轉載自梅特勒官網資料，僅用于學習交流，侵權則刪！

1 溶解氧(DO)原理

氧是宇宙中第三大常見元素，也是地殼中最常見的元素(49％)。然而，由于氧具有高活性，因此大部分氧與其他元素結合形成化合物。氧元素的兩種同素異形體O2和O3(臭氧)僅存在于我們地球上。這是因為它源于與地球有關的生物過程(主要是光合作用)。

因此，氧元素及其產生與生命和化學活動有關。 由于其活性高，它也有助于不太理想的過程，例如腐蝕或火災危險。

測量溶解在水中的氧氣濃度對于監測棲息地(如湖泊，海洋或水族館)、生產過程(如啤酒或奶酪發酵)、廢水處理或腐蝕敏感過程非常重要。

1.1 溶解氧和分壓

通過將電極浸入樣品來測量其溶解氧濃度。在傳統的測量原理中，氧氣可以通過選擇性滲透膜進入和離開電極，這導致樣品和電極之間的氧活度(濃度)平衡。然后在電極內測量氧濃度(詳見第2章)。該測量原理的結果是它不直接測量溶解氧的濃度，而是測量其分壓。

分壓可以看作氧離開溶液的趨勢，并且可以以空氣飽和度的百分比表示。 例如，在空氣中穩定的溶液是100％空氣飽和的。如果濃度高于100％，則過量的氧氣會離開溶液并進入空氣。 如果低于100％，溶液會緩慢吸收空氣中的氧氣。

類似地，如果溶液中的分壓高于電極中的分壓，則氧氣將進入電極，反之亦然。

在平衡時，電極內部的分壓等于溶液中的分壓。但是，這并不意味著濃度相等。哪種濃度對應于100％飽和度的分壓，取決于氧在溶液中的溶解度。對于最常見的溶劑水，這種溶解度是眾所周知的，飽和度可以轉換成濃度，單位為mg/L。

1.2 氧氣在水中的溶解度

DO主要在水樣中測量。O2在水中的溶解度取決于溶液的鹽度、溫度和大氣壓(見表1.1和圖1.1)。 需要用這些值來將分壓(電極測量的)轉換為DO濃度，單位為mg/L。


表1.1和圖1.1中的數據可以概括為：在標準壓力下，氧氣在水中的溶解度隨著溫度和鹽度的降低而增加。隨著大氣壓的增加，氧在水中的溶解度增加(數據未顯示)。

1.3 溶解氧對生物的重要性

水中的氧濃度對水體的生物活性有很大影響。氧氣通常由水生植物和藻類產生，但也可以從空氣中吸收。所有的動物和真菌都依靠氧氣來生存和繁殖。舉幾個例子：底棲魚，螃蟹，牡蠣和蠕蟲需要最少量的氧氣(1-6mg/L)，而淺水魚需要更多的氧氣(4-15mg/L)。普遍認為，魚不能在DO濃度低于3mg/L的水中生存。大多數魚甚至不能在4-5mg/L的DO水平下存活。此外，魚卵和生長的魚比成年魚需要更多的氧氣，因此足以成年魚類存活的DO水平仍然可能因胚胎/幼年發育條件的不可持續而導致滅絕。因此，改變長期的DO濃度可以大大改變水生生態系統。

由于大多數水生動物都是冷血動物，溫度也會在耗氧量方面發揮作用。例如，由于其新陳代謝增加，鱒魚在24?C時的氧消耗量比在4?C時高6倍。

由于氧在水中的溶解度取決于溫度，因此DO水平的下降可能是由于水溫上升。這是許多工業過程將溫水(用于冷卻)泵入溪流和湖泊的相關環境副作用。

同樣，來自農業的高濃度肥料將導致水生植物的高速增長。當這些植物死亡時，它們被細菌分解會消耗大量氧氣，導致DO水平急劇下降。產生的生物群落被稱為死區。

由于這些因素，測量DO是水監測計劃不可或缺的工具。

由于水質的重要性，一些官方機構已經審查了淡水質量中DO水平(以及其他參數)對魚類生存、生長和繁殖方面的影響。隨后，出版了保護水生生物及其用途的DO濃度指南。這些機構包括美國環境保護局(美國EPA 1986，美國EPA SESD)和歐洲內陸漁業咨詢委員會(EIFAC 1973)。

1.4 溶解氧對工業的重要性

因為氧是一種活性分子，它在溶液中的濃度對氧化性質有很大影響。特別是金屬部件會因腐蝕而迅速惡化。例如，鐵可以在氧和水的存在下快速氧化形成氧化鐵(即銹)。這種DO測量的應用幾乎完全是預防性的，以便盡可能長時間地保存金屬部件。

類似的預防性應用是控制食品(和其他生物制品)的保質期。因為這些產品的大多數腐爛過程由需氧發酵(即它們消耗氧氣)組成，所以確保低水平的DO是保證長保質期的必要步驟。

未完，待續。。。。。。