1.溶解氧的基礎(chǔ)知識(shí)

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，即ｍｇ/Ｌ。水里的溶解氧被消耗，要恢復(fù)到初始狀態(tài)，所需時(shí)間短，說明該水體的自凈能力強(qiáng)，或者說水體污染不嚴(yán)重。否則說明水體污染嚴(yán)重，自凈能力弱，甚至失去自凈能力。

碘量法測(cè)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(jià)錳氧化成高價(jià)錳，生成四價(jià)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(yīng)而釋放出游離碘。以淀粉指示劑為指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放出的碘，據(jù)滴定溶液消耗量計(jì)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(chǎn)生藍(lán)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(yīng)不呈藍(lán)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(diào)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。

7、硫酸，ρ=1.84。

測(cè)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(shù)次，靜置。一般在取樣現(xiàn)場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入1mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好退去，記錄硫代硫酸鈉溶液用量。

計(jì)算：

溶解氧（O2，mg/L）=M*V*8000/100　　

式中：M——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mol/L）；

V——滴定消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積（mL）。

注意事項(xiàng)：

1、當(dāng)水樣中含有亞硝酸鹽時(shí)會(huì)干擾測(cè)定，使水中的亞硝酸鹽分解而消除干擾。其加入方法是預(yù)先將堿性碘化鉀溶液中。

2、如水樣中含F(xiàn)e3+達(dá)100—200mg/L時(shí)，可加入1mL40%氟化鉀溶液消除干擾。

3、如水樣中含氧化性物質(zhì)（如游離氯等），應(yīng)預(yù)先加入相當(dāng)量的硫代硫酸鈉去除。

另：關(guān)于水樣的測(cè)定

1、檢測(cè)有無氧化或還原物質(zhì)存在

取50ml待測(cè)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(lán)色，則有氧化性物質(zhì)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(lán)色，則有還原物質(zhì)。

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(xì)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(gè)溶解氧瓶中（瓶?jī)?nèi)不允許有氣泡）。

3、測(cè)定（有亞硝酸鹽存在）

樣品中有氧化性物質(zhì)

向一個(gè)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(shí)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(lán)色退去，記下用量V1。

向另外一個(gè)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?jī)?nèi)不允許有氣泡），顛倒混合數(shù)次，靜置。待棕色沉淀物降至瓶?jī)?nèi)一半時(shí)，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?jī)?nèi)不允許有氣泡），點(diǎn)到混合至沉淀物全部溶解，放暗處5分鐘。（如果有三價(jià)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(lán)色剛好退去，記下用量V2。

計(jì)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-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(biāo)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(chǔ)存于棕色瓶中，使用前用0.025mol/l重鉻酸鉀標(biāo)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(xù)滴定到藍(lán)色剛好褪去，記錄用量V

關(guān)于溶解氧的常用參數(shù)

溶解在水中的氧稱為溶解氧（Dissolved Oxygen，DO），溶解氧以分子狀態(tài)存在于水中。水中溶解氧量是水質(zhì)重要指標(biāo)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(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，使水中溶解氧含量呈現(xiàn)出時(shí)空變化。

若以CH2O代表有機(jī)物，則有機(jī)物氧化分解反應(yīng)式為：

CH2O+O2→CO2+H2O

如果水中有機(jī)物含量較多，其耗氧速度超過氧的補(bǔ)給速度，則水中DO量將不斷減少，當(dāng)水體受到有機(jī)物的污染時(shí)，水中溶解氧量甚至可接近于零，這時(shí)有機(jī)物在缺氧條件下分解*出現(xiàn)發(fā)酵現(xiàn)象，使水質(zhì)嚴(yán)重惡化。

天然水體中DO的數(shù)量，除與水體中的生物數(shù)量和有機(jī)物的數(shù)量有關(guān)外，還與水溫和水層有關(guān)。在正常情況下地表水中溶解氧量為5-10mg/L，在有風(fēng)浪時(shí)，海水中溶解氧可達(dá)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(dá)到過飽和狀態(tài)，地下水中一般溶解氧較少，深層水中甚至*無氧。

地面水體中微生物分解有機(jī)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(jī)物在作用下，其降解過程可分為兩個(gè)階段，*階段是有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、氨和水的過程，第二階段則是氨進(jìn)一步在亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的作用下，轉(zhuǎn)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(yīng)的耗氧量。微生物分解有機(jī)物的速度和程度同溫度、時(shí)間有關(guān)、*適宜的溫度是15～30℃，從理論上講，為了完成有機(jī)物的生物氧化需要無限長的時(shí)間，但是對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，可以認(rèn)為反應(yīng)可以在20天內(nèi)完成，稱為BOD20，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)5天培養(yǎng)后測(cè)得的BOD約占總BOD的70～80%，能夠代表水中有機(jī)物的耗氧量。為使BOD值有可比性，因而采用在20℃條件下，培養(yǎng)五天后測(cè)定溶解氧消耗量作為標(biāo)準(zhǔn)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(jī)物總量，以每升水中消耗溶解氧的毫克數(shù)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(jī)物的污染。但BOD的測(cè)定時(shí)間長；對(duì)毒性大的廢水因微生物活動(dòng)受到抑制，而難以準(zhǔn)確測(cè)定。

水體中能被氧化的物質(zhì)在規(guī)定條件下進(jìn)行化學(xué)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(shù)表示，通常記為化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）。在COD測(cè)定過程中，有機(jī)物被氧化成二氧化碳和水。水中各種有機(jī)物進(jìn)行化學(xué)氧化反應(yīng)的難易程度是不同的，因此化學(xué)需氧量只表示在規(guī)定條件下，水中可被氧化物質(zhì)的需氧量的總和。當(dāng)前測(cè)定化學(xué)需氧量常用的方法有KMnO4和K2CrO7法，前者用于測(cè)定較清潔的水樣，后者用于污染嚴(yán)重的水樣和工業(yè)廢水。同一水樣用上述兩種方法測(cè)定的結(jié)果是不同的，因此在報(bào)告化學(xué)需氧量的測(cè)定結(jié)果時(shí)要注明測(cè)定方法。

COD與BOD比較，COD的測(cè)定不受水質(zhì)條件限制，測(cè)定的時(shí)間短。但是COD不能區(qū)分可被生物氧化的和難以被生物氧化的有機(jī)物不能表示出微生物所能氧化的有機(jī)物量，而且化學(xué)氧化劑不僅不能氧化全部有機(jī)物，反而會(huì)把某些還原性的無機(jī)物也氧化了。所以采用BOD作為有機(jī)物污染程度的指標(biāo)較為合適，在水質(zhì)條件限制不能做BOD測(cè)定時(shí)，可用COD代替。水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定條件下，COD與BOD之間有一定關(guān)系：一般重鉻酸鉀法COD>BOD5>高錳酸鉀法COD。

由于BOD測(cè)定費(fèi)時(shí)，為實(shí)現(xiàn)快速反映有機(jī)污染程度的目的，而采用總有機(jī)碳（Total Organic Carbon，TOC）與總需氧量（Total Oxygen Demand，TOD）測(cè)定法。它們都是使用化學(xué)燃燒法，前者測(cè)定結(jié)果以C表示，后者則以O(shè)表示需養(yǎng)有機(jī)物的含氧。由于測(cè)定時(shí)耗氧過程不同，而且各種水中有機(jī)物成分不同，生化過程差別也較大，所以各種水質(zhì)之間，TOC或TOD與BOD5不存在固定的相互關(guān)系。在水質(zhì)條件基本相同的條件下，BOD5與TOC或TOD之間有一定相關(guān)性。