溶解氧是衡量水體自凈能力和生態(tài)健康的重要指標(biāo)，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(cè)定儀作為精準(zhǔn)測(cè)量這一指標(biāo)的專業(yè)設(shè)備，其工作原理基于特定的電化學(xué)或光學(xué)反應(yīng)，通過(guò)將水中溶解氧的濃度轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的電信號(hào)或光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溶解氧含量的快速測(cè)定。

一、基于電化學(xué)原理的測(cè)量方式

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

極譜法測(cè)定儀的電極由陰極（通常為貴金屬如鉑或金）、陽(yáng)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(cè)量時(shí)，儀器向陰極施加特定的極化電壓，水中的溶解氧會(huì)透過(guò)透氣膜擴(kuò)散到陰極表面，在電極之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：氧氣在陰極得到電子被還原，陽(yáng)極則發(fā)生氧化反應(yīng)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(guò)檢測(cè)電流強(qiáng)度，再結(jié)合溫度、氣壓等參數(shù)校正，即可計(jì)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(wú)需外部施加電壓。陽(yáng)極由鋅等較活潑的金屬制成，陰極仍為貴金屬，當(dāng)氧氣透過(guò)透氣膜與電極接觸時(shí)，會(huì)在陰極被還原，陽(yáng)極則被氧化，從而形成電流。電流強(qiáng)度同樣與溶解氧濃度相關(guān)，儀器通過(guò)換算得到測(cè)量結(jié)果。這種方法無(wú)需額外供電，常用于便攜式測(cè)定儀，但電極消耗相對(duì)較快，需要定期更換。

二、基于光學(xué)原理的測(cè)量方式

光學(xué)法溶解氧測(cè)定儀是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，其核心是利用熒光物質(zhì)與氧氣的相互作用實(shí)現(xiàn)測(cè)量。電極頂端的熒光膜上涂有特殊的熒光染料，當(dāng)儀器發(fā)出的特定波長(zhǎng)的藍(lán)光照射到熒光膜上時(shí)，熒光染料會(huì)吸收能量并發(fā)出紅光。

水中的溶解氧會(huì)擴(kuò)散到熒光膜表面，氧氣分子會(huì)與熒光染料發(fā)生碰撞，消耗其能量，導(dǎo)致紅光的發(fā)光強(qiáng)度減弱，發(fā)光時(shí)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(guò)檢測(cè)紅光的發(fā)光強(qiáng)度或衰減時(shí)間，與內(nèi)部預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)曲線對(duì)比，即可計(jì)算出水中溶解氧的濃度。

光學(xué)法無(wú)需電極與水樣直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此不存在電極污染、消耗等問(wèn)題，維護(hù)更為簡(jiǎn)便，且測(cè)量過(guò)程中不受水流速度、某些化學(xué)物質(zhì)的干擾，適合長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)。

三、測(cè)量過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

無(wú)論采用哪種原理，溶解氧測(cè)定儀的測(cè)量過(guò)程都離不開幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的配合。首先是溫度校正，因?yàn)檠鯕庠谒械娜芙舛仁軠囟扔绊戯@著 —— 水溫升高，溶解氧的溶解度下降。測(cè)定儀通常內(nèi)置溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水樣溫度，并自動(dòng)根據(jù)溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

氣壓也是影響測(cè)量的重要因素，氣壓降低時(shí)，水中溶解氧的含量會(huì)減少。部分高精度測(cè)定儀會(huì)配備氣壓傳感器，或允許手動(dòng)輸入當(dāng)?shù)貧鈮褐担ㄟ^(guò)氣壓補(bǔ)償算法對(duì)結(jié)果進(jìn)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(duì)于電化學(xué)法測(cè)定儀，透氣膜的狀態(tài)直接影響測(cè)量精度。膜的透氣性、完整性會(huì)影響氧氣的擴(kuò)散速度，若膜被污染、破損或老化，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。因此，使用過(guò)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(cè)量前的校準(zhǔn)是保證結(jié)果可靠的前提。測(cè)定儀需定期用飽和氧水（如經(jīng)過(guò)曝氣的純水）和無(wú)氧水（如添加亞硫酸鈉的水樣）進(jìn)行校準(zhǔn)，建立準(zhǔn)確的濃度 - 信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系，避免因儀器漂移導(dǎo)致測(cè)量偏差。

四、總結(jié)

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