⚗️ 水中溶解氧——光学传感器（发光法、荧光猝灭）
三句话速览
把带有含发光体探头帽的探头浸入水中；脉冲LED光激发发光体，其发光被氧猝灭，光电探测器测量相移或发光寿命——由此计算氧浓度（mg/l）和饱和度（%）。该检测依据 ISO 17289:2014 (EN ISO 17289:2014)；检出限：0.1或0.2 mg/l（按制造商规定）；也可测量100 %以上的饱和度。整个程序共 6 个步骤；主要用于：河流、湖泊和水库中氧的现场测量与连续监测（包括藻类繁殖时的过饱和）、污水处理厂——用LDO传感器控制活性污泥池的曝气、颜色很深和浑浊的水以及含有结合铁或碘物质、温克勒法失效的水。
要点速览
- 标准: ISO 17289:2014 (EN ISO 17289:2014)
- 类别: 理化
- 操作步骤数: 6
- 检出限: 0.1或0.2 mg/l（按制造商规定）；也可测量100 %以上的饱和度
- 测量量: mg/l（一位小数）和／或饱和度%（整数），并给出T、p和S
- 补偿: 温度（内置传感器）、大气压（气压计1 hPa）、盐度（表A.1，由20 °C时的电导率换算）
概述
ISO 17289:2014规定了用基于荧光猝灭原理的传感器测定水中溶解氧的光学方法。测量结果以mg/l的氧浓度、饱和度百分数或二者表示；按制造商的说明，视仪器不同可达到0.1或0.2 mg/l的检出限，多数仪器也能测量100 %以上的值（过饱和——在藻类大量繁殖时甚至可达200 %以上）。饱和度高于100 %时须防止脱气，低于100 %时须防止采样和测量过程中氧进入样品。该方法适用于现场测量、连续监测和实验室测量；对于颜色很深和浑浊的水，以及因含有结合铁和碘的物质而不适合温克勒滴定的水（这些物质干扰碘量法ISO 5813），它是首选方法之一。它适用于饮用水、天然水、废水和含盐水；对海水和河口水，测定浓度时必须进行盐度校正。在适用范围内的水中未发现干扰。
制造商把光学传感器（如发光式LDO探头）描述为利用光和发光材料工作的传感器；它们维护需求较少，校准保持得更好，硫化氢和其他溶解气体不影响其工作；在响应时间短的同时具有准确度、稳定性和重复性——这与需要频繁校准并需搅拌样品的原电池电极和克拉克电极不同。PKN目录中没有该标准的波兰语版（本条目中的波兰语标题为工作译文）。
方法原理
测量发光／荧光寿命或相移的光学传感器由探头帽中的发光体或荧光染料、光源（如LED）和光电探测器组成。脉冲光或调制光激发发光体，其发光在有氧存在时被猝灭；光电探测器把发射转换为电信号，由此计算相移或寿命——并据此得出溶解氧浓度。温度有两方面影响：影响膜中的猝灭过程（原始信号由内置温度传感器补偿——现代仪器自动完成）以及影响氧在样品中的溶解度；盐度的影响同样显著。为计算与大气接触的样品的饱和度百分数，需要大气压（手动输入或取自内置压力传感器）。多数传感器带有第二只LED作为补偿用的内部参比。试剂（仅用于校准）：2级水（ISO 3696）、无水亚硫酸钠或其七水合物、钴(II)盐（如CoCl₂·6H₂O）、抗坏血酸、1 mol/l NaOH、99.995 %氮气。仪器：带探头的测量仪器（不同型号在激发波长和发光体上有差别）和显示mg/l和／或饱和度%的仪表、分度值为0.5 °C或更小的温度计（通常内置）、分度值1 hPa的气压计（通常内置）。测量通常在现场直接于水中进行；若无法如此——在气密的流通容器中，或在采样后立即于单次样品中进行（不确定度较大）；充装容器时应尽量减少氧的吸收或脱气，无湍流地（层流）转移样品：把容器缓慢浸入；从水龙头取样时把惰性材料的管子伸到容器底部，并溢流至少3倍容积；只使用排水式泵（不用气泵）。测量时样品应以足够的流速掠过探头帽（自然水流、移动探头或磁力搅拌器），且不得有气泡。结果以mg/l表示，保留一位小数；饱和度w(O₂) = ρ(O₂)/ρ(O₂)_th × 100修约为整数，并给出温度、压力以及必要时的盐度（附录A：电导率–盐度、压力–海拔对照表）。
应用领域
- 河流、湖泊和水库中氧的现场测量与连续监测（包括藻类繁殖时的过饱和）
- 污水处理厂——用LDO传感器控制活性污泥池的曝气
- 颜色很深和浑浊的水以及含有结合铁或碘物质、温克勒法失效的水
- 海水和河口水（带盐度校正）、饮用水、工艺水
- 实验室测量（如BOD培养前后的氧）——传感器不消耗氧，也无需搅拌
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 检出限 | 0.1或0.2 mg/l（按制造商规定）；也可测量100 %以上的饱和度 |
| 测量量 | mg/l（一位小数）和／或饱和度%（整数），并给出T、p和S |
| 补偿 | 温度（内置传感器）、大气压（气压计1 hPa）、盐度（表A.1，由20 °C时的电导率换算） |
| 零点检查 | 每1 l水中至少1 g Na₂SO₃（另加约1 mg钴(II)盐以加快：20 min → 5 min），或碱性抗坏血酸（2 g + 25 ml 1 mol/l NaOH + 85 ml水；30 min），或纯氮 |
| 校准 | 在水蒸气饱和的空气中；每日检查以及条件变化后检查；无法校准或响应不稳定时更换探头帽；用温克勒法（ISO 5813）核对 |
| 采样 | 无湍流；从水龙头取样时溢流至少3倍容器容积；只用排水式泵 |
标准
- 标准编号
- ISO 17289:2014 (EN ISO 17289:2014)
- 标准名称（波兰语）
- Jakość wody — Oznaczanie tlenu rozpuszczonego — Metoda z czujnikiem optycznym (tłumaczenie robocze)
- 标准名称（英语）
- Water quality — Determination of dissolved oxygen — Optical sensor method
分步操作程序
-
仪器状态
检查传感器探头帽（无损伤；细小划痕通常无碍），必要时按制造商说明校准；每天以及温度或压力变化后在空气饱和条件下检查校准。
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零点检查
必要时把探头浸入含至少1 g亚硫酸钠的1 l水中（约1 mg钴(II)盐可把时间从约20 min缩短到5 min），或浸入约110 ml碱性抗坏血酸溶液中（2 g酸 + 25 ml 1 mol/l NaOH + 85 ml水，缓慢搅拌，使用前3 min配制；约30 min后响应），或浸入纯氮中；若仪器允许则校正零点。钴(II)盐有毒。
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饱和条件下的校准
按制造商规定在合适的容器中校准——在水蒸气饱和的空气中既简便又有效。当无法校准、软件不接受探头帽的响应，或响应不稳定或迟缓时更换探头帽；可用温克勒滴定（ISO 5813）核对数值。
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采样／现场测量
直接在水中测量。若无法如此——在气密的流通容器中或在采样后立即测量：把容器缓慢浸入；从水龙头取样时把惰性管子接到容器底部并溢流至少3倍容积；只用排水式泵，自底部充装并溢流，保持层流。
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测量
把探头浸入，使探头帽和温度传感器与水充分接触；保证探头帽被水流掠过（自然水流、移动探头、搅拌器）且无气泡；检查样品的温度、大气压和盐度（无自动补偿的仪器——按附录A校正）。
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结果与报告
给出以mg/l表示、保留一位小数的浓度和／或以%表示的饱和度（w(O₂) = ρ(O₂)/ρ(O₂)_th × 100，整数），连同水温、大气压和盐度；记录对ISO 17289:2014的引用、样品标识以及影响结果的情况。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 带发光式探头的光学溶氧仪（含发光体的探头帽、LED、光电探测器、参比LED） | 如LDO探头，探头帽约每2年更换一次（按制造商规定） | — |
| 内置温度传感器（分度值为0.5 °C或更小）和气压计（1 hPa） | 自动补偿 | — |
| 电导率仪 | 由20 °C时的电导率估算盐度（表A.1） | — |
| 气密流通容器或带伸至底部管子的样品容器 | 在水体之外测量 | — |
| 磁力搅拌器 | 保证探头帽处的水流（按说明书） | — |
| 带塞的110 ml容器（零点溶液） | 检查零点 | — |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 亚硫酸钠（无水或七水合物）和钴(II)盐 | — | 用于检查零点的无氧溶液（钴加快反应） |
| 抗坏血酸和1 mol/l NaOH | — | 备选的碱性零点溶液 |
| 氮气99.995 % | — | 在氮气氛中检查零点的备选方式 |
| 2级水（ISO 3696） | — | 校准溶液 |
职业健康与安全
- 可溶性钴(II)盐对人和水生生物有毒——小心量取，不得排入环境
- 1 mol/l氢氧化钠——护目镜和手套
- 钢瓶氮气——房间通风，固定钢瓶
- 水上现场测量——防止坠落和溺水
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 ISO 17289:2014 (EN ISO 17289:2014) — 《Water quality — Determination of dissolved oxygen — Optical sensor method》。
该方法的原理是什么？
测量发光／荧光寿命或相移的光学传感器由探头帽中的发光体或荧光染料、光源（如LED）和光电探测器组成。脉冲光或调制光激发发光体，其发光在有氧存在时被猝灭；光电探测器把发射转换为电信号，由此计算相移或寿命——并据此得出溶解氧浓度。
测量范围和准确度是多少？
检出限：0.1或0.2 mg/l（按制造商规定）；也可测量100 %以上的饱和度；测量量：mg/l（一位小数）和／或饱和度%（整数），并给出T、p和S；补偿：温度（内置传感器）、大气压（气压计1 hPa）、盐度（表A.1，由20 °C时的电导率换算）；零点检查：每1 l水中至少1 g Na₂SO₃（另加约1 mg钴(II)盐以加快：20 min → 5 min），或碱性抗坏血酸（2 g + 25 ml 1 mol/l NaOH + 85 ml水；30 min），或纯氮。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 6 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
带发光式探头的光学溶氧仪（含发光体的探头帽、LED、光电探测器、参比LED）、内置温度传感器（分度值为0.5 °C或更小）和气压计（1 hPa）、电导率仪、气密流通容器或带伸至底部管子的样品容器、磁力搅拌器、带塞的110 ml容器（零点溶液）。
该检测用于哪些场景？
河流、湖泊和水库中氧的现场测量与连续监测（包括藻类繁殖时的过饱和）；污水处理厂——用LDO传感器控制活性污泥池的曝气；颜色很深和浑浊的水以及含有结合铁或碘物质、温克勒法失效的水；海水和河口水（带盐度校正）、饮用水、工艺水；实验室测量（如BOD培养前后的氧）——传感器不消耗氧，也无需搅拌。
需要采取哪些安全防护措施？
可溶性钴(II)盐对人和水生生物有毒——小心量取，不得排入环境；1 mol/l氢氧化钠——护目镜和手套；钢瓶氮气——房间通风，固定钢瓶；水上现场测量——防止坠落和溺水。
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 ISO 17289。