什么叫水中的溶解氧?

天然水中的氧，主要是由大氣中的氧氣溶解到水中。有的也部分來(lái)自水生植物的光合作用所產(chǎn)生的氧氣。溶解在水中的氧氣，簡(jiǎn)稱溶解氧。
地表水中溶解氧的含量與水溫、氣壓及水中有機(jī)物含量有關(guān)。表1—22給出了在水中不含有機(jī)物的情況下，O．1MPa大氣壓及不同溫度時(shí)，空氣中的氧在水中的溶解度。

水中有機(jī)物進(jìn)行生物氧化分解時(shí)需消耗溶解氧。如果有機(jī)物較多，耗氧速度超過(guò)從空氣中補(bǔ)充的溶氧速度，則水中的溶解氧含量將減少d受到有機(jī)物污染嚴(yán)重時(shí)，水的溶解氧甚至可接近于零。此時(shí)，有機(jī)物在缺氧條件下分解，出現(xiàn)腐敗發(fā)酵現(xiàn)象，使水質(zhì)嚴(yán)重惡化，在缺氧的水體中，水生生物的生長(zhǎng)將受到抑制甚至死亡。生活污水和某些工業(yè)污水中，由于含有大量有機(jī)物，呈現(xiàn)嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，在排人天然水體后，就會(huì)消耗大量溶解氧，使水體遭到嚴(yán)重污染。
地下水由于與空氣接觸較少，含氧量通常比地表水少。在一定深度下，地下水中溶解氧幾乎為零。

水中的溶解氧有什么危害?

天然水中的溶解氧量一般為7—14mg／L，水中溶解氧的危害主要表現(xiàn)在如下方面：
①在電化學(xué)過(guò)程中，氧是一種強(qiáng)去極化劑，會(huì)加速電化學(xué)的腐蝕，其反應(yīng)如下：
2Fe+2H20+02===．2Fe(OH)2
②氧會(huì)破壞金屬表面的保護(hù)膜，使其變成鐵銹而脫落，引起“二次”腐蝕，其反應(yīng)如下：
4Fe(OH)2+2H20+02——叫Fe(OH)3
Fe(OH)2+2Fe(OH)3——,FeO·Fe203+4H20
③水中氧含量的多少，也反映了天然水受有機(jī)物污染的程度。當(dāng)污染嚴(yán)重時(shí)，水中的溶解氧會(huì)接近于0，此時(shí)水中的厭氧菌便滋長(zhǎng)、繁殖、并發(fā)生有機(jī)物的腐敗和發(fā)臭。

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，純水里大約溶解氧溶解氧測(cè)試儀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。

養(yǎng)殖業(yè)與溶解氧的關(guān)系

一、養(yǎng)殖水體中氧氣來(lái)源
養(yǎng)殖水體中的氧氣來(lái)源分為幾種，對(duì)于魚(yú)缸養(yǎng)殖來(lái)說(shuō)，養(yǎng)殖水體中的氧氣主要是補(bǔ)水補(bǔ)氧，也有一些是來(lái)自于植物的光合作用。 在自然條件下,靜水養(yǎng)殖水體內(nèi)溶解氧中,光合作用增氧占89%(光合作用產(chǎn)氧速率與光照條件、水溫、水生植物種類和數(shù)量、營(yíng)養(yǎng)元素供給狀況、水層深度等因素有關(guān))。一般河流、湖泊表層水夏季光合作用產(chǎn)氧速率為0.5—10g/(㎡.d)。 浮游植物的平均元素組成可表示為(CH2O)106(NH3)16H3 PO4,光合作用反應(yīng)方程式：
106CO2+16NO3-+HPO42-+18H++122H2O=(CH2O)106(NH3)16H3PO4+138O2 由式可知：P:N:C:O2=1:16:106:138（物質(zhì)的量比值）
或 P:N:C:O2=1:7.2:41:142（質(zhì)量比值）
可以看出，光合作用釋放1mg的O2產(chǎn)生有機(jī)碳量為0.289mg，這對(duì)研究水體初級(jí)生產(chǎn)力有重要意義。
其次，是空氣溶解。其溶解速率與溶解氧不飽和程度、水面攪動(dòng)情況以及單位體積表面積有關(guān)，空氣溶解增氧約占7%。 補(bǔ)水補(bǔ)氧，即注入新鮮的水等，約占4%。但是，對(duì)于養(yǎng)殖水體來(lái)說(shuō)，魚(yú)缸養(yǎng)殖中，補(bǔ)水補(bǔ)氧達(dá)到80%。
二、養(yǎng)殖水體氧氣的消耗
1、生物作用耗氧 (占總耗氧的80%-90%以上)
1)生物耗氧 ①水生生物(動(dòng)植物)耗氧 ②水中微型生物耗氧
主要包括：浮游動(dòng)物、浮游植物、細(xì)菌呼吸耗氧以及有機(jī)物在細(xì)菌參與下的分解耗氧。 通常用“水呼吸”來(lái)反映水中微型生物與化學(xué)反應(yīng)所消耗的溶氧。水呼吸可用不透光的“黑瓶”直接測(cè)定，即將待測(cè)水樣用虹吸法注入黑瓶及測(cè)氧瓶中，測(cè)氧瓶立即固定測(cè)定，黑瓶放入池塘取樣水層，過(guò)一段時(shí)間后，取出黑瓶測(cè)定其溶氧。據(jù)前后兩次測(cè)得溶氧量之差和在池塘中存放的時(shí)間，就可以計(jì)算出每升水在24小時(shí)內(nèi)所消耗氧氣的量。 前蘇聯(lián)學(xué)者對(duì)十個(gè)湖泊水庫(kù)的水呼吸耗氧狀況研究時(shí)指出：浮游動(dòng)物占5%-34%，平均23.5%；浮游植物占4%-32%，平均19.1%；細(xì)菌占44%-73%，平均57.4%?？梢?jiàn)，這十個(gè)湖泊水中，細(xì)菌呼吸耗氧是水呼吸耗氧的主要組成部分。
2)水中有機(jī)物耗氧 水中一些低分子有機(jī)物，例如乙酸、乙醇、丙酮酸等，被生物分解耗氧。
3)底質(zhì)耗氧 底質(zhì)耗氧比較復(fù)雜，主要包括：①底棲生物呼吸耗氧；②有機(jī)物分解耗氧。
2、物理作用耗氧 水體溶解氧氣過(guò)飽和，從而向空氣逸散等(1.5%左右)。
3、化學(xué)耗氧 水中某些化學(xué)反應(yīng)(硫化氫,甲烷,硫等)耗氧，其中所養(yǎng)魚(yú)類耗氧約占5%-15%。
三、養(yǎng)殖水體溶解氧變化特點(diǎn)
四種變化:1.晝夜變化；2.季節(jié)變化；3.垂直變化；4.水平變化。
1、晝夜變化 白天，光合作用生成氧氣,下午2-4時(shí)常常達(dá)到過(guò)飽和；夜間，呼吸等作用耗氧,到黎明前降到最低值,這個(gè)時(shí)候,常常出現(xiàn)浮頭現(xiàn)象。 溶解氧晝夜變化中，最高值和最低值之差，稱為晝夜變化幅度，簡(jiǎn)稱“日較差”。日較差大小反映水體產(chǎn)氧和耗氧的相對(duì)強(qiáng)度，當(dāng)產(chǎn)氧和耗氧都較多時(shí)，日較差較大，這說(shuō)明水中浮游植物較多，浮游動(dòng)物和有機(jī)物適中，即為餌料較為豐富，有利于高產(chǎn)。不過(guò)不適用于魚(yú)缸飼養(yǎng)。
2、季節(jié)變化 高含氧量多出現(xiàn)在夏季和秋季,低含氧量一般也出現(xiàn)在夏季和秋季。夏季和秋季溶解氧高低差較大的原因:夏秋兩季水體內(nèi)浮游生物數(shù)量較多,光合作用較強(qiáng),同時(shí)水中各種耗氧因子耗氧作用也較強(qiáng)。
3、垂直變化 夏季表現(xiàn)明顯,白天由于水體透明度原因,水體上層光照條件好,而且上、下層水體中浮游生物分布不均勻(上多下少),造成上、下層氧差達(dá)10mg/L；晚上由于對(duì)流作用,下層氧得以補(bǔ)充。一般日出后氧差逐漸加大,下午最大；日落逐漸減小,清晨最小(中午前后開(kāi)動(dòng)增氧機(jī)的緣由)。
4、水平變化 在較小面積的養(yǎng)殖水體中多見(jiàn),水平溶氧的差異主要是受風(fēng)力的影響,其次為水流的影響。一般進(jìn)水口含氧量高,出水口含氧量低。
四、溶解氧與水生生物的關(guān)系
1、不足 低溶氧對(duì)魚(yú)類生長(zhǎng)很不利,一般水中溶氧量在3mg/L以上時(shí)，對(duì)魚(yú)類較為安全；在1mg/L以下時(shí)，則將出現(xiàn)窒息死亡現(xiàn)象。當(dāng)含氧量下降時(shí),魚(yú)類開(kāi)始以加快呼吸頻率來(lái)彌補(bǔ)氧含量的不足;繼續(xù)下降時(shí)，將會(huì)：①出現(xiàn)浮頭現(xiàn)象；②長(zhǎng)期浮頭對(duì)魚(yú)類生長(zhǎng)不利(攝食量下降、餌料消化率低、飼料系數(shù)高)；③增加水產(chǎn)動(dòng)物發(fā)病率等。 一般適宜含氧量為5—5.5mg/L或者更高，淡水中溶解氧飽和含量為8—10mg/L。 耗氧率，即單位體重耗氧量。一般同一品種，個(gè)體小的耗氧率大于個(gè)體大的。例如，魚(yú)苗耗氧率為3.09mg/(L.h),種魚(yú)為0.33—0.64 mg/(L.h),二齡魚(yú)為0.21 mg/(L.h)。另外,活動(dòng)性大的動(dòng)物耗氧率大于活動(dòng)性小的。如鰱魚(yú)較鳙魚(yú)活躍,因此鰱魚(yú)耗氧大于鳙魚(yú)。 水生生物的耗氧隨水溫的升高而增大,當(dāng)水溫每增加10℃時(shí),耗氧要增加2-3倍。
2、過(guò)飽和 容易得氣泡病等。
五、養(yǎng)殖水體溶解氧的調(diào)控
1、擴(kuò)大養(yǎng)殖面積 面積大,受風(fēng)力影響大,溶氧多；水流增加溶氧。
2、降低水體耗氧率及數(shù)量 改良水質(zhì)，如消除其他耗氧因子(有機(jī)物及細(xì)菌等)、減少或消除有害呼吸的物質(zhì)(如濁度、NH 、毒物等)，常使用石灰、黃泥等。

3、加強(qiáng)增氧作用，提高水中溶氧濃度
1)生物增氧 降低濁度，保證水中有充分的植物營(yíng)養(yǎng)元素和光照，增加浮游生物種群數(shù)量，提高自然增氧速率及數(shù)量。
2)人工增氧 包括機(jī)械增氧和化學(xué)增氧。 機(jī)械增氧包括注入溶氧量較高的水、充空氣或充純氧氣增氧。前者相當(dāng)于溶液混合稀釋問(wèn)題，一般說(shuō)來(lái)，效率較差。 化學(xué)增氧所借助的一般化學(xué)試劑是：過(guò)氧化鈣（CaO2）。 該物質(zhì)為白色結(jié)晶粉末，與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，釋放出氧氣（CaO2+ H2O = Ca(OH)2+ O2）。據(jù)研究，每千克過(guò)氧化鈣可產(chǎn)氧氣77800ml ,在20℃純水中可連續(xù)產(chǎn)氧200天以上，在魚(yú)池內(nèi)施用后1-2個(gè)月內(nèi)，可不斷放出氧氣。一般每月施用一次即可，初次每畝用6-12kg，第二次以后可以減半。水質(zhì)、底有機(jī)物負(fù)荷過(guò)高時(shí)，用量取高限；反之，則取低限。過(guò)氧化鈣不僅能增氧，而且可增加水體的堿度和硬度，提高pH，保持水體呈微堿性，絮凝有機(jī)物及膠粒。能夠起到改良水質(zhì)和底質(zhì)的作用。
活性沸石 據(jù)報(bào)道，某些種類的活性沸石，施用于池塘?xí)r，每千克可帶入空氣10萬(wàn)毫升，相當(dāng)于21000毫升氧氣。它們均以微氣泡放出，增氧效果較好，活性沸石也有 吸附異物從而改良水質(zhì)、底質(zhì)的功效。 此外過(guò)氧化氫、高錳酸鉀在水中施用，都有一定的增氧效果。