浅析水质自动监测中溶解氧的测定影响因素

摘　要：本文从溶解氧仪的测定原理分析，针对水质自动站溶解氧测试仪测定影响因素进行分析，并结合自动站维护实践，提出自己的维护观点。水中溶解氧测量不但取决于温度、压力和水中溶解的盐，同时对仪器选型设置和日常维护保养都有非常重要影响。

关键词：水质自动站 溶解氧 测定 影响 因素

随着环境监测自动化的发展，自动检测仪器得到越来越广泛的应用。自动检测仪器具有自动性优点，但是检测数据需要人工进行比对矫正。溶解氧是进行水质监测时的一项重要指标，特别是有机物污染的程度，它是水体污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标。

一、溶解氧的定义

溶解氧（Dissolved Oxygen）是指溶解于水中分子状态的氧，即水中的O2，用DO表示。溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。溶解氧的一个来源是水中溶解氧未饱和时，大气中的氧气向水体渗入；另一个来源是水中植物通过光合作用释放出的氧。溶解氧随着温度、气压、盐分的变化而变化，一般说来，温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低；气压越高，水中的溶解氧越高。溶解氧除了被通常水中硫化物、亚硝酸根、亚铁离子等还原性物质所消耗外，也被水中微生物的呼吸作用以及水中有机物质被好氧微生物的氧化分解所消耗。溶解氧大小能够反映出水体受到的污染，特别是有机物污染的程度，它是水体污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标。

二、水体溶解氧的检测方法及原理

1. 碘量法

碘量法（等效于国际标准ISO 5813-1983）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。碘量法是一种传统的溶解氧测量方法，测量准确度高且准确性好，但该法是一种纯化学检测方法，耗时长，程序繁琐，无法满足在线测量的要求。同时易氧化的有机物，如丹宁酸、腐植酸和木质素等会对测定产生干扰。可氧化的硫的化合物，如硫化物硫脲，也如同易于消耗氧的呼吸系统那样产生干扰。

2.电流测定法

电流测定法地表水和工业废水测定中比较常用的方法。电流测定法根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧（DO）的含量。溶氧电极的薄膜只能透过气体，透过气体中的氧气扩散到电解液中，立即在阴极（正极）上发生还原反应，在阳极（负极），如银－氯化银电极上发生氧化反应，产生的电流与氧气的浓度成正比，通过测定此电流就可以得到溶解氧（DO）的浓度。电流测定法的测量速度比碘量法要快，操作简便，干扰少（不受水样色度、浊度及化学滴定法中干扰物质的影响），而且能够现场自动连续检测，但是由于它的透氧膜和电极比较容易老化，当水样中含藻类、硫化物、碳酸盐、油类等物质时，会使透氧膜堵塞或损坏，需要注意保护和及时更换，又由于它是依靠电极本身在氧的作用下发生氧化还原反应来测定氧浓度的特性，测定过程中需要消耗氧气，所以在测量过程中样品要有搅拌，一般速度要求至少为0.3m/s，且需要定期更换电解液，致使它的测量精度和响应时间都受到扩散因素的限制。

3.电导测定法

用导电的金属铊或其他化合物与水中溶解氧（DO）反应天生能导电的铊离子。通过测定水样中电导率的增量，就能求得溶解氧（DO）的浓度。实验表明，每增加0.035S/cm的电导率相当于1mg/L的溶解氧（DO）。此方法是测定溶解氧（DO）最灵敏的方法之一，可连续监测。阳极溶出伏安法：同样利用金属铊与溶解氧（DO）定量反应天生亚铊离子然后用溶出法测定Tl+离子的浓度，从而间接求得溶解氧（DO）的浓度。使用该方法取样量少，灵敏度高，而且受温度影响不大。

三、溶解氧测定影响因素

1.温度的影响由于温度变化，膜的扩散系数和氧的溶解度都将发生变化，直接影响到溶氧电极电流输出，常采用热敏电阻来消除温度的影响。温度上升，扩散系数增加，溶解度反而减小。温度对溶解度系数的影响可以根据Henry 定律来估算，温度对膜扩散系数可以通过阿仑尼乌斯定律来估算。

1.1氧的溶解度系数：由于溶解度系数不仅受温度的影响，而且受溶液的成分的影响。在相同氧分压下，不同组分的实际氧浓度也可能不同。根据亨利定律可知氧浓度与其分压成正比，对于稀溶液，温度变化溶解度系数的变化约为2%/ ℃。

1.2膜的扩散系数：根据阿仑尼乌斯定律，溶解度系数β与温度T 的关系为： C=KPo2·exp(-β／T)，其中假定K、Po2 为常数，则可以计算出β在25℃时为2.3%/ ℃。当溶解度系数a 计算出来后，可通过仪表指示和化验分析值对比计算出膜的扩散系数(这里略去计算过程)，膜的扩散系数在25℃时为1.5%/℃。

2. 大气压的影响根据Henry 定律，气体的溶解度与其分压成正比。氧分压与该地区的海拔高度有关，高原地区和平原地区的差可达20%，使用前必须根据当地大气压进行补偿。有些仪表内部配有气压表，在标定时可自动进行校正；有些仪表未配置气压表，在标定时要根据当地气象站提供的数据进行设置，如果数据有误，将导致较大的测量误差。

3.溶液中含盐量盐水中的溶解氧明显低于自来水中的溶解氧，为了准确测量，必须考虑含盐量对溶解氧的影响。在温度不变的情况下，盐含量每增加100mg/L，溶解氧降低约1%。如果仪表在标定时使用的溶液的含盐量低，而实际测量的溶液的含盐量高，也会导致误差。在实际使用中必须对测量介质的含盐量进行分析，以便准确测量及正确补偿。

4. 样品的流速。氧通过膜扩散比通过样品进行扩散要慢，必须保证电极膜与溶液完全接触。对于流通式检测方式，溶液中的氧会向流通池内扩散，使靠近膜的溶液中的氧损失，产生扩散干扰，影响测量。为了测量准确，应增加流过膜的溶液的流量来补偿扩散失去的氧，样品的最小流速为0.3m/s。

5. 仪器的安装

由于自动监测测量池的不同，测量探头安装深度不同，一般说来，测量探头要与测试样品充分接触，同时不能位于水面以下过深。

6.溶解氧仪的维护

溶解氧分析仪的使用和维护不正确，容易造成电极内部泄露造成温度补偿不正常、电极输入阻抗降低等，日常维护仪表的日常维护主要包括定期对电极进行清洗、校验、再生。

6.1每1～2 周应清洗一次电极，并进行温度等的补偿设置。在使用中如发现电极泄露，就必须更换电解液等。如果膜片上有污染物，会引起测量误差。清洗时应小心，注意不要损坏膜片。将电极放入清水中涮洗，如污物不能洗去，用软布或棉布小心擦洗。

6.2每月应重新校正一次电极，每6个月更换一次溶解氧膜头。当测量范围调整不过来，就需要对溶解氧电极再生。电极的再生大约1 年左右进行一次，电极再生包括更换内部电解液、更换膜片、清洗银电极。如果观察银电极有氧化现象，可用细砂纸抛光。

四、结语

总之，自动监测中溶解氧的测定，只要仪器选型、安装得当，仪器设置、维护正确，严格按照质量控制要求执行，溶解氧仪监测数据会更加真实有效反映监测断面水质状况。同时自动监测是一项系统工程，也需要在定期维护中进行不断观察、分析、实践、总结，在实际运行中影响测定因素往往比较复杂，只有针对具体的问题，对特定影响因素进行实践性系统的分析，才能有效解决。

参考文献：

[1] 陈光，刘廷良，刘京等. 浅谈我国水质自动监测质量保证与质量控制，中国环境监测，2006，22（1）：60～63.

[2]国家环保总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002.24-25.

[3] 张奇磊. 影响水质自动监测系统监测数据准确性的几个因素 [J].干旱环境监测,2007(3):58-61.

作者简介：孙进，男，毕业于合肥工业大学计算机专业，亳州市环境监测站副站长，现从事环境监测自动监测、辐射监测、综合分析等工作，已发表专业学术论文3篇。