畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）水中溶解氧影響因素的研究

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.前言…………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1選題的依據(jù)與意義……………………………………………………………1</p><p>　　1.2課題研究方案…………………………………………………………………1</p>

2、<p>　　1.2.1課題研究方法 …………………………………………………………1</p><p>　　1.2.2問(wèn)題的提出 ……………………………………………………………2</p><p>　　1.2.3猜想 ……………………………………………………………………2</p><p>　　1.2.4結(jié)果預(yù)測(cè) ………………………………………………………………2

3、</p><p>　　2.實(shí)驗(yàn)部分 …………………………………………………………………………4</p><p>　　2.1實(shí)驗(yàn)原理 ……………………………………………………………………4</p><p>　　2.2儀器與試劑 …………………………………………………………………4</p><p>　　2.3實(shí)驗(yàn)步驟 ……………………………………

4、………………………………4</p><p>　　2.4計(jì)算 …………………………………………………………………………5</p><p>　　2.5參考資料 ……………………………………………………………………5</p><p>　　2.6試劑的配置 …………………………………………………………………6</p><p>　　2.7實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)

5、題 …………………………………………………………6</p><p>　　2.8另外幾種測(cè)定水中溶解氧的方法 …………………………………………7</p><p>　　3.分析水溫、水深、水的湍流程度對(duì)水中溶解氧的影響………………………9</p><p>　　3.1水溫對(duì)水中溶解氧的影 ……………………………………………………9</p><p>

6、　　3.2水深對(duì)溶解氧的影響 ……………………………………………………10</p><p>　　3.3水的湍流程度對(duì)水中溶解氧含量的影響…………………………………11</p><p>　　4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論與展望 ………………………………………………………………13</p><p>　　4.1總結(jié) ………………………………………………………………………13</p

7、><p>　　4.2國(guó)內(nèi)外在水體溶解氧檢測(cè)領(lǐng)域研究的現(xiàn)狀 ……………………………13</p><p>　　4.3實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用前景預(yù)測(cè)……………………………………………………14</p><p>　　5.收獲與體會(huì) ……………………………………………………………………16</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………

8、………………17</p><p>　　致謝 ……………………………………………………………………………18</p><p>　　水中溶解氧影響因素的研究</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　水體中存在的分子態(tài)氧稱(chēng)為溶解氧（Dissolved Oxygen,DO）。溶解氧（DO）是大氣中的氧氣經(jīng)過(guò)

9、與水體充分接觸或經(jīng)過(guò)化學(xué)、生物化學(xué)等反映后溶解于水中的氧。因此可猜想：水中DO的含量與水深、水溫和水的湍流程度等有關(guān)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：溶解氧，水深，水溫，水的湍流程度</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Molecular oxygen State known as dissolved oxy

10、gen in the water (Dissolved Oxygen,DO).Dissolved oxygen (DO) is a full contact with the water of oxygen in the atmosphere or after the chemistry, biochemistry, reflecting the oxygen dissolved in water. So you can guess:

11、DO in water content and water depth, water temperature and degree of turbulence of the water, and so on.</p><p>　　Keywords: dissolved oxygen, depth, water temperature, water level of turbulence</p>&l

12、t;p><b>　　1.前言</b></p><p>　　1.1選題依據(jù)與意義</p><p>　　水體中存在的分子態(tài)氧稱(chēng)為溶解氧（Dissolved Oxygen,DO）。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(chēng)為溶解氧，通常記作D

13、O，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)。根據(jù)資料介紹，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，包括好氧有機(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(zhǎng)，使水中溶解氧含量呈現(xiàn)出時(shí)空變化。如果水中有機(jī)物含量較多，其耗氧速度超過(guò)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)，水中溶解氧量降低

14、甚至可接近于零，這時(shí)有機(jī)物在缺氧條件下分解就出現(xiàn)腐敗發(fā)酵現(xiàn)象，使水質(zhì)嚴(yán)重惡化，以致使水生植物大量死亡，水面發(fā)黑，水體發(fā)臭，形成“死湖”、“死河”、“死?！?，進(jìn)而變成沼澤，原有的生態(tài)平衡被破壞。因此在環(huán)境水質(zhì)保護(hù)工作中，DO是一個(gè)直接反映水體污染的程度和評(píng)判海水新鮮程度的重要指標(biāo)，也是構(gòu)建環(huán)境質(zhì)量</p><p>　　由此可見(jiàn)，溶解氧的測(cè)定無(wú)論是在生產(chǎn)、生活，還是在科學(xué)研究中都具有重要意義。</p>

15、<p><b>　　1.2課題研究方案</b></p><p>　　1.2.1課題研究方法</p><p>　　本課題采用碘量法測(cè)量水中的溶解氧濃度，碘量法（GB7489-87）——英文：Iodometric，等效于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO5813-1983。是測(cè)定水中溶解氧的基準(zhǔn)方法，使用化學(xué)檢測(cè)方法,測(cè)量準(zhǔn)確度高，是最早用于檢測(cè)溶解氧的方法。碘量法適用于水源水，地

16、面水等清潔水。碘量法是一種傳統(tǒng)的溶解氧測(cè)量方法，測(cè)量準(zhǔn)確度高且準(zhǔn)確性好，其測(cè)量不確定度為0.19mg/L。</p><p>　　1.2.2問(wèn)題的提出</p><p>　　①以往的測(cè)定溶解氧方法大都采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7489-87）規(guī)定的碘量法進(jìn)行測(cè)定。該法的原理是：樣品中的DO與二價(jià)氫氧化錳經(jīng)酸化生成的高價(jià)錳化合物，將碘氧化，游離出等當(dāng)量的碘，然后用硫代硫酸鈉滴定游離碘，根據(jù)硫代硫酸鈉的消

17、耗量換算成DO含量。這種化學(xué)滴定法的操作步驟繁瑣，容易造成誤差，已不能滿足生產(chǎn)和環(huán)保的需要。學(xué)?，F(xiàn)有較先進(jìn)的手持式溶解氧測(cè)定儀（包括數(shù)據(jù)采集器與溶解氧傳感器及探頭），但實(shí)際使用數(shù)據(jù)還較少，需要通過(guò)實(shí)際使用了解在不同測(cè)定條件下儀器的性能。</p><p>　?、陔m然已知水中氧氣的溶解度受多方面因素影響而時(shí)有變動(dòng)，但在我們周邊的影響因素有哪些，其影響作用、規(guī)律如何等，都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討，因而提出了本課題的研究主題

18、。</p><p><b>　　1.2.3猜想</b></p><p>　　溶解氧（DO）是大氣中的氧氣經(jīng)過(guò)與水體充分接觸或經(jīng)過(guò)化學(xué)、生物化學(xué)等反應(yīng)后溶解于水中的氧。因此可猜想：水中DO的含量與空氣中氧的分壓、水溫、水的深度、水中各種鹽類(lèi)和藻類(lèi)的含量以及光照強(qiáng)度等多種條件有關(guān)。（見(jiàn)圖1）</p><p>　　圖1影響水中溶解氧（DO）的可能因素

19、</p><p>　　如圖1所示，影響水中DO含量的因素較多，然而每個(gè)因素的影響作用如何，這是我想要了解、探究的主要問(wèn)題。因此在學(xué)校開(kāi)展的“掌上技術(shù)科技活動(dòng)”中，我利用現(xiàn)有較先進(jìn)的手持式儀器（包括數(shù)據(jù)采集器與溶解氧傳感器及探頭），結(jié)合在課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，對(duì)溫度、水的湍流程度及水位高低對(duì)水中溶解氧含量變化的影響進(jìn)行了較詳細(xì)地探討。</p><p><b>　　1.2.4結(jié)果預(yù)測(cè)

20、</b></p><p>　　水溫的影響：水溫越高，水中溶解的氧氣就越容易逸出，因此DO含量就越低。</p><p>　　水深的影響：水位越低，由于與大氣中的氧氣接觸面積越小，則DO含量越低。</p><p>　　水的湍流程度的影響：在其他條件（如水的溫度、密度、粘度等）不變的情況下，水的流速越大，即水的湍流程度越大，則更有利于大氣中的氧氣溶解于水中，因

21、而水中的DO含量應(yīng)該會(huì)增大。</p><p><b>　　2.實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p><b>　　2.1實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　水中溶解氧的測(cè)定，一般用碘量法。在水中加入硫酸錳及堿性碘化鉀溶液，生成氫氧化錳沉淀。此時(shí)氫氧化錳性質(zhì)極不穩(wěn)定，迅速與水中溶解氧化合生成錳</p><p&

22、gt;<b>　　酸錳：</b></p><p>　　2MnSO4+4NaOH=2Mn(OH)2↓+2Na2SO4</p><p>　　2Mn(OH)2+O2=2H2MnO3</p><p>　　H2MnO3+Mn(OH)2=MnMnO3↓+2H2O</p><p><b>　?。ㄗ厣恋恚?lt;/b>

23、</p><p>　　加入濃硫酸使棕色沉淀（MnMn02）與溶液中所加入的碘化鉀發(fā)生反應(yīng)，而析出碘，溶解氧越多，析出的碘也越多，溶液的顏色也就越深。</p><p>　　2KI+H2SO4=2HI+K2SO4</p><p>　　MnMnO3+2H2SO4+2HI=2MnSO4+I2+3H2O</p><p>　　I2+2Na2S2O3=2N

24、aI+Na2S4O6</p><p>　　用移液管取一定量的反應(yīng)完畢的水樣，以淀粉做指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，計(jì)算出水樣中溶解氧的含量。</p><p><b>　　2.2儀器與試劑</b></p><p>　　1、儀器：溶解氧瓶（250mL）、錐形瓶（250mL）、酸式滴定管（50mL）、移液管（50mL）、吸球</p><

25、p>　　2、試劑：硫酸錳溶液、堿性碘化鉀溶液、濃硫酸、淀粉溶液（1％）、硫代硫酸鈉溶液（0.025mol／L）2.3實(shí)驗(yàn)步驟</p><p>　　2.3.1水樣的采集與固定</p><p>　　1、用溶解氧瓶取水面下30-70cm的池塘水，使水樣充滿250mL的磨口瓶中，用尖嘴塞慢慢蓋上，不留氣泡。</p><p>　　2、在河岸邊取下瓶蓋，用移液管吸取硫酸

26、錳溶液1mL插入瓶?jī)?nèi)液面下，緩慢放出溶液于溶解氧瓶中。</p><p>　　3、取另一只移液管,按上述操作往水樣中加入2mL堿性碘化鉀溶液,蓋緊瓶塞，將瓶顛倒振搖使之充分搖勻。此時(shí)，水樣中的氧被固定生成錳酸錳（MnMnO3）棕色沉淀。將固定了溶解氧的水樣帶回實(shí)驗(yàn)室備用。</p><p><b>　　2.3.2酸化</b></p><p>　　往

27、水樣中加入2mL濃硫酸，蓋上瓶塞，搖勻，直至沉淀物完全溶解為止（若沒(méi)全溶解還可再加少量的濃酸）。此時(shí)，溶液中有I2產(chǎn)生，將瓶在陰暗處放5分鐘，使I2全部析出來(lái)。</p><p>　　2.3.3用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定</p><p>　　1、用50mL移液管從瓶中取水樣于錐形瓶中。</p><p>　　2、用標(biāo)準(zhǔn)Na2SN2O3溶液滴定至淺黃色。</p&g

28、t;<p>　　3、向錐形瓶中加入淀粉溶液2mL。</p><p>　　4、繼續(xù)用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色變成無(wú)色為止。</p><p>　　5、記下消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。 </p><p>　　6、按上述方法平行測(cè)定三次。2.4計(jì)算 </p><p>　　溶解氧（mg／L）=CNa2S2O3&#

29、215;VNa2S2O3×32/4×1000/V水</p><p>　　O2―→2Mn（OH）2―→MnMnO3―→2I2―→4Na2S2O3 </p><p>　　1mol的O2和4mol的Na2S2O3相當(dāng)</p><p>　　用硫代硫酸鈉的摩爾數(shù)乘氧的摩爾數(shù)除以4可得到氧的質(zhì)量（mg），再乘1000可得每升水樣所含氧的毫克數(shù)：</p&

30、gt;<p>　　CNa2S2O3--硫代硫酸鈉摩爾濃度（0.0250mol／L）</p><p>　　VNa2S2O3--硫代硫酸鈉體積（mL）</p><p>　　V水--水樣的體積（mL）2.5參考資料</p><p>　　溶解于水中的氧稱(chēng)為溶解氧，以每升水中含氧（O2）的毫克數(shù)表示。水中溶解氧的含量與大氣壓力、空氣中氧的分壓及水的溫度有密切的

31、關(guān)系。在1.013×105Pa的大氣壓力下，空氣中含氧氣20.9％時(shí)，氧在不同溫度的淡水中的溶解度也不同。</p><p>　　如果大氣壓力改變，可按下式計(jì)算溶解氧的含量：</p><p>　　S1=SP／1.013×105</p><p>　　式中S1--大氣壓力為P（Pa）時(shí)的溶解度（mg／L）；</p><p>　　

32、S--在l.013×105Pa時(shí)的溶解度數(shù)（mg／L）；</p><p>　　P--實(shí)際測(cè)定時(shí)的大氣壓力（Pa）</p><p>　　氧是大氣組成的主要成分之一，地面水敞露于空氣中，因而清潔的地面水中所含的溶解氧常接近于飽和狀態(tài)。在水中有大量藻類(lèi)繁殖時(shí)，由于植物的光合作用而方出氧，有時(shí)甚至可以含有飽和的溶解氧。如果水體被易于氧化的有機(jī)物污染，那么，水中所含溶解氧就會(huì)減少。當(dāng)氧化作

33、用進(jìn)行的太快，而水體又不能從空氣中吸收氧氣來(lái)補(bǔ)充氧的消耗，溶解氧不斷減少，有時(shí)甚至?xí)咏诹?。在這種情況下，厭氧細(xì)菌繁殖并活躍起來(lái)，有機(jī)物發(fā)生腐敗作用，水體產(chǎn)生臭味。因此，溶解氧的測(cè)定對(duì)于了解水體的自凈作用，有極其重要的關(guān)系。在一條流動(dòng)的河水中，取不同地段的水樣來(lái)測(cè)定溶解氧?？梢詭椭私庠撍w在不同地點(diǎn)所進(jìn)行的自凈作用情況。2.6試劑的配制</p><p>　　l、硫酸錳溶液。溶解480g分析純硫酸錳（MnS0

34、4·H20）溶于蒸餾水中，過(guò)濾后稀釋成1L。</p><p>　　2、堿性碘化鉀溶液。取500g分析純氫氧化鈉溶解于300-400mL蒸餾水中（如氫氧化鈉溶液表面吸收二氧化碳生成了碳酸鈉，此時(shí)如有沉淀生成，可過(guò)濾除去）。另取得氣150g碘化鉀溶解于200mL蒸餾水中。將上述兩種溶液合并，加蒸餾水稀釋至1L。</p><p>　　3、硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液。溶解6.2g分析純硫代硫酸鈉

35、（Na2S2O3·5H20）于煮沸放冷的蒸餾水中，然后在加入0.2g無(wú)水碳酸鈉，移入1L的溶量瓶中，加入蒸餾水至刻度（0.0250mol/L）。為了防止分解可加入氯仿數(shù)毫升，儲(chǔ)于棕色瓶中用前進(jìn)行標(biāo)定：</p><p>　　1）重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：精確稱(chēng)取在于110℃干燥2小時(shí)的分析純重鉻酸鉀1.2258g，溶于蒸餾水中，移入1L的溶量瓶中，稀釋至刻度（0.0250mol/L）。</p>&l

36、t;p>　　2）用0.0250mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定硫代硫酸鈉的濃度。在250mL的錐形瓶中加入1g固體碘化鉀及50mL蒸餾水。用滴定管加入15.00mL0.0250mol/L重鉻酸鉀溶液，再加入5mL l：5的硫酸溶液，此時(shí)發(fā)生下列反應(yīng)： K2Cr07+6KI+7H2S04=4K2S04+Cr2（S04）3+3I2+7H20</p><p>　　在暗處?kù)o置5分鐘后，由滴定

37、管滴入硫代硫酸鈉溶液至溶液呈淺黃色，加入2ml淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛退去為止。記下硫代硫酸鈉溶液的用量。標(biāo)定</p><p>　　做三個(gè)平行樣，求出硫代硫酸鈉的準(zhǔn)確濃度，較準(zhǔn)0.0250mol／L。CNa2S203=15.00×0.0250/VNa2S203</p><p>　　2.7實(shí)驗(yàn)中存的在問(wèn)題</p><p>　?。?）碘量法測(cè)定水中的溶解氧

38、時(shí)，當(dāng)?shù)味ㄝ^慢時(shí)，碘易揮發(fā)，滴定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起結(jié)果偏低。</p><p>　?。?）三價(jià)鐵離子在試驗(yàn)中干擾碘量法測(cè)定水中的溶解氧，因?yàn)槿齼r(jià)鐵離子也是氧化劑，如果存在的話，三價(jià)鐵離子會(huì)與碘反應(yīng)，使溶解氧的測(cè)量值偏低。</p><p>　?。?）碘量法適用于各種溶解氧濃度大于0.2mg/L和小于氧的飽和度兩倍（約20mg/L）的水樣。當(dāng)水中可能含有亞硝酸鹽、鐵離子、游離氯時(shí)，可能會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干

39、擾，此時(shí)應(yīng)采用碘量法的修正法。具體作法是在加硫酸錳和堿性碘化鉀溶液固定水樣的時(shí)候，加入NaN3溶液，或配成堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液加于水樣中，F(xiàn)e3+較高時(shí)，加入KF絡(luò)合掩敝。碘量法適用于水源水，地面水等清潔水。碘量法是一種傳統(tǒng)的溶解氧測(cè)量方法，測(cè)量準(zhǔn)確度高且準(zhǔn)確性好，其測(cè)量不確定度為0.19mg/L。但該法是一種純化學(xué)檢測(cè)方法，耗時(shí)長(zhǎng)，程序繁瑣，無(wú)法滿足在線測(cè)量的要求。</p><p>　　2.8另外幾種測(cè)定水

40、中溶解氧的方法</p><p>　　2.8.1電流測(cè)定法（Clark溶氧電極）</p><p>　　當(dāng)需要測(cè)量受污染的地面水和工業(yè)廢水時(shí)必須用修正的碘量法或電流測(cè)定法。電流測(cè)定法根據(jù)分子氧透過(guò)薄膜的擴(kuò)散速率來(lái)測(cè)定水中溶解氧（DO）的含量。溶氧電極的薄膜只能透過(guò)氣體，透過(guò)氣體中的氧氣擴(kuò)散到電解液中，立即在陰極（正極）上發(fā)生還原反應(yīng)：</p><p>　　O2+2H2O

41、+4e→4OH-(1)</p><p>　　在陽(yáng)極（負(fù)極），如銀－氯化銀電極上發(fā)生氧化反應(yīng):</p><p>　　4Ag+4Cl→4AgCl+4e(2)</p><p>　　(1)式和(2)式產(chǎn)生的電流與氧氣的濃度成正比，通過(guò)測(cè)定此電流就可以得到溶解氧（DO）的濃度。</p><p>　　電流測(cè)定法的測(cè)量速度比碘量法要快，操作簡(jiǎn)便，干擾少（不

42、受水樣色度、濁度及化學(xué)滴定法中干擾物質(zhì)的影響），而且能夠現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)，但是由于它的透氧膜和電極比較容易老化，當(dāng)水樣中含藻類(lèi)、硫化物、碳酸鹽、油類(lèi)等物質(zhì)時(shí)，會(huì)使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護(hù)和及時(shí)更換，又由于它是依靠電極本身在氧的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)來(lái)測(cè)定氧濃度的特性，測(cè)定過(guò)程中需要消耗氧氣，所以在測(cè)量過(guò)程中樣品要不停地?cái)嚢?，一般速度要求至少?.3m/s，且需要定期更換電解液，致使它的測(cè)量精度和響應(yīng)時(shí)間都受到擴(kuò)散因素的限制。目前市

43、場(chǎng)上的儀器大多都是屬于Clark電極類(lèi)型，每隔一段時(shí)間要活化，透氧膜也要經(jīng)常更換</p><p>　　2.8.2熒光猝滅法</p><p>　　熒光猝滅法的測(cè)定是基于氧分子對(duì)熒光物質(zhì)的猝滅效應(yīng)原理，根據(jù)試樣溶液所發(fā)生的熒光的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定試樣溶液中熒光物質(zhì)的含量。通過(guò)利用光纖傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸，由于光纖傳感器具有體積小、重量輕、電絕緣性好、無(wú)電火花、安全、抗電磁干擾、靈敏度高、便于利用現(xiàn)

44、有光通信技術(shù)組成遙測(cè)網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的傳感器能起到擴(kuò)展、提高的作用，在很多情況下能完成傳統(tǒng)的傳感器很難甚至不能完成的任務(wù)，因此非常適合于熒光的傳輸與檢測(cè)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)證明這種檢測(cè)方法克服了碘量法和電流測(cè)定法的不足，具有很好的光化學(xué)穩(wěn)定性、重現(xiàn)性，無(wú)延遲，精度高，壽命長(zhǎng)，可對(duì)水中溶解氧進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。其測(cè)量范圍一般為0～20mg/L,精度一般≤1%，響應(yīng)時(shí)間≤60s。 </p>&l

45、t;p>　　2.8.3電導(dǎo)測(cè)定法</p><p>　　用導(dǎo)電的金屬鉈或其他化合物與水中溶解氧（DO）反應(yīng)生成能導(dǎo)電的鉈離子。通過(guò)測(cè)定水樣中電導(dǎo)率的增量，就能求得溶解氧（DO）的濃度。實(shí)驗(yàn)表明，每增加0.035s/cm的電導(dǎo)率相當(dāng)于1mg/L的溶解氧（DO）。此方法是測(cè)定溶解氧（DO）最靈敏的方法之一，可連續(xù)監(jiān)測(cè)。 </p><p>　　陽(yáng)極溶出伏安法：同樣利用金屬鉈與溶解氧（DO）定

46、量反應(yīng)生成亞鉈離子： </p><p>　　4Tl+O2+2H2O→4Tl++4OH-(3)</p><p>　　然后用溶出法測(cè)定Tl+離子的濃度，從而間接求得溶解氧（DO）的濃度。使用該方法取樣量少，靈敏度高，而且受溫度影響不大。</p><p>　　3.分析水溫、水深、水的湍流程度對(duì)水中溶解氧的影響</p><p>　　3.1水溫對(duì)水中溶

47、解氧的影響</p><p>　?。?）取3個(gè)溶解氧瓶，在湖水的同一深度，取滿水，帶回實(shí)驗(yàn)室，對(duì)溶解氧瓶中的水進(jìn)行溫度加工，1個(gè)溶解氧瓶處于低溫狀態(tài)下成為冰水，另外1個(gè)放在室內(nèi)，另外1個(gè)溫度加熱到40度左右，然后用碘量法分別測(cè)其在各自溫度下的溶解氧，做三次平行實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)。</p><p>　　（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析</p><p>　　表1和圖2表示溫度對(duì)水中溶解氧

48、含量的影響。</p><p>　　表1溫度對(duì)水中溶解氧含量的影響（P=101.3KPa）</p><p>　　圖2溫度對(duì)水中溶解氧含量的影響（P=101.3KPa）</p><p>　　從圖表可以看出，水中溶解氧含量隨溫度的升高而升高。</p><p>　　對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，我們經(jīng)常要考慮溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。一般地，溫度每升高10℃，化

49、學(xué)反應(yīng)速率則會(huì)升至原來(lái)的2~4倍；在冰水組實(shí)驗(yàn)中，由于體系的溫度較低，化學(xué)反應(yīng)速率必然降低，因而單位時(shí)間內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)消耗氧量減少，故所測(cè)出來(lái)的DO含量也相對(duì)較低。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明儀器在實(shí)際使用中本身有一定的局限性（使用原理），我們應(yīng)根據(jù)結(jié)果及理論知識(shí)對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，不能簡(jiǎn)單地否定或肯定某一結(jié)果。</p><p>　　3.2水深對(duì)溶解氧的影響</p><p>　　(1)準(zhǔn)備四個(gè)溶解氧瓶

50、，分別去水面，水中10cm，水中20cm，水中35cm的水樣，測(cè)其在各自深度下的溶解氧，做三次平行試驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)。</p><p>　　(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析</p><p>　　表2不同水位對(duì)水中溶解氧含量的影響（t=20℃,P=101.3KPa）</p><p>　　圖3不同水位對(duì)水中溶解氧含量的影響（t=20℃，P=101.3KPa）</p>&l

51、t;p>　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)前的預(yù)測(cè)，水中O2含量應(yīng)會(huì)隨著水位的降低而降低，但是實(shí)際測(cè)定結(jié)果表明，水位在10cm及20cm時(shí)的DO含量高于水面（表2、圖3）。這是為什么呢？經(jīng)過(guò)觀察和思考，分析可能的原因有以下兩點(diǎn)：</p><p>　　①在水池的中層水位發(fā)現(xiàn)有一些藻類(lèi)植物，因此推測(cè)有可能是由于藻類(lèi)植物的光合作用，致使中層水位的溶解氧含量較高；同時(shí)發(fā)現(xiàn)在池底存在一些褐色的腐殖質(zhì)，而微生物的分解活動(dòng)會(huì)消耗氧氣，這可認(rèn)為

52、是導(dǎo)致池底層溶解氧含量低的原因之一。</p><p>　?、谒乇砻鏌o(wú)任何污染物，水質(zhì)較好，而水面的O2含量略低于10cm及20cm水層，可能是因?yàn)榇髿庵谐薕2外，還有CO2、SO2等其他氣體，其比重雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于O2，但比O2更容易溶于水，富集在水面上，從而排擠了O2的位置，使得水面的O2含量略低。</p><p>　　以上觀察與分析恰好能解釋魚(yú)的一個(gè)生活習(xí)性。我們平時(shí)觀察到大多數(shù)魚(yú)如果

53、無(wú)特殊情況，一般既不在水面游動(dòng)，也不在水底游動(dòng)，而是在水中一定深度游動(dòng)，這原因之一很有可能就是不同水層的氧含量不同。資料表明：6mg/L以上的氧含量比較適合魚(yú)類(lèi)的生存。</p><p>　　3.3水的湍流程度對(duì)水中溶解氧含量的影響</p><p>　　(1)在湖邊的同一深度下，取滿水，帶回實(shí)驗(yàn)室，用磁力攪拌器對(duì)每個(gè)溶解氧瓶中的水使用不同的攪拌速度進(jìn)行攪拌，然后測(cè)量各自湍流情況下的溶解氧，

54、記錄數(shù)據(jù)。</p><p>　　(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析</p><p>　　表3水的湍流程度對(duì)水中溶解氧含量的影響（t=20℃,P=101.3KPa）</p><p>　　圖4不同湍流程度對(duì)水溶解氧含量的影響</p><p>　　圖5不同湍流程度時(shí)溶解氧含量的測(cè)定曲線</p><p>　　根據(jù)以上分析，可以做出初步推斷，

55、在其他條件不變的情況下，增大水體的湍流程度時(shí)，雖然氧氣在水中的溶解量有所增加，但溶解量并不多。</p><p><b>　　4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論與展望</b></p><p><b>　　4.1總結(jié)</b></p><p>　　為了探討“水中溶解氧的影響因素及其規(guī)律”這一問(wèn)題，分別以溫度、水深和水的湍流程度為主要變量，依次進(jìn)行了三

56、個(gè)方面的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果得到如下結(jié)論：</p><p>　?。?）溫度越高，水中溶解氧含量越低。</p><p>　　這是由于水溫升高氧氣易從水中逸出，使氧氣沖擊探頭的概率增大所致，該結(jié)論從不同角度驗(yàn)證了“氣體的溶解度隨著溫度升高而降低”的理論。</p><p>　　（2）增大水的湍流程度時(shí)，溶解氧含量有所增加，但增加幅度不大。</p><p&

57、gt;　　（3）水位越深，其溶解氧含量也越低。</p><p>　　4.2國(guó)內(nèi)外在水體溶解氧檢測(cè)領(lǐng)域研究的現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)目前對(duì)水質(zhì)檢驗(yàn)的常規(guī)程序是取樣后拿到實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)分析，中間的工作環(huán)節(jié)復(fù)雜，導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，不能及時(shí)得到水質(zhì)情況。國(guó)內(nèi)目前一些單位和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)發(fā)研制出一些小型溶解氧檢測(cè)儀，一般都基于電流測(cè)定法，如上海雷磁儀器廠生產(chǎn)的JPSJ－605型溶解氧分析儀，北京北斗

58、星工業(yè)化學(xué)研究所研制的H－BD5W手持式水質(zhì)通用測(cè)試儀等，其速度方面同國(guó)外同類(lèi)儀器還有一定的差距；國(guó)內(nèi)對(duì)熒光溶解氧傳感器也有一些研究，技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外平均水平，但研究實(shí)現(xiàn)商品化的較少。國(guó)外一般采用新型的基于熒光淬滅效應(yīng)的溶解氧測(cè)量?jī)x，代表產(chǎn)品有瑞士DMP公司的MICROXI型的溶解氧測(cè)量?jī)x，美國(guó)OXYMON氧氣測(cè)量系統(tǒng)等等，測(cè)量精確，快速，并可以遠(yuǎn)程測(cè)量等?？偟膩?lái)說(shuō)，目前市場(chǎng)上大多數(shù)商品化溶解氧測(cè)量?jī)x都是基于Clark溶氧電極的，基于熒

59、光淬滅法的光纖溶解氧傳感器較少。</p><p>　　我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)、監(jiān)控技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用等方面的研究與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在顯著差距。目前國(guó)內(nèi)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上還沒(méi)有自己開(kāi)發(fā)的完整的設(shè)備，大多數(shù)采用國(guó)外的設(shè)備和技術(shù)，如ECOTECH公司的WQMS（水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)），美國(guó)SIGMA900系列水質(zhì)采樣器等等，但是國(guó)外的水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)大多數(shù)價(jià)格高，體積大，有的不完全符合中國(guó)的環(huán)境條件。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2000年我國(guó)進(jìn)口各類(lèi)

60、儀器儀表總額70億美元，接近我國(guó)儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值的50%。全國(guó)每年用于儀器儀表進(jìn)口的費(fèi)用大大超過(guò)用于購(gòu)買(mǎi)國(guó)產(chǎn)儀器的費(fèi)用，價(jià)格昂貴、采購(gòu)周期長(zhǎng)以及各種配件難以獲得等原因，嚴(yán)重地約束了我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。因此我國(guó)急需研究開(kāi)發(fā)自行生產(chǎn)的環(huán)境水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器。</p><p>　　目前國(guó)際上發(fā)展的主流是基于熒光淬滅原理的光纖溶解氧傳感器，儀器的性能一般為：重復(fù)性誤差±0.3㎎/L,零點(diǎn)漂移和量程漂移±

61、;0.3㎎/L，響應(yīng)時(shí)間（T90）≤2min，溫度補(bǔ)償精度±0.3㎎/L，MTBF≥720h/次。根據(jù)上述熒光淬滅的特性，擬使用如下方法實(shí)現(xiàn)溶解氧檢測(cè)儀：光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)濾光片送到有熒光指示劑的區(qū)域，水中溶解氧與熒光指示劑相作用，引起光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等光學(xué)特征發(fā)生變化后送到光探測(cè)器和信號(hào)處理裝置，得到溶解氧濃度的信息。為了防止污染物、水體生物的腐蝕、干擾，儀器的抗干擾能力是關(guān)鍵。應(yīng)該從傳感膜的化學(xué)穩(wěn)定性，儀

62、器的防腐蝕性能，電路的工作穩(wěn)定性方面多加以研究。</p><p>　　鑒于基于熒光淬滅法測(cè)量?jī)x的光纖傳感器具有較高的測(cè)量精度和較強(qiáng)的抗干擾能力，以及較好的重復(fù)性和穩(wěn)定性，可以用于農(nóng)業(yè)中水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水質(zhì)的測(cè)量以及各種農(nóng)業(yè)用水污染程度的測(cè)量，因此對(duì)此種傳感器的研究具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和商品化價(jià)值。</p><p>　　4.3實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用前景預(yù)測(cè)</p><p><

63、;b>　　4.3.1地表水</b></p><p>　　潔凈的地面水溶解氧一般接近飽和，當(dāng)藻類(lèi)繁殖時(shí)溶解氧可呈過(guò)飽和。如水體受到有機(jī)物及還原性物質(zhì)污染，可使溶解氧降低，當(dāng)氣相與水體平衡速率小于污染反應(yīng)速率時(shí)，溶解氧可趨于零。厭氧菌得以繁殖，使水質(zhì)惡化。</p><p>　　溶解于水中呈分子狀態(tài)的氧稱(chēng)為“溶解氧”。在地面水體氣壓不變時(shí)，水溫愈低，“溶解氧”便愈多。河流的“溶

64、解氧”冬季高于夏季。當(dāng)在夏季藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖時(shí)期，白天的“溶解氧”多于晚上。而當(dāng)藻類(lèi)在腐敗時(shí)，“溶解氧”又減少，甚至沒(méi)有。此時(shí)水便發(fā)臭、變黑。越是干凈的水所含“溶解氧”越多，它對(duì)水體的自凈和水生物的生存是不可缺少的物質(zhì)。當(dāng)原水所含“溶解氧”很少時(shí)，也會(huì)對(duì)水處理產(chǎn)生困難。</p><p>　　夏季高溫時(shí)期，養(yǎng)殖池塘水質(zhì)好壞的主要標(biāo)志是水體中溶解氧的多少，利用池中生物估測(cè)溶解氧，可有效掌握水質(zhì)，為科學(xué)管理提供依據(jù)。<

65、;/p><p>　　看魚(yú)類(lèi)反應(yīng)。不同的水產(chǎn)動(dòng)物在水體中對(duì)溶解氧的要求不同，池塘中放養(yǎng)一些對(duì)溶解氧要求高的水產(chǎn)動(dòng)物，如鰱魚(yú)、鳙魚(yú)等，通過(guò)觀察這些耐氧能力弱的魚(yú)類(lèi)反應(yīng)，可估測(cè)水中溶解氧。一般情況下，水中溶解氧大于每升4毫克時(shí)，此類(lèi)魚(yú)無(wú)不良反應(yīng)，而溶解氧小于每升4毫克時(shí)，此類(lèi)魚(yú)易產(chǎn)生不良反應(yīng)。當(dāng)這些魚(yú)類(lèi)群集水面，直接吞吸空氣，即產(chǎn)生浮頭現(xiàn)象時(shí)，表明水中溶解氧已降到每升 1毫克左右；當(dāng)池魚(yú)狂游亂竄、橫臥水面，窒息死亡，即形成

66、泛塘?xí)r，表明水中溶解氧已低至每升0.4-0.6毫克，需及時(shí)增氧。</p><p>　　看浮游植物多少。浮游植物在水中進(jìn)行光合作用，吸收二氧化碳，釋放氧氣，可增加水 中溶解氧。尤其是水體中的綠藻，夏季生長(zhǎng)旺盛，釋放出大量氧氣，可使水中溶解氧高達(dá)每升10毫克。因此，夏季全池潑灑水體消毒殺菌藥時(shí)，要注意防止綠藻大量死亡，引發(fā)池中缺氧，發(fā)生浮頭現(xiàn)象，甚至造成泛塘。</p><p>　　看水草覆蓋面

67、大小。池塘中水草通過(guò)光合作用，也可釋放氧氣，增加溶解氧。當(dāng)池塘中水草覆蓋面達(dá)全池1/2時(shí)，水中溶解氧在晴天中午可達(dá)每升10毫克以上，水草覆蓋面積達(dá)全池1/3時(shí)，水中溶解氧可達(dá)每升8毫克，水草覆蓋面積越大，水中溶解氧越高，因此，種植水草是增加溶解氧的有效途徑。</p><p>　　看池水水色。水色過(guò)淡，浮游植物少，水中溶解氧一般不超過(guò)每升5毫克；水色過(guò)濃，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)腐爛分解，水質(zhì)惡化，此時(shí)水中溶解氧很低，一般不超過(guò)

68、每升4毫克。適宜的水色為鮮綠色、黃綠色或墨綠色，該種水色條件下，水中溶解氧可達(dá)每升10毫克。另外，水中“溶解氧”對(duì)一般金屬有侵蝕作用，特別是二氧化碳共存于水中時(shí)，對(duì)鐵管的侵蝕作用更大。如果鐵管中有銹水時(shí)，會(huì)對(duì)鐵管的銹蝕更嚴(yán)重，甚至把鐵管內(nèi)的水全部染成鐵銹色。生活飲用水一般要求“溶解氧”含量不要少于2毫克/升。</p><p><b>　　4.3.2地下水</b></p><

69、;p>　　由于水中的“溶解氧”主要來(lái)自空氣中的氧和來(lái)自水生植物在進(jìn)行光合作用時(shí)產(chǎn)生的氧，而地下水在地層內(nèi)，與空氣接觸少，又沒(méi)有植物的光合作用，所以地下水的“溶解氧”要比地面水的少。一般地面水，正常時(shí)，“溶解氧”為5-10毫克/升，而地下水的“溶解氧”的含量則隨深度的增加減少，當(dāng)在一定深度處，地下水中的“溶解氧”差不多為零。</p><p><b>　　5.收獲與體會(huì)</b></p

70、><p>　　首先，根據(jù)所得結(jié)果，可以肯定水中氧含量數(shù)值是一個(gè)變數(shù)，溫度、水流速度、水位等因素對(duì)水中含氧量的影響呈現(xiàn)一定的特點(diǎn)與規(guī)律，本實(shí)驗(yàn)探討了其基本規(guī)律，但其他更多的影響因素及特點(diǎn)還有待于我們繼續(xù)探究、發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證。我們期待著今后能有機(jī)會(huì)進(jìn)行更有深度的研究，并能將研究結(jié)果應(yīng)用于水資源保護(hù)等生產(chǎn)實(shí)際中去。</p><p>　　其次，由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室手持技術(shù)的引進(jìn)，方便了我們對(duì)水體溶解氧進(jìn)行探究。

71、實(shí)驗(yàn)證明采用手持技術(shù)的儀器測(cè)定溶解氧，方便快捷，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，完全可以替代傳統(tǒng)的碘量法。由此我感受到：現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)儀器為我們了解大自然，進(jìn)行科學(xué)探究提供了良好的條件。在生活中有許多現(xiàn)象值得我們?nèi)ビ^察、研究和分析，其實(shí)科學(xué)就在我們身邊，通過(guò)科學(xué)探究所能發(fā)現(xiàn)的新事物是無(wú)窮無(wú)盡的。</p><p>　　再次，通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我深深地體會(huì)到從事科學(xué)工作的艱難性和嚴(yán)謹(jǐn)性。以上三個(gè)看似簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，卻花費(fèi)了我們?cè)S多時(shí)間和心思，從

72、查閱資料到多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，從得到貌似矛盾的結(jié)果到思考、分析、解決問(wèn)題，再不斷改進(jìn)，不斷完善，最后得到較為滿意的結(jié)果。我切身地領(lǐng)悟了“工夫不負(fù)有心人”的道理，正所謂“攻城不怕堅(jiān)，攻關(guān)不怕難，科學(xué)有險(xiǎn)阻，苦戰(zhàn)能過(guò)關(guān)”。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)雖然探索了三個(gè)影響水中氧含量的因素，并取得有一定價(jià)值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但尚有許多有待于今后進(jìn)一步深入探究的問(wèn)題，如池塘中的藻類(lèi)植物光合作用在什么時(shí)候的呼吸作用強(qiáng)？它們的產(chǎn)氧和耗氧對(duì)溶

73、解氧含量的影響有多大？溶解氧的含量與水位是否存在一些更復(fù)雜的關(guān)系（如函數(shù)關(guān)系）？除上述三個(gè)影響因素以外的其他因素又是如何影響水中DO含量的？等等。這就需要我們對(duì)水池每一水層的生物種類(lèi)和數(shù)量等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析，我們面對(duì)的未知空間還非常廣泛。</p><p>　　總之，通過(guò)這次活動(dòng)，使我們了解了有關(guān)溶解氧方面的許多在課堂上學(xué)不到的知識(shí)和信息，培養(yǎng)了我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手操作能力分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，還培養(yǎng)了

74、良好的科學(xué)素養(yǎng)，加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)等。在老師的幫助指導(dǎo)下，我們?cè)谌绾芜M(jìn)行科學(xué)探究方面邁出了可喜的第一步。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]黃一石.喬子榮.定量化學(xué)分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[2]麥聶茜 環(huán)境監(jiān)測(cè)與分析實(shí)踐教程 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 108-

75、111</p><p>　　[3]李緒謙 環(huán)境水化學(xué) 吉林科學(xué)技術(shù)出版社 2001</p><p>　　[4]雷衍之 養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué) 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 2004</p><p>　　[5]葉常明 王春霞 21世紀(jì)環(huán)境化學(xué) 北京科學(xué)出版社 2004</p><p>　　[6]郭正 張寶軍 水污染控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo) 中國(guó)環(huán)境

76、科學(xué)出版社 2007 60-64</p><p>　　[7]方舟子.學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)有新招[N/OL].中國(guó)青年報(bào),2006-01-11.</p><p>　　[8]王英健 王永紅 環(huán)境監(jiān)測(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 141-144</p><p><b>　　q</b></p><p><b>　　致 謝&l

77、t;/b></p><p>　　本論文是在應(yīng)化系陳XX老師的支持和悉心指導(dǎo)下得以順利完成的，在此向陳老師致以衷心的感謝，在進(jìn)行論文試驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中陳某某老師給我提出了許多有益的意見(jiàn)，使我避免了許多錯(cuò)誤，他孜孜不倦的學(xué)習(xí)精神，開(kāi)放的思維方式，一絲不茍的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和簡(jiǎn)樸的生活作風(fēng)對(duì)我有著很大的影響，他不僅在學(xué)習(xí)上給了我巨大的幫助，還在我生活和人生選擇中給予了我重要的指導(dǎo)，在此再次向陳老師表示衷心的感