🫧 水中溶解氧
用膜电极以电化学法测定水中溶解氧浓度。评价水体生态状态的关键指标。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 5814:2013-04
- 类别: 理化
- 操作步骤数: 9
- 各步骤合计时间: 31 分钟–33 分钟
- 测量范围: 0–20 mg O₂/L（0–200% 饱和度）
- 分辨率: 0,01 mg/L（0,1% 饱和度）
- 准确度: ±0,1 mg/L 或 ±1% 饱和度
概述
溶解氧（DO）是天然水体最重要的水质指标之一。它决定水生生物的生存、河流与湖泊的自净过程；缺氧会导致鱼类死亡与生态系统退化。20 °C、常压下水的饱和溶解氧浓度约为 8,84 mg O₂/L。
溶解氧测定的关键应用包括：地表水监测（欧盟水框架指令）、污水处理工艺控制（活性污泥曝气）、BOD5 检测（第 0 天与第 5 天的氧浓度测定）、水产养殖与渔业。
ISO 5814 方法采用带透气膜的电化学电极 —— 比经典的温克勒滴定法（ISO 5813）更快捷方便，无需加入试剂，并可现场使用。电极有两类：原电池式（无需外加电源，如 WTW CellOx）与极谱式（需极化，如 Clark 电极）。
方法原理
电化学电极由阴极（金、银或铂）与阳极（银、铅或锌）组成，浸于电解液（KCl、KOH 或 NaOH）中，并以透气膜（PTFE、PE、FEP）与被测水样隔开。氧透过膜扩散并在阴极被还原：
阴极：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ 阳极：Ag → Ag⁺ + e⁻（或 Pb → Pb²⁺ + 2e⁻）
产生的电流与样品中氧分压成正比。溶氧仪结合温度与大气压将电流换算为溶解氧浓度 [mg/L] 或饱和度 [%]。
现代光学电极（荧光淬灭式，如 WTW FDO 925）—— 基于氧对荧光的淬灭 —— 不消耗氧，无需流动，使用寿命更长。
应用领域
- 地表水监测 —— 河流、湖泊、水库（水框架指令）
- 污水处理厂曝气过程控制
- BOD5 检测 —— 第 0 天与培养 5 天后的溶解氧测定
- 水产与养鱼 —— 溶氧状况控制
- 饮用水检测（地下水与处理后水）
- 水体生态状态评价 —— 水质分级
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 测量范围 | 0–20 mg O₂/L（0–200% 饱和度） |
| 分辨率 | 0,01 mg/L（0,1% 饱和度） |
| 准确度 | ±0,1 mg/L 或 ±1% 饱和度 |
| 响应时间（T90） | 30–180 秒（视电极类型） |
| 测量温度 | 0–50 °C（带自动补偿） |
| 20 °C 饱和值 | 8,84 mg O₂/L（压力 1013 hPa） |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 5814:2013-04
- 标准名称（波兰语）
- Jakość wody -- Oznaczanie tlenu rozpuszczonego -- Metoda z czujnikiem elektrochemicznym
- 标准名称（英语）
- Water quality — Determination of dissolved oxygen — Electrochemical probe method
分步操作程序
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电极准备
检查膜（有无破损、膜下气泡）。电化学电极 —— 检查电解液液位，必要时更换膜。光学电极 —— 检查传感帽。
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电极极化
测量前至少提前 15 分钟开机（极谱式电极需要极化）。原电池式与光学电极即开即用。
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校准 —— 水蒸气饱和空气
将电极置于水面上方（水蒸气饱和的空间）或实验室空气中。输入当前大气压。在约 100% 饱和度处确认校准。
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零点验证（可选）
将电极浸入 Na₂SO₃ 溶液（DO = 0 mg/L）。检查读数是否 <0,2 mg/L。多用于两点校准，通常非必需。
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样品准备
采样后立即分析（氧含量变化很快！）。不得曝气，不得剧烈搅动。记录样品温度与大气压。
-
溶解氧测定
将电极浸入样品（液面以下至少 3 cm）。电化学电极须保持轻微流动（搅拌或移动电极）；光学电极无需流动。待读数稳定。
-
读取结果
记录 DO 值（mg O₂/L）和／或饱和度（%），并记录测量温度。做平行测定 —— 两次差值不超过 0,2 mg/L。
-
质量控制
测定空气饱和水 —— 读数应为 100±5% 饱和度。每周用 Na₂SO₃ 检查一次空白。
-
测定后维护
用去离子水冲洗电极。置于潮湿环境保存（帽内放湿海绵）或浸于水中。切勿干燥保存！
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 实验室溶氧仪 | WTW inoLab Oxi 7310、Hach HQ40d、YSI ProODO | 4 000–15 000 PLN |
| 电化学氧电极 | WTW CellOx 325（原电池式）、WTW StirrOx G（自搅拌式） | 2 000–5 000 PLN |
| 光学氧电极（LDO） | Hach IntelliCAL LDO101、WTW FDO 925（荧光式） | 3 000–8 000 PLN |
| 磁力搅拌器 | IKA C-MAG MS 4，为电化学电极提供流动 | 1 500–4 000 PLN |
| 气压计 | 用于大气压修正（现代溶氧仪多已内置） | 200–500 PLN |
| 玻璃烧杯 250 mL | DURAN 硼硅玻璃 | 20–40 PLN/个 |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 电极电解液（KCl） | 7447-40-7 | 原电池式与极谱式电极用 KCl 溶液（1–3 mol/L）。每 1–6 个月更换一次。 |
| 电极膜 | — | PTFE 或 PE 膜，原电池式电极每 2–4 周更换一次，或在损坏时更换。 |
| Na₂SO₃ 溶液（除氧） | 7757-83-7 | 亚硫酸钠 —— 用于配制 DO = 0 mg/L 的溶液（零点验证）。10 g/L + 痕量 CoCl₂。 |
| 空气饱和水 | — | 用于校准 —— 以曝气头曝气至少 30 分钟（DO ≈ 该温度与压力下的饱和值）。 |
职业健康与安全
- 亚硫酸钠 Na₂SO₃ —— 有刺激性，避免接触皮肤与眼睛
- 氯化钴 CoCl₂ —— 有毒、致癌（1B 类）。在通风柜中操作，佩戴丁腈手套。
- 污水样品可能具传染性，须戴手套
- 必须佩戴护目镜并穿实验服
- KCl 电解液 —— 风险低，但应避免接触眼睛
培训与视频资料
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 5814:2013-04 — 《Water quality — Determination of dissolved oxygen — Electrochemical probe method》。
该方法的原理是什么？
电化学电极由阴极（金、银或铂）与阳极（银、铅或锌）组成，浸于电解液（KCl、KOH 或 NaOH）中，并以透气膜（PTFE、PE、FEP）与被测水样隔开。氧透过膜扩散并在阴极被还原： 阴极：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ 阳极：Ag → Ag⁺ + e⁻（或 Pb → Pb²⁺ + 2e⁻） 产生的电流与样品中氧分压成正比。
测量范围和准确度是多少？
测量范围：0–20 mg O₂/L（0–200% 饱和度）；分辨率：0,01 mg/L（0,1% 饱和度）；准确度：±0,1 mg/L 或 ±1% 饱和度；响应时间（T90）：30–180 秒（视电极类型）。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 31 分钟–33 分钟。整个程序共 9 个步骤。
需要哪些设备？
实验室溶氧仪、电化学氧电极、光学氧电极（LDO）、磁力搅拌器、气压计、玻璃烧杯 250 mL。核心仪器的参考价格（实验室溶氧仪）：4 000–15 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
地表水监测 —— 河流、湖泊、水库（水框架指令）；污水处理厂曝气过程控制；BOD5 检测 —— 第 0 天与培养 5 天后的溶解氧测定；水产与养鱼 —— 溶氧状况控制；饮用水检测（地下水与处理后水）；水体生态状态评价 —— 水质分级。
需要采取哪些安全防护措施？
亚硫酸钠 Na₂SO₃ —— 有刺激性，避免接触皮肤与眼睛；氯化钴 CoCl₂ —— 有毒、致癌（1B 类）。在通风柜中操作，佩戴丁腈手套。；污水样品可能具传染性，须戴手套；必须佩戴护目镜并穿实验服；KCl 电解液 —— 风险低，但应避免接触眼睛。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 5814。