Оксигенация окружающей среды может иметь важное значение для устойчивости конкретной экосистемы . Недостаток кислорода ( экологическая гипоксия ) может возникать в водоемах, таких как пруды и реки , что подавляет присутствие аэробных организмов, таких как рыба . Деоксигенация увеличивает относительную популяцию анаэробных организмов, таких как растения и некоторые бактерии , что приводит к гибели рыб и другим неблагоприятным явлениям. Конечный эффект заключается в изменении баланса природы за счет увеличения концентрации анаэробных веществ по сравнению с аэробными.виды .
Оксигенация путем аэрации воды может быть частью экологической реабилитации обычно застоявшегося водоема. Например, Bubbly Creek в Чикаго , штат Иллинойс , был гипоксическим (дефицит кислорода) из-за его использования в качестве открытого сточного коллектора мясной промышленностью Чикаго, но был насыщен кислородом за счет подачи сжатого воздуха в его воды, что увеличивало популяцию рыбы. [ необходима цитата ] Подобный метод ранее использовался в Темзе . [ необходима цитата ]
Растворенный кислород ( DO ) измеряется в стандартных единицах измерения раствора, таких как миллилитры O 2 на литр (мл / л), миллимоли O 2 на литр (ммоль / л), миллиграммы O 2 на литр (мг / л) и моль O 2 на литр. кубический метр (моль / м 3 ). Например, в пресной воде при атмосферном давлении и температуре 20 ° C насыщение O 2 составляет 9,1 мг / л.
В водной среде насыщение кислородом - это относительная мера количества кислорода (O 2 ), растворенного в воде, по сравнению с условиями равновесия.
Перенасыщение кислородом (т.е. уровни насыщения выше 100%) может происходить естественным путем. Наиболее частой причиной является производство кислорода фотосинтетически активными видами, такими как растения и водоросли. Согласно закону Генри , равновесная концентрация кислорода пропорциональна парциальному давлению газообразного кислорода. Поскольку воздух содержит около 21% кислорода, равновесная концентрация чистого газообразного кислорода соответствует почти 500% -ному насыщению воздухом. Другая причина заключается в том, что концентрация кислорода может медленно адаптироваться к изменениям в окружающей среде. Быстрое повышение температуры может снизить равновесную концентрацию кислорода до значения ниже фактической концентрации в воде, увеличивая насыщение более чем на 100% до тех пор, пока система не успеет прийти в равновесие за счет диффузии .[2] Перенасыщение иногда может быть вредным для организмов и вызывать декомпрессионную болезнь .
Таблицы растворимости (основанные на температуре) и поправки на различную соленость и давление можно найти на веб-сайте Геологической службы США. [3] Подобные таблицы DO в миллилитрах на литр (мл / л) основаны на эмпирических уравнениях, которые были разработаны и протестированы: [4]
- ln (DO) = A1 + A2 * 100 / T + A3 * ln (T / 100) + A4 * T / 100 + S * [B1 + B2 * T / 100 + B3 * (T / 100) 2 ]
где ln - символ натурального логарифма, а коэффициенты принимают следующие значения:
| A1 | знак равно | -173,4292 | B1 | знак равно | -0,033096 | |
| A2 | знак равно | 249,6339 | Би 2 | знак равно | 0,014259 | |
| A3 | знак равно | 143,3483 | B3 | знак равно | -0,001700 | |
| A4 | знак равно | -21,8492 | ||||
| Т | знак равно | температура ( кельвин ) | S | знак равно | соленость (г / кг) |
Чтобы преобразовать вычисленное выше DO из мл / л в мг / л, умножьте ответ на (P / T) * 0,55130, P = мм рт. Ст., T = Кельвин.
Измерение [ править ]
Уровни DO обычно измеряются с использованием оборудования для «прочного растворенного кислорода» (RDO), которое измеряет способность образца гасить люминесценцию . Повышенный уровень кислорода приводит к усиленному гашению, которое хорошо охарактеризовано и позволяет проводить точные измерения с помощью зонда, который требует минимального обслуживания. До разработки технологии RDO использовалась мембранная окислительно-восстановительная технология, при которой уровень кислорода измерялся с помощью электрода Кларка . Электрохимическое оборудование требует значительного обслуживания для удаления загрязнений и предотвращения разрушения мембраны. Редокс-методы могут также демонстрировать некоторую перекрестную чувствительность к другим газам, таким как H2S . [5] [6]
Для образцов с малой или низкой концентрацией (менее 2 частей на миллион) оборудование RDO значительно лучше, поскольку оно не потребляет кислород в образце (и, следовательно, не требует перемешивания) или затрудняет измерение нулевого уровня. [5] [6] [ нужен лучший источник ]
Методы влажной химии, такие как тест Винклера для растворенного кислорода, также могут быть использованы для измерения содержания растворенного кислорода, но, как и все измерения влажной химии, для получения точных результатов требуется квалифицированный специалист.
См. Также [ править ]
- Оксигенат
- Уравнение Стритера-Фелпса
Ссылки [ править ]
- ^ 2009
- ^ «Значения растворенного кислорода в окружающей среде выше 100% насыщения воздуха» (PDF) . IOOS Websate . YSI Environment. Архивировано из оригинального (PDF) 17 октября 2015 года . Проверено 29 июля 2015 года .
- ^ Веб-сайт USGS
- ^ Вайс, Р. (1970). «Растворимость азота, кислорода и аргона в воде и морской воде». Глубоководные исследования . 17 : 721–35. DOI : 10.1016 / 0011-7471 (70) 90037-9 .
- ^ a b «Оптические методы RDO для измерения растворенного кислорода на месте превосходят традиционные методы» (пресс-релиз). In-situ Inc. Архивировано из оригинала (pdf) 14 июля 2014 года . Проверено 9 июля 2014 .
- ^ a b «Сравнение методов испытаний растворенного кислорода (DO)» (PDF) (пресс-релиз). Thermo Scientific. 13 ноября 2008 . Проверено 9 июля 2014 .
Внешние ссылки [ править ]
- Объяснение растворенного кислорода
- Engineering Toolbox - Растворимость кислорода в пресной и морской воде
