水中溶解氧的测量方法有哪些？

测量水中溶解氧的方法

测量水中溶解氧是评估水质健康状况和生态系统功能的重要指标之一。溶解氧的浓度直接影响到水生生物的生存以及水体的自净能力。本文将详细介绍当前常用的几种水中溶解氧检测方法，旨在为相关领域的研究者和从业者提供全面的技术参考。

碘量法

碘量法是最早用于测量水中溶解氧的方法之一，也是公认的基准方法之一。该方法基于化学反应原理，通过一系列化学反应将溶解氧转化为可测量的碘，再通过滴定法确定碘的含量，从而间接计算溶解氧的浓度。

具体操作步骤如下：

1. 预处理水样：向水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾溶液，生成氢氧化锰沉淀。氢氧化锰迅速与水中溶解氧反应生成硫酸锰。

2. 化学反应：15分钟后，加入浓硫酸使棕色沉淀与溶液中的碘化钾发生反应，析出碘。溶解氧越多，析出的碘也越多，溶液的颜色也就越深。

3. 滴定测量：用移液管取一定量的反应完毕的水样，以淀粉为指示剂，用标准硫代硫酸钠溶液滴定。根据消耗的硫代硫酸钠溶液体积，计算出水样中溶解氧的含量。

碘量法的优点在于准确度高、重现性好。然而，该方法操作繁琐，且水样中含有亚硝酸钠、硫化物、硫脲、腐植酸或鞣酸等还原性物质时，会对滴定数据造成较大干扰，影响测量结果的准确性。因此，在复杂水质条件下，碘量法的应用受到一定限制。

电化学探针法（氧电极法）

电化学探针法是一种基于电化学原理的溶解氧测量方法。该方法通过一根带有氧敏感膜的电极插入水中，电极上的电势会随着水体中的溶解氧含量变化而变化。利用电极测量仪器测得的电势值，通过相应的校正和转换，可以得到溶解氧浓度的结果。

电化学探针法的核心部件是氧敏感电极，通常由贵金属（如铂）制成，表面覆盖一层透气但不透水的薄膜。当水样中的氧分子透过薄膜扩散到电极表面时，与电极上的还原剂发生反应，产生电流。电流的大小与溶解氧的浓度成正比，通过测量电流即可计算溶解氧的含量。

电化学探针法具有测量速度快、结果稳定、数据准确、干扰少等优点。且操作简便，适用于各种水质条件下的溶解氧测量，无论是清澈的河流、湖泊，还是复杂的工业废水、污水处理厂出水，电化学探针法都能提供可靠的测量结果。此外，电化学探针法还具备实时在线监测的能力，可以连续记录溶解氧的变化情况，为水质管理和环境保护提供有力的数据支持。

荧光法（LDO法）

荧光法是一种利用溶解氧对特定波长的光的吸收特性进行测定的方法。LDO（Luminescent Dissolved Oxygen）荧光法通过测量荧光物质在受到蓝光激发后发出的红光强度，来确定溶解氧的浓度。

具体操作原理如下：

1. 激发荧光：调制后的蓝光照射在荧光物质上，激发荧光物质，发出红光。

2. 猝灭效应：因为氧分子可以带走能量（猝灭效应），激发红光的时间和强度与氧分子的浓度成反比。

3. 测量与计算：使用与蓝光同步的红色光源作为参考，测量激发红光和参考光之间的相位差，并比较内部校准值，从而计算氧分子的浓度。经过一定的处理后，输出溶解氧。

与前两种方法相比，荧光LDO法具有无需校准、响应时间快、测量结果稳定、无需流量、无干扰、减少清洗频率和维护费用低等优点。然而，荧光法所需的仪器价格比较高，且目前不属于国标法。尽管如此，其高效、准确的测量性能仍使其在水质监测领域得到了广泛应用。

极谱法

极谱法（Polarographic Method）是另一种常用的溶解氧测量方法。该方法通过在两极之间施加恒定电压，使电子从阴极流向阳极，产生扩散电流。在一定温度下，扩散电流与溶解氧浓度成正比。通过建立电流和溶解氧浓度之间的定量关系，仪器自动将电流表读数转换成溶解氧浓度，并在屏幕上显示溶解氧值。

极谱法步骤简单快捷，仪器价格相对低廉，是测定水中溶解氧的国家标准方法之一。然而，随着氧气的消耗，膜和电极上会产生污垢，氧气梯度的形成会降低反应速率。如果半透膜损坏，电解液容易被污染，导致电池电位漂移，从而错误显示为水样中溶解氧的浓度。因此，使用极谱法时需要定期更换电解液和半透膜，以确保测量结果的准确性。

萃取法

萃取法是通过将水样中的溶解氧通过非极性溶剂（如异丙基醚）进行萃取，然后用气相色谱仪进行分析的方法。这种方法适用于气态溶解氧浓度较高的水样。萃取法的优点在于可以去除水样中的其他干扰物质，提高测量的准确性。然而，萃取过程操作复杂，且需要使用有毒溶剂，对环境和操作人员造成一定风险。因此，在实际应用中受到一定限制。

滴定法（化学液滴法）

滴定法是利用含有还原剂的溶液与溶解氧发生氧化反应，然后用氧化剂进行滴定，根据所需的滴定量计算出溶解氧的浓度。这种方法简便易行，适用于一般水样的测定。然而，滴定法同样容易受到水样中其他还原性物质的干扰，影响测量结果的准确性。

光学法

光学法是利用溶解氧对特定波长的光的吸收特性进行测定的一种方法。除了上述提到的荧光法外，还包括吸收光谱法。吸收光谱法通过测量溶液中特定波长光线的吸收程度来确定溶解氧浓度。然而，光学法通常需要使用昂贵的仪器，且对水样的透明度和清洁度要求较高。

结论

综上所述，测量水中溶解氧的方法多种多样，每种方法都有其独特的优点和局限性。在选择测量方法时，需要根据水样的性质、测量要求以及实验条件进行综合考虑。碘量法适用于对准确度要求较高且水样干扰物质较少的场合；电化学探针法具有测量速度快、结果稳定、干扰少等优点，适用于各种水质条件下的溶解氧测量；荧光法具有无需校准、响应时间快等优点，但仪器价格较高；极谱法步骤简单快捷，但需要定期维护；萃取法和滴定法适用于特定条件下的溶解氧测量；光学法则适用于对透明度和清洁度要求较高的水样。

通过合理选择和运用这些方法，可以准确、快速地测量水中的溶解氧浓度，为水质监测和环境保护提供有力支持。