影響您的溶解氧測量？

水生環境中的溶解氧對大多數物種至關重要，系統了解水中的溶解氧水平對水生環境管理人員，養殖及研究人員等同樣重要。在我們測量溶解氧的時候，必須考慮到溫度、鹽度、氣壓、流量這4個變量。

1） 溫度如何影響溶解氧測量

測量溶(rong)解氧最重要的變量是(shi) - 溫度。因(yin)此，確(que)保(bao)儀器上的溫度傳感器正(zheng)確(que)測量非常重要，因(yin)為溫度以兩種方式影響(xiang)DO測量。下(xia)(xia)表是(shi)在標準大氣壓下(xia)(xia)純水中的飽和溶解(jie)度(du)下(xia)(xia)溶解(jie)氧含量。可以看到在均(jun)為飽和狀態下(xia)(xia)，不同(tong)溫(wen)度(du)下(xia)(xia)溶解(jie)氧的含量是(shi)不同(tong)的。

溫度和擴散

首先，由于分子活度的增加或減(jian)少，氧(yang)通過(guo)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)探針(zhen)的膜或光學(xue)探針(zhen)的傳感(gan)(gan)元件的擴散隨溫(wen)度(du)而變(bian)化(hua)(hua)。根據穩態電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)傳感(gan)(gan)器的膜材料，基于溫(wen)度(du)的擴散速率(lv)變(bian)化(hua)(hua)可(ke)能高達每攝(she)氏(shi)度(du)約4%，快(kuai)速脈(mo)沖傳感器為每攝(she)氏度(du)1%，光學傳感器約(yue)為每攝(she)氏度(du)1.5%。

例如，如果樣品的溫度從20°C變化(hua)到15°C，則探頭信號(hao)會(hui)根據(ju)所使用的傳感器而(er)變化(hua)，從而(er)降低溶解氧飽和度(du)(du)讀數(shu)，即使水的飽和度(du)(du)百分比沒有變化(hua)。

因此，必須對(dui)傳感(gan)器信號進行溫(wen)度(du)變化(hua)補(bu)償。一(yi)般通過(guo)在較舊的(de)模擬儀器的(de)電路中添加熱敏電阻來完成的(de)。對(dui)于較新的(de)數(shu)(shu)字儀器，該軟件使(shi)用專有算法補(bu)償溫(wen)度(du)變化(hua)，這些算法使(shi)用探頭熱敏電阻的(de)溫(wen)度(du)讀數(shu)(shu)。

對于光學溶解氧傳感器，一般的(de)熒(ying)光探(tan)針材料的(de)溫度變(bian)化符(fu)合Arrhenius（阿列紐(niu)斯）方程。

可以看到(dao)它是遵循(xun)指(zhi)數(shu)方程式，當然不同的指(zhi)示探針和不同的包(bao)埋會影響它的具體(ti)參數(shu)，但(dan)總(zong)體(ti)趨(qu)勢不變(bian)。

溫度和氧氣溶解度

到目(mu)前(qian)為(wei)止，所(suo)描述的調整僅補償溫(wen)度(du)對(dui)通過膜(mo)或傳(chuan)感元件的氧氣擴散(san)速率的影(ying)響(xiang)。除了這(zhe)種效果外，溫(wen)度(du)還會影(ying)響(xiang)水(shui)的溶(rong)解(jie)(jie)氧能力(li)。一個(ge)科學事(shi)實是，氧氣在水(shui)中的溶(rong)解(jie)(jie)度(du)與溫(wen)度(du)成(cheng)正比。

然而(er)(er)，溶解氧濃度(du)會隨著溫度(du)而(er)(er)變化，因為(wei)氧氣(qi)在水中的溶解度(du)會隨著溫度(du)而(er)(er)變化。例如，在15ºC下，水可以溶解10.08 mg / L，而30ºC水只能(neng)溶解7.56 mg / L的(de)氧(yang)(yang)氣，即使兩個樣品的(de)飽和度百(bai)分比值均為(wei)100%。因此，我們必須根據樣品的(de)溫度，補償溶解氧(yang)(yang)濃(nong)度讀數。

根(gen)據飽和度百分比測定溶解(jie)氧 mg/L

下面說(shuo)明如何(he)將飽(bao)和度百分(fen)比轉換為(wei) mg/L（也稱為(wei) ppm 或(huo)百萬分之一）。

為了進行這種轉換，必須知道樣品的溫度和鹽度。這(zhe)就(jiu)是為(wei)什么(me)在(zai)計(ji)算mg / L值時必須使用準(zhun)確(que)的溫度值的原因。

第一(yi)步：確定樣品的飽和度、溫度和鹽(yan)度百分比。

第二步：將飽和(he)度(du)(du)讀數乘(cheng)以氧(yang)溶解(jie)度(du)(du)表的相應列（取決于(yu)鹽度(du)(du)）和(he)行（取決于(yu)溫度(du)(du)）中的值。

例：

第一步：在20ºC下測量樣品具有80%的(de)溶解氧飽和度，0 ppt鹽度(du)

第二步：將 0.80（即溶解氧飽和度百分比）乘以 9.09（0 鹽(yan)度和(he) 20ºC 時氧溶解度(du)表(biao)的(de)值(zhi)）= 7.27 mg/L。

結果：7.27是mg / L值，對應于20ºC下(xia)鹽度為零的樣品的80%溶解氧飽和度讀數(shu)。

2） 鹽度如何影響溶解氧測量？

影響溶氧濃度的第二個變量是水樣的鹽度。雖然飽和度百分比讀數不是水的鹽度（或溶(rong)解固體含(han)量）的函數，但溶(rong)解氧濃度隨(sui)鹽度變化而(er)改變。

隨著水的鹽度增加，其溶解(jie)氧(yang)的能力降(jiang)低。例如，在25ºC下鹽(yan)度為0 ppt的飽和(he)氧淡水(shui)含有8.26 mg / L的氧氣(qi)，而在相同壓力和(he)溫度下的氧飽和(he)海水(shui)（~36 ppt）僅含有6.72 mg / L的溶解氧。

因(yin)此，鹽度(du)（以及(ji)溫(wen)度(du)）必須考(kao)慮儀器的溶(rong)解氧計算(suan)。該(gai)計算(suan)基(ji)于飽(bao)和度(du)讀數(shu)百分比，溫(wen)度(du)讀數(shu)以及(ji)使用水和廢水檢(jian)查(cha)標準方(fang)法中的公式測(ce)量或輸入的鹽度(du)值。

糾正鹽度

傳感器在計算溶解氧時使用的鹽度值是通過兩種方式之一獲得的，具體取決于所使用的傳感器。可同時測量電導率的蛙視多參數傳感器（BSM-2）。電導率傳感器(qi)測量(liang)的(de)鹽度(du)值用于(yu)mg / L計算。因此，重要的是(shi)要確(que)保電導率傳(chuan)感器(qi)經過校準(zhun)和準(zhun)確(que)讀取，以獲得準(zhun)確(que)的溶解氧 mg/L讀數。

對于沒有電導率傳感(gan)器的(de)蛙視溶解氧(yang)傳感(gan)器，最終用(yong)戶必須手動輸入樣品的(de)鹽(yan)度(du)值(zhi)。請(qing)參閱下面的(de)鹽(yan)度(du)指南，了解各種(zhong)類型水(shui)的(de)典型鹽(yan)度(du)值(zhi)列表。

鹽(yan)度(du)指南 - 按水類型劃分(fen)的平均鹽(yan)度

*鹽度是根據實用鹽度標度從電導率和溫度讀數確定的無單位測(ce)量值，該量表可在水和(he)廢(fei)水檢查(cha)的標準方法(fa)中(zhong)找到(dao)。

通(tong)過實際鹽度(du)標(biao)度(du)確定的鹽度(du)值被命名(ming)為“ppt”，因為(wei)這些值非常接(jie)近以前(qian)使(shi)用的(de)(de)方法確定(ding)(ding)的(de)(de)鹽(yan)(yan)度，其中報告了給定(ding)(ding)質(zhi)(zhi)量水中溶(rong)解鹽(yan)(yan)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量（千分之一）。今(jin)天，ppt通常被PSU（實(shi)用鹽(yan)(yan)度單位）取代，作為(wei)描述由(you)實(shi)用鹽(yan)(yan)度表(biao)計(ji)算(suan)的(de)(de)鹽(yan)(yan)度的(de)(de)單位; 但(dan)是，這些值是等效的(de)(de)，因為(wei)它們(men)由(you)相同的(de)(de)方法確定(ding)(ding)。

在對不(bu)同(tong)鹽(yan)(yan)度(du)(du)的(de)水(shui)進(jin)行(xing)采樣時，例如(ru)在咸淡水(shui)（如(ru)河(he)口或沿海(hai)濕地）中，建議(yi)您(nin)校準使用溶(rong)氧(yang)(yang)傳(chuan)感(gan)器時，如(ru)果您(nin)必須手動輸入鹽(yan)(yan)度(du)(du)值，請使用將要測量的(de)水(shui)的(de)值。如(ru)果您(nin)有電導(dao)率傳(chuan)感(gan)器和溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)傳(chuan)感(gan)器，請確(que)保(bao)正(zheng)確(que)校準電導(dao)率，以補償正(zheng)確(que)的(de)鹽(yan)(yan)度(du)(du)值。

3） 氣壓如何影響溶解氧測量？

關于溶解氧校準和測量中的潛在影響，另一個因素是氣壓。

氣(qi)壓影響空氣(qi)或(huo)水樣品中的(de)氧(yang)氣(qi)壓力。例如，空氣(qi)中氧(yang)氣(qi)的(de)百分比(bi)始(shi)終(zhong)為(wei)21%，但氧氣(qi)的(de)實際壓(ya)(ya)力隨(sui)氣(qi)壓(ya)(ya)的(de)變化而變化。在海平(ping)面上(shang)，氧氣(qi)的(de)壓(ya)(ya)力為160毫米汞(gong)柱(zhu)(zhu)（0.21 x 760毫米汞(gong)柱(zhu)(zhu)）。

在完_全充氣的(de)樣(yang)品中，傳感(gan)器測量的(de)飽和度百分比為100%（160/160 x 100%）。如果(guo)樣品的溫(wen)度為25ºC，傳感(gan)器將(jiang)根據氧溶解度表將(jiang)溶解氧濃度計算(suan)為8.26 mg / L。當樣品(pin)在高度上移動(dong)并(bing)保(bao)持空氣飽(bao)和時，氣壓會(hui)降(jiang)低，樣品(pin)中的氧(yang)氣壓力(li)也會(hui)降(jiang)低。

在海拔343米處，氧(yang)氣壓(ya)力為153 mmHg（0.21 x 730 mmHg），在完_全充氣的樣品中，探頭讀取的相對于海平面的飽和度百分比為95.6%（153/160 x 100%）。如果樣品的溫度為25ºC，儀器將根據氧溶解度表計算(suan)出7.92 mg / L或8.26的(de)96%的(de)溶解氧濃度。

蛙視傳感建議，定期對您的溶解氧傳感器進行適當的校準，或(huo)者(zhe)至少快速檢查溶氧(yang)%值(zhi)是否讀數在(zai)海拔/氣壓下應讀數的(de)+/-2%或+/-1%以(yi)內。

4） 流量如何影響溶解氧測量？

有許多因素會影響您的溶解氧測量。到目前為止，我們已經了解了溫度，鹽度，氣壓的影響，接下來解決流量依賴性問題。

電化學傳感(gan)器(qi)，如Clark（Leland Clark）極譜(pu)法傳感器，在測量過程中(zhong)消耗氧氣，因此需要樣(yang)品(pin)移(yi)動(dong)，否則(ze)讀數將(jiang)被(bei)人為地降(jiang)低。

然而，光學傳感器(qi)使用非消(xiao)耗性方法進(jin)行溶解氧(yang)測量(liang)，從而無需流量(liang)依賴性或(huo)攪拌要求(qiu)的傳感方法。

下(xia)圖說明了(le)光學傳(chuan)感器的(de)這一優勢。第一種是在(zai)空氣飽和的(de)水(shui)樣品中使用穩態極譜傳(chuan)感器測量(liang)的(de)數(shu)據圖，其(qi)中機械攪(jiao)(jiao)拌棒提供了(le)足(zu)夠的(de)樣品移動(dong)。當攪(jiao)(jiao)拌機關閉時，讀(du)數(shu)開始(shi)下(xia)降(jiang)，導致人為地(di)降(jiang)低溶解氧測量(liang)值。

第二(er)種是在同(tong)一空(kong)氣飽和的(de)水(shui)樣品中使用(yong)光學傳感(gan)器(qi)(qi)測量(liang)的(de)數據圖，其(qi)中樣品移動仍(reng)由攪拌棒提(ti)供。當關閉攪拌機(ji)構進行光學測量(liang)時(shi)，讀(du)數依(yi)然保持恒定(ding)和準(zhun)確，證明光學傳感(gan)器(qi)(qi)不依(yi)賴于(yu)流量(liang)。這是光學傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)一個(ge)巨大的(de)優(you)勢，特別(bie)是對于(yu)低流量(liang)應用(yong)，或樣品移動困(kun)難時(shi)。

針對不同應用，蛙視開發了基于熒光猝滅原理的多種光學溶解氧傳感器。包括常溫常壓使用的ppm級(ji)溶解氧，常溫耐一定(ding)溶劑的ppb級(ji)溶(rong)解氧，耐(nai)高(gao)溫消毒(du)溶(rong)解氧，針刺式溶(rong)解氧以及光(guang)纖式溶(rong)解氧產(chan)品。。。見下圖。

ppb級溶解氧傳感器

耐高(gao)溫消毒(du)溶(rong)解氧傳感器