畢業(yè)設(shè)計（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問題的提出 ……………………………………………………………2</p><p>　　1.2.3猜想 ……………………………………………………………………2</p><p>　　1.2.4結(jié)果預(yù)測 ………………………………………………………………2

3、</p><p>　　2.實驗部分 …………………………………………………………………………4</p><p>　　2.1實驗原理 ……………………………………………………………………4</p><p>　　2.2儀器與試劑 …………………………………………………………………4</p><p>　　2.3實驗步驟 ……………………………………

4、………………………………4</p><p>　　2.4計算 …………………………………………………………………………5</p><p>　　2.5參考資料 ……………………………………………………………………5</p><p>　　2.6試劑的配置 …………………………………………………………………6</p><p>　　2.7實驗中存在的問

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

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

7、><p>　　4.2國內(nèi)外在水體溶解氧檢測領(lǐng)域研究的現(xiàn)狀 ……………………………13</p><p>　　4.3實驗技術(shù)應(yīng)用前景預(yù)測……………………………………………………14</p><p>　　5.收獲與體會 ……………………………………………………………………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)氧稱為溶解氧（Dissolved Oxygen,DO）。溶解氧（DO）是大氣中的氧氣經(jīng)過

9、與水體充分接觸或經(jīng)過化學(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，使水中溶解氧含量呈現(xiàn)出時空變化。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DO量將不斷減少，當(dāng)水體受到有機物的污染時，水中溶解氧量降低

14、甚至可接近于零，這時有機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?！保M(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是一個直接反映水體污染的程度和評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，溶解氧的測定無論是在生產(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量水中的溶解氧濃度，碘量法（GB7489-87）——英文：Iodometric，等效于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5813-1983。是測定水中溶解氧的基準(zhǔn)方法，使用化學(xué)檢測方法,測量準(zhǔn)確度高，是最早用于檢測溶解氧的方法。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)的溶解氧測量方法，測量準(zhǔn)確度高且準(zhǔn)確性好，其測量不確定度為0.19mg/L。</p><p>　　1.2.2問題的提出</p><p>　?、僖酝臏y定溶解氧方法大都采用國家標(biāo)準(zhǔn)（GB7489-87）規(guī)定的碘量法進(jìn)行測定。該法的原理是：樣品中的DO與二價氫氧化錳經(jīng)酸化生成的高價錳化合物，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)的手持式溶解氧測定儀（包括數(shù)據(jù)采集器與溶解氧傳感器及探頭），但實際使用數(shù)據(jù)還較少，需要通過實際使用了解在不同測定條件下儀器的性能。</p><p>　　②雖然已知水中氧氣的溶解度受多方面因素影響而時有變動，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，都需要通過實驗進(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)過與水體充分接觸或經(jīng)過化學(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、水中各種鹽類和藻類的含量以及光照強度等多種條件有關(guān)。（見圖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，然而每個因素的影響作用如何，這是我想要了解、探究的主要問題。因此在學(xué)校開展的“掌上技術(shù)科技活動”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，對溫度、水的湍流程度及水位高低對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

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)該會增大。</p><p><b>　　2.實驗部分</b></p><p><b>　　2.1實驗原理</b></p><p>　　水中溶解氧的測定，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實驗步驟</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插入瓶內(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，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驗室備用。</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（若沒全溶解還可再加少量的濃酸）。此時，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。</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、按上述方法平行測定三次。2.4計算 </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，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）時的溶解度（mg／L）；</p><p>　　

32、S--在l.013×105Pa時的溶解度數(shù)（mg／L）；</p><p>　　P--實際測定時的大氣壓力（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)。在水中有大量藻類繁殖時，由于植物的光合作用而方出氧，有時甚至可以含有飽和的溶解氧。如果水體被易于氧化的有機物污染，那么，水中所含溶解氧就會減少。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補充氧的消耗，溶解氧不斷減少，有時甚至?xí)咏诹恪Ｔ谶@種情況下，厭氧細(xì)菌繁殖并活躍起來，有機物發(fā)生腐敗作用，水體產(chǎn)生臭味。因此，溶解氧的測定對于了解水體的自凈作用，有極其重要的關(guān)系。在一條流動的河水中，取不同地段的水樣來測定溶解氧?？梢詭椭私庠撍w在不同地點所進(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，此時如有沉淀生成，可過濾除去）。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：精確稱取在于110℃干燥2小時的分析純重鉻酸鉀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，此時發(fā)生下列反應(yīng)： K2Cr07+6KI+7H2S04=4K2S04+Cr2（S04）3+3I2+7H20</p><p>　　在暗處靜置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實驗中存的在問題</p><p>　　（1）碘量法測定水中的溶解氧

38、時，當(dāng)?shù)味ㄝ^慢時，碘易揮發(fā)，滴定時間過長會引起結(jié)果偏低。</p><p>　?。?）三價鐵離子在試驗中干擾碘量法測定水中的溶解氧，因為三價鐵離子也是氧化劑，如果存在的話，三價鐵離子會與碘反應(yīng)，使溶解氧的測量值偏低。</p><p>　　（3）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，可能會對測定產(chǎn)生干

39、擾，此時應(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，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)的溶解氧測量方法，測量準(zhǔn)確度高且準(zhǔn)確性好，其測量不確定度為0.19mg/L。但該法是一種純化學(xué)檢測方法，耗時長，程序繁瑣，無法滿足在線測量的要求。</p><p>　　2.8另外幾種測定水

40、中溶解氧的方法</p><p>　　2.8.1電流測定法（Clark溶氧電極）</p><p>　　當(dāng)需要測量受污染的地面水和工業(yè)廢水時必須用修正的碘量法或電流測定法。電流測定法根據(jù)分子氧透過薄膜的擴散速率來測定水中溶解氧（DO）的含量。溶氧電極的薄膜只能透過氣體，透過氣體中的氧氣擴散到電解液中，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，通過測定此電流就可以得到溶解氧（DO）的濃度。</p><p>　　電流測定法的測量速度比碘量法要快，操作簡便，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)場自動連續(xù)檢測，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、硫化物、碳酸鹽、油類等物質(zhì)時，會使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護(hù)和及時更換，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)來測定氧濃度的特性，測定過程中需要消耗氧氣，所以在測量過程中樣品要不停地攪拌，一般速度要求至少為0.3m/s，且需要定期更換電解液，致使它的測量精度和響應(yīng)時間都受到擴散因素的限制。目前市

43、場上的儀器大多都是屬于Clark電極類型，每隔一段時間要活化，透氧膜也要經(jīng)常更換</p><p>　　2.8.2熒光猝滅法</p><p>　　熒光猝滅法的測定是基于氧分子對熒光物質(zhì)的猝滅效應(yīng)原理，根據(jù)試樣溶液所發(fā)生的熒光的強度來測定試樣溶液中熒光物質(zhì)的含量。通過利用光纖傳感器來實現(xiàn)光信號的傳輸，由于光纖傳感器具有體積小、重量輕、電絕緣性好、無電火花、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)組成遙測網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點，對傳統(tǒng)的傳感器能起到擴展、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。</p><p>　　實驗證明這種檢測方法克服了碘量法和電流測定法的不足，具有很好的光化學(xué)穩(wěn)定性、重現(xiàn)性，無延遲，精度高，壽命長，可對水中溶解氧進(jìn)行實時在線監(jiān)測。其測量范圍一般為0～20mg/L,精度一般≤1%，響應(yīng)時間≤60s。 </p>&l

45、t;p>　　2.8.3電導(dǎo)測定法</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。通過測定水樣中電導(dǎo)率的增量，就能求得溶解氧（DO）的濃度。實驗表明，每增加0.035s/cm的電導(dǎo)率相當(dāng)于1mg/L的溶解氧（DO）。此方法是測定溶解氧（DO）最靈敏的方法之一，可連續(xù)監(jiān)測。 </p><p>　　陽極溶出伏安法：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、水的湍流程度對水中溶解氧的影響</p><p>　　3.1水溫對水中溶

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

48、含量的影響。</p><p>　　表1溫度對水中溶解氧含量的影響（P=101.3KPa）</p><p>　　圖2溫度對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>　　對于一個化學(xué)反應(yīng)，我們經(jīng)常要考慮溫度對化學(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)速率則會升至原來的2~4倍；在冰水組實驗中，由于體系的溫度較低，化學(xué)反應(yīng)速率必然降低，因而單位時間內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)消耗氧量減少，故所測出來的DO含量也相對較低。此實驗結(jié)果說明儀器在實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)果及理論知識對具體問題進(jìn)行具體分析，不能簡單地否定或肯定某一結(jié)果。</p><p>　　3.2水深對溶解氧的影響</p><p>　　(1)準(zhǔn)備四個溶解氧瓶

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

51、t;p>　　根據(jù)實驗前的預(yù)測，水中O2含量應(yīng)會隨著水位的降低而降低，但是實際測定結(jié)果表明，水位在10cm及20cm時的DO含量高于水面（表2、圖3）。這是為什么呢？經(jīng)過觀察和思考，分析可能的原因有以下兩點：</p><p>　?、僭谒氐闹袑铀话l(fā)現(xiàn)有一些藻類植物，因此推測有可能是由于藻類植物的光合作用，致使中層水位的溶解氧含量較高；同時發(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會消耗氧氣，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，可能是因為大氣中除了O2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的一個生活習(xí)性。我們平時觀察到大多數(shù)魚如果

53、無特殊情況，一般既不在水面游動，也不在水底游動，而是在水中一定深度游動，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類的生存。</p><p>　　3.3水的湍流程度對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，帶回實驗室，用磁力攪拌器對每個溶解氧瓶中的水使用不同的攪拌速度進(jìn)行攪拌，然后測量各自湍流情況下的溶解氧，

54、記錄數(shù)據(jù)。</p><p>　　(2)實驗結(jié)果與分析</p><p>　　表3水的湍流程度對水中溶解氧含量的影響（t=20℃,P=101.3KPa）</p><p>　　圖4不同湍流程度對水溶解氧含量的影響</p><p>　　圖5不同湍流程度時溶解氧含量的測定曲線</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，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.實驗結(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、個方面的測定實驗，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，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國內(nèi)外在水體溶解氧檢測領(lǐng)域研究的現(xiàn)狀</p><p>　　我國目前對水質(zhì)檢驗的常規(guī)程序是取樣后拿到實驗室檢驗分析，中間的工作環(huán)節(jié)復(fù)雜，導(dǎo)致檢測時間長，不能及時得到水質(zhì)情況。國內(nèi)目前一些單位和研究機構(gòu)已經(jīng)開發(fā)研制出一些小型溶解氧檢測儀，一般都基于電流測定法，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)通用測試儀等，其速度方面同國外同類儀器還有一定的差距；國內(nèi)對熒光溶解氧傳感器也有一些研究，技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國外平均水平，但研究實現(xiàn)商品化的較少。國外一般采用新型的基于熒光淬滅效應(yīng)的溶解氧測量儀，代表產(chǎn)品有瑞士DMP公司的MICROXI型的溶解氧測量儀，美國OXYMON氧氣測量系統(tǒng)等等，測量精確，快速，并可以遠(yuǎn)程測量等?？偟膩碚f，目前市場上大多數(shù)商品化溶解氧測量儀都是基于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>　　我國環(huán)境監(jiān)測、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)國家相比還存在顯著差距。目前國內(nèi)在水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)上還沒有自己開發(fā)的完整的設(shè)備，大多數(shù)采用國外的設(shè)備和技術(shù)，如ECOTECH公司的WQMS（水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)），美國SIGMA900系列水質(zhì)采樣器等等，但是國外的水質(zhì)檢測設(shè)備和系統(tǒng)大多數(shù)價格高，體積大，有的不完全符合中國的環(huán)境條件。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2000年我國進(jìn)口各類

60、儀器儀表總額70億美元，接近我國儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值的50%。全國每年用于儀器儀表進(jìn)口的費用大大超過用于購買國產(chǎn)儀器的費用，價格昂貴、采購周期長以及各種配件難以獲得等原因，嚴(yán)重地約束了我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。因此我國急需研究開發(fā)自行生產(chǎn)的環(huán)境水質(zhì)自動監(jiān)測儀器。</p><p>　　目前國際上發(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,零點漂移和量程漂移±

61、;0.3㎎/L，響應(yīng)時間（T90）≤2min，溫度補償精度±0.3㎎/L，MTBF≥720h/次。根據(jù)上述熒光淬滅的特性，擬使用如下方法實現(xiàn)溶解氧檢測儀：光源發(fā)出的光信號經(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，引起光的強度、波長、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器和信號處理裝置，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量儀的光纖傳感器具有較高的測量精度和較強的抗干擾能力，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)的測量以及各種農(nóng)業(yè)用水污染程度的測量，因此對此種傳感器的研究具有重要的實際應(yīng)用價值和商品化價值。</p><p>　　4.3實驗技術(shù)應(yīng)用前景預(yù)測</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)藻類繁殖時溶解氧可呈過飽和。如水體受到有機物及還原性物質(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，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)的氧稱為“溶解氧”。在地面水體氣壓不變時，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)在夏季藻類生長繁殖時期，白天的“溶解氧”多于晚上。而當(dāng)藻類在腐敗時，“溶解氧”又減少，甚至沒有。此時水便發(fā)臭、變黑。越是干凈的水所含“溶解氧”越多，它對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，也會對水處理產(chǎn)生困難。</p><p>　　夏季高溫時期，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>　　看魚類反應(yīng)。不同的水產(chǎn)動物在水體中對溶解氧的要求不同，池塘中放養(yǎng)一些對溶解氧要求高的水產(chǎn)動物，如鰱魚、鳙魚等，通過觀察這些耐氧能力弱的魚類反應(yīng)，可估測水中溶解氧。一般情況下，水中溶解氧大于每升4毫克時，此類魚無不良反應(yīng)，而溶解氧小于每升4毫克時，此類魚易產(chǎn)生不良反應(yīng)。當(dāng)這些魚類群集水面，直接吞吸空氣，即產(chǎn)生浮頭現(xiàn)象時，表明水中溶解氧已降到每升 1毫克左右；當(dāng)池魚狂游亂竄、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，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，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，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。水色過淡，浮游植物少，水中溶解氧一般不超過每升5毫克；水色過濃，說明有機質(zhì)腐爛分解，水質(zhì)惡化，此時水中溶解氧很低，一般不超過

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”對一般金屬有侵蝕作用，特別是二氧化碳共存于水中時，對鐵管的侵蝕作用更大。如果鐵管中有銹水時，會對鐵管的銹蝕更嚴(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”主要來自空氣中的氧和來自水生植物在進(jìn)行光合作用時產(chǎn)生的氧，而地下水在地層內(nèi)，與空氣接觸少，又沒有植物的光合作用，所以地下水的“溶解氧”要比地面水的少。一般地面水，正常時，“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</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)值是一個變數(shù)，溫度、水流速度、水位等因素對水中含氧量的影響呈現(xiàn)一定的特點與規(guī)律，本實驗探討了其基本規(guī)律，但其他更多的影響因素及特點還有待于我們繼續(xù)探究、發(fā)現(xiàn)和驗證。我們期待著今后能有機會進(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)實際中去。</p><p>　　其次，由于學(xué)校實驗室手持技術(shù)的引進(jìn)，方便了我們對水體溶解氧進(jìn)行探究。

71、實驗證明采用手持技術(shù)的儀器測定溶解氧，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)代化的實驗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，其實科學(xué)就在我們身邊，通過科學(xué)探究所能發(fā)現(xiàn)的新事物是無窮無盡的。</p><p>　　再次，通過本次實驗，我深深地體會到從事科學(xué)工作的艱難性和嚴(yán)謹(jǐn)性。以上三個看似簡單的實驗內(nèi)容，卻花費了我們許多時間和心思，從

72、查閱資料到多次重復(fù)實驗，從得到貌似矛盾的結(jié)果到思考、分析、解決問題，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，攻關(guān)不怕難，科學(xué)有險阻，苦戰(zhàn)能過關(guān)”。</p><p>　　本實驗雖然探索了三個影響水中氧含量的因素，并取得有一定價值的實驗結(jié)果。但尚有許多有待于今后進(jìn)一步深入探究的問題，如池塘中的藻類植物光合作用在什么時候的呼吸作用強？它們的產(chǎn)氧和耗氧對溶

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。這就需要我們對水池每一水層的生物種類和數(shù)量等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析，我們面對的未知空間還非常廣泛。</p><p>　　總之，通過這次活動，使我們了解了有關(guān)溶解氧方面的許多在課堂上學(xué)不到的知識和信息，培養(yǎng)了我們的實驗設(shè)計能力、動手操作能力分析問題、解決問題的能力，還培養(yǎng)了

74、良好的科學(xué)素養(yǎng)，加強了團(tuán)隊合作意識等。在老師的幫助指導(dǎo)下，我們在如何進(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)測與分析實踐教程 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)實驗實訓(xùn)指導(dǎo) 中國環(huán)境

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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)行論文試驗的過程當(dāng)中陳某某老師給我提出了許多有益的意見，使我避免了許多錯誤，他孜孜不倦的學(xué)習(xí)精神，開放的思維方式，一絲不茍的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和簡樸的生活作風(fēng)對我有著很大的影響，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