解析：重要的水中溶解氧與水溫、鹽分、大氣壓的各種不同關(guān)系

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空氣中的分子態(tài)氧溶解在水中稱為溶解氧。水中的溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度等有密切關(guān)系。在自然環(huán)境中，空氣中的含氧量變動(dòng)不大，故水溫是主要的因素。氣溫越高，溶解度越小，氣溫越低，溶解度越大；但實(shí)踐證明，鹽分對(duì)水體中的溶解氧也有較大的影響。

一、水中氧氣的來源

溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。其來源一是水中溶解氧未飽和時(shí)，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個(gè)來源是水中植物通過光合作用釋放出的氧。

1、空氣的溶解

水面與空氣接觸，空氣中的氧氣將溶于水中，溶解的速率與水中溶氧的不飽和程度成正比，還與水面擾動(dòng)狀況及單位體積的表面積有關(guān)，也就與風(fēng)力和水深有關(guān)。氧氣在水中的不飽和程度大，水面風(fēng)力大和水較淺時(shí)，空氣溶解起的作用就大。

2、光合作用

水體中含有的水生植物與陽光的光合作用可釋放出氧氣，是水體中氧氣的另一主要來源。

3、一些水塘或水庫在補(bǔ)水的同時(shí)，可增加缺氧水體氧氣的含量。在工廠化流水養(yǎng)魚中的補(bǔ)水是充氧過程。在非流水養(yǎng)魚的池塘或水庫中，補(bǔ)水量較小，補(bǔ)水對(duì)魚池的直接增氧作用不大。

二、水中氧氣的消耗

1、魚、蝦等養(yǎng)殖生物呼吸

魚、蝦呼吸耗氧率隨魚、蝦種類、個(gè)體大小、發(fā)育階段、水溫等因素而變化。一般魚的呼吸耗氧率在63.5～665mg/kg·h，且隨個(gè)體的增大而增加。而耗氧率（以單位時(shí)間內(nèi)消耗氧氣的毫克數(shù)計(jì)）隨個(gè)體的增大而減小。在適宜的溫度范圍內(nèi)，水溫升高，魚、蝦耗氧率增加，即水溫和個(gè)體大小對(duì)生物的耗氧速率影響很大。

2、水中微型生物耗氧

水中微型生物耗氧主要包括：浮游動(dòng)物、浮游植物、細(xì)菌呼吸耗氧以及有機(jī)物在細(xì)菌參與下的分解耗氧。這部分氧氣的消耗也與耗氧生物種類、個(gè)體大小、水溫和水中有機(jī)物的數(shù)量有關(guān)。浮游植物也呼吸耗氧，只是白天其光合作用產(chǎn)氧量遠(yuǎn)大于本身的呼吸耗氧量。據(jù)研究，處于迅速生長(zhǎng)期的浮游植物，每天的呼吸耗氧量占其產(chǎn)氧量的10～20%。有機(jī)物耗氧主要決定于有機(jī)物的數(shù)量和有機(jī)物的種類（在常溫下是否易于分解）。通常把這一部分氧氣的消耗叫做“水呼吸”耗氧。

水體中微生物分解有機(jī)物時(shí)消耗水中溶解氧的量也就是我們通常所說的生化需氧量（BOD5)。

3、底質(zhì)耗氧

底質(zhì)耗氧比較復(fù)雜，主要包括：底棲生物呼吸耗氧，有機(jī)物分解耗氧，呈還原態(tài)的無機(jī)物化學(xué)物氧化耗氧等。

4、逸出

當(dāng)表層水中溶氧過飽和時(shí)，就會(huì)發(fā)生氧氣的逸出。靜止的條件下逸出速率是很慢的，風(fēng)對(duì)水面的擾動(dòng)可加速這一過程。

5、水體中的有機(jī)物、化學(xué)物質(zhì)消耗氧氣

水體中含有各種有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等還原性物質(zhì)，在氧化還原過程中會(huì)消耗氧氣，如水中的氨和硫化氫在有充足的溶解氧的情況下，經(jīng)過水生微生物的好氧分解作用，氨會(huì)轉(zhuǎn)化為亞硝酸再轉(zhuǎn)化為硝酸，硫化氫會(huì)轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，亞鐵鹽則轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵鹽。水中的還原性物質(zhì)如各種有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等在氧化還原過程中所消耗的氧氣量，即為化學(xué)需氧量（CODcr)，與生化需氧量（BOD5)一樣，化學(xué)需氧量（CODcr)值的大小可表示水中有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等還原性物質(zhì)多少，用以指示水中有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等還原性物質(zhì)的污染程度。

水體中之有機(jī)物，其碳素以不同的氧化狀態(tài)存在，某些碳素可被生物利用氧化，我們以生化需氧量來加以量化，而一般有更多的碳素可用化學(xué)氧化劑加以氧化，形成二氧化碳（CO2），我們則用化學(xué)需氧量來加以量化。然而，還有部分碳素?zé)o法以生物或化學(xué)方法加以測(cè)量。

總有機(jī)碳（TOC)是比起COD或BOD更為方便且更全面、直接的碳素表現(xiàn)方法。它是指所有機(jī)物結(jié)合之碳素，把水體中的所有有機(jī)物質(zhì)的含量以有機(jī)物中的主要元素一一碳的量來表示，是以碳含量表示水體中所有有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。

6、鹽分

各種酸、堿、鹽等無機(jī)物進(jìn)入水體（酸、堿中和生成鹽，它們與水體中某些礦物相互作用產(chǎn)生某些鹽類)，使淡水資源的礦化度提高和透明度降低，并且擠占、填充水分子之間的空隙，致使水體中的溶解氧降低。

三、溶解氧在水生生態(tài)系中的作用

溶解氧是魚、蝦等各種水生生物生存不可缺少的條件。魚、蝦等各種水生生物生活在水里，就像人活在空氣中一樣，必須不斷呼吸氧氣方能維持其正常生命活動(dòng)。魚、蝦等各種水生生物呼吸耗氧速率與各種內(nèi)因（如種類、年齡、體重、體表面積、性別、食物及活動(dòng)強(qiáng)度等）有關(guān)，也與外因（如溶解氧、pH、水溫等）有關(guān)。

對(duì)于水中魚類而言，溶解氧需大于4mg/L才能保證其正常的生命活動(dòng)。水中溶解氧含量偏低，如低于4mg/L，雖未達(dá)到窒息點(diǎn)，不會(huì)引起魚類的急性反應(yīng)，但會(huì)引起慢性危害，魚、蝦就會(huì)游向水面，呼吸表層水溶氧，嚴(yán)重時(shí)吞咽空氣，這一現(xiàn)象稱為“浮頭”。魚類浮頭輕者生長(zhǎng)速度和成活率下降，重則引起泛池或大量死亡。魚、蝦長(zhǎng)期生活在溶氧不足的水中，體質(zhì)將下降，對(duì)疾病抵抗力降低，發(fā)病率升高，更易“中毒”致死。

我們知道如果空氣中充滿了毒氣人是活不了的，同理魚也是這樣。那么水中的毒素都有哪些，是怎么產(chǎn)生的呢？

對(duì)魚有致命危害的毒素主要有氨和亞硝酸鹽，它們都是劇毒，極低的含量就能造成魚的死亡。氨濃度超過0.012毫克/升時(shí)魚就有中毒的危險(xiǎn)，亞硝酸鹽含量在0.1毫克以下是安全的健康水質(zhì)，0.1毫克是輕微污染，0.25毫克以上則為嚴(yán)重污染，1毫克或以上水中生物便開始走向死亡。

毒素的產(chǎn)生是這樣的：魚的呼吸、尿液以及魚的糞便和殘餌等有機(jī)物，會(huì)使水中的異營(yíng)菌大量繁殖，異營(yíng)菌的代謝產(chǎn)物就是劇毒的氨。在一個(gè)成熟的硝化系統(tǒng)中，氨會(huì)馬上被亞硝酸菌分解成亞硝酸鹽，然后由硝酸菌分解成為硝酸鹽。硝酸鹽是藻類的營(yíng)養(yǎng)來源，當(dāng)硝酸鹽濃度太高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致藻類大量滋生，致使水體中的溶解氧更低。

四、水體中溶解氧與水溫、鹽分、大氣壓的關(guān)系探討

1、氧在水中的溶解度與溫度的關(guān)系

根據(jù)氣體熱脹冷縮的原理，氣體在溫度高時(shí)，分子間的間距大，溫度低時(shí)，分子間間距小，故在溫度低時(shí)空氣中的氧氣更容易溶于水（這也是與固體不同的原因），其溶解度就增大了，反之，溫度升高，氣體溶解度減少，比如燒水的時(shí)候可看見有很多小氣泡，其中就是有部分溶于水中的氣體受熱逸出。

附：氣體熱脹冷縮的實(shí)驗(yàn)

溫度上升時(shí)體積膨脹，密度相對(duì)就變小了；相反的，物質(zhì)在溫度下降時(shí)體積縮小，密度會(huì)變大。物質(zhì)的質(zhì)量不受溫度影響，但是體積會(huì)熱脹冷縮。但也有特殊的，是熱縮冷脹，如：水在4度時(shí)密度最大，所以在從0度到4度的過程中，它的密度減小。

一般來說，不論什么物質(zhì)，也不管它處于什么狀態(tài)，隨著溫度、壓力的變化，體積或密度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。聯(lián)系溫度T、壓力p和密度ρ（或體積）三個(gè)物理量的關(guān)系式稱為狀態(tài)方程。氣體的體積隨它受到的壓力和所處的溫度而有顯著的變化。

固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的密度，在溫度和壓力變化時(shí)，只發(fā)生很小的變化。例如在0℃附近，各種金屬的溫度系數(shù)（溫度升高1℃時(shí)，物體體積的變化率）大多在10-9左右。深水中的壓力和水下爆炸時(shí)的壓力可達(dá)幾百個(gè)大氣壓，甚至更高（1大氣壓=101325帕），此時(shí)必須考慮密度隨壓力的變化。

水溫升高一方面導(dǎo)致水中溶解氧減少，另一方面水溫升高會(huì)加速耗氧反應(yīng)，最終導(dǎo)致水體缺氧或水質(zhì)惡化。溶解度隨溫度及大氣中氧之分壓而改變，遵循亨利定律(Henry Law)，如下式所示：

[O2]=Kh×Po2

式中[O2]為水溶液氧氣之平衡，Po2為氧氣之分壓，Kh則為亨利常數(shù)，其值隨溫度而異，當(dāng)溫度高時(shí)，Kh值較低，溫度低時(shí)，Kh值較高。因此，在夏季溫度偏高時(shí)，水中溶解氧值偏低，在冬季溫度偏低時(shí)，水中溶解氧值就偏高。

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一個(gè)大氣壓下，水溫由10℃升到35℃，氧在純凈水中的溶解度由11.27mg/L降到6.93mg/L。水體中的飽和溶解量在20—10℃時(shí)為9. 17—11.33毫克/升，在101.325 KPa、20℃情況下,純水中飽和溶解氧含量約9毫克/升。對(duì)于人類來說，健康的飲用水中溶解氧含量不得小于6mg/L。

2、氧在水中的溶解度與氣壓的關(guān)系

在日常生活中，我們知道，液體可以蒸發(fā)成氣體，如水蒸汽，氣體也可以凝結(jié)為液體。在一定的溫度下，二者可以達(dá)成平衡，即液體的蒸發(fā)速度等于蒸氣的凝結(jié)速度。達(dá)到這種平衡時(shí)，蒸氣有一定的壓力，這個(gè)壓力就叫做此液體的飽和蒸氣壓（簡(jiǎn)稱蒸氣壓）。蒸氣壓與溫度有關(guān)，溫度越高，分子具有的動(dòng)能越大，蒸發(fā)速度越快，因而蒸氣壓越大。

蒸氣壓與壓力有關(guān)，根據(jù)亨利定律：在一定的溫度下，氣體在液體中的溶解度和該氣體的平衡分壓成正比。即溶解度隨溫度及大氣中氧之分壓而改變，遵循亨利定律(Henry Law)，如下式所示：

[O2]=Kh×Po2

式中[O2]為水溶液氧氣之平衡，Po2為氧氣之分壓，由亨利定律我們可以看出：在溫度不變的情況下，即Kh為定值時(shí)，壓力越大，氣體溶解度越大，比如我們喝的碳酸飲料中的二氧化碳就是通過加壓的方式溶入水中的；反之壓力越小，氣體溶解度越小，比如打開汽水瓶的瞬間，瓶中壓力減小，可看見大量氣泡產(chǎn)生，即反映了壓力越小，氣體溶解度越小這個(gè)原理。

3、氧在水中的溶解度與鹽分的關(guān)系

水中溶解鹽類的總量稱鹽度或礦化度。礦化度是指水體中主要離子的總量。

水中礦化度高，會(huì)導(dǎo)致：

一是使魚體生長(zhǎng)速度較慢。水質(zhì)較高的礦化度會(huì)破壞魚類血液的酸堿平衡，血紅蛋白結(jié)合氧的能力下降，魚體為保持體內(nèi)酸堿平衡和滲透壓平衡要消耗更多的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，用于生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)減少，影響了魚體正常生長(zhǎng)。

二是致使魚體抗病力下降。高礦化度水質(zhì)對(duì)魚鰓的表皮組織破壞性較大，魚體內(nèi)外的氣體交換受到影響，飼料的消化吸收率降低，魚體體質(zhì)較弱，抗病力下降，易發(fā)病；

三是當(dāng)水體受無機(jī)和有機(jī)還原物質(zhì)污染時(shí)，其氧化分解的耗氧速度超過從空氣中補(bǔ)充氧的速度時(shí)，水體中溶解氧將減少；

四是致使水體的透明度降低，使得陽光難以穿透水層，影響水體中植物的光合作用，造成水體中溶解氧呈過飽和狀態(tài)；

五是存在水分子空隙中的鹽類等其他物質(zhì)，擠占、填充水分子之間的空隙，使水分子之間的空隙減小，致使水體缺氧，或加不上氧，這就是為什么水體中的鹽分越高，溶解氧越低的原因。

有些魚類只能生長(zhǎng)在水溫較低、溶氧較高的高冷山區(qū)，有些魚類只能慢慢適應(yīng)水溫和溶氧之變化，若突然改變其生活環(huán)境，就會(huì)因缺乏溶氧而死亡。其中水溫突變是“元兇”，鹽分增加是“幫兇”。

五、總結(jié)

溶解氧除了被通常水中硫化物、亞硝酸根、亞鐵離子等還原性物質(zhì)所消耗外，也易被水中微生物的呼吸作用以及水中有機(jī)物質(zhì)被好氧微生物的氧化分解所消耗。另外，水體中的氯化物、硫化物、銨鹽等物質(zhì)對(duì)水體中的溶解氧也有一定影響。

總之，水體中的溶解氧的變化受多因素決定（如天氣、藻相、菌相、有機(jī)物、養(yǎng)殖密度等），反過來又影響著其它指標(biāo)。溶解氧與氨氮、 亞硝酸鹽、硫化物等之間就好像天平的關(guān)系，如果溶解氧能夠保持在一個(gè)穩(wěn)定的水平上，那其他的有害物質(zhì)如氨氮、 亞硝酸鹽、硫化物將會(huì)降低，反之氨氮、 亞硝酸鹽、硫化物偏高，溶解氧就偏低。

水體中溶解氧偏低，有生物（微生物、浮游生物、底棲生物）、化學(xué)（無機(jī)物酸、堿中和、有機(jī)物分解）、水體物理（鹽度、懸浮物、礦化度、透明度等）、物理化學(xué)（沉淀、氧化還原、化合分解）和生物化學(xué)（氮、磷化合轉(zhuǎn)化）等原因，我們探討水體中的溶解氧的變化，應(yīng)從生物、化學(xué)、水體物理、物理化學(xué)和生物化學(xué)等、從污染物耗氧、水體自凈、降解能力、水體氧平衡、有機(jī)物分解、氮、磷的化合轉(zhuǎn)化和氣象、水文條件等方面全面考量、綜合分析。

（感謝原作者：李桃 劉運(yùn)年 熊明艷。本文內(nèi)容由西南漁業(yè)網(wǎng)修編并配圖）

另見：水體中溶解氧與水溫、鹽分、大氣壓關(guān)系解析 http://m.yc6318.cn/hwz/aritcle4407.html

(備注：本文內(nèi)容僅供參考和交流！內(nèi)容和圖片大多來源于網(wǎng)絡(luò)資料，如有異見告之即改或刪)

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