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什么是水中的溶解氧?

更新时间:2024-06-11点击次数:104

什么是水中的溶解氧?

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 (H 2 O)。

DO 是O 2形式的气态分子氧,源自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。除了溶解在水中之外,这种氧气与我们呼吸的氧气没有什么不同。

什么是水中的溶解氧?

                    图 1:溶解在水中的分子氧(圆圈)。分子氧并非源自水分子(H 2 O)中的氧。

水中溶解氧来源是什么?

地球的大气层

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

当水和空气混合时,水会发生曝气,导致水中溶解氧含量增加。这种情况在瀑布和急流处或者大风条件导致水体表面产生湍流时自然会发生。

什么是水中的溶解氧?

图2:瀑布可以增加水的氧饱和度。

水生生物需要溶解氧才能生存,因此有些水体需要进行人工曝气。例如,池塘中央的桨轮或喷泉、水族箱中空气石的使用,以及将空气泵入废水处理厂的曝气池以维持分解污染物的微生物。

对于污水处理设施来说,对水进行曝气可能是一笔相当大的开支,但越来越多的城市正在使用溶解氧传感器来优化曝气,从而降低能源成本。请参阅我们的《如何使用在线传感器控制活性污泥》以了解更多信息。

什么是水中的溶解氧?

图 3:曝气是许多废水处理设施处理过程中的关键步骤

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气态分子氧,可以溶解在水中。并非所有植物生而平等,因为其中一些植物比其他植物产生更多的氧气。

什么是水中的溶解氧?图 4:溶解氧可能来自光合作用(这需要水、光和二氧化碳)或来自大气

植物和藻类在白天进行光合作用时产生氧气。它们还消耗它进行呼吸,这是植物将葡萄糖(即光合作用过程中产生的糖)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多于它们消耗的氧气。到了晚上,植物和藻类不再产生氧气,但它们会继续消耗氧气。与此同时,鱼类等其他生物全天候以稳定的速度消耗氧气。

因此,在健康的系统中,氧气浓度在白天会上升,而在夜间呼吸活动消耗氧气时会下降。