（推荐精选）溶解氧--溶解氧的含量及其影响因素.ppt

1、本文主要介绍溶解氧的基本概念、溶解氧的影响因素、溶解氧的分布变化规律、生物缺氧的原因和表现及氧气增加对策。 要求了解氧气增加作用和氧气消耗作用，熟悉和掌握溶解氧的日变化、垂直分布、水平分布规律和生物缺氧和氧气增加对策。 2、空气中的分子氧溶解于水中称为溶解氧。 水中溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度有着密切的关系。 在自然情况下，由于空气中的氧含量变动少，水温是主要因素，水温越低，水中的溶解氧含量越高。 溶解于水中的分子氧称为溶解氧，通常标记为DO，用每升水中氧的毫克数表示。 水中溶解氧的量是测量水体自净化能力的指标。 概要、3、人类和其他陆地动物在呼吸空气中的氧气生存。 空气中的氧量又多

2、又稳定，一般是210毫升的O2升空气。 因此，活在空气中的动物决不会感到缺氧的威胁。 溶解在水中的氧量很少。 例如，真水中的溶解氧饱和量仅为810毫升的水，还不到空气中的氧含量的120。 海水中的溶解氧更少。 这表明水中的鱼、虾、贝、藻类的呼吸条件很差，经常面临缺氧窒息的威胁。 间接因缺氧死亡的鱼类，估计约占养殖鱼死亡总数的60。 因此，掌握水中溶解氧的动态规律，熟悉缺氧的原因和对策，对正确组织养殖生产、改进技术、赢得高产至关重要。 4、一、溶解氧的饱和含量、溶解氧是指在分子状态下溶解于水中的氧单体，既不是化合状态的氧元素，也不是氧气泡。 溶解氧通常简称为“DO”。 氧气溶解在水中是可逆的过程

3、，如果O2溶解在水中的速度和从水中出来的O2的速度相等，溶解就能达到动态平衡。 此时，溶解于水中的O2的浓度在该条件下为溶解氧的饱和含量，其他条件一定时，溶解氧饱和含量随着温度或盐分含量变高而降低。5、溶解氧的含量与水温、氧分压、盐分、水深、水生生物的活动和耗氧有机物浓度有关。 二、影响溶解氧饱和含量的主要因素，六、水温：氧分压，盐分含量一定时，溶解氧的饱和含量随水温升高而下降。 低温下溶解氧的饱和含量根据温度的变化而显着。 盐分含量：水温、氧分压一定时，水的盐分含量越高，水中溶解氧的饱和含量就越小。 海水的盐分含量比淡水的盐分含量多，在相同条件下，溶解氧在海水中的饱和含量比淡水低得多。 由于

4、天然淡水水体中的盐量变化幅度较小，盐量对溶解氧的饱和量影响不大，所以可以用纯水中的饱和量来近似。 7、氧分压：水温含盐分量一定时，水中溶解氧的饱和含量随液面上氧分压的增大而增大。 亨利定律说水面上的氧分压的大小与水面上的大气压力有关。 由于大气压力随着海拔的提高而逐渐下降，位于高原地区的天然水中溶解氧的饱和含量较低。 8、水中的溶解氧含量是使DO降低的氧消耗作用，包括分解好氧有机物的氧消耗，生物呼吸氧消耗在内另一个是使DO增加的复氧作用，主要有空气中的氧溶解，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的含量在时空上发生变化。 在自然条件下，水流动时，氧的恢复过程较快，容易补充水中

5、的氧消耗，使水体中的溶解氧保持在一定水平。 相反，在静水条件下，氧的恢复过程很慢，水中的氧无法立即补充，处于厌氧状态。 9、溶解氧计、溶解氧分析仪的传感部分由金电极(阴极)、银电极(阳极)和氯化钾或氢氧化钾电解液构成，氧通过膜向电解液、金电极和银电极扩散，构成测定电路。在溶解氧分析仪电极上施加0.60.8V的极化电压时，氧通过膜扩散，阴极发射电子，阳极接收电子，产生电流，反应过程根据阳极agcl2e-、阴极O2 2H2O 4e4OH-，法拉第定律，流过溶解氧分析仪的电极10、11、溶解氧计的氧测定制约因素：温度、压力和溶于水的盐、流速。 1 .温度的影响根据温度变化，膜的扩散系数和氧的溶解度发

6、生变化，直接影响氧溶解电极的电流输出，为了消除温度的影响多采用热敏电阻。 温度上升时，扩散系数增加，溶解度反而减少。 温度对溶解度系数a的影响可以根据亨利定律推定，温度可以根据阿雷尼乌斯定律推定膜扩散系数。 在计算溶解度系数a后，可以通过仪表的指示和分析值的比较来计算薄膜的扩散系数(这里省略计算过程)，薄膜的扩散系数在25点钟时为1.5%/。 (12，(1)氧的溶解度系数：溶解度系数不仅受温度的影响，还受溶液成分的影响。 同样的氧分压下，根据成分的不同，实际的氧浓度有可能不同。 根据亨利法则，氧浓度与其分压成比例，温度变化溶解度系数a在稀溶液中的变化约为2%/。 (2)膜扩散系数：根据阿雷尼乌

7、斯定律，溶解度系数和温度t的关系为C=KPo2exp(-T )，在此，如果将k、Po2设为常数，则在25中为2.3%/。 13、2 .大气压的影响根据亨利定律，气体的溶解度与其分压成正比。 氧分压与该地区的海拔有关，高原地区和平原地区的差异达到了20%，使用前必须根据当地的大气压进行补偿。 有些仪表内部装有气压计，因为标定时能自动校准的一些仪表没有配置气压计，所以必须根据标定时当地气象站提供的数据来设置，如果数据错误，就会导致大的测量误差。 14、3 .溶液中含盐分的盐水中的溶解氧明显低于自来水中的溶解氧，为了正确地测定，必须考虑含盐量对溶解氧的影响。 温度不变化时，盐的含量每增加100mg/

8、L，溶解氧就会减少约1%。 仪表标定时使用的溶液的盐分含量低，实际测定的溶液的盐分含量高会导致误差。 在实际使用中，有必要分析测定介质的盐分含量，进行正确的测定和正确的补偿。 15、4 .样品的流速氧通过膜扩散比通过样品扩散慢，必须保证电极膜和溶液完全接触。 流通式检测方式中，溶液中的氧向流通池内扩散，靠近膜的溶液中的氧损失，发生扩散干扰，影响测定。 为了让溶解氧仪正确地测定，应该增加流过膜的溶液流量，以补偿扩散失去的氧，样品的最小流速为0.3m/s。 16、总结：温度变化对电极膜的扩散和氧溶解度有很大的影响，为了使温度补偿电阻平衡，标定需要很长时间(约10min )的氧分压与该地区的海拔有关

9、，仪表在使用前必须根据当地的大气压补偿的测定溶液的盐分含量高的情况下， 在仪表校准时必须使用盐分含量相当的溶液的流通式测定方式中，流过电极的最小流速要求为0.3m/s。 在17、17、三、溶解氧饱和度、溶解氧饱和度%=溶解氧实测含量的实测条件下，溶解氧饱和含量的100%饱和度对判断水体-空气间的氧交换方向非常方便。 饱和度不到100%，溶解氧不饱和时，水可以从空气中溶解吸收O2，相反，溶解氧饱和度超过100%而饱和时，氧就会从水中溢出，进入空气。 18、要注意的是，过饱和部分的溶解氧不会马上溢出气泡。 因为无论什么气体，都会变成气泡，气泡内的气压一定比外压大。 溶解氧变成氧气泡逃进空气中，氧气

10、泡内的压力必须超过各大气压，对应的溶解氧含量约为饱和含量的5倍。因此，在养殖水域和水域中，可以看到饱和度高达200250%的溶解氧，有时可以维持数小时的过饱和状态。 19、影响氧溶解速度的因素，1溶解氧的不饱和度：其他条件一定时，氧在水中的溶解速度与其不饱和度成正比。 氧的不饱和度越大，溶解速度越大。 2气液边界面积的大小：气体的溶解发生在气液界面，其他条件一定的情况下，如果增大每单位面积的液体的边界面积，同一时间内会有更多的氧分子通过界面进入水，增加溶解速度，20，3气液界面的更新状况：搅拌气液界面，氧多的界面的水但是，水中溶解的氧过饱和的话，搅拌后溶解的氧就释放到大气中。 4温度：温度能改

11、变气体分子的运动速度，也能改变气体的溶解度，所以温度对氧的溶解速度有很大的影响。 含量相同时，温度下降，溶解速度一般变大。 21、溶解氧含量表示方法：氧分压(mmHg )； 饱和度(% )； 氧浓度(mg/L或10-6 )本质上没有什么变化。 (1)分压表示法：氧分压表示法是最基本和本质的表示法。 根据亨利定律，p=(po2ph2o )是0.209，其中p是总压力，Po2是氧分压(mmHg) P H2O是水蒸气分压，0.209是空气中的氧含量。 22，(2)彩度百分比表示法：曝气发酵非常复杂，不能计算氧分压时，彩度百分比表示法最合适。 例如，设标定时的溶解氧为100，零氧时为0，反应中的溶解氧

12、含量为标定时的百分率。 (23，(3)氧浓度表示法：根据亨利定律，可知氧浓度与其分压成比例： C=Po2a，其中c是氧浓度(mg/L )； Po2为氧分压(mmHg) a为溶解度系数(mg/mmHgL )。 溶解度系数a不仅与温度有关，还与溶液的成分有关。 对于温度一定的水溶液，如果a是常数，就可以测定氧浓度。 氧浓度表示法虽然在发酵工业中很少使用，但在污水处理、生活饮用水等过程中以氧浓度表示。 24、4、溶解氧的实际含量是水体表面与空气直接接触，可以在相互间自由进行物质交换和能量交换，应该在水与空气之间达到溶解平衡，水中溶解氧的含量是该条件下的饱和含量。 然而，溶解氧的实际含量往往不等于饱和

13、含量，具体数值取决于当时条件下水的增氧作用和耗氧作用，这是矛盾的运动特征。 25、1 .水中的增氧作用及其影响因素(1)空气中O2的溶解只要水中溶解氧不饱和，该作用就整天进行。 温度一定时，水和空气接触越充分，水中的溶解氧不饱和的程度越大，溶解氧就越快。 空气的自然溶解增氧通常仅限于表层水层，在养殖水体中溶解氧的总平衡中仅占很小比例。 深度大、对流不消耗的静水体尤其如此。 因此，可以搅拌水体，增大水体与空气的接触，有利于氧的溶解。 在不饱和度相同的条件下，水面宽，水流陡的水体比水面窄，水流缓和的水体溶解快。 (26，(2)植物光合作用的氧增加在自然条件下，这总是养殖水体内溶解氧的最大供给者，在

14、溶解总收入中占多数比例的植物光合作用的氧增加具有以下特征：第一，星期天变化明显。 白天只增加氧十几个小时，晚上消耗氧的第二，水层的差异很大。 光只在充足的表水层内增加氧，底水层的头衔不足，或者完全没有头衔，所以只消耗氧，不增加氧的第三个效果不稳定。 氧气增加的数量和速度因光的条件、水温、植物的种类、数量、生理状态、CO2、营养盐的供给状况等因素而异，时空变化很大。 27、植物光合作用的氧增加率可以用以下公式计算。自然增氧率(gO2/h)=(增氧后的总溶氧量-增氧前的总溶氧量)(光合成持续时间) (3-2 )式中的溶氧总量，是将各水层水量乘以该水层溶氧浓度相加求出的。 根据调查，一般河川湖的表水

15、层中，夏季的光合成氧生产能力为0.510gO2/m2水面. day，最高记录达到了59gO2/m2水面. day。 亚热带鱼池的实测结果。 28、3 )补水混合增氧人工泵水、注水、自然流水不足、水体内部水团的垂直对流属于这一类，对底水层的溶解氧补充具有重要意义，对水体整体效果不太显着。 例如，在某个池中，原水为5000吨、D.O=5ppm，然后，注入1000吨D.O=1000ppm的水，完全混合时，注入后的溶解氧浓度增加到(100010 50005)(1000 5000)=5.8ppm左右只有在补给水量多、流速快、溶解氧丰富的情况下，本方法的氧增加效果才显着。 综合来说，贫营养水体和流动水体对

16、大气溶解增氧贡献最大，富营养型静水体以光合作用增氧为主。 例如，有调查显示，在自然条件下，静水养鱼池的溶解氧总收入中，有关合作用的增氧约为89%，空气溶解增氧约为7%，其馀4%为水补给增氧。 当然，不同的水体、条件千差万别，这个比例不一定。 30、2 .水中的耗氧作用及其影响因素： (1)物理作用耗氧水中的溶解氧饱和时，不断地向空气扩散，过饱和度越大，曝气越充分，扩散损失越多，这一过程只在水-气截面中进行。 氧气也随水流失。 (2)化学作用氧消耗水中的某种物质能够经过化学反应(或生物代谢作用)消耗氧，若表示其反应计量关系，则为31、硫化氢H2S 2O22H SO42- 2氢6H2 2O2 CO

17、2(CH2O ) 5H2O 0.33甲烷CH4 2O2CO2 2H2O 2碳酸亚铁4FeCO3 O2 6H2O4Fe(OH ) 3 4CO2 0.25铵盐NH4 0.5O2NH2OH H 0.5黄铁矿FeS2 3.5O2 H2O2SO42- Fe2 2H 3.5硫2S 2O22SO2 1氧消耗量，以每次氧化物质时消耗氧的摩尔数计，为32，(3)生物总氧消耗量a水生生物呼吸氧消耗量。 水中鱼、贝类、浮游生物、细菌等，在生命活动过程中必须不断地呼吸消耗水中的溶解氧。 生物密度越大，呼吸消耗O2越多。 在某个范围内，温度越高，呼吸消耗O2越快。 其他生理生态因子如个体大小、营养条件、水的pH值、O2、CO2及毒物含量等影响了生物的呼吸耗氧率。 根据33，调查，鱼类等比较大型动物呼吸消耗O2速度的变化在44446.5毫升的O2公斤动物时间内设计循环养鱼装置时，总是100毫升的O2公斤动物时间或200毫克的O2公斤鱼时间。 浮游动物消耗O2快，部分静水养鲤池的调查结果为721932ml的o2kg动物小(205265 )。 细菌的消耗O2速度取决于增殖速度。 增殖越快，消耗O2越快。 34、浮游植物和其他水生植物的呼吸也消耗O2，但白天光呼吸的消耗O2量远少于光合作用的生产O2量，生产者在夜晚表现为纯消耗O2者。 指数长