溶解氧

　　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。水中溶解氧的多少是衡量水體自凈能力的一個(gè)指標(biāo)。

　　溶解氧跟空氣里氧的分壓、大氣壓、水溫和水質(zhì)有密切的關(guān)系。在20℃、100kPa下，純水里大約溶解氧9mg/L。有些有機(jī)化合物在喜氧菌作用下發(fā)生生物降解，要消耗水里的溶解氧。如果有機(jī)物以碳來(lái)計(jì)算，根據(jù)C+O2=CO2可知，每12g碳要消耗32g氧氣。當(dāng)水中的溶解氧值降到5mg/L時(shí)，一些魚(yú)類(lèi)的呼吸就發(fā)生困難。水里的溶解氧由于空氣里氧氣的溶入及綠色水生植物的光合作用會(huì)不斷得到補(bǔ)充。但當(dāng)水體受到有機(jī)物污染，耗氧嚴(yán)重，溶解氧得不到及時(shí)補(bǔ)充，水體中的厭氧菌就會(huì)很快繁殖，有機(jī)物因腐敗而使水體變黑、發(fā)臭。

　　溶解氧值是研究水自凈能力的一種依據(jù)。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(shuō)明該水體的自凈能力強(qiáng)，或者說(shuō)水體污染不嚴(yán)重。否則說(shuō)明水體污染嚴(yán)重，自凈能力弱，甚至失去自凈能力。

　　測(cè)定方法

　　碘量法

　　一、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。

　　二、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(guò)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(guò)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。

　　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氯化鋅防腐。

　　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。

　　三、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堿性碘化鉀溶液，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(kāi)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?kù)o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。

　　四、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）。

　　五、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，可加入疊氮化鈉使水中的亞硝酸鹽分解而消除干擾。其加入方法是預(yù)先將疊氮化鈉加入堿性碘化鉀溶液中。

　　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。

　　測(cè)定

　　1檢測(cè)有無(wú)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(wú)色，加入0.2ml碘溶液，震蕩，放置30s，如果沒(méi)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)定疊氮化鈉修正法（有亞硝酸鹽存在）

　　3.1樣品中有氧化性物質(zhì)

　　3.1.1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。

　　3.1.2.1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。

　　3.1.2.2打開(kāi)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）

　　3.1.2.3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

　　3.2有還原性物質(zhì)(高錳酸鉀修正法)

　　4所用試劑

　　4.1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(guò)濾。

　　4.2堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液溶解125g氫氧化鈉于100ml水中，溶解37.5g碘化鉀于50ml水中，溶解2.5g疊氮化鈉于水中。三者混合，加水稀釋至250ml。
　　4.3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。

　　4.4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。

　　4.51+5硫酸

　　4.61%淀粉溶液與cod淀粉配法一致、

　　4.7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10ml0.025mol/l重鉻酸鉀溶液、5ml（1+5）硫酸，蓋上塞子，搖勻，暗處?kù)o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

　　生化需氧量（BiochemicalOxygenDemand，BOD）

　　地面水體中微生物分解有機(jī)物的過(guò)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)物在微生物作用下，其降解過(guò)程可分為兩個(gè)階段，第一階段是有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、氨和水的過(guò)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(guò)程。BOD一般指的是第一階段生化反應(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)、最適宜的溫度是15～30℃，從理論上講，為了完成有機(jī)物的生物氧化需要無(wú)限長(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)；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。

　　化學(xué)需氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）

　　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(guò)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。在COD測(cè)定過(guò)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(wú)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。

　　測(cè)定法

　　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（TotalOrganicCarbon，TOC）與總需氧量（TotalOxygenDemand，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(guò)程不同，而且各種水中有機(jī)物成分不同，生化過(guò)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。