杭州市环境水源溶解氧含量的调查报告
宋越扬,王炯炯等
指导教师周兰娟

水体溶解氧是指水体与大气交换或经化学、生物化学反应后溶解于水体中的氧。它是环境监测中重要的水质指标之一；是水体对耗氧污染物的自净能力。污染程度的标志之一。掌握水体溶解氧含量，有助于了解水体的水质状况、自净能力的污染程度。对环境水源保护。维持水中生态衡有着重要的意义。
当水体溶解氧含量处于正常水平时，如果水中进入少量有机污染物。在有氧条件下通过微生物的分解作用，生成CO、H2O等无害物质。同时消耗水中溶解氧，水体溶解氧含量处于低水平，此时水中微生物对有机污染物进行缺氧分解，生成HS、NH等有害物质。因而就应控制有机污染物的排放，减轻或消除污染影响。所以，掌握水体溶解氧的含量，充分发挥水体生化自净能力，以防止水体污染，是保护环境的重要措施之一。
水体含量与水生动物的呼吸也密切相关。当水中溶解氧含量过少时，就有可能导致水生动物因缺氧而死亡，给水产养殖带来损失。因此，掌握水中溶解氧含量，及时调整水中溶解含量，也是水产养殖不可缺少的步骤。
杭州市地处江南水乡，水源众多。为了掌握杭州市环境水源的溶解氧含量，研究外部环境对水体溶解氧的影响。进一步了解水质状况，以利于环境水源的开发利用。我们于1987年7月对杭州市河流、湖泊、溪水溶解氧含量进行了调查和分析。以下就是我们的调查报告：
一、 调查范围和方法原理
杭州市环境水源众多，为了有针对性地研究各种环境下的水源，我们选取了有代表性的26个采水点，大致有以下几类：
1、饮用水源：城河、钱塘江等；
2、溪水：九溪、天竺溪等；
3、湖泊、水库：西湖、珊瑚沙水库等；
4、地下水：金果泉、白沙泉等；
5、受严惩污染的水系：中河、运河、西溪河等。
（各水源和水样采集地点分布见附图）
溶解氧的测定采用碘量法（它应用了化学中的氧化一还原理论）。
原理：水中溶解氧在碱性条件下把低价锰Mn氧化成高价锰Mn，高价锰再在酸性条件下被碘离子（I）还原，碘离子转化成与溶解氧等当量的碘分子I，最后用硫代硫酸钠标准溶液滴定，求得结果。
有关反应方程式：
Mn2++2OH-=Mn（OH）2 （白色）
2Mn（OH）2+O2=Mn（OH）2 （褐色）
MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
二、实验部分
1、实验器材：
1）采水器、水样瓶；
2）固氧剂：1毫升硫酸亚锰（MnSo4）溶液+1毫升碱性碘化钾（KI）溶液；
3）碘酸钾（KIO）标准溶液；
采用国家海洋局第二海洋研究所配制的0.01000N标准溶液;
4)硫代硫酸钠( Na2S2O3)溶液（滴定液）：
配制成0.1N，使用时稀释10倍；
5）常规玻璃器皿。
2、实验步骤：
1）取水样：应避免水样空气直接接触；
2）固氧：采水样后立即加入固氧剂；
3）酸化：滴定前1+1硫酸溶液1毫升酸化水样；
4）硫代硫酸钠溶液标定：以25.00毫升0.01000N KIO标准溶液标定Na2S2O3溶液;
5)水样滴定。
0.01000N×25.00
V
3、计算公式：
1）Na2S2O3 溶液浓度 N=

(V—标定所需Na2S2O3溶液毫升数。
V?N?1000?8100
2）水样含氧量 O=


V——一滴定水样所需Na2S2O3溶液毫升数。
O
O2
3）饱和度O2%=

O——一与水样水温相同时纯水中溶解氧饱和含量。
[ <O 可由表查得，详见参考文献2 ]
三、测定结果与分析探讨
我们对26个采水点的水中溶解氧含量进行了测定（测定结果总表）。综合各采水点水面情况和周围环境的调查，对测定结果进行了分类，并对其加以分析探讨。
[我们选取的各采水点点深度均为0.5—1.0米。属表层水，深度变化不大，压强都近似于大气压。因此，在下面的讨论中，将不考虑由于压强，水深不同而引起的水中溶解氧含量的变化。]
[总表]采水点溶解氧含量测定数据
序

号 采水地点 采水时间
[1987年] 采水
深度
（m） 水温
(℃) 同条件下纯水溶解氧饱和量(mg/L) 溶解氧含量(mg/L) 溶解氧饱和度(%)
1 断桥南200米 7月16日下午14:26
1.0 30 7.63 11.89 155.8
2 三潭映月中心 7月16日下午15:45 1.0 30 7.63 11.17 146.4
3 珊瑚沙水库 7月17日上午10:45 2.0 28 7.92 7.81 98.6
4 珊瑚沙水库 7月17日上午11:00 0.5 30 7.63 8.71 114.2
5 钱塘江 7月17日上午11:17 0.5 58 7.92 7.31 92.3
6 九溪（1号站） 7月17日中午12:30 0.5 24 8.53 8.35 97.9
7 九溪（2号站） 7月17日中午12:55 0.5 22 8.83 7.46 84.5
8 虎跑泉 7月17日下午13:45 0.5 18 9.54 7.32 76.7
9 西湖进水口外外）（外）
（WAN 9（wan 9（Wwan 9（（WAN （外） 7月17日下午14:20 0.5 32 7.40 18.68 252.4
10 天竺溪 7月18日上午8:30 0.5 21 8.99 7.86 87.4
11 冷泉 7月18日上午9:00 0.8 21 8.99 5.17 57.5
12 韬光泉 7月18日上午9:47 1.0 22 8.83 7.40 83.8
13 玉泉 7月18日中午11:00 0.5 25 8.83 2.28 27.2
14 西湖进水口外（外） 7月18日中午11:53 0.5 30 7.63 16.09 210.9
15 西湖进水口内（内） 7月11日中午12:12 0.5 31 7.50 10.07 135.6
16 西湖出水口（WAI 7月18日下午13:23 1.0 33 7.30 12.16 166.6
17 金果泉 7月18日下午14:40 1.0 18 9.54 1.28 13.4
18 白沙泉 7月18日下午15:05 0.5 19 9.35 2.35 25.1
19 龙井 7月19日上午9:40 2.0 18 9.54 6.47 67.38
20 四眼井 7月19日中午11:00 0.8 19 9.35 1.22 13.0
21 中河 7月19日中午12:00 1.0 32 7.40 1.59 21.5
22 城河 7月19日下午13:27 0.5 32 7.40 6.31 85.3
23 古荡鱼塘（表） 7月20日中午12:00 0.5 32 7.40 11.02 148.9
24 古荡鱼塘（底） 7月20日中午12:30 1.3 32 7.40 5.81 73.5
25 运河 8月4日上午9:30 1.0 33 7.30 0.29 4.0
26 西溪河 8月4日下午17:00 0.5 30 7.63 2.06 27.0
第一、杭州市的自来水源是城河与钱塘江，九溪和下天竺的溪水的外部环境与其相似，可归于一类。由测定结果中以看到：它们水中含氧量都大于6mg/I，饱和度大于85%，在正常范围之内，数据与采样见下表1与图1。
表1
序号 采水地点 采水时间 采水深度 水 温 含氧量 饱和度
1 钱塘江 7月17日11:17 0.5m 28℃ 7.31mg/L 92.3%
2 九溪(一) 7月17日12:30 0.5m 24℃ 8.35mg/L 97.9%
3 九溪(二) 7月17日12:55 0.5m 22℃ 7.46mg/L 34.5%
4 下天竺 7月18日8:30 0.5m 21℃ 7.86mg/L 87.4%
5 城河 7月19日13:37 0.5m 32℃ 6.31mg/L 85.3%

%
100
90
80
70
60
50
图1

这些水体都进行正常流动，水面清澈，无有机污染，无大量水生植物。它们的水中溶解的消耗主要是因水体对少量有机物质的自净及鱼类的呼吸作用的所致，但与此同时大气中的氧又不断溶于水中，使两者达到了平衡。由于这种平衡状态的存在，水体保持了良好的自净状态，能够清除少量的有机污染物质。
第二，对湖泊和水库水中溶解氧的测定数据表明：这些点的水中溶解氧含量全部超过了饱和量，其饱和度甚至达到了21%呈现了饱和状态。见表2及图2。
表2
序号 采水地点 采水时间 采水深度 水 温 含氧量 饱和度
1 西湖断桥南 7月16日14:26 1.0m 30℃ 11.89mg/L 155.8%
2 西湖三潭映月 7月16日15:45 1.0m 30℃ 11.17mg/L 146.4%
3 珊瑚沙水库 7月17日11:00 0.5m 30℃ 8.71mg/L 114.2%
4 西湖进水口外 7月18日11:53 0.5m 25℃ 16.09mg/L 210.9%
5 西湖进水口内 7月18日12:12 0.5m 30℃ 10.17mg/L 135.6%
6 西湖出水口 7月18日13:23 1.0m 31℃ 12.16mg/L 166.6%
我们对这些采水点的水质情况作了观察，发现这些水体均不常流动，水中繁生着大量的绿藻，水面已接近深绿色。由于水体表面积大，与空气接触充分，溶解氧含量本已不低，再加上中午水中藻类光合作用放出的大量氧气又溶于水中，就导致了这种过饱和的情况。

图2

第三，对地下水和汇聚而成的泉水，我们都作了测定，结果见表3及图3。
序号 采水地点 采水时间 采水深度 水 温 含氧量 饱和度
1 金果泉 7月18日14:40 1.0m 18℃ 1.22mg/L 13.0%
2 白沙泉 7月18日15:05 0.8m 19℃ 1.28mg/L 13.4%
3 四眼井 7月19日13:45 0.8m 19℃ 2.35mg/L 25.1%
4 虎跑泉 7月18日9:47 0.5m 18℃ 7.32mg/L 76.7%
5 韬光泉 7月19日13:37 1.0m 22℃ 7.40mg/L 83.8%
表3

100
90
80
70
60
50
40
20
10
0
图3

由表中可以看出，1~3号泉水含氧量较低，只有1.2~2.4mg/L，饱和度也仅有13%~25%，远远低于正常值。经过调查，我们发现这几处泉水情况相同，都是从地下直接涌出，水中清洁透明。没有水生动植物。由于它们直接从地下涌出，与空气接触时间短，接触面积小，所以虽然水中有机污染物质含量很小，溶解氧的含量还是很低。
但是4~5号泉水与1~3号相关较大，水中溶解氧含量都超过了7mg/L饱和度也在70%。我们认为，这是由于地理环境不同引起的4~5号泉水虽然水面情况与1~3号一样，但地理情况与1~3号泉水相反，它们不是直接涌出地面的，而是从山顶冒出，经过流动后汇聚成聚的。由于长时间的流动，使泉水与空气接触充分，从而水中的含氧量增高。
第四，对于杭州市被严惩污染的三条河流：中河、运河、西溪河，我们也进行了测定。结果见表4、图4。

表4
序号 采水地点 采水时间 采水深度 水 温 含氧量 饱和度
1 中河 7月19日12:30 1.0m 32℃ 1.59mg/L 21.5%
2 运河 8月4日9:30 1.0m 33℃ 0.29mg/L 4.0%
3 西溪河 8月4日17:00 0.5m 30℃ 2.06mg/L 27%

从测定结果看，这几条河流的含氧量极低，只有0.3~2.1mg/L，其中运河的饱和度已接近零。同时，这些河流的水质状况也极其恶劣。它们都被工厂、居民排放的大量污水所污染，水呈黑色，散发出臭味，其中已没有肉眼可见的生物。我们认为这是工厂、居民排放的大量污水所致，只以进行缺氧分解，并释放出H2S、NH3等有害物质，使水质严重恶化，变成了几条“死河”。
通过以上分析，我们了解杭州市环境水中源水中含氧量的现状和污染情况。杭州的众多水源就总体上来说是好的，特别是饮用水源，水中溶解氧含量都符合国家标准。但是中河、运河和西溪河的污染也是严重的，已经变成了“排污河”。（…国家标准。4mg/L）。
经过分析，我们也得了影响溶解氧含量的几个因素：其一水中溶解氧主要来自大气，水体与大气的接触面积，接触时间与水中溶解氧的含量多寡有关；其二，植物的光合作用能使水中溶解氧含量达过饱和状态；其三，有机物质的污染，是消耗溶解氧的主要途径，在被严重污染的河流中，水中溶解氧含量甚至接近零。
另外，由于杭州市区河流的限制（其深度平均只在1.5左右），无法研究水深对水中溶解氧的影响。但从已测的数据看，可以初步认为：水中含氧量与水深存在着反比关系、浓度越大，含氧量越小。具体数据见下面附表，附图：
附 表
序号 采水地点 采水时间 采水深度 水 温 含氧量 饱和度
1 珊瑚沙水库(表) 7月17日11:00 0.5m 30℃ 8.71mg/L 114.2%
2 珊瑚沙水库(底) 7月17日10:45 2.0m 28℃ 7.81mg/L 98.6%
3 古荡鱼塘(表) 7月20日12:12 0.5m 32℃ 11.02mg/L 148.9%
4 古荡鱼塘(底) 7月20日12:30 1.3m 32℃ 5.81mg/L 78.5%

四、对杭州市环境水源保护与治理的设想与建议

从调查看，杭州市的生活用水都处于正常的含氧量水平，自净状态良好；矿泉水的水质优良，已被开发利用；而西湖，经过国家采取的各项有效措施，已经有了改善，虽然湖水溶解氧含量仍处于过饱和状态（高达140%），水藻密度偏高，但作为风景游览水域其质量已基本符合要求。现在的问题是如何管理好这些水源，并采取措施加以保护。以发挥它的最大价值。
另外，在对鱼塘的调查中，我们了解到，养鱼户为了给鱼类提供充足的氧气，需要定期向水中打入空气。但他们至今仍用“鱼浮头”再打气的原始办法来掌握水中溶解氧含量。确定打气时机，这常会造成不良后果。对此，可以考虑在鱼塘中适当养殖一些水生植物，利用植物的光合作用对水中供养，减少打气次数。同时定期测量鱼塘水中的含氧量，以便补充氧气。
值得大声疾呼的是中东河、运河、西溪河。现已成为杭州市污染最严惩的三条河流，被人们称之为“黑河”、“臭河”。其中的中东河，地处新闹市区，两岸居民众多，其水质的好坏。不仅影响到杭州市的市容，而且与两岸居民的生产、生活休戚相关。目前中东河的水质状况却令人人为这摇头叹息。近年来，杭州市政府对中东河的治理已经投入了大量的人力、物力，但这些都用于建设两岸设施了！诚然，两岸设施也很重要，但改善水质才是当前的首要任务；舍本逐末将会得不偿失！我们认为，现在应该集中力量进行中东河水质的改善工作。中东河的水质恶化，其根本原因是两岸工厂废水、生活污水的大量排入，破坏了河水自净状态，水中含氧量极低。要改善水质，提高河水自净能力，必须从根本做起，首先就应该设置污水管道，将污水引走；为了改变河水的现状，还应引钱塘江水进行稀释，并选择适当的地段进行人工曝气，以增加河水溶解氧含量，改善河水自净状态；之后可以在河水中种植水生植物。放养杂食性鱼类。进行生物防治，维持水体正常的生态循环。经过这些治理，想念能够令中东河由“黑水”变清水，给两岸居民创造一个良好的生活环境。