表面的水中溶解氧

溶解氧对于河流和湖泊生态系统支持有氧生命至关重要。Azide-Winkler 滴定法可定量表层水样品中的溶解氧含量。

溶解在地表水中的气态氧是生活在其中的生物生存所必需的;对生态系统中生物地球化学材料的回收至关重要的分解者，或人类食用的首选鱼类。当水系统中的氧气含量低于正常水平时，水质会受到损害，生物体开始死亡。

Azide-Winkler 滴定法是测定样品中溶解氧浓度的标准测试方法。硫代硫酸钠用于滴定碘，碘在化学计量上与样品中溶解氧的量有关。

本视频将说明溶解氧定量背后的原理、执行 Azide-Winker 滴定的过程以及溶解氧测量的解释。

富营养化是将多余的营养物质引入生态系统。这会导致藻类种群迅速生长成致密的垫子，称为藻华。这些垫子会阻止表面的气体交换，从而导致缺氧或低氧水平，并通过阻挡阳光来阻止光合作用。呼吸氧气的生物体开始死亡，导致有机物增加，这反过来又导致依赖氧气的分解者增加，进一步消耗氧气资源。最后，移动的依赖氧气的生物体会离开，留下一个没有好氧生命的死区。

为了测试水源中的溶解氧水平，可以使用 Azide-Winkler 方法直接在现场测量溶解氧，或者可以固定样品并带到实验室进行进一步分析。

将硫酸锰和氢氧化钾添加到样品中，形成氢氧化锰。这会减少溶解氧，形成棕色沉淀。添加碱性碘化物-叠氮化物试剂以校正废水样品中发现的硝酸盐，这些硝酸盐会干扰氧化过程。

加入硫酸使溶液酸化并溶解沉淀物。这种新化合物将碘从碱性碘叠氮化物试剂氧化成碘。

接下来，添加淀粉指示剂，在碘存在下会变成蓝色。硫代硫酸盐将碘变回碘化物，用于滴定碘。滴定完成后，蓝色溶液将变为无色。样品中溶解氧的量与将溶液从蓝色变为无色所需的硫代硫酸盐量成正比。

现在我们已经熟悉了测量水样中溶解氧的原理，让我们看看在现场和实验室中是如何进行的。

实验将从采集点开始。首先，将样品水收集在透明的 300 mL BOD 瓶中。接下来，测量并记录来自水源的水温。将移液器吸头插入水面下，小心地向样品中加入 2 mL 硫酸锰，然后缓慢分配以避免产生气泡。

使用相同的技术，加入 2 mL 碱性碘叠氮化物试剂，然后立即插入塞子，稍微倾斜瓶子，以免空气滞留在瓶子中。

小心地倒置几次以混合溶液，注意不要产生气泡。会形成沉淀物，导致混浊的外观。让沉淀物在溶液中沉淀，然后倒置瓶子几次充分混合，然后让它再次沉淀。样品应使用少量喷洒在塞子周围的去离子水密封，然后用铝箔包裹并用橡皮筋固定。样品现已固定，可以运回实验室。

样品固定后，它们将被运送到实验室进行进一步分析。首先，将移液器吸头保持在样品表面上方，向样品中加入 2 mL 浓硫酸。倒置数次以溶解沉淀物。使用玻璃瓶和校准的移液器，用 0.025 N 标准化硫代硫酸钠滴定 200 mL 预处理过的样品水，连续旋转和混合，直到形成淡淡的稻草色。

溶液呈稻草色后，加入 2 滴 1 mL 淀粉指示剂溶液并旋转混合。溶液将变为蓝色。继续滴定，一次加入一滴硫代硫酸钠，并使用搅拌棒缓慢混合，直到蓝色消散，溶液变为无色。将样品靠在一张白纸上以增强可视化效果。记录添加的硫代硫酸盐的体积。

溶解氧的浓度与添加到样品中的硫代硫酸钠的体积成正比。每添加一毫升相当于 1 毫克/升或百万分之几的溶解氧。

可溶于水的最大氧气量因水温而异。使用水温和转换图表将以 mg/L 为单位的溶解氧测量值转换为饱和度百分比。溶解氧浓度为 91% 至 110% 被认为是极好的;71% 到 90% 之间是好的，51-70% 是一般的，低于 50% 是差的。

6 mg/L 的溶解氧水平足以支持大多数水生物种。低于 4 毫克/升的水平会给大多数水生动物带来压力，因此生物多样性会受到影响。溶解氧含量低于 2 mg/L 的水将无法支持有氧水生生物。

量化水源中溶解氧量的能力也有替代方法和许多相关的实际应用。这里探讨了其中一些。

溶解氧和温度也可以使用带有溶解氧和温度探头的手持式 LabQuest 监测仪进行测量。对于溶解氧，将探头插入通道 1。单位应以 mg/L 为单位。将探头浸入水样中，使探头在样品中缓慢循环，以避免在局部区域消耗氧气。当读数似乎稳定下来时，记录该值。

大多数鱼类在其栖息地需要中等到良好水平的溶解氧才能茁壮成长和繁殖。对于可能占据人造或天然湖泊或溪流的养鱼场，能够测试溶解氧水平可以帮助农场管理人员选择良好的初始设置地点，或跟踪其游泳池或溪流的健康状况。

监测溶解氧也可用于栖息地管理和保护。如果湖泊或河流地区包含受保护或濒危的动植物，监测溶解氧水平可以表明生态系统的健康状况。如果水平迅速变化，这可能表明受保护物种面临危险，并可能表明应实施管理干预策略。

美国环境保护署 （EPA） 建议采取一系列措施来纠正生态系统中的溶解氧水平。这些措施包括正确和最少地使用肥料、适当的废水处理、不从船只排放污水以及保护相邻的河流、溪流和湿地。通过最大限度地减少电力和汽车的使用以及选择更高效的船用发动机来减少氮氧化物也有助于维持水资源中适当的溶解氧水平。

您刚刚观看了 JoVE 关于测量地表水中溶解氧的介绍。现在，您应该了解溶解氧测量背后的原理，如何量化自己的水样中的溶解氧，以及如何解释您的结果及其对环境的影响。感谢观看！