水体常规理化性质测定---DO

水体常规理化性质测定---溶解氧的测定本科生态学实验华师生科院环境生物技术学科组杨劭2013.5实验内容介绍实验目的实验原理实验步骤结果计算和分析生态系统类型生态系统(ecosystem)的结构生态系统的结构：非生物、生物部分气候因子（光、温等及其他物理因子）1．非生物部分无机物质（H2O、N、P、K、Ca等矿质元素）有机物质（糖、蛋白质、脂类、腐殖质等）（1）生产者—绿色植物（把太阳能输入生态系统）生态系统草食动物（一级消费者）(herbivores)一级肉食动物（以食草动物为食，统称二级消费者）2．生物部分（2）消费者肉食物动物二级肉食动物（大型肉食动物）称三（能量传递）(comsumers)(carnivores)级消寄生者三级肉食动物（顶极肉食动物）费者杂食动物腐食性动物（3）还原者（分解者）(reducers)生态系统的基本结构（组成部分）分析了解环境因子的意义生态系统是由生物群落和其周围的无机环境组成的统一整体。非生物环境条件对生物的生存和繁殖有显著的影响。因此了解生态系统的环境因子是生态学必不可少的内容。水生态系统的环境因子水生态系统的非生物环境因子主要有：pH温度溶解氧光照营养盐类盐度各种无机和有机污染物等。水生态研究中水体常规的理化性质监测指标有：pH，水温、溶解氧、固体悬浮物、透明度、水下辐射强度、浊度、碱度、总氮、总磷、氨氮、电导率、溶解性总固体、水色、高锰酸盐指数、5日生化需氧量（BOD5）等。由于理化指标较多，鉴于课程时间的限制，兼顾测定方法的代表性和指标的重要性，本实验选择水中溶解氧指标的测定为学习内容，了解并掌握其监测方法的类型、原理和操作。通过本实验的学习，不仅能了解生物生存的重要基础--氧在各类水体的浓度，还能通过本实验掌握水化学分析的基本方法，为学习各类水质指标的测定建立基础。溶解氧（Dissolvedoxygen,DO）1）水中的溶解氧是指水中的分子氧2）来源大气中21％氧在水中的溶解，水生生物的新陈代谢等。3）影响DO含量的因素：大气压、水温、含盐量、水中有机物的总量。影响溶解氧的因素氧的分压：海拔越高，溶解氧越低；气压：气压越高，溶解氧越高；水温：水温越高，溶解氧越低；盐度：盐度越高，溶解氧越低；水质。各种温度下饱和溶解氧值（101.3KPa）温度（℃)溶解氧（mg/L）温度（℃)溶解氧（mg/L）014.64189.46114.22199.27213.82209.08313.44218.9413.09228.73512.74238.57612.42248.41712.11258.25811.81268.11911.53277.961011.26287.821111.01297.691210.77307.561310.53317.431410.3327.31510.08337.18169.86347.07179.66356.95DO测定意义1）、DO是生物生存的基本要素；2）、DO是衡量水体污染的一个重要指标水的类型DO值地表水清洁水DO接近饱和含大量藻类水体DO过饱和(光合作用)受污染水体DO小于饱和值(微生物氧化好氧)地下水一般较小,深层为03)在废水生化处理过程中控制曝气速度：既保持好氧条件，又避免过多DO，浪费能源DO对活性污泥和生物膜的生长及活性影响很大4)DO是BOD测定的基础DO测定方法碘量法（包括修正碘量法）电极法（氧电极、荧光溶氧传感器）一、本实验的目的：１．熟悉水中溶解氧测定的3类主要方法的原理。２．掌握碘量法滴定的基本操作及标准溶液的配制及标定方法。３．掌握溶解氧电极法测定的基本操作规程。2MnSO4+4NaOH=2Mn(OH)2↓+2Na2SO42Mn(OH)2+O2=2H2MnO3H2MnO3+Mn(OH)2＝MnMnO3↓+2H2O(棕色沉淀)2KI+H2SO4=2HI+K2SO4MnMnO3+2H2SO4+2HI=2MnSO4+I2+3H2OI2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6•注：O2―→2Mn(OH)2―→2MnMnO3―→2I2―→4Na2S2O31mol的O2和4mol的Na2S2O3相当。二、实验原理1、碘量法VVcVVc83241)mg/L,O(322322322322OSNaOSNaOSNaOSNa2溶解氧•当水中含有氧化性物质、还原性物质及有机物时，会干扰测定，应预先消除并根据不同的干扰物质采用修正的碘量法。•叠氮化钠修正法：水样中NO2--N含量0.05mg/L,Fe2＋1mg/L时，适用于多数污水及生化处理出水；•高锰酸钾修正法：水样中Fe2＋1mg/L；•明矾絮凝修正法：水样有色或有悬浮物；•硫酸铜一氨基磺酸絮凝修正法：含有活性污泥悬浊物的水样；2、氧电极法Clark型氧电极。当外加一个直流电压为氧的极化电压时，则透过薄膜的氧分子在铂阴极上得到电子，被还原:O2+2H2O+4e-＝4OH-在阳极上，发生银的氧化反应：4Ag++4Cl-＝4AgCl+4e-氧的扩散速度越大则电流越大。电子部分光学部分传感器LDO™探头结构HACHLDO™探头的组成:-传感器-光学部分-电子部分探头3、LDO溶解氧传感器LDO的工作原理?传感器头部覆盖一层荧光物质；传感器中的LED光源发出一束蓝色光，照射在荧光物质上；荧光物质随即被这束蓝光激发；光电二极管探头传感器LDO的工作原理?当被激发的物质恢复原状时，会发射出红光；此红光会被传感器中的光电二极管测量到；传感器同时测量荧光物质从被蓝光激发到发射红光后恢复原态的时间；光电二极管探头传感器LDO的工作原理?当氧气与荧光物质接触后，则其产生的红色光的强度会降低；同时，其产生红光的时间也会缩短。光电二极管探头传感器氧气荧光指示分子透气性的聚合物基体非透气性透明物质LDO的工作原理?水样中溶解的氧气的浓度越高，则传感器产生的红光的强度就会越低。而其产生红色荧光的时间就会越短。OxygenConcentrationRedEmissionLightLDO的工作原理?不过，LDO测量的不是红颜色光的强度；LDO测量的是：从激发产生红颜色的光到该红颜色的光消失的时间。PhotoDiodeProbeSensorLDO的工作原理?LDO的工作原理?传感器上也安装有一个红光LED光源；在蓝色LED光源的两次发射之间，红色LED光源会向传感器发射一束红色LED光；这个红色LED光被作为一个内部标准(或者参比光)，与传感器产生的红色荧光进行比对。PhotoDiodeProbeSensor技术指标：LDO™传感器测量原理：化学荧光测量范围：0.00~20.00ppm；0.00~20.00mg/L;0~200%饱和度准确度：1ppm±0.1ppm；1ppm±0.2ppm重复性：0.05ppm电缆长度：标准10米，最长300米温度补偿：自动水样流速要求：无响应时间：90%的测量值的响应时间为30秒不受下列物质干扰：H2S，pH，K+，Na+，Mg2+，Ca2+，NH4+，Al3+，Pb2+，Cd2+，Zn2+，Cr（tot），Fe2+，Fe3+，Mn2+，Cu2+，Mi2+，Co2+，CN-，NO3-，SO42-，S2-，PO43-，Cl-，原油，Cl2-探头材料：FoamedNoryl和316SS一年之内无需校准极少的定期清洗极低的维护工作量不受流速的限制稳定的测量结果干扰少传感器不会中毒响应速度快无需极化快速准确HACHLDO™的特点硫代硫酸钠不稳定，在放置过程中Na2S2O3浓度会发生改变，故每次用时应进行标定，以确定其当前浓度。硫代硫酸钠标准储备溶液（0.025mol/L）标定：称取6.2g硫代硫酸钠（Na2S2O3•5H2O）溶于煮沸放冷的水中，加0.2g碳酸钠，用水稀释至1000mL，贮于棕色瓶中。在暗处放置7~14h后标定。三、碘量法实验步骤标定硫代硫酸钠250ml碘量瓶+100ml蒸馏水+1gKI+10.00ml，0.025mol/l重铬酸钾＋5ml（1＋5）硫酸用Na2S2O3滴定到淡黄色＋1ml淀粉溶液继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。摇匀，放置暗处5min计算：式中，V—滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积（ml）C—硫代硫酸钠的浓度，mol/L：OHSOKISOCrSOHKIOCrK24223424272274376NaIOSNaSNaI202642322210.000.025CV测定步骤（看视频）1、取样将胶皮管一端接水龙头，另一端插入溶解氧测定瓶瓶底，待水溢出几分钟后，取出胶管，迅速塞紧塞子；若水样有还原物悬浮物等，需硫酸铝钾沉淀后，取上清液测定。2、反应固定取好水样后，取下瓶塞，用刻度吸量管紧靠瓶口内壁，插入样品液面下0.5cm，准确加入1mL硫酸锰溶液，再用同法加入碱性KI溶液2mL。盖好瓶塞，颠倒混合数次，静置。待棕色沉淀物降至瓶内一半时，再颠倒混合一次，待沉淀物下降到瓶底。（一般在取样现场固定）。3、析出碘轻轻打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入5.0ml1+5硫酸。小心盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处5min。4、滴定吸取100.0ml上述溶液于250ml锥形瓶中用硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1ml淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。5、计算式中：M——硫代硫酸钠溶液浓度（mol/L）；V——滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积（ml）。10010008/,2VMlmgODO四、溶解氧测定仪使用步骤YSI仪器规格测量范围：0~20毫克/升准确率：±0.3毫克/升分辨率：0.01毫克/升仪器的校准校准程序①确定仪器校准室内的海绵是湿润的，将探头放入校准室内；②按下ON/OFF键启动仪器，等候溶解氧及温度的读数达到稳定；③同时按下▲▼键然后释放；④显示器将会提示输入当地的高度，使用▲▼键调整数值，按一下ENTER确认，再按ENTER进行盐度补偿设定。仪器的操作按下ON/OFF键，打开仪器；使用MODE键把读数在毫克/升模式或空气饱和度模式之间互换。电极没入水样中，不断轻轻晃动，等数值稳定，记录DO。•仪器使用注意事项①所有的校准其温度需与样本温度尽量接近；②高度单位以30米为一个单位；③校准室内的海绵要保持湿润；④电极使用前后必须清洗。五、LDO荧光探头测定溶氧量以HachHQ30d便携式溶氧仪为实验器材，进行溶氧量测定。开机，检查机器功能是否正常，将探头插入水下，停留20s读数，记录数值。使用后清洗干净探头，收好设备。六、结果记录和分析Na2S2O3标定体积（ml）Na2S2O3标定浓度（mol/L）水样体积（ml）Na2S2O3滴定体积（ml）水温（C）气压（kpa）水样DO(mg/L)碘量法氧电极LDO【作业】1.用碘量法测定水中溶解氧，怎样进行水样的采集与保存？2.简述碘量法测定水中溶解氧的原理。3.碘量法、Clark氧电极法、荧光传感器法测定溶氧量各自有何优缺点？