专利名称：：检测气体进入水中速率的方法
技术领域：
：本发明涉及一种检测气体进入水中速率的方法。
背景技术：
：目前测试水中溶解氧量的方法有很多种，这些方法除了测试水的溶解氧量，还可以测试水溶液的酸碱度、电导率以及温度等。但几乎所有测试方法都需要是在动态下进行，水的扰动会将空气中的氧带进水中从而影响到测试的准确性。目前尚无方法或仪器可用于测试静态水中氧气含量。菲克第二定律是在静态条件下描述气体在水中同一方向上扩散的公式其中，C为气体在水中的浓度，X为水面下深度，D为扩散系数(20。C,D=2.0Xl(T5cm2/s)。以边界条件饱和浓度C=lmM，按此公式计算，6.5小时和4小时后水面氧气和氮气的浓度如图2所示。菲克定律可以看出，在静止水中氧的扩散速率非常的低。菲克定律的测试方法最初是由菲克本人设计、并以NaCl作为被测对象，在静态下获得的，但是既没有留下详细的实验数据也没有留下实验装置图。盐在水中以离子形式存在而且带有电性。那么菲克定律是否适用于以分子形式存在的溶解氧，目前还无法证明。这主要是目前还没有人利用深度脱气水的方法既水中几乎没有溶解氧的方法进行测试和证明。因此需要一种简单直观的方法来测定氧气或其他气体进入水中速率的方法。尤其是观测该速率与鱼类生存之间的关系
发明内容本发明旨在提供一种测定气体进入水中速率的方法。其原理是通过将鱼放在脱气水中，并利用装置将鱼限制在水面下的一定深度。由于脱气水中原先并不含有氧气或其它气体，则鱼的生存只能依靠进入水中的氧气，因此可直观地从鱼的生存状况看出是否有氧气进入脱气水中、氧气进入水面下的距离以及在该深度的氧气含量，从而检测氧气进入水中的速率和扩散模式，并可以此判断空气或其他气体进入水中的速率。通过如下技术方案实现(1)将所得到的脱气水置于容器中，并放入食蚊鱼，一般为4条以上；(2)取多个上述盛有食蚊鱼的容器，分别将网放置于液面下不同深度，将鱼阻挡在网下；网的形状与容器横截面相适应，深度为液面以下0cm—4cm;(3)4-7小时后计算食蚊鱼的死亡率，确定气体进入水面下的深度和判断该深度的气体含量。网的作用在于，A)阻止鱼浮上水面，B)不妨碍大气中的气体进入水中。其中脱气水制备方法为(1)取净水将其冷冻结冰，然后在200-1500pa真空条件下融化；(2)将上述步骤(1)重复3—5次，得到脱气水。采用雌、雄性食蚊鱼进行对照，发现雄性食蚊鱼耐受性较强。所使用的网可以用金属网，将金属网固定在圆环上，圆环上安装2到4个挂钩。可通过不同长度的挂钩将金属网安放在液面下不同深度；也可以利用不同高度的支架将金属网固定在液面下不同深度；还可以将金属网卡在容器内壁上，同样可以达到固定的目的。利用本方法，通过观测鱼在脱气水中的状态随时间以及所加网的深度变化，可以方便地在静态条件下检测氧气进入水中的速率，并通过氧气进入水中的速率判断空气或其它气体进入水中的速率。利用脱气水，可以排除未脱气水中已溶解气体的干扰。本方法还利用了统计的方法，间接验证菲克定律；并为气体进入水或其它液体中速率的测试提供了一种方法。同时，本发明为鱼类在极端条件下耐受的测试提供了一种方法。利用菲克定律计算得出水面下不同深度在一定时间后的氧气含量；利用本发明的方法，将鱼放入脱气水中并限定在不同的深度，统计鱼的死亡率，可以计算出不同种类鱼的需氧量极限。图1为实施例1中金属网的结构示意图其中，l一圆形玻璃烧杯，2—金属网，3—圆环，4—挂钩，5—液面图2为脱气水中所溶解气体(氧气和氮气)的扩散速率A线为6.5h,B线为4h，纵轴为气体浓度(mM)，横轴为水面下深度(cm)具体实施例方式实施例1量取2000ml净水分装在8个容器中，将其冷冻结冰，并在1000Pa真空条件下融化；将上述过程重复进行三次，即可制得三次脱气水(以下简称脱气水)。取8个容积300ml，直径8cm的圆形玻璃烧杯，每个烧杯装有250ml脱气水，并编号。所使用的食蚊鱼，由上海南洋渔业公司提供，皆为成熟个体。在晾晒了3天以上的自来水(或称晒水)中喂养，经34天的喂养后，这些鱼的生命力已基本达到了稳定状态。将雌、雄食蚊鱼分组放入各个烧杯中，每个烧杯内放4-6条。用不锈钢制成5个圆环(3)并在其上固定铜制的圆形金属网(2)，金属网直径为7cm，在每个圆环上固定三个不锈钢的挂钩(4)。将挂钩挂在圆形玻璃烧杯(1)的壁上，通过不同长度的挂钩将金属网放置在液面(5)下不同深度，如图1所示。1号烧杯上不加网；2—6号烧杯内放置金属网，挂钩的长度为别为能使金属网固定在水深0.5cm、lcm、1.5cm、2cm和3cm处。7号烧杯的气液界面上覆盖直径为7.8cm的培养皿，8号烧杯的气液界面上覆盖液体石蜡厚度为lcm，比重(d20/4)为0.835~0.855。在1.5cm网深对以6条雄食蚊鱼为实验对象，根据最后一条雄食蚊鱼死亡时间确定，在加网后6.5小时开始统计各烧杯内食蚊鱼死亡率。6.5个小时后，统计各烧杯中鱼的死亡率，各组试验重复6次。结果如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>不加网，没有鱼死亡；加网深度为0.5cm时，鱼的死亡率为15%;lcm时，鱼的死亡率为50%;当网深大于1.5cm时，鱼的死亡率已变化不大，均在70%左右。结果表明，气液界面上很快生成一薄层气体(氧)饱和层，但在静止水中氧的扩散速率相当低，气体继续扩散非常困难。因此距表面0.5cm就发生缺氧现象，致使15%的鱼死亡。而且随着网深的增加，溶解氧到达的时间越长，鱼的死亡率增加说明缺氧程度也随之增加。即网深增加该处的氧含量越低，从而导致鱼的死亡率上升。这个趋势与图2根据菲克定律的计算是一致的(根据图2的曲线，可以算出某一深度下气体含量和氧气含量)。当深度超过一定限度(如〉1.5cm)，缺氧程度远远高于鱼的承受力，鱼的死亡率变化不大。由此直接地验证了菲克定律对于空气(氧气)的溶解速率也是正确的。实施例2为了与实施例1相比较，将培养皿置于脱气水的表面，其底部与液面接触(不能有气泡介于其中)，培养皿的直径略小于烧杯，因此可以起到完全隔绝空气的效果。经观察脱气水中的食蚊鱼在很短的时间内相继死亡，最长的也只有98分钟。说明当气液界面上的那一薄层气体(氧)的饱和层对鱼的生存起着致关重要的作用。实施例3为了与实施例l、2进行比较，将lcm厚的液体石蜡覆盖水面，鱼几乎没有死亡。说明气体可以通过1cm厚的石蜡层传输到水中并形成气体(氧)饱和层、同时不断为气体在水中的扩散提供气体来源。气体进入水中的可能性有两种，一是气体可以直接穿透石蜡进入脱气水中；二是石蜡中的溶解气体传输进入水中。有文献介绍气体直接穿透石蜡的可能性较小，因此溶解气体传输就成为脱气水中气体主要来源。但不能完全排除液体石蜡具有允许气体穿透的可能性。权利要求1.一种检测气体进入水中速率的方法，其特征在于，将鱼放入脱气水中，并将鱼限制在水面下一定深度，从鱼的死亡率判断是否有气体进入脱气水中，和气体进入水面下的深度、以及在这个深度的气体含量。2、权利要求l所述的一种检测气体进入水中速率的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将脱气水置于容器中，并放入鱼；(2)取多个上述盛有鱼的容器，分别放入不同深度的网并固定，将鱼阻挡在网下；网的形状与容器横截面相匹配，深度为液面以下0cm—4cm;(3)4-7小时后统计鱼的死亡率，确定气体进入水面下的深度和判断该深度的气体含量。3、权利要求l所述的一种检测气体进入水中速率的方法，其特征在于，所述脱气水的制备方法包括如下步骤(1)取净水将其冷冻结冰，然后在200-1500pa真空条件下融化；(2)将上述步骤(1)重复3—5次，得到脱气水。4、权利要求1或2所述的一种检测气体进入水中速率的方法，其特征在于，所述鱼为食蚊鱼。5、权利要求2所述的一种检测气体进入水中速率的方法，其特征在于，所述网通过挂钩固定在容器内。6、权利要求2所述的一种检测气体进入水中速率的方法，其特征在于，所述网通过支架固定在容器内。7、权利要求2所述的一种检测气体进入水中速率的方法，其特征在于，所述网卡在容器内壁上以固定。全文摘要本发明公开了一种检测气体进入水中速率的方法，将鱼放在脱气水中，并利用装置将鱼限制在水面下的一定深度。由于脱气水中原先并不含有氧气或其它气体，则鱼的生存只能依靠进入水中的氧气，因此可直观地从鱼的生存状况看出是否有气体进入脱气水中、气体进入水面下的深度离及该深度下气体的含量，从而检测氧气进入水中的速率和扩散模式，并可以此判断空气或其他气体进入水中的速率。本方法可以方便地在静态条件下检测氧气进入水中的速率，并通过氧气进入水中的速率判断空气或其它气体进入水中的速率；同时，间接验证菲克定律；并为气体进入水或其它液体中速率的测试提供了一种方法；也为鱼类在极端条件下耐受的测试提供了一种方法。文档编号G01N1/28GK101285809SQ20081003794公开日2008年10月15日申请日期2008年5月23日优先权日2008年5月23日发明者孙洁林,钧胡,董亚明,玲谭,陈兆南申请人:上海师范大学