溶存酸素量

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溶存酸素量(ようぞんさんそりょう)とは、水中に溶存する酸素の量のことである。水質の指標として用いられる。略称はDO (Dissolved Oxygen)。

測定方法[編集]

隔膜電極法
酸素透過性のプラスチックで被覆されたカソードアノードの両極の間隙を電解質で満たす。その両極を試料液に入れると、試料中の酸素分子が皮膜と電解質の中を拡散し、カソード表面に到達して還元される。このとき流れる電流は酸素分子の拡散に比例するので、そこから溶存酸素量を求めることができる。隔膜電極には、主に定電位電解法とガルバニセル法がある。定電位電解法は外部電源を用いてカソードの電圧を一定化するのに対し、ガルバニセル法は、卑金属電極をカソードと組み合わせ、一定の電圧を得る。
ウインクラー法
試料水に硫酸マンガン溶液と水酸化ナトリウム溶液を加えると、水酸化マンガンが生成され、さらに水中の酸素と反応して溶存酸素の量だけ酸化され沈澱する。この沈殿は、ヨウ化物イオンと酸を加えて溶解すると溶存酸素量に比例してヨウ素を遊離するので、これをヨウ素と反応するチオ硫酸ナトリウムで滴定して定量する。
簡易試験法(比色法)
試料と試薬を混ぜ、発色の濃さで分析する。簡易的なものであり有効数字は1桁となる。溶存酸素測定キットとして市販されている。

飽和溶存酸素量[編集]

飽和溶存酸素量は気圧、水温、溶存塩類濃度などによって変化する。以下は蒸留水、一気圧下における各温度の飽和溶存酸素。

蒸留水、1atmにおける各温度の水中の飽和溶存酸素量(mg-O/L)
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
0 14.15 14.12 14.08 14.04 14.00 13.97 13.93 13.89 13.85 13.81
1 13.77 13.74 13.70 13.66 13.63 13.59 13.55 13.51 13.48 13.44
2 13.40 13.37 13.33 13.30 13.26 13.22 13.19 13.15 13.12 13.08
3 13.04 13.01 12.98 12.94 12.91 12.87 12.84 12.81 12.77 12.74
4 12.70 12.67 12.64 12.60 12.57 12.54 12.51 12.47 12.44 12.41
5 12.37 12.34 12.31 12.28 12.25 12.22 12.18 12.15 12.12 12.09
6 12.06 12.03 12.00 11.97 11.94 11.91 11.88 11.85 11.82 11.79
7 11.75 11.73 11.70 11.67 11.64 11.61 11.58 11.55 11.52 11.50
8 11.47 11.44 11.41 11.38 11.36 11.33 11.30 11.27 11.25 11.22
9 11.19 11.16 11.14 11.11 11.08 11.06 11.03 11.00 10.98 10.95
10 10.92 10.90 10.87 10.85 10.82 10.80 10.77 10.75 10.72 10.70
11 10.67 10.65 10.62 10.60 10.57 10.55 10.53 10.50 10.48 10.45
12 10.43 10.40 10.38 10.36 10.34 10.31 10.29 10.27 10.24 10.22
13 10.20 10.17 10.15 10.13 10.11 10.09 10.06 10.04 10.02 10.00
14 9.97 9.95 9.93 9.91 9.89 9.87 9.85 9.83 9.81 9.78
15 9.76 9.74 9.72 9.70 9.68 9.66 9.64 9.62 9.60 9.58
16 9.56 9.54 9.52 9.50 9.48 9.46 9.45 9.43 9.41 9.39
17 9.37 9.35 9.33 9.31 9.30 9.28 9.26 9.24 9.22 9.20
18 9.18 9.17 9.15 9.13 9.12 9.10 9.08 9.06 9.04 9.03
19 9.01 8.99 8.98 8.96 8.94 8.93 8.91 8.89 8.88 8.86
20 8.84 8.83 8.81 8.79 8.78 8.76 8.75 8.73 8.71 8.70
21 8.68 8.67 8.65 8.64 8.62 8.61 8.59 8.58 8.56 8.55
22 8.53 8.52 8.50 8.49 8.47 8.46 8.44 8.43 8.41 8.40
23 8.39 8.37 8.36 8.34 8.33 8.32 8.30 8.29 8.27 8.26
24 8.25 8.23 8.22 8.21 8.19 8.18 8.17 8.15 8.14 8.13
25 8.11 8.10 8.09 8.07 8.06 8.05 8.04 8.02 8.01 8.00
26 7.99 7.97 7.96 7.95 7.94 7.92 7.91 7.90 7.89 7.88
27 7.87 7.85 7.84 7.83 7.82 7.81 7.79 7.78 7.77 7.76
28 7.75 7.74 7.72 7.71 7.70 7.69 7.68 7.67 7.66 7.65
29 7.64 7.62 7.61 7.60 7.59 7.58 7.57 7.56 7.55 7.54
30 7.53 7.52 7.51 7.50 7.48 7.47 7.46 7.45 7.44 7.43

溶存酸素と水質などとの関係[編集]

野外の水域における溶存酸素量は酸素の溶け込み量と消費量とによって決まる。それらはそれぞれ以下のような要素によって決定される。

酸素の溶け込みの原因は、大きくは大気の酸素が水面から溶け込むこと、および水中の植物の光合成による酸素の発生である。前者は水域の容積に対する水面の比率、および水面のかく乱の程度によって決定する。

酸素の消費は、主として水中の生物の呼吸により、富栄養であれば大きくなる。

  • 水中に水草などの植物が繁茂しているとその光合成により、日中の太陽光線の下では高いDO値を示し、時には過飽和状態になっていることがある。そのような水域では、夜になると逆に植物などの呼吸により、水中の酸素が消費され、貧酸素状態に陥ることがあり、そのような場合DO値は著しく低下する。酸素がないと魚類をはじめとする水生動物は生息できなくなり、生物の多様性が失われることになる。(貧酸素水塊参照)
  • 河川においては、上流域の渓流では水面が波立つために酸素のとけ込む量が多く、溶存酸素量が高い。中流、下流へと、流速が低く、有機物量が増えるため、溶存酸素量は低くなる。
  • 有機物量が多く流入した場合にも、溶存酸素量は低くなる。水中に生物が消費可能な有機物が多い場合、すなわち、生物的酸素要求量(BOD)が高い場合、微生物が多量に発生する。そのときに、彼らが酸素を消費するため、溶存酸素量は極めて低くなる。さらに微生物が嫌気的に分解を進行させれば、硫化水素等が発生し、いわゆるどぶの臭いがするようになる。このような状態では、通常の水生動物は生活できず、生息可能なのは、体内に酸素を蓄える能力のあるものだけである。淡水であればイトミミズやユスリカの幼虫、海水であればゴカイなど、赤色のヘモグロビン様の色素を持ったものが多いので、赤い動物が多いところは、酸素が足りないと見て良い。
  • DOは水質汚濁に係る環境基準が定められており、河川、湖沼、海域ともその水域の類型に応じた基準となっている。通常の水質汚濁項目(pHを除く)については、数値が低いほど水質が良いといえるがDOについては数値が低いほど水質が悪いことになる。

関連項目[編集]

参考文献[編集]

  • 『水の分析 第五版』日本分析化学学会北海道支部著 ; 化学同人 2005年 ISBN 4759809910