溶解氧是衡量水體自凈能力和生態(tài)健康的重要指標，水中溶解氧的含量直接影響水生生物的生存狀態(tài)。溶解氧測定儀作為精準測量這一指標的專業(yè)設備，其工作原理基于特定的電化學或光學反應，通過將水中溶解氧的濃度轉(zhuǎn)化為可識別的電信號或光信號，實現(xiàn)對溶解氧含量的快速測定。

一、基于電化學原理的測量方式

目前主流的溶解氧測定儀多采用電化學方法，其中極譜法和原電池法是兩種常見技術，核心均通過電極反應將溶解氧濃度轉(zhuǎn)化為電流信號。

極譜法測定儀的電極由陰極（通常為貴金屬如鉑或金）、陽極（銀或氯化銀）和電解液組成，電極表面覆蓋一層透氣膜（一般為聚四氟乙烯膜）。測量時，儀器向陰極施加特定的極化電壓，水中的溶解氧會透過透氣膜擴散到陰極表面，在電極之間發(fā)生化學反應：氧氣在陰極得到電子被還原，陽極則發(fā)生氧化反應釋放電子，形成微弱的電流。這一電流的大小與水中溶解氧的濃度成正比，儀器通過檢測電流強度，再結合溫度、氣壓等參數(shù)校正，即可計算出溶解氧的含量。

原電池法的原理與極譜法類似，不同之處在于其電極本身可自發(fā)產(chǎn)生電流，無需外部施加電壓。陽極由鋅等較活潑的金屬制成，陰極仍為貴金屬，當氧氣透過透氣膜與電極接觸時，會在陰極被還原，陽極則被氧化，從而形成電流。電流強度同樣與溶解氧濃度相關，儀器通過換算得到測量結果。這種方法無需額外供電，常用于便攜式測定儀，但電極消耗相對較快，需要定期更換。

二、基于光學原理的測量方式

光學法溶解氧測定儀是近年來發(fā)展起來的新技術，其核心是利用熒光物質(zhì)與氧氣的相互作用實現(xiàn)測量。電極頂端的熒光膜上涂有特殊的熒光染料，當儀器發(fā)出的特定波長的藍光照射到熒光膜上時，熒光染料會吸收能量并發(fā)出紅光。

水中的溶解氧會擴散到熒光膜表面，氧氣分子會與熒光染料發(fā)生碰撞，消耗其能量，導致紅光的發(fā)光強度減弱，發(fā)光時間縮短（即熒光淬滅現(xiàn)象）。溶解氧濃度越高，熒光淬滅的程度越明顯，紅光的衰減速度越快。儀器通過檢測紅光的發(fā)光強度或衰減時間，與內(nèi)部預設的校準曲線對比，即可計算出水中溶解氧的濃度。

光學法無需電極與水樣直接發(fā)生化學反應，因此不存在電極污染、消耗等問題，維護更為簡便，且測量過程中不受水流速度、某些化學物質(zhì)的干擾，適合長期在線監(jiān)測。

三、測量過程中的關鍵環(huán)節(jié)

無論采用哪種原理，溶解氧測定儀的測量過程都離不開幾個關鍵環(huán)節(jié)的配合。首先是溫度校正，因為氧氣在水中的溶解度受溫度影響顯著 —— 水溫升高，溶解氧的溶解度下降。測定儀通常內(nèi)置溫度傳感器，實時監(jiān)測水樣溫度，并自動根據(jù)溫度對測量結果進行校正，確保數(shù)據(jù)準確。

氣壓也是影響測量的重要因素，氣壓降低時，水中溶解氧的含量會減少。部分高精度測定儀會配備氣壓傳感器，或允許手動輸入當?shù)貧鈮褐?，通過氣壓補償算法對結果進行調(diào)整，尤其在高原、山地等氣壓變化較大的地區(qū)，這一校正尤為重要。

對于電化學法測定儀，透氣膜的狀態(tài)直接影響測量精度。膜的透氣性、完整性會影響氧氣的擴散速度，若膜被污染、破損或老化，會導致測量誤差。因此，使用過程中需定期檢查、清潔或更換透氣膜，確保其性能良好。

此外，測量前的校準是保證結果可靠的前提。測定儀需定期用飽和氧水（如經(jīng)過曝氣的純水）和無氧水（如添加亞硫酸鈉的水樣）進行校準，建立準確的濃度 - 信號對應關系，避免因儀器漂移導致測量偏差。

四、總結

溶解氧測定儀通過電化學或光學原理，將水中溶解氧的濃度轉(zhuǎn)化為可量化的電信號或光信號，再結合溫度、氣壓等參數(shù)校正，最終得到準確的溶解氧含量。電化學法依賴電極反應產(chǎn)生的電流，光學法則利用熒光淬滅現(xiàn)象，兩種方法各有優(yōu)勢，分別適用于不同的場景。在測量過程中，溫度校正、氣壓補償、儀器校準及部件維護等環(huán)節(jié)的配合，確保了測定結果的可靠性，為水環(huán)境監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理等領域提供了重要的數(shù)據(jù)支持。