如何測量水中的溶解氧

如何測量溶解氧？有幾種不同的方法可以測量水中的溶解氧，以下部分提供了概述。

比色法

色度計，也稱為濾光光度計，是測量顏色強度的儀器。使用這些儀器時，化學試劑會與樣品混合。如果存在目標參數，溶液將具有顏色，其強度將與被測參數的濃度成正比。

光線穿過裝有樣品溶液的試管，然后穿過彩色濾光片到達光電探測器。選擇濾光片以便選擇特定波長的光。當溶液為無色時，所有的光都會透過。對于有色樣品，光會被吸收，穿過樣品的光會成比例地減少。

有兩種不同的比色法測定 DO：靛藍胭脂紅和羅達嗪 D。靛藍胭脂紅與 DO 反應形成藍色復合物。相比之下，羅達嗪 D 與 DO 反應形成亮粉色復合物。

溫克勒滴定法

通過溫克勒滴定法測定 DO 濃度時也會使用試劑。在此方法中，試劑形成酸性化合物，然后用中和化合物滴定。此外，與比色法一樣，會產生顏色變化，并且通過觀察發生這種顏色變化的點來確定 DO 濃度。6

許多標準操作程序 (SOP) 仍然要求進行溫克勒滴定，特別是在確定生物需氧量 (BOD) 的廢水處理實驗室。溫克勒需要進行三次，并對結果取平均值。

電化學傳感器

與通過溫克勒滴定或使用比色計測量 DO 不同，電化學傳感器（也稱為膜覆蓋 DO 傳感器）不需要試劑。這些傳感器提供快速測量并且具有較寬的范圍，但水必須連續穿過膜，因為測量過程中會消耗氧氣。

電化學傳感器有兩種類型：極譜式和原電池式。1956 年，Leland Clark 博士在與 YSI 科學家合作時發明了極譜電極。后來開發了原電池，但它測量溶解氧的方式與極譜傳感器相同。任一傳感器類型均可與ProQuatro和Pro20等 YSI 儀器一起使用。

電化學溶解氧傳感器由陽極和陰極組成，陽極和陰極被透氧膜限制在電解質溶液中。溶解在樣品中的氧分子在陰極被還原（即消耗）之前擴散通過膜。該反應產生從陰極傳輸到陽極的電信號，最終到達儀器/儀表。

通過膜擴散的氧氣量與膜外氧氣的分壓和濃度成正比。隨著氧氣濃度的變化，通過膜擴散的氧氣也會變化，這會導致探頭電流發生變化按比例。

極譜法

極譜傳感器有銀陽極和金陰極。這些材料需要在使用前將探頭預熱或極化 - 這大約需要 10 分鐘。極譜傳感器比原電池傳感器具有更長的使用壽命，因為它并不總是開啟（即不總是極化）。

伽伐尼

原電池傳感器有一個鋅陽極和一個銀陰極。這些材料使傳感器即使在儀表關閉時也能持續極化，因此不需要預熱期。始終開啟有一個缺點——這些傳感器的壽命比極譜傳感器短。

光學傳感器

光學和電化學傳感器有一些相似之處。首先，這些傳感器測量樣品中溶解的氧氣的壓力。“原始"讀數表示為 DO%，影響 DO% 的變量是大氣壓力。氣壓越高，進入水中的氧氣就越多。值得注意的是，DO mg/L 是根據 DO%、溫度和鹽度計算得出的。

與電化學傳感器一樣，使用光學傳感器時不需要試劑。進行測量時，這兩種傳感器類型也直接放置在樣品中。

光學溶解氧傳感器有幾個關鍵結構。光學 DO 傳感器的傳感器蓋包含一個擴散層，DO 在該擴散層上不斷移動。與電化學傳感器不同，測量過程中不會消耗氧氣，因此水不需要連續流過傳感器蓋。

還有不同的 LED，其中一種（我們大多數 YSI 傳感器中的藍光）會導致傳感器蓋的另一層（染料層）發光（即發光）。

當氧氣穿過擴散層時，它會影響染料層的發光。通過傳感層的氧氣量與傳感層中的發光壽命成反比。發光的壽命由傳感器測量并與參考值（在我們的示例中為紅光）進行比較，從而可以將 DO決定。