水體的活性指標-溶解氧

一、溶解氧的定義

溶解於水中的分子態氧，稱為溶解氧。通常記作DO，以每升水裡氧的毫克數表示（mg/L）。

二、溶解氧的來源

水的溶解氧來自空氣和水中綠色植物如水草、水藻的光合作用所釋放的氧。

三、溶解氧的水質分類標準

「溶解氧」是鑒定水質優劣程度的一個十分重要的指標，它的意義是表示水體的活性程度。在國家全部八個水質標準里，只有《GB3838-2002地表水環境質量標準》有溶解氧指標要求，按水質Ⅰ～Ⅴ類，溶解氧指標要求從高到低（表1）。

表1《GB3838地表水環境質量標準》溶解氧標準值mg/L

四、影響因素

1、大氣壓和空氣中氧分壓。一般情況下空氣中的含氧量變動不大，但在大氣壓較高和氧分壓較高的情況下，有利於提高水中的溶解氧，甚至可使溶解氧達到飽和狀態。

2、 水的溫度。在大氣壓和氧分壓相對穩定的情況下，水的溫度是影響溶解氧的主要因素，水溫

愈低，水中溶解氧的含量愈高。

大氣壓力與水中溶解氧的關係

溶解氧與水溫的關係

3、水層的深淺。有資料表明，深淺水層的溶解氧含量也是不一樣的，水面以下10～20厘米的水層溶解氧要比水面和20厘米以下水層的溶解氧高。

水層的溶解氧

4、水中的生物

（1）增氧的：綠色水生植物如水草、水藻，其光合作用釋出氧，有助於增加水中溶解氧。

（2）耗氧的： 水中微生物大多耗氧。由水中微生物消耗的溶解氧稱為「生物耗氧量」（BOD），以每升水裡氧氣的毫克數表示（mg/L）。通常測定的是5日生物耗氧量，記作BOD5。

一般情況下河流的溶解氧變化是有規律的。白天氣溫升高時微生物繁殖活躍，耗氧量增加，水中

溶解氧降低。晚上氣溫下降，微生物繁殖降低，耗氧減少，水中溶解氧升高。

河流24小時溶解氧和生物耗氧量（BOD）變化曲線

5、水中有機污染物來自社會工業、化工、農業、養殖、人類生活廢棄物的排放，是水污染的主要污染源。

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稱為「化學耗氧量」，以通常記為COD，每升水樣消耗氧的毫克數表示（mg/L）。

這些有機化合物在降解時要消耗水裡的溶解氧。如果有機物以碳來計算，根據C+O2=CO2可知，每12g碳要消耗32g氧氣。

當水中的溶解氧值降到5mg/L時，一些魚類的呼吸就發生困難。

當水體受到有機物污染，耗氧嚴重，溶解氧得不到及時補充，水體中的厭氧菌就會很快繁殖，有機物因腐敗而使水體變黑、發臭。

五、溶解氧的飽和度

溶解氧的飽和度是指當水體與大氣中氧交換處於平衡時,水中溶解氧的濃度。在標準大氣壓下，它只隨水溫而變化。

氧，跟其它可溶解於水的溶質（如食鹽）一樣，有一定的溶解飽和度，不可能超飽和度的溶解於水。包裝飲用水市場上曾經出現過「富氧水」，就是加壓向瓶內灌注100mg的氧氣，並把它稱為「溶解氧」，號稱是普通水溶解氧的6～10倍。

這當然是概念理解的錯誤。不妨計算一下：在標準溫度和標準大氣壓下，溶解氧飽和度是8.27mg，體積約為5.8ml；而100mg氧氣的體積約70ml，能溶解得了嗎？所以「富氧水」加壓灌裝進去的氧不是「溶解氧」，而是「遊離氧氣」，打開瓶蓋，加壓灌注的氧氣就冒泡跑掉了。

六、國家地下水標準沒有溶解氧指標

地下水與空氣接觸非常有限，其水中溶解氧較少，深層水甚至可能無氧。所以國家標準對地下水沒有規定溶解氧指標。

換個角度考慮，《GB3838-2002地表水環境質量標準》與《GB-T14848-93地下水質量標準》的同類水比較，地下水的溶解氧肯定比地表水低。這也就是說，同類水水質活性比較，地下水的活性要比地表水差。

七、溶解氧的意義

水中溶解氧的量是水質重要指標之一，其意義有以下幾方面：

1、水質優劣指標國家標準《GB3838-2002地表水環境質量標準》將地表水按水質優劣分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五類。其中溶解氧是分類的重要指標，地表Ⅰ類水溶解氧必須≥7.5mg/L。

我們在研究中注意到，pH7.1～8.5、溶解氧≥7.5mg/L的地表水Ⅰ類水（自然保護區源頭水）或天然優質飲用水，其水分子團結構往往是小分子團水，因此溶解氧≥7.5mg/L可以作為天然優質飲用水或者健康飲用水的必要指標。

2、水體自凈能力指標溶解氧值是研究水自凈能力的一種依據。水裡的溶解氧被消耗，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。

3、污染嚴重程度指標生物耗氧量和化學耗氧量是檢測水體污染狀況的主要指標之一。

若以CH2O代表有機物，則有機物氧化分解反應式為：

CH2O+O2→CO2+H2O

生物耗氧量（BOD）小於1mg/L表示水體清潔；大於3mg/L表示受到有機物的污染。

如果水中有機物含量較多，其耗氧速度超過氧的補給速度，則水中溶解氧量將不斷減少，當水體受到有機物的污染時，水中溶解氧量甚至可接近於零，這時有機物在缺氧條件下分解就出現腐敗發酵現象，使水質嚴重惡化。

當溶解氧消耗速率大於氧氣向水體中溶入的速率時，溶解氧的含量可趨近於，此時厭氧菌得以繁殖，使水體惡化。

所以，溶解氧的高低能夠反映出水體受到的污染，特別是有機物污染的程度，它是水體污染程度的重要指標，也是衡量水質的綜合指標。

因此，水體溶解氧含量的測量，對於環境監測以及水產養殖業的發展都具有重要意義。

八、溶解氧是水體的活性的重要指標

前面所說的溶解氧的三項意義，是從水質優劣的「物理指標」來說的。實際上，溶解氧更深層的意義跟pH一樣，反映水體的生命活性狀態。

水有活性嗎？有活性。說明白些：水是有生命的物質，水的生命狀態就是它的活性狀態。

我們知道，在地球常態下，水是地球所有物質中唯一可以以氣、液、固三態同時存在和三態互相轉化的物質，而且是物理性質非常穩定、化學性質非常活潑的物質。

說水的物理性質穩定，是因為水的任何存在方式都是H2O，氣態的水是單分子H2O，液態水和固態水是以分子團結構方式存在的H2O；液態水無形，可以被隨意分隔，又可在瞬間融為一體，打得爛，割不斷。

說水的化學性質活潑，是因為水既是氧化劑又是還原劑，還是溶解性很強的溶劑和滲透劑，許多物理反應和生命體的全部生化反應都必須在水環境中進行。

水的這些物理特性和化學特性，在地球上所有物質中是獨一無二的，它孕了地球上一切生命，呵護了整個地球，因而被人類尊稱為「生命之源，健康之本」。

水的活性表現，除了宏觀的氣、液、固三態變化和微觀的如「布朗運動」，溶解氧和pH更可以提示水分子的活性狀態。水分子活性的奧秘可能在於水分子的氫鍵結構和氫鍵夾角的變化，國外已經有人開始研究了。有人預言，當水分子結構的奧秘被揭開時，生命的奧秘也就揭開了。

於2018年6月12日編輯

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！