基本介紹
- 中文名：溶解態氧氣
- 外文名：Dissolved oxygen
- 表征：水質好壞
- 評價：溶解態氧氣越多，水質越好
- 測定：Winkler滴定法，電流測定法等
- 套用：水產、食品、醫學等
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溶解態氧氣
水樣中溶解的氧氣的量是水質好壞的一個表征，溶解態氧氣含量的下降通常是水樣受到污染的表現，例如，有機廢物的超標。通常情況下，室溫27攝氏度和1.1325×105Pa(即一個大氣壓)下，空氣飽和的水樣中的溶解態氧氣大約是8mg/L，但是溫度上升會導致水中的溶解態氧氣含量下降。
溶解態氧氣的套用
在一般的水產養殖業，水中的溶解態氧氣含量不應該低於5mg/L，大部分的魚類在低於此值的水中會死亡。在污水處理廠中，一般都是利用細菌的吞噬作用來處理污水，處理過程中若不能保證空氣的充足供給，就會導致厭氧微生物的大量增生；而這些厭氧菌的處理如採用硫化物殺菌處理又產生硫化氫，導致有毒和難聞的臭氣，還會造成嚴重的、代價昂貴的腐蝕問題。雖然氧化物在生物體中是不可或缺的，但是在某些情況下，人們不希望有氧。
在食品工業中，發酵過程中氧氣水平的控制就顯得尤為重要，還有許多食品製造工藝過程要去氧以防止食品變色，食品中的脂肪等成分極易被氧化，真空包裝技術、氣調包裝技術就是為了防止氧氣對食品的影響。
在市政工程中，輸水管道中的泄漏問題可通過監測溶解態氧氣的含量來預測腐蝕狀況，如果管道中某處的溶解態氧氣含量比較高，那么那裡的金屬就比較容易被氧化鏽蝕而產生泄漏。
在醫學上，血氣指數中的氧含量頗為重要，因為血液擔負著輸送氧氣到身體各個器官和組織的重任，平均混合靜脈血氧分壓(Pvo2)是40ITllnHg，在其對應的標準狀態下，混合靜脈血氧飽和度(Svo2)為75%，實時監測身體各部分的溶解態氧氣含量無疑對臨床醫學和生理學等研究有重大的意義。
溶解態氧氣測量方法
就其測定原理來說，溶解態氧氣的測定主要包括Winkler滴定分析法，電流測定法(Clark溶氧電極)以及多環芳烴的螢光淬滅技術，文獻報導比較常用的方法是Winkler法和Clark溶氧電極測量法。
Winkler方法
Winkler法也叫碘量法，是國家標準中指定的標準溶解態氧氣測量方法，它是基於硫代硫酸鹽滴定反應混合物釋放出碘的量。具體的程式是水樣採集於具有玻璃瓶塞的瓶子，加入硫酸亞錳溶液及鹼性碘化物後生成氧化錳，此時水中溶解態氧氣快速地將等價的且散布於水中的氧化錳氧化成更高價的錳氧化物而生成沉澱。當水樣中加入濃硫酸，進一步酸化且有碘離子存在時，氧化了的錳離子回復到二價，同時放出與溶解態氧氣等價量的碘分子，此時可以用硫代硫酸鈉標準溶液滴定碘分子，獲得溶解態氧氣含量。滴定的方法較準確，但是需要很多的樣品，並且非常的費時費力且不能實現連續線上監測。
電流測定法(Clark溶氧電極)
電流測定法(Clark溶氧電極)的測量速度就比碘量法要快，它是基於檢測電極上氧化還原反應產生的電流的原理。在水質檢測項目上的國際標準為ISO5814-1984《水質——溶解態氧氣的測定——電化學探頭法》，下面詳細的說明一下電流測定法。
Clark溶氧電極採用一種用透氣薄膜將水樣與電化學電池隔開的電極來測定水中溶解態氧氣的方法。根據所採用探頭的不同類型，可測定氧的濃度(mg/)L，或氧的飽和百分率(%溶解態氧氣)，或者二者皆可測定。本方法可測定水中飽和百分率為0%至100%的溶解態氧氣。大多數儀器能測定高於100%的過飽和值。本方法不但可以用於實驗室內的測定，還可用於現場測定和溶解態氧氣的連續監測。本方法適於測定色度高及混濁的水，還適於測定含鐵及能與碘作用的物質的水，所有上述物質會干擾用碘量法的測定。一些氣體和蒸氣象氯、二氧化硫、硫化氫、胺、氨、二氧化碳、溴和碘能擴散並通過薄膜，如果上述物質存在，會影響被測電流而產生干擾。樣品中存在其他物質，會因引起薄膜阻塞、薄膜損壞或電極被腐蝕而干擾被測電流。這些物質包括溶劑、油類、硫化物、碳酸鹽和藻類。本方法適用於天然水、污水和鹽水，如果用於測定海水或港灣水這類鹽水，應對含鹽量進行校對。
氧光化學感測器
因為傳統的測量方法有著諸多缺陷，有必要研製一種實時、線上的光纖感測系統來替代目前的環境監測系統。七十年代來光纖技術獲得了飛速的發展，出現了關於大量測量氧氣和生物需氧量BOD的光化學感測器的研究報導。光纖感測技術在氧氣測量領域的套用越來越普遍。現有報導中，大部分的溶解態氧氣感測器的敏感層都是將可以吸附的染料或者螢光指示劑固定在有機物膜或者直接固定在光纖上，一般是基於氧氣對螢光敏感物質的淬滅作用來工作的，這些感測器最大的優點是測量過程中無需消耗氧氣，不需要考慮樣品的流速和攪拌的速度，而且，這種感測器不需要參比電極，回響時間短，還不受外界電磁場的干擾。這些光纖感測器有很大一部分採用金屬發光絡合物作為指示劑，特別是釕絡合物居多。這些敏感物質的螢光可被氧氣不同程度的淬滅，淬滅過程一般遵循Stern-Volmer方程。一種基於釕絡合物的測量神經細胞中的氧氣的光纖感測器已有報導圈，此外，Walt將它做成了基於釘絡合物的氧氣感測陣列，可以持續的監測pH、氧氣和二氧化碳的含量。
