1、摘要水体中存在的分子态氧称为溶解氧（Dissolved Oxygen,DO）。溶解氧（DO）是大气中的氧气经过与水体充分接触或经过化学、生物化学等反映后溶解于水中的氧。因此可猜想：水中 DO 的含量与水深、水温和水的湍流程度等有关。关键词：溶解氧，水深，水温，水的湍流程度水中溶解氧影响因素的研究IABSTRACTMolecular oxygen State known as dissolved oxygen in the water (Dissolved Oxygen,DO).Dissolved oxygen (DO) is a full contact with the water of o
2、xygen in the atmosphere or after the chemistry, biochemistry, reflecting the oxygen dissolved in water. So you can guess: DO in water content and water depth, water temperature and degree of turbulence of the water, and so on.Keywords: dissolved oxygen, depth, water temperature, water level of turbu
3、lence水中溶解氧影响因素的研究II目 录1.前言11.1 选题的依据与意义11.2 课题研究方案11.2.1 课题研究方法 11.2.2 问题的提出 21.2.3 猜想 21.2.4 结果预测 22.实验部分 42.1 实验原理 42.2 仪器与试剂 42.3 实验步骤 42.4 计算 52.5 参考资料 52.6 试剂的配置 62.7 实验中存在的问题 62.8 另外几种测定水中溶解氧的方法 73.分析水温、水深、水的湍流程度对水中溶解氧的影响93.1 水温对水中溶解氧的影 93.2 水深对溶解氧的影响 103.3 水的湍流程度对水中溶解氧含量的影响114.实验结论与展望 134.1 总
4、结 134.2 国内外在水体溶解氧检测领域研究的现状 134.3 实验技术应用前景预测145.收获与体会 16参考文献 17水中溶解氧影响因素的研究III致谢 18水中溶解氧影响因素的研究01.前言1.1 选题依据与意义水体中存在的分子态氧称为溶解氧（Dissolved Oxygen,DO）。水中的溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系。在自然情况下，空气中的含氧量变动不大，故水温是主要的因素，水温愈低，水中溶解氧的含量愈高。溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，通常记作 DO，用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。根据资料介绍，水中溶解氧含量受到两种
5、作用的影响：一种是使 DO 下降的耗氧作用，包括好氧有机物降解的耗氧，生物呼吸耗氧；另一种是使 DO 增加的复氧作用，主要有空气中氧的溶解，水生植物的光合作用等。这两种作用的相互消长，使水中溶解氧含量呈现出时空变化。如果水中有机物含量较多，其耗氧速度超过氧的补给速度，则水中DO 量将不断减少，当水体受到有机物的污染时，水中溶解氧量降低甚至可接近于零，这时有机物在缺氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化，以致使水生植物大量死亡，水面发黑，水体发臭，形成“死湖”、“死河”、“死海”，进而变成沼泽，原有的生态平衡被破坏。因此在环境水质保护工作中，DO 是一个直接反映水体污染的程度和评判海水新
6、鲜程度的重要指标，也是构建环境质量评价模型的重要参数和基础；在工业生产中，DO 是许多产品工艺过程的控制指标，如啤酒生产中的糖化过程和发酵过程必须严格控制溶解氧的含量，否则啤酒会出现不愉快的臭味，或出现沉淀；DO 还是金属防腐蚀需要监测的重要参数，如高压锅炉的给水虽然经过预处理除去了溶解盐等物质，但锅炉水中还溶解有各种气体，其中氧气与铁可组成腐蚀电池，铁是电池的阳极而遭到腐蚀，由此引起锅炉给水系统的腐蚀；在生命科学中，DO 是反映细胞新陈代谢等重要生命活动基本参数之一。由此可见，溶解氧的测定无论是在生产、生活，还是在科学研究中都具有重要意义。1.2 课题研究方案1.2.1 课题研究方法本课题采
7、用碘量法测量水中的溶解氧浓度，碘量法（GB7489-87 ）英文：Iodometric，等效于国际标准 ISO5813-1983。是测定水中溶解氧的基准方法，使用化学检测方法,测量准确度高，是最早用于检测溶解氧的方法。碘量法适用于水源水，地面水等清洁水。碘量法是一种传统的溶解氧测量方法，测量准确度高且准确性好，其测量不确定度为 0.19mg/L。水中溶解氧影响因素的研究11.2.2 问题的提出以往的测定溶解氧方法大都采用国家标准（GB7489-87 ）规定的碘量法进行测定。该法的原理是：样品中的 DO 与二价氢氧化锰经酸化生成的高价锰化合物，将碘氧化，游离出等当量的碘，然后用硫代硫酸钠滴定游离
8、碘，根据硫代硫酸钠的消耗量换算成 DO 含量。这种化学滴定法的操作步骤繁琐，容易造成误差，已不能满足生产和环保的需要。学校现有较先进的手持式溶解氧测定仪（包括数据采集器与溶解氧传感器及探头），但实际使用数据还较少，需要通过实际使用了解在不同测定条件下仪器的性能。虽然已知水中氧气的溶解度受多方面因素影响而时有变动，但在我们周边的影响因素有哪些，其影响作用、规律如何等，都需要通过实验进行探讨，因而提出了本课题的研究主题。1.2.3 猜想溶解氧（DO）是大气中的氧气经过与水体充分接触或经过化学、生物化学等反应后溶解于水中的氧。因此可猜想：水中 DO 的含量与空气中氧的分压、水温、水的深度、水中各种盐
9、类和藻类的含量以及光照强度等多种条件有关。（见图 1）图 1 影响水中溶解氧（ DO）的可能因素如图 1 所示，影响水中 DO 含量的因素较多，然而每个因素的影响作用如何，这是我想要了解、探究的主要问题。因此在学校开展的“掌上技术科技活动”中，我利用现有较先进的手持式仪器（包括数据采集器与溶解氧传感器及探头），结合在课堂上学到的理论知识，对温度、水的湍流程度及水位高低对水中溶解氧含量变化的影响进行了较详细地探讨。1.2.4 结果预测水温的影响：水温越高，水中溶解的氧气就越容易逸出，因此 DO 含量就越低。水中溶解氧影响因素的研究2水深的影响：水位越低，由于与大气中的氧气接触面积越小，则 DO
10、含量越低。水的湍流程度的影响：在其他条件（如水的温度、密度、粘度等）不变的情况下，水的流速越大，即水的湍流程度越大，则更有利于大气中的氧气溶解于水中，因而水中的 DO 含量应该会增大。水中溶解氧影响因素的研究32.实验部分2.1 实验原理水中溶解氧的测定，一般用碘量法。在水中加入硫酸锰及碱性碘化钾溶液，生成氢氧化锰沉淀。此时氢氧化锰性质极不稳定，迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰：2MnSO4+4NaOH=2Mn(OH)2+2Na2SO42Mn(OH)2+O2=2H2MnO3H2MnO3+Mn(OH)2=MnMnO3+2H2O（棕色沉淀）加入浓硫酸使棕色沉淀（MnMn0 2）与溶液中所加入的碘化钾
11、发生反应，而析出碘，溶解氧越多，析出的碘也越多，溶液的颜色也就越深。2KI+H2SO4=2HI+K2SO4MnMnO3+2H2SO4+2HI=2MnSO4+I2+3H2OI2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6用移液管取一定量的反应完毕的水样，以淀粉做指示剂，用标准溶液滴定，计算出水样中溶解氧的含量。2.2 仪器与试剂1、仪器：溶解氧瓶（250mL）、锥形瓶（250mL）、酸式滴定管（50mL）、移液管（50mL）、吸球2、试剂：硫酸锰溶液、碱性碘化钾溶液、浓硫酸、淀粉溶液（1）、硫代硫酸钠溶液（0.025molL）2.3 实验步骤2.3.1 水样的采集与固定1、用溶解氧瓶取水面下 3
12、0-70cm 的池塘水，使水样充满 250mL 的磨口瓶中，用尖嘴塞慢慢盖上，不留气泡。2、在河岸边取下瓶盖，用移液管吸取硫酸锰溶液 1mL 插入瓶内液面下，缓慢放出溶液于溶解氧瓶中。水中溶解氧影响因素的研究43、取另一只移液管,按上述操作往水样中加入 2mL 碱性碘化钾溶液,盖紧瓶塞，将瓶颠倒振摇使之充分摇匀。此时，水样中的氧被固定生成锰酸锰（MnMnO 3）棕色沉淀。将固定了溶解氧的水样带回实验室备用。2.3.2 酸化往水样中加入 2mL 浓硫酸，盖上瓶塞，摇匀，直至沉淀物完全溶解为止（若没全溶解还可再加少量的浓酸）。此时，溶液中有 I2 产生，将瓶在阴暗处放 5 分钟，使 I2 全部析出
13、来。2.3.3 用标准 Na2S2O3 溶液滴定1、用 50mL 移液管从瓶中取水样于锥形瓶中。2、用标准 Na2SN2O3 溶液滴定至浅黄色。3、向锥形瓶中加入淀粉溶液 2mL。4、继续用 Na2S2O3 标准溶液滴定至蓝色变成无色为止。5、记下消耗 Na2S2O3 标准溶液的体积。 6、按上述方法平行测定三次。2.4 计算 溶解氧（mgL）=CNa 2S2O3VNa2S2O332/41000/V 水O22Mn（OH） 2MnMnO 32I 24Na 2S2O3 1mol 的 O2 和 4mol 的 Na2S2O3 相当用硫代硫酸钠的摩尔数乘氧的摩尔数除以 4 可得到氧的质量（mg ），再乘
14、1000 可得每升水样所含氧的毫克数：CNa2S2O3-硫代硫酸钠摩尔浓度（0.0250molL）VNa2S2O3-硫代硫酸钠体积（mL）V 水 -水样的体积（mL）2.5 参考资料溶解于水中的氧称为溶解氧，以每升水中含氧（O 2）的毫克数表示。水中溶解氧的含量与大气压力、空气中氧的分压及水的温度有密切的关系。在1.013105Pa 的大气压力下，空气中含氧气 20.9时，氧在不同温度的淡水中的溶解度也不同。如果大气压力改变，可按下式计算溶解氧的含量：S1=SP1.01310 5式中 S1-大气压力为 P（Pa）时的溶解度（mgL）；S-在 l.013105Pa 时的溶解度数（mgL）；P-实
15、际测定时的大气压力（Pa）水中溶解氧影响因素的研究5氧是大气组成的主要成分之一，地面水敞露于空气中，因而清洁的地面水中所含的溶解氧常接近于饱和状态。在水中有大量藻类繁殖时，由于植物的光合作用而方出氧，有时甚至可以含有饱和的溶解氧。如果水体被易于氧化的有机物污染，那么，水中所含溶解氧就会减少。当氧化作用进行的太快，而水体又不能从空气中吸收氧气来补充氧的消耗，溶解氧不断减少，有时甚至会接近于零。在这种情况下，厌氧细菌繁殖并活跃起来，有机物发生腐败作用，水体产生臭味。因此，溶解氧的测定对于了解水体的自净作用，有极其重要的关系。在一条流动的河水中，取不同地段的水样来测定溶解氧。可以帮助了解该水体在不同
16、地点所进行的自净作用情况。2.6 试剂的配制l、硫酸锰溶液。溶解 480g 分析纯硫酸锰（MnS0 4H20）溶于蒸馏水中，过滤后稀释成 1L。2、碱性碘化钾溶液。取 500g 分析纯氢氧化钠溶解于 300-400mL 蒸馏水中（如氢氧化钠溶液表面吸收二氧化碳生成了碳酸钠，此时如有沉淀生成，可过滤除去）。另取得气 150g 碘化钾溶解于 200mL 蒸馏水中。将上述两种溶液合并，加蒸馏水稀释至 1L。3、硫代硫酸钠标准溶液。溶解 6.2g 分析纯硫代硫酸钠（Na 2S2O35H20）于煮沸放冷的蒸馏水中，然后在加入 0.2g 无水碳酸钠，移入 1L 的溶量瓶中，加入蒸馏水至刻度（0.0250m
17、ol/L）。为了防止分解可加入氯仿数毫升，储于棕色瓶中用前进行标定：1）重铬酸钾标准溶液：精确称取在于 110干燥 2 小时的分析纯重铬酸钾1.2258g，溶于蒸馏水中，移入 1L 的溶量瓶中，稀释至刻度（ 0.0250mol/L）。2）用 0.0250mol/L 重铬酸钾标准溶液标定硫代硫酸钠的浓度。在 250mL 的锥形瓶中加入 1g 固体碘化钾及 50mL 蒸馏水。用滴定管加入15.00mL0.0250mol/L 重铬酸钾溶液，再加入 5mL l：5 的硫酸溶液，此时发生下列反应：K2Cr07+6KI+7H2S04=4K2S04+Cr2（ S04） 3+3I2+7H20在暗处静置 5 分钟后，由滴定管滴入硫代硫酸钠溶液至溶液呈浅黄色，加入2ml 淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚退去为止。记下硫代硫酸钠溶液的用量。标定做三个平行样，求出硫代硫酸钠的准确浓度，较准 0.0250molL。CNa2S203=15.000.0250/VNa2S2032.7 实验中存的在问题（1）碘量法测定水中的溶解氧时，当滴定较慢时，碘易挥发，滴定时间过长会引起结果偏低。
