什么是溶解氧（DO）？

溶解氧（DO）是溶解在水中的氧气（O2）。大气中的气体，例如氧气，氮气和二氧化碳，自然会在一定程度上溶解在水中。像盐或糖一样，这些气体一旦溶解就会在水中不可见。

元素氧在自然界中以多种形式存在。尽管大多数人都知道氧气是水分子的一部分，但听到氧气也是岩石中最丰富的元素，大多数人会感到惊讶。在这些形式中，氧与氢，硅或碳等其他元素结合。空气中的分子氧（O2）与其他形式不同，因为它不与其他元素结合。在自然界中，我们呼吸的O2在化学上比我们所接触的更丰富形式的氧气更具反应性。这就是允许植物，动物和其他生物利用O2通过呼吸作用代谢其食物的原因。

浓度和溶解度

溶解在水中的O2的量（浓度）常以毫克每升水（mg/L）表示。此浓度称为水的溶解氧（DO）含量。水与空气接触会自然溶解O2，直到达到饱和浓度。例如，在25℃的新鲜空气中与空气接触的DO为8.3mg/L，前提是达到了水与空气之间的平衡，并且没有任何东西可以从水中去除O2。

DO浓度有时表示为饱和度％。如果水的DO处于饱和浓度，则称其为100％饱和。例如，如果在25℃的淡水中溶解氧为5.0mg/L，则其饱和度为60％（5.0除以8.3mg/L的饱和度乘以100％）。

该饱和浓度称为O2的溶解度，它是水可以容纳的O2的量。O2的溶解度随温度，盐度和压力而变化。O2在水中的溶解度随着温度的降低而增加，这意味着冷水可以容纳更多的O2。例如，温度为5℃（12.8mg/L）的冷水比温度为25℃（8.3mg/L）的温水多约55％。

由于水的温度随季节而变化，因此在较冷的月份，DO含量往往较高，因为O2在冷水中的溶解度较高。在夏季，水位趋于降低，空气温度升高，这导致水温升高和DO含量降低。

水的盐度也会影响O2的溶解度，因此海水中的O2含量比淡水少20％。

溶解氧的溶解度随温度和盐度而变化。

压力也会影响O2的溶解度。一定深度处的水压取决于其上方水柱的高度，因此压力随深度而增加。水在更大的压力可容纳多个O2，这意味着的O-溶解度2在更大的深度增加而增加。例如，深度为4m（13.1ft）的水比表面处的水可容纳的O2大约多40％。

水的溶解氧水平可能高于O2的溶解度（饱和度大于100％）。这种情况称为过饱和，在特殊情况下可能会发生。

水中O2的源和汇

水中O2的主要来源是大气。氧气分子在水表面缓慢进入水中。湍流的水，风和波浪自然有助于这一过程。因此，与快速移动的水相比，静水往往具有较低的DO值。通过急流或瀑布自然地对水通气，或者通过使空气在水中起泡，转动水车或从大坝溢出来人工通气，大大加速了O2从空气向水的转移。O2也从支流和地下水排放进入水体。

水中的O2也通过光合作用产生，其中植物和藻类将溶解的二氧化碳（CO2）转化为有机物，从而将O2释放到水中。光合作用仅在一天中有光照的时候进行。光合作用的深度取决于水的透明度。在浑浊的水中，光线可能无法到达深湖的底部。

水生植物，动物和微生物通过呼吸消耗O2，其中用作燃料的有机物质被转换回CO2。这与光合作用相反。许多人惊讶地发现植物会消耗O2并产生O2。实际上，植物将在晚上通过呼吸消耗O2，而在白天通过光合作用释放O2。因此，某些水生环境中的溶解氧将在夜间降低，而在白天则升高。

微生物和真菌也会通过分解死有机质而消耗O2。通常，这会发生在水柱的更深层中，因为死物质会沉入底部。因此，较深的水层通常比浅层的DO含量低。

DO和水生生物

不同种类的水生动物有不同的溶解氧要求。以水体底部（DO含量往往较低）为食的动物通常可以忍受栖息在地表附近的动物较低的DO含量。尽管产卵和最佳生长可能需要更高的浓度，但大多数鱼能够在5mg/L或更高的DO浓度下生存和生长。

当某些物种的溶解氧水平太低时，动物可能会变得昏昏欲睡或死亡。缺氧是指DO低到足以威胁水生动物物种的状况。缺氧会在水域造成鱼和其他水生生物死亡的死区。溶解氧水平低于1-2mg/L通常被认为是低氧的，而水平低于3mg/L则令人担忧。这些值低于大多数鱼的产卵和生长要求。

在相反的极端情况下，水与O2的过饱和会导致鱼类的健康问题。当O2在水中的溶解度迅速降低或通过光合作用迅速产生O2时，就会产生过饱和。例如，当水温升高时，O2的溶解度会降低，因此水温的迅速升高会导致过饱和。O2过饱和会导致鱼类的健康状况，称为气泡病。