溶解氧的基礎知識及測定方法

1.溶解氧的基礎知識

空氣中的分子態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系。在自然情況下，空氣中的含氧量變動不大，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氧稱為溶解氧，通常記作DO，用每升水里氧氣的毫克數表示，即ｍｇ/Ｌ。水里的溶解氧被消耗，要恢復到初始狀態，所需時間短，說明該水體的自凈能力強，或者說水體污染不嚴重。否則說明水體污染嚴重，自凈能力弱，甚至失去自凈能力。

碘量法測量溶解氧

原理：

水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，水中溶解氧將低價錳氧化成高價錳，生成四價錳的氫氧化物棕色沉淀。加酸后，氫氧化物沉淀溶解，并與碘離子反應而釋放出游離碘。以淀粉指示劑為指示劑，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定釋放出的碘，據滴定溶液消耗量計算溶解氧含量。

所用試劑：

1、硫酸錳溶液：稱取480g硫酸錳（MnSO4·4H2O）溶于水，用水稀釋至1000mL。此溶液加至酸化過的碘化鉀溶液中，遇淀粉不得產生藍色。

2、堿性碘化鉀溶液：稱取500g氫氧化鈉溶解于300—400mL水中；另稱取150g碘化鉀溶于200mL水中，待氫氧化鈉溶液冷卻后，將兩溶液合并，混勻，用水稀釋至1000mL。如有沉淀，則放置過夜后，傾出上層清液，貯于棕色瓶中，用橡皮塞塞緊，避光保存。此溶液酸化后，遇淀粉應不呈藍色。

3、1+5硫酸溶液。（一份體積的純水加五份體積純硫酸）

4、1%（m/V）淀粉溶液：稱取1g可溶性淀粉，用少量水調成糊狀，再用剛煮沸的水稀釋至100mL。冷卻后，加入0.1g水楊酸或0.4g防腐。

5、0.02500mol/L（1/6K2Cr2O7）重鉻酸鉀標準溶液：稱取于105—110℃烘干2h，并冷卻的重鉻酸鉀1.2258g，溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻。

6、硫代硫酸鈉溶液：稱取6.2g硫代硫酸鈉（Na2S2O3·5H2O）溶于煮沸放冷的水中，加0.2g碳酸鈉，用水稀釋至1000mL，貯于棕色瓶中，使用前用0.02500mol/L重鉻酸鉀標準溶液標定。

7、硫酸，ρ=1.84。

測定步驟：

1、溶解氧的固定：用吸液管插入溶解氧瓶的液面下，加入1mL硫酸錳溶液，2mL堿性碘化鈉溶液，蓋好瓶塞，顛倒混合數次，靜置。一般在取樣現場固定。

2、打開瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。蓋好瓶塞，顛倒混合搖勻，至沉淀物全部溶解，放于暗處靜置5min。

3、吸取100.00mL上述溶液于250mL錐形瓶中，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入1mL淀粉溶液，繼續滴定至藍色剛好退去，記錄硫代硫酸鈉溶液用量。

計算：

溶解氧（O2，mg/L）=M*V*8000/100　　

式中：M——硫代硫酸鈉標準溶液的濃度（mol/L）；

V——滴定消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積（mL）。

注意事項：

1、當水樣中含有亞硝酸鹽時會干擾測定，可加入疊氮化鈉使水中的亞硝酸鹽分解而消除干擾。其加入方法是預先將疊氮化鈉加入堿性碘化鉀溶液中。

2、如水樣中含Fe3+達100—200mg/L時，可加入1mL40%氟化鉀溶液消除干擾。

3、如水樣中含氧化性物質（如游離氯等），應預先加入相當量的硫代硫酸鈉去除。

另：關于水樣的測定

1、檢測有無氧化或還原物質存在

取50ml待測水（活性污泥沉淀后去上清液）加入0.5ml濃硫酸，少量碘化鉀（約0.5g），加淀粉溶液，如果溶液呈藍色，則有氧化性物質存在。如果保持無色，加入0.2ml碘溶液，震蕩，放置30s，如果沒成藍色，則有還原物質。

2、取樣

從生物池取出水樣后，立刻用虹吸法將污泥抽入1000ml具塞細口瓶中，溢出三分之一體積，立刻用吸管于液面以下加入10ml硫酸銅-氨基磺酸抑制劑，蓋好瓶蓋，顛倒餛勻。精致，等沉淀下沉后，將上清液吸入2個溶解氧瓶中（瓶內不允許有氣泡）。

3、測定疊氮化鈉修正法（有亞硝酸鹽存在）

樣品中有氧化性物質

向一個溶解氧瓶中加入5ml（1+5）硫酸和1g碘化鉀（吸管插入液面下），搖勻，此時游離出碘，移液管取100ml到250ml錐形瓶中，以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉滴定至藍色退去，記下用量V1。

向另外一個溶解氧瓶中（吸管插入液面下）加入1ml硫酸錳溶液，2ml堿性碘化鉀，蓋好瓶塞（瓶內不允許有氣泡），顛倒混合數次，靜置。待棕色沉淀物降至瓶內一半時，再顛倒混合一次，待沉淀物下降至瓶底。

打開瓶蓋，用吸管插入液面下，加入2ml濃硫酸（吸管插入液面下），蓋好瓶蓋（瓶內不允許有氣泡），點到混合至沉淀物全部溶解，放暗處5分鐘。（如果有三價鐵存在，先加入1ml40%氟化鉀溶液）

移取100ml溶液至250ml錐形瓶中，用硫代硫酸鈉滴定至淡黃色，加入淀粉溶液1ml，滴定至藍色剛好退去，記下用量V2。

計算DO=M*V1*8*1000/100-M*V2*8*1000/100

M ----硫代硫酸鈉濃度

所用試劑

硫酸錳溶液 稱取120g四水硫酸錳（MnSO4.4H2O），或者96g一水硫酸錳，用水稀釋至250ml，如果不澄清，過濾。

堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液溶解125g氫氧化鈉于100ml水中，溶解37.5g碘化鉀于50ml水中，溶解2.5g疊氮化鈉于水中。三者混合，加水稀釋至250ml。

硫酸銅-氨基磺酸抑制劑溶解32g氨基磺酸于475g水中，溶解50g硫酸銅于500ml水中，混合，加入25ml冰乙酸，混勻。

重鉻酸鉀0.025mol/l移取0.25mol/l重鉻酸鉀25.00ml至250ml容量瓶中，加水至標線。

1+5硫酸

1%淀粉溶液與cod淀粉配法一致、

硫代硫酸鈉溶液 稱取3.2g硫代硫酸鈉溶解于煮沸冷卻的水中，加入0.2g碳酸鈉，用水稀釋至1000ml，儲存于棕色瓶中，使用前用0.025mol/l重鉻酸鉀標定，方法如下

于250ml碘量瓶中，加入100ml水和1g碘化鉀，加入10ml 0.025mol/l重鉻酸鉀溶液、5ml（1+5）硫酸，蓋上塞子，搖勻，暗處靜止5min，用硫代硫酸鈉滴定至淡黃色，加入1ml淀粉，繼續滴定到藍色剛好褪去，記錄用量V

關于溶解氧的常用參數

溶解在水中的氧稱為溶解氧（Dissolved Oxygen，DO），溶解氧以分子狀態存在于水中。水中溶解氧量是水質重要指標之一。

水中溶解氧含量受到兩種作用的影響：一種是使DO下降的耗氧作用，包括耗氧有機物降解的耗氧，生物呼吸耗氧；另一種是使DO增加的復氧作用，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，使水中溶解氧含量呈現出時空變化。

若以CH2O代表有機物，則有機物氧化分解反應式為：

CH2O+O2→CO2+H2O

如果水中有機物含量較多，其耗氧速度超過氧的補給速度，則水中DO量將不斷減少，當水體受到有機物的污染時，水中溶解氧量甚至可接近于零，這時有機物在缺氧條件下分解*出現腐敗發酵現象，使水質嚴重惡化。

天然水體中DO的數量，除與水體中的生物數量和有機物的數量有關外，還與水溫和水層有關。在正常情況下地表水中溶解氧量為5-10mg/L，在有風浪時，海水中溶解氧可達14 mg/L，在水藻繁生的水體中，由于光合作用使放氧量增加，也可能使水中的氧達到過飽和狀態，地下水中一般溶解氧較少，深層水中甚至完全無氧。

地面水體中微生物分解有機物的過程消耗水中的溶解氧的量，稱生化需氧量，通常記為BOD，常用單位為毫克/升。一般有機物在作用下，其降解過程可分為兩個階段，*階段是有機物轉化為二氧化碳、氨和水的過程，第二階段則是氨進一步在亞硝化細菌和硝化細菌的作用下，轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，即所謂硝化過程。BOD一般指的是*階段生化反應的耗氧量。微生物分解有機物的速度和程度同溫度、時間有關、*適宜的溫度是15～30℃，從理論上講，為了完成有機物的生物氧化需要無限長的時間，但是對于實際應用，可以認為反應可以在20天內完成，稱為BOD20，根據實際經驗發現，經5天培養后測得的BOD約占總BOD的70～80%，能夠代表水中有機物的耗氧量。為使BOD值有可比性，因而采用在20℃條件下，培養五天后測定溶解氧消耗量作為標準方法，稱五日生化需氧量，以BOD5表示。BOD反映水體中可被微生物分解的有機物總量，以每升水中消耗溶解氧的毫克數來表示。BOD小于1mg/L表示水體清潔；大于3-4mg/l，表示受到有機物的污染。但BOD的測定時間長；對毒性大的廢水因微生物活動受到抑制，而難以準確測定。

水體中能被氧化的物質在規定條件下進行化學氧化過程中所消耗氧化劑的量，以每升水樣消耗氧的毫克數表示，通常記為化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）。在COD測定過程中，有機物被氧化成二氧化碳和水。水中各種有機物進行化學氧化反應的難易程度是不同的，因此化學需氧量只表示在規定條件下，水中可被氧化物質的需氧量的總和。當前測定化學需氧量常用的方法有KMnO4和K2CrO7法，前者用于測定較清潔的水樣，后者用于污染嚴重的水樣和工業廢水。同一水樣用上述兩種方法測定的結果是不同的，因此在報告化學需氧量的測定結果時要注明測定方法。

COD與BOD比較，COD的測定不受水質條件限制，測定的時間短。但是COD不能區分可被生物氧化的和難以被生物氧化的有機物不能表示出微生物所能氧化的有機物量，而且化學氧化劑不僅不能氧化全部有機物，反而會把某些還原性的無機物也氧化了。所以采用BOD作為有機物污染程度的指標較為合適，在水質條件限制不能做BOD測定時，可用COD代替。水質相對穩定條件下，COD與BOD之間有一定關系：一般重鉻酸鉀法COD>BOD5>高錳酸鉀法COD。

由于BOD測定費時，為實現快速反映有機污染程度的目的，而采用總有機碳（Total Organic Carbon，TOC）與總需氧量（Total Oxygen Demand，TOD）測定法。它們都是使用化學燃燒法，前者測定結果以C表示，后者則以O表示需養有機物的含氧。由于測定時耗氧過程不同，而且各種水中有機物成分不同，生化過程差別也較大，所以各種水質之間，TOC或TOD與BOD5不存在固定的相互關系。在水質條件基本相同的條件下，BOD5與TOC或TOD之間有一定相關性。