溶解氧指溶解在水中的氧，在水中以分子狀態(tài)存在， 是水質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一，通常用1升水中溶解氧的毫克數(shù)來表示。對于人類來說, 健康的飲用水中溶解氧含量不得小于6毫克/ 升 , 對于水中魚類而言, 溶解氧需大于4毫克/ 升才能保證其正常的生命活動。

1 影響水體中溶解氧含量的條件

水體, 不同于單純的水，它除了包括水之外, 還包括水中的植物、動物、底泥等, 屬于生態(tài)系統(tǒng)的概念范疇。因此水體中的含氧量與水體中生物群落的組成, 分布等密切相關(guān)。

(1) 兩種作用

水體中溶解氧的含量受到兩種作用的影響:

一是耗氧作用。包括需氧有機(jī)物降解時的耗氧、生物呼吸時的耗氧以及無機(jī)物的氧化耗氧等。所謂需氧有機(jī)物, 是指在微生物的生物化學(xué)作用的分解過程中需要消耗氧的有機(jī)物。

如糖類、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等。這類污染物若過量排放, 會大量消耗水中的溶解氧。生物呼吸的耗氧, 則指水中植物、動物及需氧細(xì)菌等需氧生物所耗的氧。無機(jī)物的氧化耗氧則指如Fe(鐵) 、H 2S (硫化氫)等還原性物質(zhì)在氧化過程中所消耗的氧。其中, 需氧有機(jī)物降解和生物呼吸所耗氧是主要的。

另一種作用是富氧作用。主要包括空氣中氧的溶解和水生植物的光合作用等。

(2) 環(huán)境因素

天然水體溶解氧的含量是各種環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果。除與水體中生物數(shù)量和有機(jī)物數(shù)量有關(guān)外, 還與大氣中的氧分壓、水溫、水層、水面狀態(tài)、水的流動方式等因素有關(guān)。正常情況下, 地表水的溶解氧含量一般為5毫克/ 升狀態(tài), 地下水溶解氧較少, 深層水中甚至無氧。

2 四種情況下水體中溶解氧含量的變化

(1) 正常情況下的變化

正常情況下, 各種水體都能保持一定的溶解氧水平, 但由于各種因素的綜合影響, 兩種作用相互消長, 使得水體中的溶氧量呈現(xiàn)一定的時空變化。

① 在時間上, 主要存在日變化和季節(jié)變化。

這主要是因?yàn)闇囟群凸庹?包括光照強(qiáng)度與日照長短) 等因素會隨著晝夜交替、季節(jié)變更而發(fā)生變化。這些變化進(jìn)而影響水中植物的光合作用, 需氧生物的耗氧情況, 以及氧在水中的溶解, 從而影響水體中溶解氧的含量變化。

以季節(jié)變化為例：我國南方湖泊生態(tài)系統(tǒng)一般在4月~5月時會出現(xiàn)一個溶氧量的高峰, 這是由于此時氣候已逐漸轉(zhuǎn)暖, 水溫較高, 光照強(qiáng)度逐漸增強(qiáng), 日照時間也不斷延長, 再加上冬季積累的無機(jī)養(yǎng)分, 利于浮游植物大量繁殖; 而且由于動物數(shù)量的增長總是滯后于植物, 此時水中動物相對數(shù)量較少, 耗氧量較少, 所以, 水中溶解氧會有大幅度增加。

此后, 由于無機(jī)養(yǎng)分的消耗, 動物數(shù)量的增加, 限制了水中植物數(shù)量增長; 而且, 動物的排泄物和動物遺體的分解, 也造成需氧型細(xì)菌耗氧量增加, 因此, 水中溶解氧會降至一個較低水平。而到了秋冬季, 氣溫下降, 光強(qiáng)減弱, 日照縮短, 水體生物群落中各種群的密度都會下降, 生物的生命活動也有所減弱, 但由于空氣與水體仍然存在氧的溶解平衡, 所以, 水體中溶解氧能保持一個不低的水平。

②在空間上, 主要存在垂直方向即不同深度的變化。

這是由于光能影響植物在水中的垂直分布, 進(jìn)而影響動物等其他需氧生物在水中的分布, 再加上水溫及水壓在垂直方向上的不同, 從而影響水中溶解氧的含量。一般說來, 水體表面與空氣直接接觸, 氧的溶解處于一種動態(tài)平衡; 同時表面浮游植物數(shù)量多, 光合作用強(qiáng), 釋放的氧多, 所以表層溶解氧含量較高。

隨著深度的增加, 光照越來越弱, 富氧作用溶解的氧與耗氧作用消耗的氧的比值越來越小, 水體中含氧量會越來越低。

(2) 輕度污染后的變化

輕度污染后水域生態(tài)系統(tǒng)通過自身的凈化作用能夠逐漸恢復(fù)其穩(wěn)定性。在這個過程中, 水體中溶解氧含量也會發(fā)生變化。以河流為例大多為5~10毫克/ 升, 一般清潔河流、湖泊可大于7毫克/ 升, 有風(fēng)浪時, 海水溶氧量可達(dá)14毫克/ 升, 水藻繁生的水體, 溶氧量常處于過飽和。

有時由于大量有機(jī)物排入河流, 導(dǎo)致需氧型細(xì)菌大量繁殖, 分解有機(jī)物消耗氧氣, 結(jié)果可能會使局部河段溶解氧大量減少。

有機(jī)物分解產(chǎn)生的氨態(tài)氮(HN 4+)等無機(jī)鹽離子, 又會使污染段下游藻類植物大量繁殖。這樣, 一方面藻類植物通過光合作用釋放氧氣, 增加水體中的含氧量。另一方面有機(jī)物的減少使得需氧型微生物數(shù)量下降, 減少了氧的消耗。所以, 水中溶解氧的含量在下游河段又會逐漸恢復(fù)并維持一定水平。

(3) 水體富營養(yǎng)化后的變化

水體富營養(yǎng)化后, 如果沒有得到及時遏制和處理, 就會導(dǎo)致赤潮或水華的出現(xiàn), 嚴(yán)重破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在這個過程中, 水體含氧量會呈現(xiàn)大起大落的明顯變化。

初期, 由于有足夠的無機(jī)養(yǎng)料, 藻類植物大量繁殖, 水中溶解氧含量迅速增加。

但隨后, 一方面大量藻類植物聚集在水的表層, 擋住陽光, 影響了空氣中的氧溶入水體深層和水中植物的光合作用; 另一方面, 浮游動物數(shù)量的隨后增長, 增加了對水中氧的消耗, 此外, 藻類和其他浮游生物死亡的遺體被需氧型微生物分解時, 又要消耗水中的溶解氧。這樣, 水中的溶解氧就會急劇減少。

(4) 石油污染對水中含氧量的影響

石油是近海海水中最主要的污染物, 大量的石油污染可導(dǎo)致水表面形成一層油膜, 而油膜的厚度只要超過0.0001厘米時, 就會妨礙大氣中的氧進(jìn)入水中, 阻止水與大氣之間的氣體交換，使水中溶解氧含量減少, 油膜還會反射和擋住陽光, 影響藻類的光合作用。

另外, 石油的粘性和其中的有毒成分, 能使水生動物窒息或中毒死亡, 遺體的分解也要消耗水中溶解氧, 進(jìn)一步使水中溶解氧含量降低。可見, 石油污染會導(dǎo)致水中溶解氧大幅度降低, 對海洋生態(tài)系統(tǒng)的危害極大。

從以上四種情況的分析可以看出, 水體含氧量的變化伴隨著水中生物群落的組成變化, 同時生物種群的數(shù)量增減反過來又影響水體中含氧量的變化。可見, 生物與環(huán)境是相互作用相互影響的。

另外, 水體含氧量還受到溫度、光照等其他生態(tài)因素的影響, 說明各種生態(tài)因素也是相互聯(lián)系相互影響的。環(huán)境對生物的影響實(shí)際上是各種生態(tài)因素對生物的綜合影響。

(來源：生物學(xué)教學(xué)2005年(第30卷) 第6期 作者：安克敬 甘肅省武威第二中學(xué) 本文承蒙韶關(guān)學(xué)院生物工程系微生物學(xué)教研室黃曉敏教授審閱)

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