环境化学 增加水中溶解氧(DO)与水污染治理的关系

增加水中溶解氧（DO）与水污染治理的关系

摘要：溶解氧值是研究水体自净能力的一种依据。水里的溶解氧被消耗，要恢复到初始状态，所需时间短，说明该水体的自净能力强，或者说水体污染不严重。否则说明水体污染严重，自净能力弱，甚至失去自净能力。本文旨在通过对于大量文献的阅读，使得自己能够更多的了解关于DO与水污染之间的关系，并让更多人认识到提高水体DO值的重要性。

关键字：溶氧量、DO、溶解氧、水质、水体、富营养化、藻类、鱼类

溶解氧(dissolved oxygen)是指溶解在水里O2的量，通常记作DO，用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个重要指标。它跟空气里氧的分压、大气压、水温和水质有密切的关系。在20℃、100kPa下，纯水里大约溶解氧9mg／L。有些有机化合物在好氧菌作用下发生生物降解，要消耗水里的溶解氧。如果有机物以碳来计算，根据C+O2=CO2可知，每12g碳要消耗32g氧气。当水中的溶解氧值降到5mg／L时，一些鱼类的呼吸就会发生困难。水里的溶解氧由于空气里氧气的溶入及绿色水生植物的光合作用会不断得到补充。但当水体受到有机物污染，耗氧严重，溶解氧得不到及时补充时，水体中的厌氧菌就会很快繁殖，有机物因腐败而使水体变黑、发臭。

溶解氧值是研究水体自净能力的一种依据。水里的溶解氧被消耗，要恢复到初始状态，所需时间短，说明该水体的自净能力强，或者说水体污染不严重。否则说明水体污染严重，自净能力弱，甚至失去自净能力。

从鱼塘养鱼的角度讲，DO值的大小也对鱼产量有重要的影响。鱼类用腮吸入水中氧气，以维持呼吸生存和代谢。当水中溶氧量很低时，鱼的呼吸困难，正常的生理活动受到影响，甚至受到生命威胁。例如：水中溶氧量降低到1mg/L以下时，鱼类就会严重浮头；降低到0.4mg/L时，开始死亡。在低DO值的水中，鱼的摄食量和消化率显著降低，而体制消耗增加，结果是饵料系数增加而生长缓慢。同时，在低养和缺氧状态下，从有机质的分解到水中正常的物质循环，都会受到抑制，有毒物质积累，水质恶化，生长的鱼类品质不佳。

通过上面的分析，水体中的DO值很低时，不仅会造成水质恶化，也会使得水中鱼类等生物大量死亡。其尸体腐烂、发臭，又会造成水污染的恶性循环。所以，如果要从根本上防治水污染，就要想方设法的提高水体DO值。

气体在溶液中的溶解度服从亨利—道尔顿定律。恒温下, 气体混合物中的每一组分在液体中的溶解度与其在液体上的分压成正比, 与气体混合物的总压及其他组分的含量无关。常压下, 空气中的氧分压是21%。一定温度下, 其与纯水达动态平衡时的溶氧量即为该水体的饱合溶氧量。水质污染和生物耗氧都会使溶氧量降低，而水体流动和水生植物的光合作用会增加溶氧量。

大量研究表明：水体耗氧90 %以上是由于COD 降解,而水体复氧85 %以上是由于大气中氧的的溶入。所以说，水生植物对于水体溶氧量的提高固然有一定的作用，但其也是造成水华的一个重要因素。例如：北京城区河湖清淤、硬化后, 水生维管植物极少, 藻类是主要的初级生产力。由于藻类密度大, 旺盛的光化学合成作用大量消耗了溶解在水体中的CO2，使水体PH值升高, 同时释放O2, 使水体DO增加。太阳降落后, 藻类的光合作用停止, 但水体中各种生物的呼吸作用和有机物的氧化分解仍继续进行, 使水体中CO2浓度增加, PH 下降, O2迅速减少, 直至黎明前的几个小时达到日周期中的最低值, 使水体处于缺氧状态, 导致鱼类等对敏感的水生生物窒息死亡。在温度较高的7、8、9月, 我们经常看到水面有死鱼、死螺漂浮。

以某条河流中DO值的数据统计来看，在图1中不难看出，3月份的最低值和7月份的最高值之比大约为四分之一。读图2可知该河在受到污染情况下的实际DO（溶解氧）和水温情况；而表格数据是在没有污染的情况下，水温和DO（溶解氧）之间的正常关系。用坐

标法观测图2数据，可知凌晨5：00该河实际DO（溶解氧）约为5.5～5.75（毫克/升）之间；而此时的实际水温大约是26℃。再比较表格数据可知，26℃水温下的DO饱和值为8.00。通过简单计算可知此时的DO饱和度仅为68%～72%左右。分析午后DO（溶解氧）过饱和的原因有以下两点：①随着午后水温的增高，饱和值下降；②光照增强，光合作用使水中生产者产氧量增加。

上图表明，水体每日的溶氧量受水温的影响会产生很大的变化，而且随季节的变化，溶氧量也会有很大的波动。这也就是夏季容易发生水华等水污染事件的原因。

湖泊水体自净过程中很多生物地球化学过程属于需氧反应,需要DO 的直接或间接参

与，如:C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

C11 H29O7N + 14O2 + H+→11CO2 + 13H2O+ NH4+

H2 S + O2 → H2 SO4

NH4+ + O2 → NO3-+ H+ + H2O

在比较清洁的河流和湖泊中，溶解氧一般在7. 5 mg/ L 以上；当溶解氧在5 mg/ L 以下时，各种浮游生物不能生存，大多数鱼类则要求溶解氧在4 mg/ L 以上；好氧微生物生存的先决条件是DO 应保持在2～5 mg/ L 之间；当溶解氧在2mg/ L 以下时，水体就会发臭。

溶解氧大小能够反映出水体受到的污染,特别是有机物污染的程度，是衡量水质的综合指标。日本用溶解氧为7. 5 、5 、2mg/ L ,分别作为河流、湖泊、海洋水体分级指标，我国地面水以溶解氧6 、5 、3 、2 mg/ L 为分级标准。

富营养化水体内表层水体以下的DO 浓度相当低甚至为零,但绝大多数情况下适合低等生物生长的营养源仍然存在。因而,在自然环境系统已遭受破坏、自身无法恢复的情况下,通过人为干预,采用工程、物理等方法改善水体溶解氧分布或是直接进行人工增氧,与人工藻类清除、土著微生物及动物培育与驯化等措施相配合,激活生物地球化学循环机制,改善或重建湖泊或河流的生态环境,是治理富营养化湖泊和黑臭河道、恢复河流或湖泊生态系统的有效途径。这种技术可以避免施用药物所产生的副作用,也不存在引入危险物种的风险,而且具有长期持久的效果。

人工辅助增氧方法实际上早在污水处理厂中得以运用,但在大规模水体污水处理中却鲜有报道。目前国内外运用比较多的是小池塘、鱼塘、小河道等的小范围人工增氧,一般采取深层曝气、水动力循环和机械增氧等方法。

在无污染的湖泊或河流中,水生生态系统能够健康运行,处于平衡状态。在富营养化水体