如何测水中的溶解氧

本文系统解析水中溶解氧测量的原理与方法，涵盖碘量法、电化学探头法和光学传感器三大技术体系。从采样规范到仪器校准，从温度补偿到数据处理，详细说明现场操作要点与误差控制策略，为环境监测、水产养殖等领域提供实用性技术指导。

       溶解氧是评估水体生态环境质量的关键指标，直接影响水生生物生存和化学反应平衡。无论是自然水体监测、污水处理厂运行控制还是水产养殖管理，准确测定溶解氧浓度都具有重要意义。本文将深入探讨测量原理、主流方法和实操要点，帮助读者系统掌握这项基础却至关重要的分析技术。

       理解溶解氧的基本特性

       溶解氧指以分子状态溶解于水中的氧气，其浓度受水温、气压、盐度及水体流动状况等多因素影响。常温常压下纯净水的饱和溶解氧浓度约为8毫克/升，实际水体会因光合作用、呼吸作用和大气复氧过程而动态变化。测量前需明确：溶解氧测量本质是对水中氧气分压的量化，最终转换为浓度单位表达。

       碘量法的经典地位与原理

       碘量法（沃克法）被国家标准列为仲裁方法，其原理基于氢氧化锰在碱性条件下被氧化生成亚锰酸，酸化后释放碘离子，用硫代硫酸钠滴定析出的碘。每消耗1摩尔硫代硫酸钠对应1/4摩尔氧气，通过滴定体积可精确计算氧含量。该方法虽然操作繁琐，但准确度极高，常用于方法比对和认证实验。

       电化学探头法的技术演进

       现代便携式溶解氧仪多采用膜电极法，包含极谱式和原电池式两种类型。其核心是通过选择性透氧膜隔离电极与样品，氧气在阴极发生还原反应产生扩散电流，电流强度与氧分压成正比。根据法拉第定律，仪器自动将电流信号转换为氧浓度读数。这种方法可实现原位连续监测，响应时间仅需30秒左右。

       光学传感器的创新突破

       荧光淬灭法传感器是近年来的技术突破，其原理基于特定荧光物质在蓝光激发下发射红光，当氧气与荧光物质接触时会淬灭荧光强度。通过检测荧光寿命或强度变化即可反演氧浓度。这种方法无需电解液、不消耗氧气，且不受水流速度影响，特别适合长期部署在复杂环境中。

       采样环节的质量控制

       正确的采样方法是确保数据准确的前提。使用专用溶解氧采样瓶（BOD瓶）时，应采用水样缓慢溢流2-3倍瓶体积的方式置换空气。现场测量时，探头需保持45度倾角入水并以0.3米/秒速度匀速移动，避免气泡附着。深水采样应配备闭锁式采水器，防止大气氧混入样品。

       温度补偿的关键作用

       氧分子在水中的扩散速率与温度密切相关，所有电子式仪器都内置温度传感器进行自动补偿。需要注意的是，补偿算法基于理想模型，当实际水温与校准温度相差超过10摄氏度时，建议重新校准。对于高精度测量，应记录采样时水温并核对仪器补偿日志。

       盐度校正的必要性

       海水或高盐废水测量必须进行盐度校正。盐离子会降低氧气的溶解度，每增加1‰盐度，溶解氧读数降低约0.5%。现代高级溶氧仪配备自动盐度补偿功能，只需输入实际盐度值即可。若无此功能，需根据国际海洋学会发布的溶解度表进行人工修正。

       校准流程的标准化操作

       两点校准法是保证准确度的关键：首先在无氧环境（亚硫酸钠溶液）中调零，然后在空气饱和水中进行满量程校准。校准时应确保探头膜表面清洁无气泡，环境气压稳定。建议每8小时工作周期校准一次，若测量条件变化剧烈（如温差超过15摄氏度），应立即重新校准。

       膜维护与电极保养

       电极膜的完整性直接影响测量精度。每月应更换一次电解液，每季度更换透氧膜。长期停用时，需用超纯水冲洗探头并保持膜部湿润存放。极谱式电极的阳极银环出现黑色氧化层时，需用细砂纸轻轻打磨至金属光泽再现，但注意避免损伤铂阴极。

       现场测量的干扰因素

       硫化氢、二氧化硫等还原性气体会穿透膜层消耗阴极电子，导致读数偏高。高速水流会使膜表面氧扩散层变薄，产生正误差。油类物质会堵塞膜孔造成响应迟缓。遇到这些情况时应选用特制抗干扰膜，或改用碘量法进行比对验证。

       数据处理与结果表达

       根据《水和废水监测分析方法》要求，溶解氧结果应保留至小数点后一位，单位统一使用毫克/升。平行样相对偏差应小于5%，超差需重新测量。报告需注明测量方法、仪器型号、水温气压和采样深度，特别是分层水体必须标注测量水层。

       不同应用场景的测量策略

       污水处理厂好氧池宜采用在线监测仪实时控制曝气量；水产养殖需每日早晚各测一次掌握昼夜变化；环境监测应选择清晨低温时段采样避免过饱和现象；实验室瓶试验推荐使用光纤传感器避免搅拌干扰。每种场景都对应特定的技术规范和质量控制要求。

       仪器验证与期间核查

       每月应用Winkler碘量法对电子仪器进行验证，偏差超过0.3毫克/升时应查找原因。携带仪器赴现场前需进行功能性检查：包括电极响应时间测试（从空气到无氧水应小于60秒）、膜完整性测试（按压膜部观察读数波动应小于1%）等。

       标准溶液的配制与保存

       零氧标准液用5克无水亚硫酸钠溶于1升超纯水配制，现用现配。饱和氧标准液可通过剧烈震荡超纯水30分钟制备，或使用专业曝气装置。标准液储存需避免光照和温度波动，有效期不超过4小时。建议使用商业标准物质进行量值溯源。

       特殊水体的测量技巧

       测量高浊度水样时应增加搅拌速度防止颗粒物沉积膜面；酸性水体（pH<4）需改用耐酸型膜电极；低温水体（<5摄氏度）需延长响应时间至2分钟以上；高压深水测量必须使用专门耐压型探头并修正静水压力影响。

       质量保证与质量控制体系

       建立完整的质量控制记录包括：仪器校准日志、标准物质使用记录、异常数据核查表等。每批样品应带10%平行样和1个加标回收样，回收率应控制在85%-115%之间。定期参加实验室间比对活动，确保测量系统持续受控。

       掌握溶解氧测量技术需要理论知识和实践经验的结合。随着技术的发展，新型传感器不断涌现，但基本原理和质量控制要求始终是保证数据准确性的基石。建议操作人员根据实际需求选择合适方法，建立标准化操作程序，为水环境管理提供可靠的数据支撑。