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溶氧設(shè)備檢定介紹
本章主要介紹溶解氧的基本概念,溶解氧的影響因素,溶解氧的分布變化規(guī)律,生物缺氧的原因和表現(xiàn)及增氧措施。要求了解增氧作用和耗氧作用,熟悉并掌握溶解氧的日變化,垂直分布,水平分布規(guī)律和生物缺氧及增氧措施。
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空氣中的分子態(tài)氧溶解在水中稱為溶解氧。水中的溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度都有密切關(guān)系。在自然情況下,空氣中的含氧量變動(dòng)不大,故水溫是主要的因素,水溫愈低,水中溶解氧的含量愈高。溶解于水中的分子態(tài)氧稱為溶解氧,通常記作DO,用每升水里氧氣的毫克數(shù)表示。水中溶解氧的多少是衡量水體自凈能力的一個(gè)指標(biāo)。
人類及其他陸上動(dòng)物,是靠呼吸空氣中的氧氣生存??諝庵醒鯕饬慷喽€(wěn)定,一般都是210毫升O2/升空 氣。因此,在空氣中生存的動(dòng)物,從來(lái)沒(méi)有感到缺氧的威脅。水中溶解的氧氣卻量少多變。例如淡水中溶解氧飽和 含量?jī)H8—10毫升/升水,還不到空氣中氧氣含量的1/20。海水中溶解氧更少。這表明:水中魚、蝦、貝、 藻類的呼吸條件較差,不時(shí)面臨缺氧窒死的威脅。有人估計(jì):直接間接缺氧致死的魚類,約占養(yǎng)殖魚類死 亡總數(shù)60%。 由此可見,掌握水中溶解氧的動(dòng)態(tài)規(guī)律,熟悉缺氧的原因及對(duì)策,對(duì)于正確組織養(yǎng)殖生產(chǎn),改進(jìn)技術(shù)、奪取高產(chǎn),是很重要的。
一、溶解氧的飽和含量
溶解氧是指以分子狀態(tài)溶存于水中的氧氣單質(zhì),不是化合態(tài)的氧元素,也不是氧氣氣泡。溶解氧通常簡(jiǎn)記為“DO”。 氧氣溶于水中是一可逆過(guò)程,O2溶入水中的速度與水中逸出O2的速度相等時(shí),溶解即達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí),水中溶解 O2的濃度,即為該條件下溶解氧的飽和含量,在其他條件一定時(shí),溶解氧飽和含量隨溫度、含鹽量升高而下降。
二、影響溶解氧飽和含量的因素
溶解氧的含量與水溫、氧分壓、鹽度、水 深深度、水生生物的活動(dòng)和耗氧有機(jī)物濃度有關(guān)。
水溫:在氧氣分壓,含鹽量一定時(shí),溶解氧的飽和含量隨著水溫的升高而降低。低溫下溶解氧的飽和含量隨溫度的變化更加顯著。含鹽量:在水溫,氧氣分壓一定時(shí),水的含鹽 量越高,水中溶解氧的飽和含量越小。海水的 含鹽量比淡水的含鹽量高的多,在相同條件下,溶解氧在海水中的飽和含量比在淡水中要低得多。天然淡水水體內(nèi)含鹽量的變化幅度很小,所以含鹽量對(duì)溶解氧的飽和含量影響不大,可近似以純水中的飽和含量計(jì)算。
氧氣的分壓:在水溫含鹽量一定時(shí),水中溶解氧的飽和含量隨液面上氧氣分壓的增大而增大。
亨利定律水面上氧氣分壓的大小與水面上大氣壓強(qiáng)有關(guān)。 隨著海拔的增高,大氣壓強(qiáng)逐漸降低,所以對(duì) 于地處高原區(qū)域的天然水,溶解氧的飽和含量 較低。 水中溶解氧含量還受到兩種作用的影響:一種是 使DO下降的耗氧作用,包括好氧有機(jī)物降解的 耗氧,生物呼吸耗氧;另一種是使DO增加的復(fù) 氧作用,主要有空氣中氧的溶解,水生植物的 光合作用等。這兩種作用的相互消長(zhǎng),使水中 溶解氧含量呈現(xiàn)出時(shí)空變化。 在自然條件下,水在流動(dòng)時(shí),復(fù)氧過(guò)程比較迅速,較易補(bǔ)充水中氧的消耗,使水體中溶解氧 保持一定的水平,反之,在靜水條件下,復(fù)氧過(guò)程緩慢,水中含氧得不到及時(shí)補(bǔ)充,處于嫌氣狀態(tài)。
溶氧儀
溶氧儀傳感部分是由金電極(陰極)和銀電極(陽(yáng) 極)及氯化鉀或氫氧化鉀電解液組成,氧通過(guò)膜擴(kuò)散 進(jìn)入電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測(cè)量回路。當(dāng)給溶 解氧儀_溶解氧分析儀電極加上0.6~0.8V 的極化電壓 時(shí),氧通過(guò)膜擴(kuò)散,陰極釋放電子,陽(yáng)極接受電子,產(chǎn)生電流,整個(gè)反應(yīng)過(guò)程為:陽(yáng)極 Ag+Cl→AgCl+2e-,陰極 O2+2H2O+4e→4OH-,根據(jù)法拉第定律:流過(guò) 溶解氧分析儀電極的電流和氧分壓成正比,在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線性關(guān)系。
制約溶氧儀氧測(cè)量的因素:溫度、壓力和水中溶解的鹽,流速。
1. 溫度的影響 由于溫度變化,膜的擴(kuò)散系數(shù)和氧的溶解度都將 發(fā)生變化,直接影響到溶氧電極電流輸出,常采用熱 敏電阻來(lái)消除溫度的影響。溫度上升,擴(kuò)散系數(shù)增加,溶解度反而減小。溫度對(duì)溶解度系數(shù)a 的影響可以根 據(jù)Henry 定律來(lái)估算,溫度對(duì)膜擴(kuò)散系數(shù)β可以通過(guò)阿侖尼烏斯定律來(lái)估算。當(dāng)溶解度系數(shù)a 計(jì)算出來(lái)后,可通過(guò)儀表指示和化驗(yàn)分析值對(duì)比計(jì)算出膜的擴(kuò)散系數(shù)(這里略去計(jì)算過(guò)程), 膜的擴(kuò)散系數(shù)在25℃時(shí)為1.5%/℃。
(1) 氧的溶解度系數(shù):由于溶解度系數(shù)不僅受溫度的影響,而且受溶液的成分的影響。在相同氧分壓下,不同組分的實(shí)際氧濃度也可能不同。根據(jù)亨利定律可知氧濃度與其分壓成正比,對(duì)于稀溶液,溫度變化溶解度系數(shù)a 的變化約 為2%/℃。
(2) 膜的擴(kuò)散系數(shù):根據(jù)阿侖尼烏斯定律,溶 解度系數(shù)β與溫度T 的關(guān)系為:C=KPo2· exp(β/T),其中假定K、Po2 為常數(shù),則可以計(jì) 算出β在25℃時(shí)為2.3%/℃。
2. 大氣壓的影響根據(jù)Henry定律,氣體的溶解度與其分壓成正比。氧分壓與該地區(qū)的海拔高度有關(guān),高 原地區(qū)和平原地區(qū)的差可達(dá)20%,使用前必須 根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼M(jìn)行補(bǔ)償。有些儀表內(nèi)部配有氣壓表,在標(biāo)定時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行校正;有些儀表未配置氣壓表,在標(biāo)定時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳咎峁┑臄?shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置,如果數(shù)據(jù)有誤,將導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。
3. 溶液中含鹽量鹽水中的溶解氧明顯低于自來(lái)水中的溶解氧,為了準(zhǔn)確測(cè)量,必須考慮含鹽量對(duì)溶解氧 的影響。在溫度不變的情況下,鹽含量每增加 100mg/L,溶解氧降低約1%。如果儀表在標(biāo) 定時(shí)使用的溶液的含鹽量低,而實(shí)際測(cè)量的溶液的含鹽量高,也會(huì)導(dǎo)致誤差。在實(shí)際使用中必須對(duì)測(cè)量介質(zhì)的含鹽量進(jìn)行分析,以便準(zhǔn)確 測(cè)量及正確補(bǔ)償。
4. 樣品的流速 氧通過(guò)膜擴(kuò)散比通過(guò)樣品進(jìn)行擴(kuò)散要慢,必須保證電極膜與溶液*接觸。對(duì)于流通式檢測(cè)方式,溶液中的氧會(huì)向流通池內(nèi)擴(kuò)散,使靠近膜的溶液中的氧損失,產(chǎn)生擴(kuò)散干擾,影響測(cè)量。為了溶解氧儀測(cè)量準(zhǔn)確,應(yīng)增加流過(guò) 膜的溶液的流量來(lái)補(bǔ)償擴(kuò)散失去的氧,樣品的zui小流速為0.3m/s。
總結(jié):由于溫度變化對(duì)電極膜的擴(kuò)散和氧溶解度有較大影響,標(biāo)定時(shí)需較長(zhǎng)時(shí)間(約10min),以使溫補(bǔ)電阻達(dá)到平衡;氧分壓與該地區(qū)的海拔高度有關(guān),溶氧儀在使用前必須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮?進(jìn)行補(bǔ)償;測(cè)量溶液的含鹽量高時(shí),儀表標(biāo)定時(shí)應(yīng)使用含鹽量相當(dāng)?shù)娜芤?;?duì)于流通式測(cè)量方式,要求流過(guò)電極的zui小流速為0.3m/s。
更新更新時(shí)間:2018-03-23
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