水中溶解氧饱和度与温度有什么关系?

水中的溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)与水温密切相关。在一定大气压力条件下,水温越低,氧气在水中的饱和溶解量越高;随着水温升高,水中氧气的饱和溶解量逐渐降低。

下面整理的是大气压力为1013 hPa(760 mmHg)时,不同温度下水中的大气氧饱和值,单位为mg/L(O₂)。数据温度范围为0~40.5℃,温度间隔为0.5℃。

0~40.5℃水中饱和溶解氧对照表

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水温(℃)饱和溶解氧 mg/L(O₂)水温(℃)饱和溶解氧 mg/L(O₂)水温(℃)饱和溶解氧 mg/L(O₂)
014.6413.510.39277.96
0.514.431410.2827.57.89
114.2314.510.17287.82
1.514.031510.0628.57.75
213.8315.59.95297.69
2.513.64169.8529.57.62
313.4516.59.74307.55
3.513.27179.6430.57.49
413.0917.59.54317.42
4.512.92189.4531.57.36
512.7518.59.35327.30
5.512.58199.2632.57.24
612.4219.59.17337.18
6.512.26209.0833.57.12
712.1120.58.99347.06
7.511.96218.9034.57.00
811.8121.58.82356.94
8.511.67228.7335.56.89
911.5322.58.65366.83
9.511.39238.5736.56.78
1011.2523.58.49376.72
10.511.12248.4137.56.67
1110.9924.58.33386.61
11.510.87258.2538.56.56
1210.7525.58.18396.51
12.510.63268.1139.56.46
1310.5126.58.03406.41
    40.56.36

常用温度下水中饱和溶解氧是多少?

如果只需要快速查询常见水温,可以参考下面的数据:

水温饱和溶解氧
0℃14.64 mg/L
5℃12.75 mg/L
10℃11.25 mg/L
15℃10.06 mg/L
20℃9.08 mg/L
25℃8.25 mg/L
30℃7.55 mg/L
35℃6.94 mg/L
40℃6.41 mg/L

例如,在标准大气压力条件下,20℃水中的大气氧饱和值约为9.08 mg/L;25℃时约为8.25 mg/L;30℃时则下降到约7.55 mg/L

为什么水温越高,饱和溶解氧越低?

从表中可以明显看到,水中氧气的饱和溶解量随温度升高而下降。

0℃时饱和溶解氧为14.64 mg/L,而20℃时下降到9.08 mg/L,40℃时进一步下降到6.41 mg/L。

因此,在比较不同水样的溶解氧浓度时,不能忽略温度条件。相同的DO浓度,在不同水温条件下所对应的饱和程度并不相同。

大气压力不是1013 hPa时如何修正?

上表的数据对应标准大气压力1013 hPa(760 mmHg)。如果实际环境的大气压力不是1013 hPa,原资料给出了以下修正公式:

S′ = S × p / 1013

式中:

S′ —— 非标准大气压力条件下水中的大气氧饱和值;

S —— 标准大气压力1013 hPa条件下的饱和值,即上表中的数据;

p —— 实际大气压力,单位hPa。

大气压力修正计算示例

例如水温为20℃时,根据表格:

S = 9.08 mg/L

如果实际大气压力为950 hPa,则按照原资料的修正关系:

S′ = 9.08 × 950 ÷ 1013

计算得到:

S′ ≈ 8.52 mg/L

也就是说,在20℃、950 hPa条件下,按照该修正方法计算的水中大气氧饱和值约为8.52 mg/L。

海拔高度为什么会影响溶解氧饱和值?

水中大气氧的饱和值不仅受温度影响,也受到大气压力影响。大气压力降低时,按照上述修正关系计算得到的饱和溶解氧也会相应降低。

因此,在不同海拔地区使用溶解氧仪,或者进行溶解氧饱和值计算时,应同时考虑水温和当地大气压力,而不能只根据温度查表。

溶解氧mg/L和饱和度%有什么区别?

溶解氧仪通常可以显示mg/L,也有一些仪表可以显示饱和度百分比。

mg/L表示每升水中实际含有多少毫克氧;而饱和度%表示实际溶解氧浓度相对于当前条件下饱和溶解氧浓度的比例。

在已知相应条件下饱和值的情况下,可用下面的关系理解:

溶解氧饱和度(%) = 实际DO ÷ 饱和DO × 100%

例如在标准大气压力、20℃条件下,表中饱和DO为9.08 mg/L。如果实际测得DO为8.0 mg/L,则相对于该表值计算的饱和度约为:

8.0 ÷ 9.08 × 100% ≈ 88.1%

温度变化对溶解氧测量有什么影响?

由于水中饱和溶解氧随温度变化明显,因此溶解氧测量通常需要同时测量水温。对于带温度补偿功能的溶解氧仪,温度传感器是测量系统的重要组成部分。

例如标准大气压力下,10℃水中的饱和溶解氧为11.25 mg/L,而30℃时只有7.55 mg/L,两者相差3.70 mg/L。

因此,在溶解氧仪表校准、数据分析以及不同工况比较时,应同时记录温度条件。

水中饱和溶解氧数据有什么用途?

水中饱和溶解氧数据可用于溶解氧仪表检查、水质分析、污水处理过程监测以及溶解氧测量结果的辅助判断。

使用表格时应注意,本表对应的是1013 hPa大气压力条件下不同温度水中的大气氧饱和值。实际条件与标准大气压力不同时,可按照原资料给出的压力修正公式进行换算。

总结

水中大气氧的饱和溶解量随温度升高而降低。在1013 hPa(760 mmHg)条件下,0℃时饱和值为14.64 mg/L,20℃为9.08 mg/L,25℃为8.25 mg/L,40℃下降到6.41 mg/L。

如果实际大气压力不是1013 hPa,可按照S′=S×p/1013进行修正。因此,在进行溶解氧测量、校准或数据比较时,应同时考虑水温和大气压力条件。