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。有的也部分來自水生植物的光合作用所產生的氧氣。溶解在水中的氧氣，簡稱溶解氧。
地表水中溶解氧的含量與水溫、氣壓及水中有機物含量有關。表1—22給出了在水中不含有機物的情況下，O．1MPa大氣壓及不同溫度時，空氣中的氧在水中的溶解度。

水中有機物進行生物氧化分解時需消耗溶解氧。如果有機物較多，耗氧速度超過從空氣中補充的溶氧速度，則水中的溶解氧含量將減少d受到有機物污染嚴重時，水的溶解氧甚至可接近于零。此時，有機物在缺氧條件下分解，出現(xiàn)腐敗發(fā)酵現(xiàn)象，使水質嚴重惡化，在缺氧的水體中，水生生物的生長將受到抑制甚至死亡。生活污水和某些工業(yè)污水中，由于含有大量有機物，呈現(xiàn)嚴重缺氧狀態(tài)，在排人天然水體后，就會消耗大量溶解氧，使水體遭到嚴重污染。
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在電化學過程中，氧是一種強去極化劑，會加速電化學的腐蝕，其反應如下：
2Fe+2H20+02===．2Fe(OH)2
②氧會破壞金屬表面的保護膜，使其變成鐵銹而脫落，引起“二次”腐蝕，其反應如下：
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物污染的程度。當污染嚴重時，水中的溶解氧會接近于0，此時水中的厭氧菌便滋長、繁殖、并發(fā)生有機物的腐敗和發(fā)臭。

溶解氧跟空氣里氧的分壓、大氣壓、水溫和水質有密切的關系。在20℃、100kPa下，純水里大約溶解氧溶解氧測試儀9mg/L。有些有機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。如果有機物以碳來計算，根據(jù)C+O2=CO2可知，每12g碳要消耗32g氧氣。當水中的溶解氧值降到5mg/L時，一些魚類的呼吸就發(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不斷得到補充。但當水體受到有機物污染，耗氧嚴重，溶解氧得不到及時補充，水體中的厭氧菌就會很快繁殖，有機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，要恢復到初始狀態(tài)，所需時間短，說明該水體的自凈能力強，或者說水體污染不嚴重。否則說明水體污染嚴重，自凈能力弱，甚至失去自凈能力。

養(yǎng)殖業(yè)與溶解氧的關系

一、養(yǎng)殖水體中氧氣來源
養(yǎng)殖水體中的氧氣來源分為幾種，對于魚缸養(yǎng)殖來說，養(yǎng)殖水體中的氧氣主要是補水補氧，也有一些是來自于植物的光合作用。 在自然條件下,靜水養(yǎng)殖水體內溶解氧中,光合作用增氧占89%(光合作用產氧速率與光照條件、水溫、水生植物種類和數(shù)量、營養(yǎng)元素供給狀況、水層深度等因素有關)。一般河流、湖泊表層水夏季光合作用產氧速率為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（物質的量比值）
或 P:N:C:O2=1:7.2:41:142（質量比值）
可以看出，光合作用釋放1mg的O2產生有機碳量為0.289mg，這對研究水體初級生產力有重要意義。
其次，是空氣溶解。其溶解速率與溶解氧不飽和程度、水面攪動情況以及單位體積表面積有關，空氣溶解增氧約占7%。 補水補氧，即注入新鮮的水等，約占4%。但是，對于養(yǎng)殖水體來說，魚缸養(yǎng)殖中，補水補氧達到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(動植物)耗氧 ②水中微型生物耗氧
主要包括：浮游動物、浮游植物、細菌呼吸耗氧以及有機物在細菌參與下的分解耗氧。 通常用“水呼吸”來反映水中微型生物與化學反應所消耗的溶氧。水呼吸可用不透光的“黑瓶”直接測定，即將待測水樣用虹吸法注入黑瓶及測氧瓶中，測氧瓶立即固定測定，黑瓶放入池塘取樣水層，過一段時間后，取出黑瓶測定其溶氧。據(jù)前后兩次測得溶氧量之差和在池塘中存放的時間，就可以計算出每升水在24小時內所消耗氧氣的量。 前蘇聯(lián)學者對十個湖泊水庫的水呼吸耗氧狀況研究時指出：浮游動物占5%-34%，平均23.5%；浮游植物占4%-32%，平均19.1%；細菌占44%-73%，平均57.4%。可見，這十個湖泊水中，細菌呼吸耗氧是水呼吸耗氧的主要組成部分。
2)水中有機物耗氧 水中一些低分子有機物，例如乙酸、乙醇、丙酮酸等，被生物分解耗氧。
3)底質耗氧 底質耗氧比較復雜，主要包括：①底棲生物呼吸耗氧；②有機物分解耗氧。
2、物理作用耗氧 水體溶解氧氣過飽和，從而向空氣逸散等(1.5%左右)。
3、化學耗氧 水中某些化學反應(硫化氫,甲烷,硫等)耗氧，其中所養(yǎng)魚類耗氧約占5%-15%。
三、養(yǎng)殖水體溶解氧變化特點
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時常常達到過飽和；夜間，呼吸等作用耗氧,到黎明前降到最低值,這個時候,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，簡稱“日較差”。日較差大小反映水體產氧和耗氧的相對強度，當產氧和耗氧都較多時，日較差較大，這說明水中浮游植物較多，浮游動物和有機物適中，即為餌料較為豐富，有利于高產。不過不適用于魚缸飼養(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:夏秋兩季水體內浮游生物數(shù)量較多,光合作用較強,同時水中各種耗氧因子耗氧作用也較強。
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10mg/L；晚上由于對流作用,下層氧得以補充。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(中午前后開動增氧機的緣由)。
4、水平變化 在較小面積的養(yǎng)殖水體中多見,水平溶氧的差異主要是受風力的影響,其次為水流的影響。一般進水口含氧量高,出水口含氧量低。
四、溶解氧與水生生物的關系
1、不足 低溶氧對魚類生長很不利,一般水中溶氧量在3mg/L以上時，對魚類較為安全；在1mg/L以下時，則將出現(xiàn)窒息死亡現(xiàn)象。當含氧量下降時,魚類開始以加快呼吸頻率來彌補氧含量的不足;繼續(xù)下降時，將會：①出現(xiàn)浮頭現(xiàn)象；②長期浮頭對魚類生長不利(攝食量下降、餌料消化率低、飼料系數(shù)高)；③增加水產動物發(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，個體小的耗氧率大于個體大的。例如，魚苗耗氧率為3.09mg/(L.h),種魚為0.33—0.64 mg/(L.h),二齡魚為0.21 mg/(L.h)。另外,活動性大的動物耗氧率大于活動性小的。如鰱魚較鳙魚活躍,因此鰱魚耗氧大于鳙魚。 水生生物的耗氧隨水溫的升高而增大,當水溫每增加10℃時,耗氧要增加2-3倍。
2、過飽和 容易得氣泡病等。
五、養(yǎng)殖水體溶解氧的調控
1、擴大養(yǎng)殖面積 面積大,受風力影響大,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，如消除其他耗氧因子(有機物及細菌等)、減少或消除有害呼吸的物質(如濁度、NH 、毒物等)，常使用石灰、黃泥等。

3、加強增氧作用，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 包括機械增氧和化學增氧。 機械增氧包括注入溶氧量較高的水、充空氣或充純氧氣增氧。前者相當于溶液混合稀釋問題，一般說來，效率較差。 化學增氧所借助的一般化學試劑是：過氧化鈣（CaO2）。 該物質為白色結晶粉末，與水發(fā)生化學反應，釋放出氧氣（CaO2+ H2O = Ca(OH)2+ O2）。據(jù)研究，每千克過氧化鈣可產氧氣77800ml ,在20℃純水中可連續(xù)產氧200天以上，在魚池內施用后1-2個月內，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、底有機物負荷過高時，用量取高限；反之，則取低限。過氧化鈣不僅能增氧，而且可增加水體的堿度和硬度，提高pH，保持水體呈微堿性，絮凝有機物及膠粒。能夠起到改良水質和底質的作用。
活性沸石 據(jù)報道，某些種類的活性沸石，施用于池塘時，每千克可帶入空氣10萬毫升，相當于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、底質的功效。 此外過氧化氫、高錳酸鉀在水中施用，都有一定的增氧效果。