第3章 溶解氧

cl-
0 14.6
5000 13.8
10000 13.0
15000 12.1
20000 11.3
温度 0
DO
25
8.4
8.0
7.6
7.2
6.7
Temperature C F 0 32 1 33.8 2 35.6 3 37.4 4 39.2 5 41 6 42.8 7 44.6 8 46.4 9 48.2 10 50 11 51.8 12 53.6 13 55.4 14 57.2 15 59 16 60.8 17 62.6 18 64.4 19 66.2 20 68 21 69.8 22 71.6
1、靠湍流到达气膜。 2、靠扩散作用穿过气膜到达 气液界面。 3、靠扩散穿过液膜。 4、靠湍流离开液膜进入液膜 内部。
——因而易溶于水的 气体溶解速率的限制 因子主要由气膜决定 ，而难溶于水的气体 溶解速率主要由液膜 决定。
其中：dG/ Adt为单位时间内穿
扩散定律：
D(Cl1-Cl2) = τ Adt dG
DO 8.56 8.4 8.24 8.09 7.95 7.81 7.67 7.54 7.41 7.28 7.16 7.16 6.93 6.82 6.71 6.61 6.51 6.41 6.41 6.22 6.13 6.04 5.95
Lower Dissolved Oxygen
Warmer Temperatures
溶
解
氧 DO
溶解氧：氧气溶解于水中成为---溶解度：在一定的条件下，氧气在水中溶解达到
平衡 时，一定量水中溶解氧的含量，称为氧气在指定条件下的溶解 度。（V溶解=V逸出）
饱和量：天然水中溶解氧的饱和量指在天然水体表面所承受
的大气压力下，空气中的氧在水中的溶解度。
饱和度：溶解氧实际含量与其同温同盐条件下的饱和量的比。
§--2 水中氧气的来源与消耗
一、来源：
（1）空气的溶解（开启增氧机）（见表）
（2）光合作用：主要来源，与光照条件、水温、水生 植物的种类和数量、营养元素的供应情况有关。
（3）水流的补给：补水补氧，（静水池塘）效果不好
三者的比例在不同的 水域或不同的鱼池皆不同。
（1）空气中氧气的溶解
•
若没有风力或人为搅动，空气溶 解增氧速率很慢，远不能满足池塘 对氧气的需求。因此，缺氧时需开 动增氧机。
3.8
6.2
5.8
9.3
7.6
12.4
9ห้องสมุดไป่ตู้6
15.5
（2）植物光合作用
• 水生植物进行光合作用释放氧气，
是养殖水体氧气的重要来源。
• 一般河流、湖泊表层水夏季光合
作用产氧速率为：
• 0.5-10g/ m2·-1。 d
•
光合作用产氧速率与光照条件、
水温、水生植物种类、数量、营 养元素供给状况等因素有关。气 温较高的夏季产氧速率较大，冬 季温度较低产氧速率要低一些。
过扩散层单位面积的气体量或通量 （A为总面积） Cl1和Cl2分别为液相界面膜顶面上 和底面上气体的浓度 D 为在水中的扩散系数
τ 液相界面膜的厚度
由公式可知道：单位时间内穿过扩散层单位面积的 气体量和τ 液相界面膜的厚度成正比；一般情况下： τ 的厚度在0.005到0.1cm，水的扰动会减少扩散层的 有效厚度，渔业生产上，在新年的第一次放水清塘 之后、水泥池的晴天午后、产卵及孵化池都会有较 厚的双膜，较常用的解决办法是浇水，因其中还伴 随有很多的底栖物，所以，可用拉网舀去的方法。
DO 14.6 14.19 13.81 13.44 13.09 12.75 12.43 12.12 11.83 11.55 11.27 11.01 10.76 10.52 10.29 10.07 9.85 9.65 9.45 9.26 9.07 8.9 8.72
Temperature C F 23 73.4 24 75.2 25 77 26 78.8 27 80.6 28 82.4 29 84.2 30 86 31 87.8 32 89.6 33 91.4 34 93.2 35 95 36 96.8 37 98.6 38 100.4 39 102.2 40 104 41 105.8 42 107.6 43 109.4 44 111.2 45 113
成可用(CH2O)106(NH3)16H3PO4来表示，
光合作用的各元素的计量关系可用下式
表示：
• 106CO2 + 16NO3- + HPO42- + 122H2O
=(CH2O)106(NH3)16H3PO4 + 138O2
•
由上式可计算出浮游植物光合作用对P、
N、C的需求及释放 O2的比例：
• P：N：C：O2 = 1：16：106：138 (摩
• •
•
各水层光合作用产氧速率随深度的 增加而变化。 晴天，一般有光抑制现象，次表层 水溶氧量最高，阴天则表层水为最高。
适当数量的浮游植物，可增加水体 产氧速率。但浮游植物量过大，透明 度降低，植物自遮作用使光照不足反 而使产氧速率下降。
• 藻类进行光合作用的最终结果是合成
藻体的有机质，浮游植物的平均元素组
• 在非流水养殖的池塘中，补水量较小，补水对
鱼池的直接增氧作用不大。
• 只有补充氧气含量较高的水，池塘水中氧气少
时，补水增氧才具有明显的效果。
• 注入井水一般不会起到增氧作用，因为地下水
中氧气含量通常低于池塘。
• ②增氧机增氧； • ③化学增氧：
借助一些化学制剂向水中供
O2，如过氧化钙CaO2、活性沸 石等。
• 水呼吸耗氧与耗氧生物种类、个体大小、
（3）底质耗氧——化学耗氧H2S、H2、CH4、FeCO3、NH4+、FeS2。底 泥中的有机物、底栖动物、细菌、还原态的无机物. （4）逸出： 四项中，（2）占决大部分，（4）可忽略
图
（1）水呼吸耗氧
• 水呼吸——指水中微型生物耗氧，
主要包括：浮游动物、浮游植物、 细菌呼吸耗氧以及有机物在细菌
参与下的分解耗氧。
气体交换的双膜理论：
气相主体 气 膜 液 膜 气膜顶面
气液界面
液膜底面
在 气液界面两侧， 分别存在相对温 定的气膜和液膜， 即使气相和液相 呈湍流状态，这 两层膜内仍呈层 流状态。
液相主体
流体质点的运动极其 紊乱，流向随时改变
流体质点的迹 线互相平行
气体主体中的分子溶 入液体主体中的过程 有四个步骤：
碱性，絮凝有机物及胶粒。能够起到 改良水质和底质的作用。
•
活性沸石施用于池塘时，每 千克可带入空气100000毫升， 相当21000毫升氧气，并以微 气泡放出，增氧效果较好，活 性沸石也有吸附异物改良水质、 底质的功效。 过氧化氢也有一定的增氧效 果。
•
通常水中氧气的来源以光合作用为主
• 不同研究者对不同类型鱼池氧气来源进
（充氧、水花、气泡病、上下水层）
氧盈：溶氧超过饱和度100%以上的量值OS 氧债：好气性微生物、有机物的中间产物和无机还原物在溶
氧不足条件下池塘理论耗氧量受到抑制的部分OD
第三章 溶解气体
• §--1 气体在水中的溶解度和溶解速率 • §--2 水中氧气的来源与消耗 • §--3 溶氧的分布和变化 • §--4 溶解氧在水生生态系中的作用 • §--5 气体的溶解逸出与气泡病的关系
3、扰动情况：水的运动，水面的风力，机械搅动
4、（扩大）与气体本身的性质有关，例如N2 、H2、O2在水中的溶解速率 较小 ；而NH3、HCl、CO2在水中的较大。 5、水的单位体积表面积（一桶水和一盆水相同的体积喂相同的鱼） dC/dt ∝ A / V
风有时候也决定水体的氧含量和渔产量 一桶水和一 盆水同样的 水量。不一 样的效果
• 过氧化钙CaO2——是白色结晶粉
末，与水发生化学反应：
• CaO2 + H2O = Ca(OH)2 + O2
• 据研究，1千克过氧化钙可产氧气
77800ml ,在20℃纯水中可连续 产氧200天以上，在鱼池内施用后 1-2个月内均可不断放出氧气。
•
一般每月施用一次即可，初次每亩 用6-12kg，第二次以后可以减半。过 氧化钙不仅能增氧而且可增加水体的 碱度和硬度，提高pH，保持水体呈微
.
•
中午前后开动增氧机，不能 促进氧气的溶解，只能加速水 中溶氧的逸出，但能使上下水 层混合而改善下午光合作用的 产氧效率，从而改善晚上的溶 氧状况。
•
空气中氧气溶解的速率与 水中溶氧的不饱和程度成正比， 还与水面扰动状况及单位体积的 表面积有关，也就与风力和水深 有关。氧气在水中的不饱和程度 大，水面风力大和水较浅时，空 气溶解的作用就大（见下表）。
式中的压力为P为该组分气体的分压力，与混合 气体的总压力无关 ，气体B的分压力等于混 合气体的总压力PT乘以气体B的分压系数φB， 这就是道尔顿分压定律： PB=PT×φB 即：
4、气体本身的性质：如N2 、H2、O2在水中的溶解
度较小 ；而NH3、HCl、CO2在水中的溶解度较大。
通入空气－－增氧
美 国 的 增 氧 机
美国井水 补水补氧
在自然条件下通过单位界面由空气增氧的数量（g/m2.d-1） 溶氧饱和度
小池
100％
0
80％
0.3
60％
0.6
40％
0.9
20％
1.2
10％
1.5
大湖
环流的河川
0
0
1.0
1.3
1.9
2.7
2.9
4.0
3.8
5.4
4.8
6.7
大的河川
急流的河川
0
0
1.9