Какое количество кислорода содержится в воде

Какое количество кислорода содержится в воде thumbnail

Растворенный кислород не совпадает с кислородом, содержащимся в молекуле воды. Кислород проникает в воду за счет диффузии из окружающего воздуха, при аэрации, и в качестве побочного продукта фотосинтеза.

В то время как воздух на 21% состоит из кислорода, содержание кислорода в воде только 0,001%! Растворенный кислород измеряется или в миллиграммах на литр (мг/л) или в процентах насыщения. Количество кислорода в литре воды определяется как миллиграммы на литр.

Живым организмам в озерах, реках, ручьях и океанах нужен кислород, чтобы выжить. Поэтому с биологической точки зрения уровень кислорода является гораздо более важным показателем качества воды, чем бактерии кишечной группы. Кроме того, кислород влияет на огромное количество других показателей воды, не только биохимических, но и органолептических, таких как запах, прозрачность и привкус. Таким образом, кислород, пожалуй, один из основных показателей качества воды.

Адекватное количество растворенного кислорода необходимо для хорошего качества воды. 

Кислород является необходимым элементом для всех форм жизни. Когда доля растворенного кислорода в объеме воды ниже 5,0 мг/л, жизнь организмов,  обитающих в воде, ставится под угрозу. Уровень кислорода, не превышающий значение           1-2 мг/л, в течение нескольких часов может привести к смерти крупной рыбы.

Количество растворенного кислорода в воде может зависеть от температуры (больше кислорода в холодной воде), давления (больше кислорода растворится в воде при большем давлении) и солености (больше кислорода в воде низкой солености). Распад органического материала в воде, вызванный или химическими процессами, или действием микробов в неочищенных сточных водах, или мертвой растительностью может серьезно снизить концентрацию растворенного кислорода. «Отработанная» вода, сбрасываемая в открытые источники после охлаждения оборудования на производствах или электростанциях, повышает температуру воды и снижает содержание кислорода.

Количество кислорода растворенного воде в вашем водоснабжении, будет зависеть от нескольких факторов:

  • Аэрация воды – под высоким давлением сравнительно большее количество кислорода растворяется в воде.

  • Минеральный состав воды – количество минералов в воде влияет на его способность растворять кислород. Дистиллированная вода поглощает больше кислорода, чем вода с высоким содержанием минеральных солей.

  • Избыточные питательные вещества приводят к проблеме, известной как «цветение». Это приводит к чрезмерному разрастанию водорослей, что ограничивает поступление солнечного света. Растения умирают без солнечного света, что увеличивает процесс разложения и уменьшает количество растворенного кислорода  в воде.

  • Вода из подземных источников обычно содержит меньше растворенного кислорода, чем вода из поверхностных источников.

К сожалению, именно жизнедеятельность человека сильно влияет на снижение количества растворенного кислорода. Строительство плотин замедляет поток воды, уменьшая аэрацию, и увеличивая температуру. Отходы деятельности человека несут в себе большое количество поглощающих кислород бактерий. Удобрения, попадающие в воду, приводят к цветению.

Есть как положительные, так и отрицательные моменты, содержания растворенного кислорода в питьевой воде. 

  • Растворенный кислород предотвращает химическую реакцию и выщелачивание железа и марганца из осадков в источнике воды, которые, в противном случае, оставляют следы на сантехнике и вызывают вкусовые проблемы. 

  • Кислород облегчает биохимическое окисление аммиака в нитраты, снижает  потребность  в хлорировании воды и повышает эффективность дезинфекции. Кроме того, высокий уровень растворенного кислорода в целом считается более приемлемым для воды, поскольку кислород добавляет вкус воде, по этой причине небольшое присутствие растворенного кислорода желательно в питьевой воде.

  • Несмотря на эту желательную особенность, растворенный кислород может быть источником серьезных неприятностей в хозяйственно-питьевом водоснабжении. Дело в том, что кислород вызывает коррозию, особенно в горячей воде и старых чугунных системах водоснабжения.

Наличие естественного уровня растворенного кислорода в воде особенно нежелательно для промышленных предприятий по следующим причинам:

  • Кислород повышает коррозию в металлических трубах и соответствующего оборудования, в частности, в системах отопления и системах охлаждения. Эти коррозионные эффекты существенно активизируются при низком значении рН.

  • Кислород способствует размножению различных организмов и образованию слизи.

  • Кислород препятствует ряду химических реакций и может привести в браку в некоторых отраслях производства, например, целлюлозно-бумажной.

Ряд химических веществ используются в промышленности для удаления кислорода из водоснабжения. Сульфит натрия наиболее широко используется для этой цели. Он вступает в реакцию с кислородом при высоких температурах с образованием сульфата натрия, таким образом, уменьшая количество кислорода. Для бытовых целей чаще  используют полифосфаты, чтобы создать пленку на внутренностях водовода для защиты металла от контакта с кислородом.

Количество растворенного в воде кислорода показывает содержание газообразного кислорода (O2) в водном растворе. Растворенный кислород измеряют или с помощью метода Винклера, или с помощью измерителя и зонда. При определении количества растворенного кислорода существует ряд требований к  месту и процессу взятия проб. Специфичность также заключается в том, что анализ лучше всего проводить сразу же после забора образцов, поэтому этот анализ чаще выполняют на месте.

Источник

Добавлено: 17.07.2017

Кислород в воде искусственного водоёма.

При создании водоёмов для рыб особое внимание стоит уделить вопросу изучения кислородного режима водоёмов, так как наличие в воде водоёма растворенного кислорода – обязательное условие существования большинства водных организмов. Потребность в кислороде у отдельных видов рыб различна. Так, для нормально жизнедеятельности лососевых концентрация кислорода должна быть 8-11 мг/л, а для карповых – 5-8 мг/л. При концентрации кислорода 3 мг/л карп становится беспокойным, хуже питается, а при падении уровня кислорода до 1,2 – 0,6 мг/л (в зависимости от температуры воды) возникает угроза гибели рыбы. От насыщения воды кислородом зависит жизнедеятельнсть рыб. При падении содержания кислорода ухудшаются условия питания рыб, снижается их рост, понимается устойчивость ко многим неблагоприятным факторам внешней среды, в том числе к ядам промышленных и бытовых сточных вод.

Читайте также:  В варенье какой сахар содержится

Содержание растворенного в воде кислорода зависит от двух процессов, проходящих одновременно в водоеме. С одной стороны, это процессы, обогащающие воду кислородом. К ним относятся фотосинтез растений, а также поступление его из атмосферы, с другой стороны, уменьшаеющие его содержание в воде различные окисилтельные процессы. (см. рис.)

Какое количество кислорода содержится в воде

Баланс кислорода в водоёме.

Мощный источник обогащения воды кислородом – процесс фотосинтеза водных растений. Интенсивность его зависит от развития водорослей, температуры и освещения воды. Второй источник – атмосфера, кислород которой может поглащаться поверхностными слоями воды. Насыщение воды кислородом этим путем значительно ускоряется при интенсивном разбрызгивании, течении, ветровом перемешивании.

Расходование кислорода, растворенного в воде искусственного водоёма.

Кислород расходуется на различные окислительные процессы, в том числе и дыхание водных организмов. Потребление кислорода рыбами приведено в Таблице 1.

Средняя масса особи, гТемпература, 0С
5101520
Карповые
0,54895161252
1,04486146229
5,03670118187
10,03262107168
50,0265085133
500,013366294
Осетровые
0,568132226351
1,060116198310
5,04485146230
10,03875128200
50,0315594148
500,0224474117
Лососёвые
0,578150257403
1,073142242380
5,067127218337
10,062118204318
50,054104176278
500,04586149232

Таблица 1. Потребление кислорода рыбой (мг/кг/ч)

Значительное количество кислорода используется на окисление органических веществ. Например:

  • За сутки донные отложения на 1 м2 дна поглощают от 0.4 до 1.6 г кислорода.
  • Не съеденный рыбой 1 кг корма, окисляясь, поглащает от 10 до 50 г кислорода.

В результате изменения температуры воды, освещенности и влияния других факторов в водоёмах наблюдаются периодические сезонные и суточные колебания в количестве кислорода, растворенного в воде. Поэтому в водоёмах с рыбой обязательно необходимо постоянно контролировать уровень содержания кислорода в воде.

Определение содержания растворенного кислорода в воде.

Определение содержания растворенного кислорода в воде проводят по методу Винклера. Он основан на способности гидрата закиси марганца реагировать в щелочной среде с кислородом, растворенным в воде. Гидрат закиси марганца связывает кислород с образованием осадка гидрата окиси марганца. После добавления кислоты осадок растворяется и раствор в зависимости от количества выделившего иода окрашивается в коричневый цвет различной интенсивности. Выделившийся иод титруют раствором гипосульфата. По количеству гипосульфита, израсходованного на титрование пробы, рассчитывают количество кислорода.

Пробу воды на кислород берут с помощью батометра или других приспособлений. Из батометра пробу переносят в специальные кислородные склянки с притертыми пробками. После этого приступают к фиксации кислорода. Для этого в склянку объемом 100-150 мл вводят 2 мл раствора хлористого марганца MnCl2 и 2 мл раствора едкого натра с иодистым калием (NaOH+KI). Пипетку с реактивами погружают в склянку и затем по мере выливания из них реактива поднимают вверх. Для каждого реактива должна быть своя пипетка, помеченная каким-либо способом. После прибавления хлористого марганца и щелочи склянки зкрывают и содежимое тщательно перемешивают. Когда осадок опустится на дно, склянку открывают и пипеткой воодят 5 мл серной кислоты (1:4) или концентрированной соляной кислоты. Затем склянку закрывают и перемешивают. После растворения осадка из склянки берут пипеткой 50 или 100 мл исследуемой воды, переносят в коническую колбу на 200-250 мл и титруют 0,01 н. или 0, 02 н. раствором гипосульфита до слабо-желтого цвета. После этого к пробе добавляют 1 мл крахмала и окрасившийся в синий цвет раствор титруют до обесцвечивания. Учитывают все количество гипосульфита, пошедшее на титрование.

Расчет количества кислорода О2, растворенного в воде, проводится по следующей формуле, мг/л:

Количество растворенного кислорода = (П*К*N*8*1000) / (О-о1)

,где:

  • П – количество 0,01 н. раствора гипосульфита, израсходованного на титрование пробы, мл;
  • К – поправка на нормальность гипосульфита;
  • N – нормальность раствора гипосульфита;
  • О – объем пробы, мл;
  • о1 – объем прибавленных реактивов, мл;
  • 8 – коэффициент пересчета на кислород (1 мл 0,01 н. раствора гипосульфита соответствует 0,08 мг кислорода).

Например, на титрование пробы пошло 7,1 мг гипосульфита; поправочный коэффициент К раствора гипосульфита – 0,9; объем пробы, взятой на титрование, 100 мл. Содержание кислорода О2, растворенного в воде, равно:

(7,1*0,9*0,01*8*1000) / (100-2) ≈ 5,2 мг/л

Относительное содержание кислорода в воде искусственного водоёма.

При анализе кислородного режима водоёма важно знать не только абсолютное количество кислорода, растворенного в воде, но и его относительное содержание – процент насыщения от нормы при данной температуре.

По относительному содержанию кислорода судят о напряженности окислительных процессов в водоёме.

Таблица 2. Содержание кислорода, растворенного в воде в зависимости от температуры.

t, 0CРавновесные концентрации кислорода, мг/л
0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,9
14,6514,6114,5714,5314,4914,4514,4114,3714,3314,29
114,2514,2114,1714,1314,0914,0514,0213,9813,9413,90
213,8613,8213,7913,7513,7113,6813,6413,6013,56

13,53

313,4913,4613,4213,3813,3513,3113,2813,2413,2013,17
413,1313,1013,0613,0313,0012,9612,9312,8912,8612,82
512,7912,7612,7212,6912,6612,6212,5912,5612,5312,49
612,4612,4312,4012,3612,3312,3012,2712,2412,2112,18
712,1412,1112,0812,0512,0211,9911,9611,9311,9011,87
811,8411,8111,7811,7511,7211,7011,6711,6411,6111,58
911,5511,5211,4911,4711,4411,4111,3811,3511,3311,30
1011,2711,2411,2211,1911,1611,1411,1111,0811,06

11,03

1111,0010,9810,9510,9310,9010,8710,8510,8210,8010,77
1210,7510,7210,7010,6710,6510,6210,6010,5710,5510,52
1310,5010,4810,4510,4310,4010,3810,3610,3310,3110,28
1410,2610,2410,1910,1710,1510,1210,1010,0810,0710,06
1510,0310,019,999,979,959,929,909,889,869,84
169,829,799,779,759,739,719,699,679,659,63
179,619,589,569,549,529,509,489,469,449,42
189,409,389,369,349,329,309,299,279,259,23
199,219,199,179,159,139,129,109,089,069,04
209,029,008,988,978,958,938,918,908,888,86
218,848,828,818,798,778,758,748,728,708,68
228,678,658,638,628,608,588,568,558,538,52
238,508,488,468,458,438,428,408,388,378,35
248,338,328,308,298,278,258,248,228,218,19
258,188,168,148,138,118,088,078,068,058,04
268,028,017,997,987,967,957,937,927,907,89
277,877,867,847,837,817,807,787,777,757,74
287,727,717,697,687,667,657,647,627,617,59
297,587,567,557,547,527,517,497,487,477,45
307,447,427,417,407,387,377,357,347,327,31
Читайте также:  В каких ок содержится прогестерон

Пример. Предположим, что содержание кислорода в водоёме составляет 5,7 мг/л. Температура воды 240С. Необходимо рассчитать относительное содержание кислорода. Из Таблицы 2 находим, что при данной температуре должно быть 8, 33 мг/л растворенного в воде кислорода. Тогда относительное содержание кислорода составит:

8,33 – 100 %

5,7 – х %

х = 5,7 * 100 / 8,33 = 68,4%.

Относительное содержание кислорода в воде при данной температуре – 68,4%.

Советуем ознакомиться:

Садовый аквариум

Углерод и карбонаты в воде искусственного водоёма
 

Источник

Ключевым компонентом воды является количество растворенного в ней кислорода, который играет важную роль во всем, от качества воды до жизнеобеспечения растений и животных. Растворенный кислород относится к общему количеству кислорода, присутствующего в настоящее время в воде. Водоемы получают кислород из двух отдельных источников, включая водные растения и атмосферу. Водные растения создают растворенный кислород посредством процесса фотосинтеза. Помните, что проточная вода всегда растворяет большее количество кислорода по сравнению с неподвижной водой в озере или пруду.

Растения и животные используют растворенный кислород как средство выживания. Каждое водное животное должно уметь дышать. Поскольку большинство водных организмов не обращаются за воздухом, они должны использовать растворенный в воде кислород, чтобы дышать правильно. Возможно снижение уровня растворенного кислорода в том случае, если большое количество органических материалов разлагается различными микроорганизмами . Пока этот процесс продолжается, микроорганизмы в воде потребляют растворенный кислород, что приводит к низкому уровню кислорода. На этом этапе организмы в воде могут покинуть свою нынешнюю среду обитания или погибнуть, если уровень кислорода станет слишком низким.

Из-за того, насколько важно определить точное количество растворенного кислорода в воде по разным причинам, вы должны знать, что существует множество методов, которые можно использовать для проверки воды на точное количество DO. Существуют специальные датчики и тестеры воды, которые позволяют определять количество растворенного кислорода – оксиметры.

Растворенный кислород относительно легко проверить, и он может быть очень полезен во многих промышленных применениях. Например, измерения DO необходимы в котлах, чтобы избежать коррозии. В этой статье подробно рассказывается о важности растворенного кислорода.

Основные выводы:

  • Растворенный кислород – это количество кислорода, присутствующего в воде, которое влияет на промышленные установки, животный мир, рыбоводство и борьбу с коррозией.
  • Содержание растворенного кислорода зависит от воздействия волн, давления воздуха, температуры, образования кислорода и баланса его использования.
  • Важно оценить растворенный кислород, чтобы понять качество воды и то, какие процедуры могут потребоваться.

Качество воды в растворенном кислороде

Какое количество кислорода содержится в воде

Вода, которая движется с большей скоростью, всегда будет содержать большое количество растворенного кислорода. Обычно это происходит в крупных реках и горных ручьях. С другой стороны, застойная вода состоит из значительно меньшего количества растворенного кислорода. Как упоминалось ранее, разложение органических веществ приводит к тому, что бактерии, обнаруженные в воде, потребляют любой растворенный кислород. Когда в реках и озерах содержится большое количество органических веществ, возникают эвтрофные условия, при которых водоем становится богатым питательными веществами.

Хотя вода, богатая питательными веществами, очень полезна для выращивания растений, в воде будет слишком много минералов и питательных веществ, чтобы животные могли выжить . В этих условиях водоросли будут быстро расти, в результате вода будет казаться зеленой на поверхности. Если вода застаивается и содержит значительное количество органических веществ, водным организмам может быть очень сложно получить необходимое количество DO. Эти условия особенно распространены в теплые летние дни. Более низкая температура воды приводит к более высокой концентрации растворенного кислорода, а температура теплой воды приводит к снижению уровня растворенного кислорода.

Читайте также:  Какие витамины содержатся в спирулине

Также важно понимать, что теплая вода в озерах и аналогичных водоемах очень опасна для водных животных в случае застоя воды. Если вода застаивается, растворенный кислород останется у поверхности воды. Однако поверхность воды в теплые летние месяцы обычно слишком горячая, чтобы выжить большинство водных животных. Уровень растворенного кислорода также слишком низкий, когда вы приближаетесь к дну озера или реки.

Как растворенный кислород влияет на водоснабжение?

Какое количество кислорода содержится в воде

Если смотреть конкретно на источники питьевой воды в сообществе, уровень растворенного кислорода определяет общий вкус рассматриваемой питьевой воды. Когда уровень DO находится на более высоком уровне, питьевая вода, которую вы потребляете, будет иметь лучший вкус, чем вы, вероятно, предпочтете . Однако важно понимать, что более высокие уровни DO на самом деле наносят ущерб различным компонентам и системам, которые используются при распределении и очистке питьевой воды. Например, слишком высокий уровень DO может ускорить коррозию водопроводных труб.

Из-за ущерба, который может быть нанесен высоким уровнем растворенного кислорода, в большинстве отраслей промышленности используется вода, содержащая лишь небольшое количество растворенного кислорода. Для котлов низкого давления ppm, обнаруженного в воде, будет 2,0 или меньше . Для операторов котельных оптимальные уровни DO ниже 0,007 ppm

4 вещи, от которых зависит точная концентрация растворенного кислорода:

  • Волновое воздействие – водоемы неизменно содержат большее количество растворенного кислорода в более ветреные дни и не допускают стоячей воды.
  • Давление воздуха. Когда давление воздуха, окружающего водоем, является высоким, все большее количество растворенного кислорода попадает в воду, что делает эти условия более благоприятными по сравнению с условиями низкого давления воздуха.
  • Температура. Как упоминалось ранее, холодная вода будет содержать большее количество растворенного кислорода, чем теплая.
  • Создание и баланс использования кислорода. Водные растения в водоеме будут создавать растворенный кислород в процессе фотосинтеза, после чего рыба и другие водные животные будут потреблять его.

Количество растворенного кислорода в воде имеет значение по нескольким причинам. Например, любой растворенный в воде кислород займет определенное количество места. Когда уровень растворенного кислорода находится на более высоком уровне, в воде не так много места для содержания других растворенных веществ. Если уровень растворенного кислорода чрезвычайно низок, минералы, находящиеся на дне озера, начнут растворяться в воде более быстрыми темпами. Хотя высокое содержание минералов в воде не вызывает проблем со здоровьем, это может изменить запах и вкус воды.

На водоочистных сооружениях существует ряд различных обработок, которые можно использовать для коррекции запаха и вкуса , которые могут присутствовать в воде при низкой концентрации растворенного кислорода. Когда в воду добавляется активированный уголь, все проблемы с запахом, вкусом и цветом исчезнут. Если уровень pH слишком низкий, в воду можно добавить гидроксид натрия. Количество сульфата алюминия в воде также можно регулировать. Это своего рода коагулянт, который связывает взвешенные частицы друг с другом в процессе интенсивной очистки воды.

Почему так важно оценивать растворенный кислород?

Какое количество кислорода содержится в воде

Есть много причин, по которым важно оценивать количество растворенного кислорода в воде. Каждому животному, живущему в водоеме, для выживания необходимо некоторое количество кислорода. Когда уровень кислорода становится слишком низким, возникает гипоксия, которая приводит к развитию различных видов водорослей. Если в воде нет кислорода, произойдет аноксия. В этот момент окисление органических материалов будет происходить быстрее, чем попадание растворенного кислорода в воду.

Оба этих сценария создают опасные условия для жизни животных в воде. Недостаток кислорода означает, что водоросли и подобные им растения будут расти быстрыми темпами. Когда эти растения умирают, они полностью погружаются на дно водоема перед разложением. Животные, скорее всего, умрут, потому что у них больше не будет доступа к необходимому им кислороду. Чтобы животные могли нормально выжить, уровень DO в воде должен быть умеренно высоким.

Оценка растворенного кислорода также очень важна в промышленных условиях для многих процессов. Например, очистные сооружения полагаются на разложение твердых веществ бактериями. При низком уровне DO бактерии, необходимые для завершения этого процесса, погибнут, что приведет к прекращению разложения до восстановления уровней DO. Когда уровни растворенного кислорода слишком высоки на очистных сооружениях, будет эффективно тратиться слишком много энергии, что делает процесс неэффективным. Для промышленных котлов необходимы низкие уровни DO, чтобы избежать образования накипи и коррозии. Когда количество накипи внутри котла увеличивается, процесс теплопередачи в системе становится все более неэффективным.

Измерение концентрации растворенного кислорода важно в таких областях, как транспортировка живой рыбы, борьба с коррозией, очистка сточных вод и рыбоводство. Это измерение может дать вам четкое представление о качестве воды и о том, какие процедуры могут потребоваться. Для водоочистных сооружений, которые проверяют и обрабатывают воду, чтобы убедиться, что вода безопасна для питья, многие измерения будут проводиться в процессе очистки. Точное количество DO в воде необходимо определять, как нужно изменить запах и вкус воды перед угощением.

Источник