

在进行地下水调查时，溶解氧可能是一个有用的测量参数。DO可以帮助确定在吹扫过程中何时达到稳定条件，并可用于评估油井施工。

溶解氧是微生物在地下有机污染生物降解过程中使用的首选电子受体。

测量溶解氧还有助于确保在收集样品以分析金属和挥发性有机化合物时遵循适当的地下水采样程序。任何人工曝气都会影响这些化合物的实验室分析。3

溶氧在地下发生的化学反应中起着重要作用。它调节微量金属的价态，并限制微生物对溶解的有机化合物（例如油）的代谢。4

微生物可以降解泄漏到含水层中的石油。像其他生物一样，微生物需要呼吸（即呼吸）。呼吸需要电子受体，并且由于氧气是最优选的，因此在存在污染的地方，DO会迅速耗尽。因此，DO只能在一股受污染的地下水之外找到。5


一旦溶解氧耗尽，就使用其他电子受体。氧气过后，硝酸盐就会用完，所以硝酸盐只能找到离羽流比较远的地方，就像DO一样。最后使用的电子受体是二氧化碳（CO2).使用一氧化碳的过程2称为产甲烷作用;这将发生在最接近污染源的地方。5

其他环境可能由于微生物活动而变得缺氧，例如2010年被深水地平线漏油污染的开放水域。

为什么要测量废水中的溶解氧？

微生物消耗废物，并在废水处理厂的处理过程中将其转化为无害的最终产品。DO在此过程中起着至关重要的作用，因为这些微生物依靠它来分解废水污染物，如有机物或氨。在活性污泥工艺（ASP）（最常见的工厂配置）中，空气被泵入充满悬浮在水中的微生物的曝气池中。

将空气泵入曝气池以促进微生物降解废水污染物

流出物是离开植物的处理过的水，必须含有有限量的营养物质，以确保环境中不会发生富营养化。生物养分去除（BNR）过程可用于确保符合养分流出量限制，但这些过程需要在处理厂内进行受控条件。

BNR的特征在于曝气区上游和下游存在未气化的厌氧区和缺氧区。设置混合液回收和污泥回流，以充分利用活性污泥系统中的有机物含量。

大多数水生生物需要溶解氧（通常缩写为DO）才能生存，但这种氧气的来源不是水分子（ H2O ).

DO是气态的，分子氧的形式为O2起源于大气或作为光合作用的副产品。一旦溶解在水中，它就可供生物体使用，并且可以在水生环境中的许多化学过程中发挥重要作用。除了溶解在水中外，这种氧气与我们呼吸的氧气没有什么不同。

溶解在水中的分子氧（圈）。分子氧不是来自水分子中的氧（ H2O )

水中溶解氧的来源

地球大气层

分子氧可以通过多种方式从地球大气层进入水体。假设水的氧浓度低于其上方的大气。在这种情况下，分子氧会自然地从空气中扩散到水中，直到它被氧气完全饱和。当空气和水中的氧气浓度相同时，满足平衡条件。

当水和空气混合时，会发生水的曝气，导致水中的溶解氧水平增加。这在瀑布和急流中自然发生，或者当大风条件导致水体表面湍流时。

水生生物需要DO才能生存，这就是为什么一些水体有人工通气的原因。例子包括池塘中间的桨轮或喷泉，在水族箱中使用空气石

溶解氧可以来自光合作用 - 这需要水，光和二氧化碳 - 或来自大气

光合作用

DO的另一个主要来源是光合作用。水生植物和藻类利用光合作用来产生新细胞并修复受损细胞。这个过程需要水、光能和二氧化碳。光合作用的副产品是可以溶解在水中的气态分子氧。并非所有植物都是平等的，因为其中一些比其他植物产生更多的氧气。

植物和藻类在光合作用发生的白天产生氧气。它们还将其用于呼吸，这是植物将葡萄糖（即光合作用期间产生的糖）和氧气转化为可用细胞能量的过程。1植物和藻类在白天产生的氧气远远超过它们消耗的氧气。到了晚上，植物和藻类不再产生氧气，但它们继续消耗氧气。与此同时，其他生物，如鱼类，全天候以稳定的速度消耗氧气。

因此，在健康的系统中，氧气浓度全天上升，夜间呼吸活动消耗氧气时下降。

瀑布可以增加水的氧饱和度

什么是溶解氧过饱和度

自然环境中的溶解氧百分比值可以达到100%以上，但这怎么可能呢？

光合作用可能是过饱和度的重要驱动因素，因为这个过程会产生纯氧。有时它甚至可以解释高达500%的DO值！

另一个原因是温度的快速变化。虽然水与上面空气的平衡很少是快速的，但水体的温度可以迅速变化。所以，假设一旦太阳开始闪耀，一个停滞的湖泊的温度就会迅速上升5度。水中的溶解氧水平应随着温度的升高而降低。然而，如果空气和水之间的平衡不如温度变化那么快，那么从技术上讲，湖泊将被DO过饱和，直到再次建立平衡状态。

过饱和的另一个原因是湍流条件或其他任何可能导致空气和水混合的东西（例如，空气结石，白水急流）。


如果溶解氧传感器在海平面上校准，则假设水和空气处于平衡状态，则应将其校准到100%的饱和百分比。但是，如果气压小于760 mmHg怎么办？传感器将校准到什么？

假设一米确定的气压为750 mmHg。为了确定传感器将校准到什么，将750毫米汞柱除以760毫米汞柱;这等于98.68%（750毫米汞柱/ 760毫米汞柱= 98.68%）。在此压力下，只要水和空气处于平衡状态，饱和度就不能大于98.68%。因此，传感器将校准到98.68%。

水中的溶解氧浓度受温度、气压和盐度的影响。

温度
最重要的变量是温度，因此必须将其与溶解氧一起测量。

氧气在水中的溶解度与温度成反比 - 随着温度的升高，DO降低。因此，假设其他变量保持不变，冬季的水体将具有比夏季更高的DO浓度。这同样适用于夜间 - 当水体在一夜之间冷却时，可以溶解更多的氧气。然而，重要的是要记住光合作用和呼吸对白天和黑夜溶解氧浓度的影响

收集溶解氧数据时应始终测量温度。随着温度的升高，氧气在水中的溶解度降低

盐度
与温度一样，氧气在水中的溶解度与盐度成反比 - 随着盐度的增加，DO降低。

例如，在与淡水相同的温度和大气压下，海水可以少容纳约20%的氧气。因此，在河口、湿地、沿海地区、水产养殖业或任何其他盐度可能变化的应用中收集溶氧数据时，测量盐度（这是使用电导率传感器完成的）至关重要。有关盐度对溶解氧的影响的更多信息，请参阅比较溶解氧测量单位部分。

大多数现代溶氧仪器，如果连接电导率和溶氧传感器，将提供实时盐度补偿溶氧测量。否则，必须将盐度输入仪表才能进行此补偿。

进行溶氧测量时应考虑盐度，因为盐水比淡水含有更少的氧气

气压
与温度和盐度不同，气压与水中的溶解氧水平之间存在直接关系 - 随着压力的降低，溶氧降低。

除海拔高度外，气压也会因天气变化而变化。快速压降可能表明风暴即将来临。大多数现代溶氧仪器都有一个内置的气压传感器，可以自动补偿气压变化的溶氧读数。

气压是另一个影响 DO 读数的变量。在海拔较高的地方，将氧气从大气中推入水中的压力较小


测量溶解氧时使用什么单位？

DO以许多不同的单位表示，但通常以mg / L或%饱和度（DO%）表示。单位mg / L很简单，因为它是溶解在一升水中的毫克气态氧。

解释饱和度百分比的最佳起点是大气层 - 地球大气层的大约21%是氧气。另一个考虑因素是海平面的气压，相当于760毫米的水银。由氧气引起的总压力部分（称为分压）等于 160 mmHg（21% * 760 mmHg = 160 mmHg）。