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水中溶解氧来源-什么是水中溶解氧
发布时间: 2022-06-22 预览次数:26次


大多数水生生物需要溶解氧(通常缩写为DO)才能生存,但这种氧气的来源不是水分子( H2O ).

DO是气态的,分子氧的形式为O2起源于大气或作为光合作用的副产品。一旦溶解在水中,它就可供生物体使用,并且可以在水生环境中的许多化学过程中发挥重要作用。除了溶解在水中外,这种氧气与我们呼吸的氧气没有什么不同。

溶解在水中的分子氧(圈)。分子氧不是来自水分子中的氧( H2O ).

溶解在水中的分子氧(圈)。分子氧不是来自水分子中的氧( H2O )

水中溶解氧的来源

地球大气层


分子氧可以通过多种方式从地球大气层进入水体。假设水的氧浓度低于其上方的大气。在这种情况下,分子氧会自然地从空气中扩散到水中,直到它被氧气完全饱和。当空气和水中的氧气浓度相同时,满足平衡条件。

当水和空气混合时,会发生水的曝气,导致水中的溶解氧水平增加。这在瀑布和急流中自然发生,或者当大风条件导致水体表面湍流时。

水生生物需要DO才能生存,这就是为什么一些水体有人工通气的原因。例子包括池塘中间的桨轮或喷泉,在水族箱中使用空气石



光合作用

溶解氧可以来自光合作用 - 这需要水,光和二氧化碳 - 或来自大气


光合作用


DO的另一个主要来源是光合作用。水生植物和藻类利用光合作用来产生新细胞并修复受损细胞。这个过程需要水、光能和二氧化碳。光合作用的副产品是可以溶解在水中的气态分子氧。并非所有植物都是平等的,因为其中一些比其他植物产生更多的氧气。

植物和藻类在光合作用发生的白天产生氧气。它们还将其用于呼吸,这是植物将葡萄糖(即光合作用期间产生的糖)和氧气转化为可用细胞能量的过程。1植物和藻类在白天产生的氧气远远超过它们消耗的氧气。到了晚上,植物和藻类不再产生氧气,但它们继续消耗氧气。与此同时,其他生物,如鱼类,全天候以稳定的速度消耗氧气。

因此,在健康的系统中,氧气浓度全天上升,夜间呼吸活动消耗氧气时下降。


瀑布可以增加水的氧饱和度

瀑布可以增加水的氧饱和度

什么是溶解氧过饱和度

自然环境中的溶解氧百分比值可以达到100%以上,但这怎么可能呢?

光合作用可能是过饱和度的重要驱动因素,因为这个过程会产生纯氧。有时它甚至可以解释高达500%的DO值!

另一个原因是温度的快速变化。虽然水与上面空气的平衡很少是快速的,但水体的温度可以迅速变化。所以,假设一旦太阳开始闪耀,一个停滞的湖泊的温度就会迅速上升5度。水中的溶解氧水平应随着温度的升高而降低。然而,如果空气和水之间的平衡不如温度变化那么快,那么从技术上讲,湖泊将被DO过饱和,直到再次建立平衡状态。

过饱和的另一个原因是湍流条件或其他任何可能导致空气和水混合的东西(例如,空气结石,白水急流)。


如果溶解氧传感器在海平面上校准,则假设水和空气处于平衡状态,则应将其校准到100%的饱和百分比。但是,如果气压小于760 mmHg怎么办?传感器将校准到什么?

假设一米确定的气压为750 mmHg。为了确定传感器将校准到什么,将750毫米汞柱除以760毫米汞柱;这等于98.68%(750毫米汞柱/ 760毫米汞柱= 98.68%)。在此压力下,只要水和空气处于平衡状态,饱和度就不能大于98.68%。因此,传感器将校准到98.68%。