溶解氧是水環(huán)境健康的重要參數(shù)之一。在世界許多河口區(qū)和沿岸海域，夏季常常發(fā)生底層缺氧。若水中溶解氧濃度低至2～3 mg/L，成年魚會(huì)死亡，孵卵生境遭到破壞，漁業(yè)資源將會(huì)衰退;同時(shí)，由于表層沉積物的氧化性環(huán)境遭到破壞，原先積聚在沉積物中的有毒、有害化學(xué)物質(zhì)可能重新活化，釋放到水柱中，造成二次污染。因此，缺氧現(xiàn)象的存在，對(duì)其海區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)變化有著重要影響。

在水生態(tài)環(huán)境中，盡管底泥耗氧是一個(gè)非常重要的參數(shù)，然而，目前其并不存在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法。一般而言，測(cè)算底泥耗氧的方式有實(shí)驗(yàn)室測(cè)定和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)兩種。其中主要有如下3類方法:實(shí)驗(yàn)室/現(xiàn)場(chǎng)沉積物培養(yǎng)法、底層擴(kuò)散邊界層氧氣含量剖面(微剖面)、水底渦動(dòng)研究法。

箱式培養(yǎng)法(或稱箱式孵化法)

箱式培養(yǎng)法是在密閉系統(tǒng)中對(duì)一定面積的沉積物及一定體積的上覆水所構(gòu)成的水-沉積物系統(tǒng)進(jìn)行培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中，運(yùn)用馬達(dá)等設(shè)備模擬現(xiàn)場(chǎng)條件使上覆水產(chǎn)生一定的攪動(dòng)或循環(huán)運(yùn)動(dòng)。在培養(yǎng)一定時(shí)間后，根據(jù)水體中溶氧濃度隨時(shí)間的變化過程來計(jì)算底泥耗氧量。

箱式培養(yǎng)法分現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)兩種方式。現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)法是直接將箱式孵化器(底部開口)垂直投入到底沉積物表面，并使之嵌入到沉積物中形成一個(gè)密閉的環(huán)境，以便于現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)的進(jìn)行。通過箱體內(nèi)部的溶氧微電極觀測(cè)孵化器內(nèi)部溶氧變化過程，從而求得底泥耗氧速率。實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)則需在現(xiàn)場(chǎng)采集原樣沉積物或表層沉積物樣品，采取一定的保護(hù)措施(如惰性氣體保護(hù)等)，并盡快返回實(shí)驗(yàn)室在可控的條件下進(jìn)行培養(yǎng)，從而獲得底泥耗氧速率。

根據(jù)不同的需要，研究者設(shè)計(jì)了多種形狀的培養(yǎng)箱，如正方形、長方形、圓柱形等;體積自0.1～125 L不等;材料則采用樹脂玻璃、丙烯酸塑料、光纖玻璃、塑膠材料、金屬材料、玻璃等。在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)中，多數(shù)研究者采用沉積物原樣進(jìn)行培養(yǎng)，也有部分研究者采用艾克曼挖泥器等獲得的表層沉積物。

在培養(yǎng)過程中，多數(shù)研究者采用了水?dāng)_動(dòng)裝置，或內(nèi)部擾動(dòng)，或添加外部泵構(gòu)建水循環(huán)系統(tǒng)，然而也有少數(shù)研究者采用靜水系統(tǒng)進(jìn)行培養(yǎng)。此外，對(duì)于培養(yǎng)系統(tǒng)中溶氧的濃度監(jiān)測(cè)，有的研究者采用微電極技術(shù)連續(xù)觀測(cè)，有的則只進(jìn)行首尾兩點(diǎn)的觀測(cè)。

底層擴(kuò)散邊界層氧氣含量剖面(微剖面)——水沉積物界面研究系統(tǒng)

采用微電極技術(shù)的微剖面法存在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量和水下原位測(cè)量兩種。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)量，適合研究淺水沉積物。將樣品柱帶到實(shí)驗(yàn)室，然后用微電極穿刺測(cè)量，建議用馬達(dá)微電極推進(jìn)器來操作，方便快速測(cè)量。水下原位測(cè)量，適合研究較深的海底，最好配水下攝像機(jī)。之后，根據(jù)Fick定律來計(jì)算沉積物—水界面氧氣的交換通量，從而求得底泥耗氧能力。

水底渦動(dòng)研究法

水底渦動(dòng)研究法是近幾年新發(fā)展出來的方法，其采用微電極技術(shù)，在10～15 min內(nèi)對(duì)垂直速度和氧濃度積分，可以估算通過水平面的沉積物—水的氧氣凈交換量，從而評(píng)估反應(yīng)沉積物的產(chǎn)量和消耗量，其克服了現(xiàn)有方法的限制(微剖面、原位箱式)，空間精度高，使用方便。然而，水底渦動(dòng)研究法對(duì)儀器設(shè)備要求較高，且主要應(yīng)用于滲透性的沉積物，因此目前的應(yīng)用面尚不高。