2014年1月8日 星期三

溶氧(Dissolved oxygen, DO)

溶氧是好氧性微生物繁殖時,呼吸作用所必須之要素。自然界的水由於與大氣接觸,皆會溶解氧氣,這些溶解在水中的氧氣稱為水中溶氧。

影響氧氣在水中的溶解度包括:
(1)大氣各種氣體分壓、(2)水純淨度、(3)水溫。
(下圖為在各種溫度及鹽度下的溶氧量)


大氣中氧之分壓較水中氧之分壓大,則溶入水中之氧氣會增加;另外,水中鹽分含量亦會影響氧之溶解度,一般鹽分愈高,則溶氧愈低;溫度愈高,溶氧愈低。以20℃之純水為例,其飽和溶氧量為9.08mg/L,但20℃海水,飽和溶氧只有7.38mg/L。

水體中溶氧濃度經常受系統中生物、物理及化學程序影響而改變。
由於所有生物均仰賴氧氣來維持代謝,並產生能量進行細胞生長與再生,水中溶氧濃度對水生生物相當重要,此外水中溶氧量對魚類之生殖棲息有很密切之關係。一般河川水之溶氧量低於3.0mg/L時,對大多數之魚類不利甚至死亡,只剩吳郭魚及大肚魚等耐受性較高的魚類,溶氧量低於2.0mg/L時,一切魚類皆不能生存。若欲維持魚類之良好棲息環境,水中溶氧量必須達5.0mg/L以上。如翻車魚及台灣特有之櫻花鉤吻鮭等高級魚類,更須在溶氧6.0mg/L以上的水域才能生存。

在各種不同水體,溶氧量常是水質優劣的指標。以河川為例,溶氧量在未受污染區通常很高,甚至可達飽和溶氧量,但在遭受有機物污染時,水中微生物繁殖,消耗氧氣,溶氧值即降低,嚴重時甚至接近0mg/L,此外溶氧小於2.0mg/L之河川水,屬戊類水體,不適用於灌溉用水之用途。因此,在評估河川水質優劣時,水中溶氧之測定將是不可或缺的工作。

天然水體中之有機物泛指水中天然腐植質及生物之活動產物。生活污水、食品加工和造紙等工業廢水中,含有大量的有機物,如碳水化合物、蛋白質、油脂、木質素、 纖維等。若此類有機物未經處理而直接排放入水體,通過微生物生化作用,將分解為簡單的無機物質(二氧化碳和水),在分解過程中需要消耗水中的溶氧,在缺氧 條件高等植物下就發生腐敗分解、惡化水質。

在廢水處裡程序中,往往需要利用好氧性微生物來分解廢水中之有機污染物質,這時水中溶氧的控制,就顯得相當重要,為了維持適當的氧氣,不致因太多而浪費,太少而處理效果不佳。水中植物包括附生藻類和高等植物,附生藻類指可附著於水中任何物體上之水生植物,以硅藻和綠藻為主,附生藻類大量繁殖可能產生異味,植物腐爛後,微生物分解耗氧而使水中缺氧,此外藻類大量繁殖可能阻塞進水口等。此類植物則以蕨類植物門和種子植物門為主,在高等植物生長的水域裏,大型無脊椎動物的密度比沒有高等植物的水域高50倍。

另外,水生植物於白天行光合作用會使水中溶氧量增加。農田施肥過量或未分解之營養鹽可能隨灌溉排水流入水體中,其中所含之磷酸鹽和氮化合物,將助長溝渠內之雜草快速生長;或使水庫湖泊之藻類大量繁殖,而造成優養化之現象,因藻類夜間呼吸作用,消耗水中溶氧,危害魚類。故環境水體之溶氧量測實為重要。

(本教材取自學校實驗課本)

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