引言

    相信溶解氧对于大家来说并不陌生，无论是对于水产养殖户，还是生态环境相关的工作者，溶解氧都是耳熟能详的名词。溶解氧是水质监测的常规五参数之一，凡是涉及到水质监测的总是离不开溶解氧这个参数。那溶解氧究竟为什么这么重要呢？监测溶解氧又有什么好方法呢？本文将为你一一解答。

1. 溶解氧的定义

    溶解在水中的空气中的分子态氧称为溶解氧，英文为Dissolve Oxygen。

    在水质监测中，溶解氧常用的有两种计量方式:一种是浓度，也就是单位体积水中氧气的质量，是最普遍的计量方式，常见单位是mg/L; 另一种计量方式是溶解氧饱和度，即所测水样溶解氧浓度占当前条件（温度、大气压、氧分压等）下的水体溶解氧饱和浓度的百分比，用公式表示即为

2. 溶解氧的供应和消耗

    池塘水体溶解氧的来源主要有：池中水生植物的光合作用；空气中氧气溶解；人为干预增氧。 

    溶解氧主要的消耗项目有各种生物的呼吸耗氧以及氧分子逸出水面耗氧。.水体的污染情况也会影响溶解氧的消耗，大量有机物排入河流, 会导致需氧型细菌大量繁殖, 分解有机物消耗氧气, 结果可能会使纳入水体溶解氧大量减少。

3. 溶解氧的意义

    溶解氧是最常规水质监测指标之一，在生态环境、水产养殖和污水治理等领域具有非常重要的意义。

3.1 生态环境

    溶解氧是衡量水体自净能力的综合性指标，对维持水生态系统健康至关重要。

    一方面，溶解氧提供水生生物所需的氧，也是水质净化的重要条件，是平衡大部分水体污染的重要指标。

    另一方面，溶解氧含量可以反映水体污染的程度。水越干净，一般含的溶解氧越多，污染越严重，溶解氧就会越少。广东省环境科学研究院的一项研究对某近海的河段的溶解氧指标和其他污染指数进行相关性研究拟合，其结果显示溶解氧浓度与高锰酸盐指数、氨氮、总磷3个指标的综合污染指数呈负相关。这个结果说明，一般来首，污染程度较高的水体，其溶解氧浓度会较低。反过来说，水体的溶解氧含量低，则反映该水体有可能存在一定的污染。因此，许多国家都将溶解氧指标纳入水体监测体系内：

中国

    《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中，将溶解氧纳入了地表水环境质量标准基本项目，其标准限值如下表所示：

法国

    法国规定养殖场出口处的溶解氧饱和度至少为70%，如有必要，需安装一个确保排放的水含氧量达标的装置；

澳大利亚

    《昆士兰州海虾养殖场废水排放许可》规定，溶解氧最低浓度应不低于背景值的90%或4 mg/L，以较大值为准。

3.2 水产养殖业

     水产养殖水体中的溶解氧含量是决定水产养殖成败的关键因素之一。

     首先，溶解氧本身对于水产生物具有重要意义。水产生物需要呼吸溶解氧。对于水产生物来说，溶解氧含量过低可能会导致鱼类摄食减少、生长停滞、体力衰退甚至死亡，而含量过高易造成气泡病。

     另一方面，溶解氧还能间接影响水体生物的健康。溶解氧的含量低还会导致水体中物质循环受阻，水体中的氨氮和亚硝酸盐得不到充足的溶解氧不能快速转为无毒物质，鱼类发病的几率会大大提高，从而间接影响鱼类健康。

3.3 污水治理

    在污水治理中，溶解氧同样也是关键指标，在废水生物处理操作中具有举足轻重的作用。当前污水处理中的生物处理大多是采用厌氧与好氧相结合的处理工艺，而无论是好氧工艺、厌氧工艺还是缺氧工艺，都需要将溶解氧控制在合适的范围内，这一指标的不合适或波动过大，会迅速导致活性污泥系统受到冲击，进而影响处理效率。因此在实际生化处理工艺中，需严格控制溶解氧的含量。

4. 溶解氧的监测

     而溶解氧的重要意义，使得溶解氧的监测成为我们的环境监测、水产养殖和污水站运营等生产活动中必不可少的环节。

    目前溶解氧的测量方法主要分为化学分析法和探头原位监测法。

4.1 化学分析法

    碘量法是目前普遍采用的化学分析法，也是《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中规定优先选用的溶解氧监测方法之一。

    简单说，就是通过化学反应使水析出碘，水中溶解氧越多，则析出的碘也就越多，再通过标准溶液进行滴定，就可以获知水中溶解氧的具体含量。

    该方法的优点是结果精准，是业内公认最准确可靠的测量方式。其缺点有：（1）步骤复杂；（2）成本高昂，每次测量需要耗材和人工；（3）测量有延时性，无法立即获得实时数据；（4）非原位，在水样运输过程中性质可能会发生改变。 

4.2 探头原位测量法

    探头原位测量法即采用传感器探头与水样直接接触，通过探头与水样的反应得到溶解氧的数据信号，从而让使用者能直接读取。该方法的优点有：（1）操作简单，只需让探头与水样接触即可；（2）实时监测，能立刻获得实时的数据，几乎无延时；（3）原位监测。该方法的缺点有：（1）在精度上不如碘量法精确、精准；（2）传感器探头可能会面临在水体环境中被腐蚀、附着等问题，导致精度降低甚至直接无法使用。

    目前测量溶解氧的传感器所采用的原理主要是荧光法和电极极谱法。 

4.2.1 荧光法

    荧光法测定的主要机理是利用荧光物质的猝灭作用，降低荧光物质中的荧光强度和缩短荧光维持的寿命，从而获知水中溶解氧的含量。
    水中溶解氧的含量越多，荧光的寿命也就越短。将调制好的蓝光，照射到荧光物质上，可发出相应的红光。水中溶解氧可带走荧光能量，因此，红光持续的时间和强度和溶解氧的浓度成反比，通过测量红光和参比光之间的相位差，就能获知水中的溶解氧的含量。

4.2.2 电极极谱法

    该方法同样也是《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中规定优先选用的方法。电极法测溶解氧是采用极谱式电极，阳电极为Ag/AgCl、阴电极为铂金（Pt）组成，两者之间充满特殊成份的是电解液，由硅橡胶渗透膜包裹于电极四周。对水质溶解氧进行测量时，电极间加上675mV的极化电压,氧渗透过隔膜在阴极消耗，同时等量的氧在阳极产生，这个动态过程进行到两边的氧分压相同时达到平衡。此时两电极间的电流与氧分压成正比，二次表检测到此电流，再经过一系列变换得到氧浓度和氧含量。同时，NTC(负温度系数热敏电阻)检测被测量液的温度，二次表采样后进行温度补偿将氧浓度或氧含量折算成25℃时的值。

5. 广东芯阅原位芯片级多参数水质传感器

    广东芯阅自主研发的原位芯片级多参数水质传感器中的溶解氧参数就是采用电极极谱法测量的，除了传感器法本身优势以外，还有抗附着、多平台、可定制的良好性能，更重要的是，其毫米级的探头除了能节约成本，更为其免维护的性能奠定了关键基础。微小的尺寸让一个传感器能携带更多的探头，在自动推出操作的帮助下，我们的原位芯片级多参数水质传感器能够实现以年为单位的免维护，在运维上大大减少成本。该传感器能广泛应用于各种水域，如河流、湖泊、水库、水池、海洋等，帮助我们在各个场景都对现场的溶解氧情况了如指掌。