Растворенный в воде кислород норма: Растворенный кислород в воде

Содержание

Растворенный кислород в воде

Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями. Содержание растворенного кислорода зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, минерализации воды и др. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 5 до 14 мг/л. В артезианской воде кислород практически отсутствует.

Относительное содержание кислорода в воде, выраженное в процентах его нормального содержания и называется степенью насыщения кислородом. Этот параметр зависит от температуры воды, атмосферного давления и уровня минерализации. Вычисляется по формуле:

M = (a×0,1308×100)/N×P

а – концентрация кислорода, мг/дм³;

М – степень насыщения воды кислородом, %;

Р – атмосферное давление в данной местности, МПа.

N – нормальная концентрация кислорода при данной температуре и общем давлении 0,101308 МПа, приведенная в следующей таблице:

Растворимость кислорода в зависимости от температуры воды

Температура воды, °С	мг О₂/дм³
0	14,6
10	14,6
20	9,1
30	7,5
40	6,5
50	5,6
60	4,8
80	2,9
100	0,0

нормы, ПДК, определение и обогащение

Растворённый кислород

В практически любом водоёме присутствует кислород в растворённой форме (РК). Чаще всего эта форма – гидратированные молекулы О₂. В зависимости от параметров окружающей среды, концентрация кислорода в водоёме может изменяться. Например, при снижении атмосферного давления падает и равновесная концентрация РК. Температура и степень минерализации тоже влияют на эту концентрацию, но иначе. При снижении как температуры, так и степени минерализации водоёма, падает и количество растворённого кислорода.

Источники присутствия

Основные источники кислорода в водоёме – это кислород из воздуха (попадает в воду по механизму абсорбции на поверхности), вода атмосферных осадков (она более насыщенная кислородом), биологическая активность (фотосинтез) водных растений. Также стоит упомянуть, что часто сточные воды имеют достаточно высокую степень насыщения кислородом из-за высокой эффективности процессов оксигенации, применяемых человеком. Таким образом, одним из источников кислорода в водоёме является очищенная и подготовленная сточная вода.

Влияние на экологию водоёмов

Содержание растворённого кислорода в воде оказывает решающее влияние на жизненный цикл водной фауны и флоры, поскольку при низком уровне его содержания, условия жизни водоёма становятся неподходящими для его обитателей. Отметим, что кислород участвует в разложении биологических соединений. Таким образом, содержание РК в водоёме является важным показательным фактором благополучия, экологического и санитарного состояния водоёмов.

Резкое снижение концентрации РК в водоёме может свидетельствовать о его загрязнении легкоокисляющимися (чаще всего органическими) примесями. Обратим внимание, что биохимические и биологические процессы, происходящие в водоёме, зависят от концентрации РК и поэтому его резкое снижение приводит к негативным последствиям. Они включают в себя: эвтрофикацию (анаэробными бактериями, фотосинтезирующими бактериями и водорослями), вымирание аэробных организмов (рыбы, моллюсков, планктона и др.), лавинообразный рост концентрации легкоокисляемых органических примесей.

В природных незагрязнённых водоёмах колебания уровня РК достаточно заметны. Для большинства водоёмов характерны годовые, месячные и даже суточные колебания концентрации растворённого кислорода, но его уровень не должен падать ниже определённых значений (чаще всего упоминается пороговое значение в 4 мг/л, поскольку снижение концентрации ниже этого значения может приводить к массовой гибели фауны водоёма).

Польза для человека

Растворённый кислород полезен для человека во многих отношениях. Насыщенные этим газом водоёмы наилучшим образом подходят, например, для разведения рыбы. Также, высокая степень насыщенности воды водоёма кислородом приводит к интенсификации процессов окисления. Именно поэтому проводят аэрацию сточных вод.

Аэрация – один из главных способов очистки сточных вод. Этот метод подходит для воды с любым составом примесей, поскольку в этом процессе многие органические соединения переходят в свою окисленную форму, которая представляет меньшую угрозу, чем восстановленная.

Нормы и ПДК в поверхностных и сточных водах

В зависимости от типа вод, устанавливаются различные нормы содержания РК (в соответствии с РД 52.24.419-2005):

Для рыбохозяйственных водоёмов – 6 мг/л для ценных пород рыбы, 4 мг/л – для остальных;
Для воды поверхностных водоёмов при измерении до 12 часов дня, концентрация РК должна быть не ниже 4 мг/л;
При снижении концентрации кислорода ниже 2 мг/л наблюдается массовая гибель фауны водоёма, поэтому именно такая концентрация устанавливается в качестве минимальной нормативной для сточных вод. Тем не менее, современные меры контроля практически исключают возможности такого рода.

Методы определения

Определение содержания РК в водоёме важно для всех областей промышленности и проводится для большинства водоёмов, включая природные. Анализ на количество РК в воде тесно связан с другим важным показателем – биохимическим потреблением кислорода (БПК). Существует несколько методик определения количества РК в водоёме, рассмотрим их.

Титрование

Самым широко используемым методом определения РК в воде является йодометрическое титрование, иначе именуемое «метод Винклера». Его особенность в добавлении в пробу воды гидроксида марганца II, что приводит к его окислению до четырёхвалентной формы Mn⁴⁺. Данный процесс называется фиксацией кислорода. Дело в том, что кислород обычно нестабильный в пробе, поэтому анализ должен проводиться сразу после отбора. В результате фиксации, выпадает осадок MnO(OH)₂. Этот осадок в дальнейшем растворяют при помощи добавления раствора сильной кислоты, – соляной или серной, – а также вводят раствор йодида калия. В результате данных манипуляций, в пробе образуется свободный йод. Затем производится покапельное добавление раствора тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ одновременно с добавлением крахмала. Йод вступает в реакцию с натриевой солью, поэтому при добавлении необходимого количества раствора тиосульфата происходит обесцвечивание пробы. Затраченное на титрование количество тиосульфата натрия будет пропорционально исходной концентрации кислорода, поэтому далее возможен расчёт как равновесной концентрации, так и степени насыщения воды кислородом (в % от значений равновесного насыщения воды кислородом, таблица 1).

Этот метод, несмотря на свою кажущуюся простоту, требует достаточно высокой квалификации оператора анализа. Его проблема в том, что он неточен из-за влияния других примесей, которые могут содержатся в анализируемой воде. Примерами таких примесей могут быть легкоокисляющиеся органические соединения, ионы железа и пр. Более подробно этот метод описан в РД 52.24.419-2005 «Массовая концентрация растворённого кислорода в водах. Методика выполнения измерений иодометрическим методом».

Таблица 1. Равновесное насыщение воды кислородом при атмосферном давлении 760 мм рт. ст.

Температура	Равновесная концентрация растворенного кислорода (в мг/л) при изменении температуры на десятые доли °С, (С_н)
°С	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
0	14,65	14,61	14,57	14,53	14,49	14,45	14,41	14,37	14,33	14,29
1	14,25	14,21	14,17	14,13	14,09	14,05	14,02	13,98	13.94	13,90
2	13,86	13,82	13,79	13,75	13,71	13,68	13,64	13,60	13,56	13,53
3	13,49	13,46	13,42	13,38	13,35	13,31	13,28	13,24	13,20	13,17
4	13,13	13,10	13,06	13,03	13,00	12,96	12,93	12,89	12,86	12,82
5	12,79	12,76	12,72	12,69	12,66	12,52	12,59	12,56	12,53	12,49
6	12,46	12,43	12,40	12,36	12,33	12,30	12,27	12,24	12,21	12,18
7	12,14	12,11	12,08	12,05	12,02	11,99	11,96	11,93	11,90	11,87
8	11,84	11,81	11,78	11,75	11,72	11,70	11,67	11,64	11,61	11,58
9	11,55	11,52	11,49	11,47	11,44	11,41	11,38	11,35	11,33	11,30
10	11,27	11,24	11,22	11,19	11,16	11,14	11,11	11,08	11,06	11,03
11	11,00	10,98	10,95	10,93	10,90	10,87	10,85	11,82	10,80	10,77
12	10,75	10,72	10,70	10,67	10,65	10,62	10,60	10,57	10,55	10,52
13	10,50	10,48	10,45	10,43	10,40	10,38	10,36	10,33	10,31	10,28
14	10,26	10,24	10,22	10,19	10,17	10,15	10,12	10,10	10,08	10,06
15	10,03	10,01	9,99	9,97	9,95	9,92	9,90	9,88	9,86	9,84
16	9,82	9,79	9,77	9,75	9,73	9,71	9,69	9,67	9,65	9,63
17	9,61	9,58	9,56	9,54	9,52	9,50	9,48	9,46	9,44	9,42
18	9,40	9,38	9,36	9,34	9,32	9,30	9,29	9,27	9,25	9,23
19	9,21	9,19	9,17	9,15	9,13	9,12	9,10	9,08	9,06	9,04
20	9,02	9,00	8,98	8,97	8,95	8,93	8,91	9,90	8,88	8,86
21	8,84	8,82	8,81	8,79	8,77	8,75	8,74	8,72	8,70	8,68
22	8,67	8,65	8,63	8,62	8,60	8,58	8,56	8,55	8,53	8,52
23	8,50	8,48	8,46	8,45	8,43	8,42	8,40	8,38	8,37	8,35
24	8,33	8,32	8,30	8,29	8,27	8,25	8,24	8,22	8,21	8,19
25	8,18	8,16	8,14	8,13	8,11	8,11	8,08	8,07	8,05	8,04
26	8,02	8,01	7,99	7,98	7,96	7,95	7,93	7,92	7,90	7,89
27	7,87	7,86	7,84	7,83	7,81	7,80	7,78	7,77	7,75	7,74
28	7,72	7,71	7,69	7,68	7,66	7,65	7,64	7,62	7,61	7,59
29	7,58	7,56	7,55	7,54	7,52	7,51	7,49	7,48	7,47	7,45
30	7,44	7,42	7,41	7,40	7,38	7,37	7,35	7,34	7,32	7,31

Электрохимический

Несмотря на обилие аналитических методов в электрохимии, наилучшие возможности анализа концентрации РК имеет полярографический метод с использованием электрода Кларка. Это устройство представляет собой пластиковую цилиндрическую ёмкость, в которой находятся серебряный и платиновый электроды. Оба этих электрода находятся в растворе хлорида кальция. Нижний срез ёмкости имеет отверстия, которые закрыты газопроницаемой мембраной из полимерного материала (тефлон, полипропилен). Одна сторона этой мембраны контактирует со внутренним раствором, а вторая – с анализируемой пробой. Если в анализируемой пробе отсутствует кислород, то при подаче напряжения устанавливается крайне слабый электрический ток в контуре. В случае же наличия кислорода, величина силы тока многократно возрастает, поскольку диффундирующие сквозь мембрану молекулы кислорода вступают в реакцию с платиновым электродом. Величина силы тока при установившемся процессе (то есть стационарный ток) линейно зависит от концентрации кислорода в пробе.

Данный метод весьма точен, однако, подвержен влиянию полимерных и маслянистых примесей, которые влияют на способность мембраны пропускать кислород. Следует упомянуть, что нормальною диффузию на электродах можно обеспечить только интенсивным потоком анализируемой воды, не забывая вовремя менять электроды.

Фотометрический

Оптические методы анализа содержания РК в воде основываются на свойстве кислорода тушить некоторые люминофоры. Например, освещаемые светодиодами с нужной длиной волны, рутениевые комплексы будут достаточно интенсивно испускать свет на протяжении определенного времени. Тем не менее, срок жизни сигнала этих люминесцентных соединений снижается в присутствии кислорода, что позволяет оценивать количество кислорода в анализируемой пробе воды.

Основной принцип работы таких анализаторов состоит в освещении люминофора (зачастую – органического комплексного соединения рутения, платины, иногда – осмия, либо просто порфиринов) светодиодом с определенной длиной волны и частотой. Возбуждаемый этим светом люминофор испускает свет на другой длине волны, и это свечение регистрируется оптическим датчиком. Поскольку срок жизни сигнала в присутствии кислорода снижается, возникает фазовое смещение частот испускаемого и поглощаемого люминофором света. Это фазовое смещение и позволяет судить о концентрации РК в пробе.

Данный метод, несмотря на ряд ограничений, весьма широко используется, поскольку применение современной электроники и ЭВМ позволяет нивелировать основную массу проблем. Современные датчики данного типа – оптоды – не требуют частой калибровки, весьма точны, менее подвержены влиянию других примесей в анализируемой пробе, могут работать в широком спектре различных условий.

Автоматические анализаторы

Большинство современных электронных автоматических анализаторов используют в своей работе именно оптические датчики с люминофором в силу ряда очевидных преимуществ. Конструкция современных оптод подразумевает установку в измерительный прибор светодиодов, испускающих свет с той же длиной волны, что и люминофор. Это позволяет легко калибровать прибор в непрерывном режиме. Отметим, что оптод, в отличие от датчика Кларка, обладает заметно более длинным сроком службы, не требует сложного технического обслуживания, замены электродов и других манипуляций.

Особенно важный фактор выбора оптодных анализаторов – низкий уровень требований к анализируемой воде: современные оптические датчики не имеют особых ограничений по скорости потока воды. Зачастую в один корпус с кислородным датчиком возможна установка целого ряда других аналитических приборов, что позволяет оператору получать более полную информацию о составе и качестве воды, тогда как электрод Кларка содержит в себе заметное количество растворов и выделяет в процессе своей работы вещества, усложняющие анализ воды.

Обогащение вод кислородом

Обогащение вод, особенно сточных, кислородом – один из важнейших этапов водоочистки и подготовки стоков к сбросу в водоёмы. Для проведения этого процесса используют различные методы. Их выбор обусловлен требованиями к конкретно взятому процессу.

Например, первичное насыщение сточных вод кислородом (аэрация) зачастую проводят при помощи распыления воды в воздухе через форсунки. Мельчайшие капли воды, контактируя с кислородом воздуха, насыщаются им в процессе диффузии. Этот метод весьма прост и эффективен, но требует сравнительно высоких энергозатрат и больших площадей. Дальнейшим развитием такого метода является форсуночное распыление воды в ёмкостях при повышенном давлении. Из-за высокого парциального давления кислорода в таких баках, процесс диффузии происходит более быстро, а вода может быть насыщена кислородом в большей степени, однако, этот метод ещё более энергозатратен, поскольку требует постоянного поддержания высоких давлений как воды, так и газа.

Ещё одним сравнительно популярным методом насыщения воды кислородом является простое пропускание воздуха через массу воды. Данный метод называется пневматической оксигенацией. Из-за своей простоты он зачастую используется для насыщения кислородом аквариумов в магазинах и при перевозке живой рыбы, однако, следует знать, что КПД для таких систем сравнительно невысок, поэтому их сложно назвать эффективными. Повысить эффективность данного метода можно, применяя механические методы смешения воды с газом, например, лопастные мешалки в комбинации с распылителями кислорода. Это заметно повышает КПД процесса, поэтому такие системы могут использоваться для оксигенации сточных вод.

Отдельно стоит отметить методы, которые используют законы гидродинамики для обогащения воды кислородом. К таковым относятся струйный метод и метод с применением оксигенационных конусов.

Сущность струйного метода заключается в использовании гидродинамического эффекта, приводящего к повышению скорости потока в местах сужения трубопровода. Таким образом, установленный перед сужением источник кислорода подает газ в воду, которая затем ускоряется, зачастую с переходом потока из ламинарного режима в турбулентный. В связи с этим, происходит как насыщение массы воды кислородом, так и дробление пузырьков газа при сдвигании слоёв воды, что, в целом, заметно ускоряет и облегчает весь процесс. Тем не менее, данный метод весьма энергозатратен, поскольку требует применения большого количества мощных насосов для обеспечения достаточного напора жидкости, а трубопроводы, используемые для него, быстро изнашиваются из-за явлений кавитации и агрессивного действия кислорода на материал стенок.

Дальнейшим развитием струйного метода являются оксигенационные конусы. Данные устройства представляют собой конусовидные трубопроводы, установленные широкой стороной вниз. Внутрь устройства подаётся кислород, но давление газа и, как следствие, скорость всплытия пузырьков подобраны таким образом, что скорость движения воды в узкой части конуса выше, что приводит к установлению своеобразного равновесия в системе. Таким образом, конус выступает ловушкой для пузырьков кислорода, который постоянно контактирует с массой воды, что приводит к полноценной диффузии газа и высокой степени насыщения воды кислородом. Данный метод является одним из самых энергоэффективных и часто используется на предприятиях рыбного хозяйства.

Для всех приведённых методов необходим источник кислорода. Таковым могут служить как баллоны сжиженного газа, так и генераторы кислорода. С точки зрения экономической целесообразности процесса, генераторы являются предпочтительной опцией, поскольку они более энергоэффективны. Производительность генератора по кислороду напрямую зависит от потребляемой устройством мощности, а PSA- и VPSA-генераторы имеют достаточно высокий КПД. Принцип их работы заключается в последовательных процессах сорбции и десорбции кислорода воздуха цеолитами под давлением, созданным компрессором. Вторая ступень – десорбция – отличается для PSA- и VPSA-генераторов лишь давлением камеры: если для PSA-генератора используется десорбционная камера, работающая лишь при малом разрежении, либо при атмосферном давлении, то более эффективные VPSA-генераторы производят десорбцию кислорода в вакууме, что повышает выход кислорода с одного цикла сорбции-десорбции.

Несмотря на ряд сложностей, возникающих в процессе оксигенации, он практически всегда экономически целесообразен, поскольку насыщение воды кислородом является важным и сравнительно простым способом очистки стоков от загрязнений различной природы, а также оказывает положительное влияние на экологию водоёма, куда происходит сброс очищенной и подготовленной сточной воды.

Кислород для рыборазведения и УЗВ

Кислород – очень важный элемент системы жизнедеятельности всех организмов на нашей планете. Для рыб, как и для человека, кислород необходим для правильного протекания всех физических и химических процессов в клетках и самое важное — для дыхания.

Плохое насыщение воды кислородом очень негативно сказывается на обитателях водоемов, особенно в закрытых. На открытых водоемах насыщение происходит в зависимости от времени суток.

Атмосферный воздух напрямую очень плохо контактирует с водой, поэтому без дополнительного оборудования процесс внедрения молекул кислорода в воду (особенно в стоячую) происходит крайне медленно и слабо. При планировании системы замкнутого водоснабжения очень важными системами являются: система создания водяного потока (водяной насос), система получения газообразного кислорода (адсорбционная кислородная станция), а также система смешивания и поддержания концентрации растворенного кислорода в воде (конус-смеситель). В кислородных станциях АГС информация по всем системам выводится на панель оператора Siemens.

В атмосферном воздухе концентрация кислорода не высока (~21%), поэтому для более продуктивного смешивания используется кислород более высокой концентрации (от 90% и выше), небольшая доля которого способна значительно повысить содержания кислорода в воде по сравнению с атмосферным воздухом.

Еще совсем недавно многие предприятия по рыборазведению устанавливали себе емкости (сосуды) с жидким кислородом, газификаторы (оборудование по переводу кислорода из жидкой в газообразную фазу), однако такое оборудование требует наличие квалицированного персонала, обученного и допущенного к работе с сосудами, работающими под давлением и к работе с криогенными жидкостями, а также обязательной регистрации в Ростехнадзоре.

В современном мире самое широкое распространение получают адсорбционные генераторы кислорода, которые не подлежат регистрации в надзорных органах и являются очень удобными, мобильными и простыми в использовании. Наша компания является российским производителем кислородных систем для рыборазведения и УЗВ.

Потребность в кислороде основных разводимых семейств рыб (лососевые, осетровые) на 50-85% выше от максимальной естественной аэрации (атмосферным воздухом, солнцем). Самым главным минусом пониженного содержания кислорода в водоеме является пониженный интерес обитателей водоемом к питанию. Поэтому рекомендуется поддерживать концентрацию кислорода в воде в диапазоне 6-8 мг/л летом и 12-13 мг/л зимой. Изменение содержания кислорода в воде производится на панели оператора Siemens, входящей в состав серийных кислородных станций серии АВС-К.

Подбор системы воды кислородом значительно зависит от типа водоемов. В закрытых системах (УЗВ) требуется круглогодичное поддержание заданной концентрации растворенного кислорода в воде в зависимости от типа разводимой рыбы. В открытых водоемах ситуация меняется от времени года.

Зимняя аэрация

Зимой на открытых водоемах образуется лед, который препятствует прямому контакту воды с окружающим воздухом и солнечными лучами. Более того, подо льдом скапливаются «вредные» газы (метан, углекислый газ), которые негативно влияют на условия обитания рыбы.

Весенняя аэрация

Весной лед тает, реки расширяются, поток воды увеличивается, что приводит к увеличению численности полезных микроорганизмов. Они благоприятно влияют на повышение естественной концентрации кислорода в водоеме, поэтому в этом периоде кислородная станция работает в энергосберегающем режиме (более 60% времени в режиме ожидания). В этом режиме ресурс станции не уменьшается.

Летняя и осенняя аэрация

Летом доля светлого времени суток выше, что поддерживает концентрацию кислорода в воде на среднем уровне, но недостаточном для семейства осетровых и лососевых. Так что использование кислородной станции оправдано для поддержания концентрации кислорода в воде в ночное время суток. Также нельзя забывать, что зацветание воды происходит в том числе и по причине недостатка кислорода в воде в жаркий летний период.

Осенью насыщение воды кислородом можно уменьшить, так как в водоемах начинают происходить процессы самоочищения воды, так называемая подготовка к зимним холодам. Нитрифицирующие и гетеротрофные бактерии при низких температурах способны поддерживать достаточный уровень насыщения воды кислородом.

Не стоит забывать, что кислородные станции также могут комплектоваться системами получения озона, с помощью которого можно удалять со дна водоема результаты жизнедеятельности рыб. Такие системы также изготавливаются нашей компанией и предлагаются как готовое решение под конкретные задачи.

УЗВ

Для закрытых систем рыборазведения требуется постоянное поддержание заданной концентрации для каждого бассейна. За это отвечает система автоматического поддержания концентрации на смесителе в каждом бассейне с помощью датчиков. Информация по каждому выходу выводится на панель оператора кислородной станции Siemens.

Комплектация кислородной станции для аэрации

Для удобства мониторинга ситуации на всех бассейнах, на наших станциях предусмотрена возможность вывода информации по каждой точке подачи кислорода, озона, по каждому смесителю на ПК с возможностью записи всех параметров в бортовой журнал. Эта функция является стандартной и присутствует во всей линейке генераторов серии АВС-К.

Технология получения газообразного кислорода

Атмосферный воздух сжимается винтовым воздушным компрессором (маслонаполненный или безмасляный) и проходит через осушитель, в котором происходит отделение влаги до точки росы по воздуху +3°С (комплектация с рефрижераторным осушителем) или минус 40°С (комплектация с адсорбционным осушителем) и поступает в систему фильтрации, в составе фильтра грубой и тонкой очистки, а также угольной колонки. После этого сухой сжатый воздух поступает непосредственно в адсорбционный генератор, где происходит выделение фракции кислорода. Далее кислород, концентрацией до 95%, через накопительный ресивер поступает в конус-смеситель, где происходит смешивание кислорода с водой до необходимой степени растворимости, заданной на панели оператора для каждой точки подачи.

НЕОБХОДИМОЕ КОЛИЧЕСТВО КИСЛОРОДА ДЛЯ КАЖДОГО СЕМЕЙСТВА РЫБ

Семейство	Вид	Пороговое значение концентрации кислорода, мг/л
Карповые	Карп	1.05-1.43
	Карась	0.09-0.13
	Плотва	0.15-0.43
	Линь	0.13-0.43
Осетровые	Осетр	1.41-1.85
	Севрюга	1.85-2.43
	Стерлядь	2.14-3.43
Лососевые	Форель	1.85-2.57
Лососевые	Лосось	1.13-1.86
Окуневые	Окунь	0.72-1.43
Окуневые	Судак	0.56-0.86

ПОДБОР КИСЛОРОДНОЙ СТАНЦИИ ДЛЯ РЫБОРАЗВЕДЕНИЯ

Модельный ряд		Концентрация, %			Удельное потребление Эл-ии, кВт/м³	Макс. суточное кормление, кг/сут.	Макс. биомасса рыбы в системе при кормлении 2% в сутки, кг
Модельный ряд		90	93	95	Удельное потребление Эл-ии, кВт/м³	Макс. суточное кормление, кг/сут.
АВС-1К	Производительность, нм³/ч	1,0	0,8	0,5	0,9-1,1	47	2350
АВС-2К	Производительность, нм³/ч	2,0	1,6	1,5		114	5690
АВС-3К	Производительность, нм³/ч	3,4	3,0	2,1		172	8591
АВС-4К	Производительность, нм³/ч	3,6	3,5	3,3		211	10530
АВС-5К	Производительность, нм³/ч	4,5	4,2	3,9		248	12400
АВС-6К	Производительность, нм³/ч	7,5	7,2	6,8		395	19730
АВС-7К	Производительность, нм³/ч	9,5	8,8	8,0		504	25210
АВС-11К	Производительность, нм³/ч	12,0	10,8	10,0		658	32900
АВС-14К	Производительность, нм³/ч	14,0	13,2	12,0		764	38210
АВС-18К	Производительность, нм³/ч	18,2	18,0	15,1		1028	51390
АВС-20К	Производительность, нм³/ч	20,0	19,0	18,0		1137	56830
АВС-27К	Производительность, нм³/ч	28,0	26,0	24,0		1448	72400
АВС-36К	Производительность, нм³/ч	34.0	32.4	31.0		1827	91360
АВС-45К	Производительность, нм³/ч	44.5	42.0	38.5		2211	110560
АВС-53К	Производительность, нм³/ч	55.0	51.0	48.0		2912	145600
АВС-60К	Производительность, нм³/ч	65.0	63.0	56.0		3557	177850
АВС-80К	Производительность, нм³/ч	84.0	78.0	73.0		4211	210560
АВС-105К	Производительность, нм³/ч	10.5	100.0	92.0		5855	292730
АВС-160К	Производительность, нм³/ч	155.0	152.0	141.0		8791	439553

КАК ПРАВИЛЬНО ПОДОБРАТЬ КИСЛОРОДНУЮ СТАНЦИЮ ДЛЯ РЫБОРАЗВЕДЕНИЯ:

Определитесь с концентрацией

Для насыщения кислородом воды советуем выбирать концентрацию кислорода 93%, так как она показывает себя более стабильно при увеличении расхода и позволяет справиться с пиковыми нагрузками без падения концентрации.

Рассчитайте производительность станции

Учитывая все параметры потребителей рассчитайте общее количество потребляемого кислорода. Обратите внимание на единицы измерения, расход должен быть приведен к нормальным условиям, м³/час при давлении 1 бар и температуре 20°С.

Учитывайте условия эксплуатации

Все параметры станции указаны при стандартных условиях эксплуатации 20°С, повышение температуры выше 35°С отрицательно влияет на производительность станции.

Подбирайте компрессорное оборудование с запасом 10%

Если вы планируете подбирать оборудование для кислородной станции самостоятельно, советуем обратить внимание на многие факторы: характер потребления, количество пиковых нагрузок, дополнительные потери сжатого воздуха на соединениях, объем ресиверов, длину воздушных и кислородных трубопроводов и многое другое. В жарких регионах советуем рассчитывать оборудование с дополнительным запасом до 15%

Запросите индивидуальный расчет

Каждое рыбное хозяйство уникально. Советуем Вам посчитать максимально количество корма (кг/сутки), максимальный объем воды в бассейнах (м³), максимальную посадку рыбы (кг/м³) и обратиться за подробным расчетом кислородной станции в нашу компанию.

Преимущества кислородных установок АГС

Низкий удельный расход электроэнергии – 1,1 кВт/нм³ кислорода;

Автоматическое регулирование концентрации растворенного кислорода в воде в зависимости от времени суток и характера кормления;

Быстрый выход на рабочий режим – от 10 до 30 минут с момента запуска;

Обвязка кислородной станции выполнена из коррозионностойкой стали – надежное решение для помещений с повышенной влажностью;

Система автоматического управления кислородной станцией на базе программируемого контроллера с панелью оператора Siemens и собственным программным обеспечением на русском языке;

Широкая линейка кислородных станций, которая позволяет обеспечивать кислородом биомассу рыбы в системе до 450 000 кг.

ВАРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ

РАМНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ	РАЗДЕЛЬНОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ	БЛОЧНО-МОДУЛЬНОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ
Оборудование изготавливается и монтируется на общую раму, на которой выполнена вся необходимая технологическая обвязка. На объекте достаточно разместить общую раму в помещении и подключить ее к электричеству.	Все оборудование доставляется на площадку Заказчика и размещается в помещении, согласно плана размещения. Далее оборудование обвязывается, подключается к электричеству и запускается в работу	Блок-контейнер доставляется на площадку Заказчика в полной заводской готовности, размещается на заранее подготовленный фундамент, подключается к питанию и запускается в работу.

ГОСТ 27065-86 «Качество вод. Термины и определения»

ГОСТ 27065-86

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КАЧЕСТВО ВОД

Термины и определения

ИПК Издательство стандартов

2001

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ

КАЧЕСТВО ВОД

Термины и определения

Water quality.
Terms and definitions

ГОСТ

27065-86

Дата введения 01.01.87

Настоящий стандарт
устанавливает термины и определения основных понятий в области качества вод.

Стандарт не распространяется на сточные воды.

Термин	Определение
1. Качество воды	По ГОСТ 17.1.1.01
2. Контроль качества воды	Проверка соответствия показателей качества воды установленным нормам и требованиям
3. Нормы качества воды	Установленные значения показателей качества воды для конкретных видов водопользования
4. Критерий качества воды	Признак или комплекс признаков, по которым производится оценка качества воды
5. Экологический критерий качества воды	Критерий качества воды, учитывающий условия нормального во времени функционирования водной экологической системы
6. Экономический критерий качества воды	Критерий качества воды, учитывающий рентабельность использования воды водного объекта
7. Гигиенический критерий качества воды	Критерий качества воды, учитывающий токсикологическую, эпидемиологическую и радиоактивную безопасность воды и наличие благоприятных свойств для здоровья живущего и последующих поколений людей
8. Рыбохозяйственный критерий качества воды	Критерий качества воды, учитывающий пригодность ее для обитания и развития промысловых рыб и промысловых водных организмов
9. Класс качества воды	Уровень качества воды, установленный в интервале числовых значений свойств и состава воды, характеризующих ее пригодность для конкретного вида водопользования
10. Индекс качества воды	Обобщенная числовая оценка качества воды по совокупности основных показателей для конкретных видов водопользования
11. Регулирование качества воды	По ГОСТ 17.1.1.01
12. Прогнозирование качества воды	Определение качества воды на перспективу с учетом действующих и планируемых факторов воздействия на водный объект
13. Загрязнение вод	Поступление в водный объект загрязняющих веществ, микроорганизмов или тепла
14. Вторичное загрязнение вод	Загрязнение вод в результате превращения внесенных ранее загрязняющих веществ, массового развития организмов или разложения мертвой биологической массы
15. Загрязненность вод	Содержание загрязняющих воду веществ, микроорганизмов и тепла, вызывающее нарушение требований к качеству воды
16. Источник загрязнения вод	Источник, вносящий в водные объекты загрязняющие воду вещества, микроорганизмы или тепло
17. Предельно допустимая концентрация веществ в воде ПДК	Концентрация веществ в воде, выше которой вода непригодна для одного или нескольких видов водопользования
18. Евтрофирование вод	По ГОСТ 17.1.1.01
19. Самоочищение вод	Совокупность природных процессов, направленных на восстановление экологического благополучия водного объекта
20. Химический состав воды	Совокупность находящихся в воде веществ в различных химических и физических состояниях
21. Гидрохимический режим	Изменение химического состава воды водного объекта во времени
22. Минерализация воды	Суммарная концентрация анионов, катионов и недиссоциированных растворенных в воде неорганических веществ, выражающаяся в g·dm^-3
23. Пресные воды	Воды с минерализацией до 1 g·dm^-3
24. Солоноватые воды	Воды с минерализацией от 1 до 10 g·dm^-3
25. Соленые воды	Воды с минерализацией от 10 до 50 g·dm^-3
26. Рассолы	Воды с минерализацией свыше 50 g·dm^-3
27. Жесткость воды	Свойство воды, обусловленное присутствием в ней ионов кальция и магния
28. Агрессивность воды	Способность воды и растворенных в ней веществ разрушать путем химического воздействия различные материалы
29. Химическое потребление кислорода ХПК	Количество кислорода, потребляемое при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием различных окислителей
30. Биохимическое потребление кислорода БПК	Количество растворенного кислорода, потребляемого за установленное время и в определенных условиях при биохимическом окислении содержащихся в воде органических веществ
31. Насыщенность воды кислородом	Отношение фактически установленной концентрации кислорода в воде к его равновесной концентрации в данных условиях
32. Прозрачность воды	Показатель, характеризующий способность воды пропускать световые лучи
33. Мутность воды	Показатель, характеризующий уменьшение прозрачности воды в связи с наличием тонкодисперсных взвешенных частиц
34. Окраска воды	Показатель, характеризующий наличие веществ, вызывающих окрашивание воды
35. Цветность воды	Показатель, характеризующий интенсивность окраски воды
36. Радиоактивность воды	Показатель, характеризующий содержание в воде радиоактивных веществ
37. Биогенные вещества в воде	—
38. Биологическая индикация воды	Оценка качества воды по наличию водных организмов, являющихся индикаторами ее загрязненности
39. Биологическое тестирование воды	Оценка качества воды по ответным реакциям водных организмов, являющихся тест-объектами
40. Сапробность	Способность водных организмов обитать в воде, содержащей различное количество органических веществ
41. Токсобность	Способность организмов обитать в воде, содержащей различное количество токсичных веществ

Термин

Определение

1. Качество воды

По ГОСТ
17.1.1.01

2. Контроль качества
воды

Проверка соответствия показателей качества
воды установленным нормам и требованиям

3. Нормы качества воды

Установленные значения показателей качества
воды для конкретных видов водопользования

4. Критерий качества
воды

Признак или комплекс признаков, по которым
производится оценка качества воды

5. Экологический
критерий качества воды

Критерий качества воды, учитывающий условия
нормального во времени функционирования водной экологической системы

6. Экономический
критерий качества воды

Критерий качества воды, учитывающий
рентабельность использования воды водного объекта

7. Гигиенический
критерий качества воды

Критерий качества воды, учитывающий
токсикологическую, эпидемиологическую и радиоактивную безопасность воды и
наличие благоприятных свойств для здоровья живущего и последующих поколений
людей

8. Рыбохозяйственный
критерий качества воды

Критерий качества воды, учитывающий
пригодность ее для обитания и развития промысловых рыб и промысловых водных
организмов

9. Класс качества воды

Уровень качества воды, установленный в интервале
числовых значений свойств и состава воды, характеризующих ее пригодность для
конкретного вида водопользования

10. Индекс качества
воды

Обобщенная числовая оценка качества воды по
совокупности основных показателей для конкретных видов водопользования

11. Регулирование
качества воды

По ГОСТ
17.1.1.01

12. Прогнозирование
качества воды

Определение качества воды на перспективу с
учетом действующих и планируемых факторов воздействия на водный объект

13. Загрязнение вод

Поступление в водный объект загрязняющих
веществ, микроорганизмов или тепла

14. Вторичное
загрязнение вод

Загрязнение вод в результате превращения внесенных
ранее загрязняющих веществ, массового развития организмов или разложения
мертвой биологической массы

15. Загрязненность вод

Содержание загрязняющих воду веществ,
микроорганизмов и тепла, вызывающее нарушение требований к качеству воды

16. Источник
загрязнения вод

Источник, вносящий в водные объекты
загрязняющие воду вещества, микроорганизмы или тепло

17. Предельно
допустимая концентрация веществ в воде ПДК

Концентрация веществ в воде, выше которой
вода непригодна для одного или нескольких видов водопользования

18. Евтрофирование вод

По ГОСТ
17.1.1.01

19. Самоочищение вод

Совокупность природных процессов, направленных
на восстановление экологического благополучия водного объекта

20. Химический состав
воды

Совокупность находящихся в воде веществ в
различных химических и физических состояниях

21. Гидрохимический
режим

Изменение химического состава воды водного
объекта во времени

22. Минерализация воды

Суммарная концентрация анионов, катионов и
недиссоциированных растворенных в воде неорганических веществ, выражающаяся в
g·dm^-3

23. Пресные воды

Воды с минерализацией до 1 g·dm^-3

24. Солоноватые воды

Воды с минерализацией от 1 до 10 g·dm^-3

25. Соленые воды

Воды с минерализацией от 10 до 50 g·dm^-3

26. Рассолы

Воды с минерализацией свыше 50 g·dm^-3

27. Жесткость воды

Свойство воды, обусловленное присутствием в
ней ионов кальция и магния

28. Агрессивность воды

Способность воды и растворенных в ней
веществ разрушать путем химического воздействия различные материалы

29. Химическое
потребление кислорода ХПК

Количество кислорода, потребляемое при
химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических
веществ под действием различных окислителей

30. Биохимическое
потребление кислорода БПК

Количество растворенного кислорода, потребляемого
за установленное время и в определенных условиях при биохимическом окислении
содержащихся в воде органических веществ

31. Насыщенность воды
кислородом

Отношение фактически установленной
концентрации кислорода в воде к его равновесной концентрации в данных
условиях

32. Прозрачность воды

Показатель, характеризующий способность воды
пропускать световые лучи

33. Мутность воды

Показатель, характеризующий уменьшение прозрачности
воды в связи с наличием тонкодисперсных взвешенных частиц

34. Окраска воды

Показатель, характеризующий наличие веществ,
вызывающих окрашивание воды

35. Цветность воды

Показатель, характеризующий интенсивность
окраски воды

36. Радиоактивность
воды

Показатель, характеризующий содержание в
воде радиоактивных веществ

37. Биогенные вещества
в воде

—

38. Биологическая
индикация воды

Оценка качества воды по наличию водных
организмов, являющихся индикаторами ее загрязненности

39. Биологическое
тестирование воды

Оценка качества воды по ответным реакциям
водных организмов, являющихся тест-объектами

40. Сапробность

Способность водных организмов обитать в
воде, содержащей различное количество органических веществ

41. Токсобность

Способность организмов обитать в воде,
содержащей различное количество токсичных веществ

Справочное

Агрессивность воды 28

ВПК 30

Вещества в воде биогенные 37

Воды пресные 23

Воды соленые 25

Воды солоноватые 24

Евтрофирование вод 18

Жесткость воды 27

Загрязнение вод 13

Загрязнение вод вторичное 14

Загрязненность вод 15

Индекс качества воды 10

Индикация воды биологическая 38

Источник загрязнения вод 16

Качество воды 1

Класс качества воды 9

Контроль качества воды 2

Концентрация веществ в воде предельно
допустимая 17

Критерии качества воды 4

Критерий качества воды
гигиенический 7

Критерий качества воды
рыбохозяйственный 8

Критерий качества воды
экологический 5

Критерий качества воды
экономический 6

Минерализация воды 22

Мутность воды 33

Насыщенность воды кислородом 31

Нормы качества воды 3

Окраска воды 34

ПДК 17

Потребление кислорода
биохимическое 30

Потребление кислорода
химическое 29

Прогнозирование качества воды 12

Прозрачность воды 32

Радиоактивность воды 36

Рассолы 26

Регулирование качества воды 11

Режим гидрохимический 21

Самоочищение вод 19

Сапробность 40

Состав воды химический 20

Тестирование воды
биологическое 39

Токсобность 41

ХПК 29

Цветность воды 35

Справочное

На болгарском языке

1. Качество на водата

2. Контрол на качеството на водата

3. Норми за качеството на водата

4. Критерий за качеството на водата

5. Екологический критерии за качеството на водата

6. Икономически критерий за качеството на водата

7. Хигиснен критерий за качеството на водата

8. Рибостопански критерий за качеството на водата

9. Категория за качеството на водата

10. Индекс на качеството на водата

11. Регулиране качеството на водата

12. Прогнозиране качеството на водата

13. Замърсяване на водите

14. Вторично замърсяване на водите

15. Замърсеност на водите

16. Източник на замърсяване на водите

17. Пределно допустима концентрация на вещества във
водата (ПДК)

18. Еутрофизация на водите

19. Самопречистване на водите

20. Химически състав на водата

21. Хидрохимически режим

22. Минерализация на водата

23. Пресни води

24. —

25. —

26. Разсоли

27. Твърдост на водата

28. Агресивност на водата

29. Химическа потребност от кислород (ХПК)

30. Биохимическа потребност от кислород (БПК)

31. Наситеност на водата с кислород

32. Прозрачност на водата

33. Мътност на водата

34. Цвят на водата

35. —

36. Радиоактивност на водата

37. Биогенни вещества във водата

38. Биологическа индикация на водата

39. Биологическо тестиране на водата

40. Сапробност

41. Токсобност

На венгерском языке

1.
Vizminoseg

2.
Vizminoseg ellenorzes

3.
Vizminosegi normak

4.
Vizminosegi kriterium

5. Okolоgiai
vizminosegi kriterium

6. Okonomiai vizminosegi
kriterium

7. Higieniai vizminosegi
kriterium

8.
Halgazdalkodasi kriterium

9.
Vizminosegi osztaly

10.
Vizminosegi index

11.
Vizminoseg szabalyozasa

12.
Vizminoseg eloreielzese

13.
Viz szennyezodese

14.
Vizek masodlagos szennyezodese

15.
Vizek szennyezettsege

16.
Vizszennyezes forrasa

17.
Megengedett hatarkoncentracio

18.
Eutrofizacio

19.
Viz ontiszuilasa

20. A
viz kemiai osszetetele

21.
Hidrokemial rezsim

22.
Viz asvanyosodasa

23.
Edesviz

24.
Kevesse soos vizek

25.
Kozepesen sos vizek

26. Erosen
sos vizek

27.
Vizkemenyseg

28.
Viz agresszivitasa

29.
Kemiai oxigenigeny (KOI)

30.
Biokemiai oxigenigeny (BOI)

31.
Viz oxigen telitettsege

32.
Viz atlaiszosaga

33.
Viz zavarossaga

34.
Viz festodese

35.
Viz szine

36.
Viz radioaktivitasa

37.
Vizben levo biogen anyagok

38.
Viz bioldgiai indikacioja

39.
Viz biologiai tesztelese

40.
Szaprobitas

41.
Texicitas

На немецком языке

1. Wassergute

2. Kontrolle der
Wasserbeschaffenheit

3.
Wasserbeschaffenheitsnorm

4.
Wasserbeschaffenheitskriterien

5. Okologische
Kriterien der Wasserbeschaffenheit

6. Okonomische Kriterien
der Wasserbeschaffenheit

7.
Hygienische Kriterien der Wasserbeschaffenheit

8.
Fischereiliche Kriterien der Wasserbeschaffenheit

9.
Wasserbeschaffenheitsklasse

10.
Kennziffer der Wasserbeschaffenheit

11.
Regelung der Wasserbeschaffenheit

12.
Vorhersage der Wasserbeschaffenheit

13.
Wasserverschmutzung

14.
Sekundare Wasserverschmutzung

15.
Wasserverschmutzungsgrad

16.
Quelle der Wasserverschmutzung

17.
Hochstzulassige Stoffkonzentration

18.
Eutrophierung des Gewassers

19.
Selbstreinigung des Wassers

20 Chemische
Zusammensetzung des Wassers

21. Hydrochemisches
Verhalten des Wassers

22.
Mineralstoffkonzentration des Wassers

23. Subwassers

24. Salzhaltiges Wasser

25. Salzwasser

26.
Solzsole

27.
Harte des Wassers

28.
Aggressivitat des Wassers

29.
Chemischer des Wassers

30.
Biochemischer Sauerstoffverbrauch

31.
Sauerstoffsattigungsgrad

32.
Sichttiefe des Wassers

33.
Trubung des Wassers

34.
Farbung des Wassers

35.
Farbe des Wassers

36. Radioaktivitat
des Wassers

37.
Biogerie Stoffe im Wasser

38.
Bioindikation des Wassers

39.
Biotestung

40.
Saprobitat

41.
Toxizitat

На чешском языке

1.
Jakost vody

2.
Kontrola jakosti vody

3.
Limitni hodnoty jakosti vody

4.
Kriteria jakosti vody

5.
Ekologicke kriterium jakosti vody

6.
Ekonomicke kriterium jakosti vody

7.
Hygienicke kriterium jakosti vody

8.
Rybochovne kriterium jakosti vody

9.
Trida jakosti vody

10.
Index jakosti vody

11.
Rizeni jakosti vody

12.
Predpovec jakosti vody

13.
Zneсistovanf vod

14.
Sekundarnf znecisteni

15.
ZneSisteni vod

16.
Zdroj znecisteni vod

17.
Nejvyssi pripustna koncentrace latek ve vode (NPK)

18.
Eutrofizace vod

19.
Samocisteni vod

20.
Chemicke slozeni vody

21.
Hydrochemicky rezim

22.
Minoralizace vody

23.
Stadke vody

24. Poloslane
vody

25.
Slane vody

26.
Solanky

27.
Tvrdost vody

28.
Agresivita vody

29.
Chemicka spotreba kysliku (ChSK)

30.
Biochemicka spotreba kysliku (BSK)

31.
Nasyceni vody kyslikem

32.
Pruhlednost vody

33.
Zakal vody

34.
Zbarveni vody

35.
Barva vody

36. Radioaktivita
vody

37.
Biogenni latky ve vode

38.
Biologicka indikace vody

39.
Biologicke testovani vody

40.
Saprobnost

41.
Tolerance vuci toxickym latkam

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1.
ВНЕСЕН Министерством мелиорации и водного хозяйства СССР

2. Постановлением Государств
того комитета СССР по стандартам от 29 октября 1986 г. № 3306 стандарт Совета
Экономической Взаимопомощи СТ СЭВ 5184-85 «Водное хозяйство. Качество вод.
Термины и определения» введен в действие непосредственно в качестве
государственного стандарта СССР с 01.01.87

3.
ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4.
ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5.
ПЕРЕИЗДАНИЕ 2001

Кислородная вода | Блог Ecosoft

Дата публикации: 24.10.2020
Дата обновления: 25.06.2021

Существует множество разных технологий по созданию “живой” воды. На этой неделе читательница нашего блога задала вопрос о том, что такое “кислородная вода”, и чем она отличается от обычной. Мы постараемся дать ответы на самые распространенные вопросы по этой теме.

Впрочем, добавим небольшой спойлер, наука говорит, что кислород в воде, которую мы пьем, никак не связан с тем, сколько его в нашей крови.

Растворенный кислород в природных водах

Показатель растворенного кислорода для питьевой воды не нормируется нигде в мире, так как, во-первых, он не влияет на ее качество, а, во-вторых, не несет в себе какой-либо важной косвенной информации. Ниже мы расскажем почему этот показатель важен для природных вод и не является информативным для питьевой воды.

Что касается природных водоемов, то в данном случае содержание растворенного кислорода в воде играет важную роль, фактически являясь оценкой жизнеспособности флоры и фауны водоема.

Вода насыщается кислородом, контактируя с атмосферой и наполняясь природными осадками, которые всегда содержат больше газов, а также в процессе фотосинтеза водорослей внутри водоема. Снижается же уровень кислорода в процессах гниения, разложения органических продуктов, размножения водорослей (зарастания водоемов).

В скважинных водах, независимо от горизонта, кислорода практически нет, соответственно нет и аэробных микроорганизмов ни опасных, не безопасных. Зато есть растворимое двухвалентное железо, которое при попадании на воздух склонно довольно быстро окисляться до нерастворимого трехвалентного.

В питьевой воде живых бактерий быть не должно, других живых организмов: рыб, водорослей и прочего — тоже. Поэтому определение кислорода в воде для питья не несет какой-либо смысловой нагрузки.

Что такое кислородная вода?

Благодаря своим физическим и химическим свойствам вода способна быть сильным растворителем. В ней способны растворяться органические и неорганические соли, а также большинство газов.

Если говорить о кислородной воде, то она является примером системы, которая состоит из жидкости (воды — H₂O) и растворенного газа — кислорода (O₂). В одном литре воды при 20оС может раствориться 31 мл кислорода. Для сравнения приведем также растворимость других газов: 879 мл для углекислого газа, и 2,3 литра для хлора.

Фактически, кислородная вода — это та же газировка, только вместо углекислого газа (CO₂) она искусственно насыщена кислородом под избыточным давлением и закрыта крышкой.

От чего зависит растворимость кислорода?

Основными факторами являются температура и давление. Чем выше температура, тем ниже растворимость кислорода в воде, и наоборот. По этой причине вода после кипячения практически лишена каких либо растворенных газообразных веществ. Отметим, что мембраны обратного осмоса способны пропускать молекулы растворенного кислорода.

Также важную роль играет давление, чем оно выше, тем больше газа поместиться в объёме воды. По этой причине в пластиковые бутылки углекислый газ задувается под большим давлением, а потом герметично закрывается крышкой. Отсюда при открытии бутылки характерный “пшик”, который сопровождает выделение скопившегося нерастворенного газа.

Возможно вы обращали внимание, что если бутылка с газированной водой нагреется на солнце, то она раздувается, а после охлаждения опять уменьшается. Этот эффект обусловлен тем, что растворимость углекислого газа (как и любого другого) падает и он выделяется из воды образуя в свободном пространстве бутылки излишнее давление, а при охлаждении снова растворяется.

Содержание кислорода в воде

В литре обычной водопроводной воды содержится 2,5 — 3,5 миллилитра кислорода, в чистых реках содержание кислорода может достигать 20 мл, а в загрязненных стоками водоемах кислород может и вовсе отсутствовать.

Но как мы писали выше, в воде может раствориться и больше кислорода, например, производители подобной “кислородной воды” утверждают, что в их продукте может содержаться до 90 млO₂/л. Группа ученых провела исследование состава оксигенированой воды пяти разных брендов, и действительно в 4 из 5 количество значительно превышало концентрацию кислорода в обычной водопроводной воде, а в одной из проб было равным. Правда, в момент открытия емкости предельное содержание равнялось уже не более, чем 80 млO₂/л, поскольку при нормальных условиях кислород стремится улетучиться в атмосферу. Чтобы узнать сколько кислорода в воде, нужно провести определенные исследования. В лабораторных условиях эксперимент производится чаще всего методом титрования. Для домашних экспериментов подойдут тест-полоски и капельные тесты, которые стоит искать в магазинах аквариумистов.

Может ли человек дышать желудком?

Если почитать разнообразные маркетинговые материалы, то можно на какой-то момент задуматься о том, что кислородная вода действительно имеет какие-то терапевтические свойства. Но все доводы рассеиваются в момент возвращения в школьный курс биологии.

“Каждая клетка организма способна усваивать кислород”, — говорят они, и это правда, просто она несколько урезана. Анатомия, то есть наука о человеке, гласит нам, что вместе с воздухом кислород попадает в легкие, а там контактирует с альвеолами, которые пронизаны сеткой тонких кровеносных сосудов. Они же способны вбирать кислород из воздуха и выводить углекислый газ. Далее кислород попадает в эритроциты, где связывается с железом в составе гемоглобина, а уже потом транспортируется по тканям организма. Других методов дыхания у человека нет, хотя они возможны для растений и кишечнополостных организмов (например, медузы).

Теперь немного поговорим языком цифр. Один единственный вдох в спокойном состоянии составляет около 500 мл, кислород в общем объёме составляет 21%, то есть примерно 105 мл. А вот максимальная концентрация кислорода в искусственно насыщенной воде достигает не более 90 мл/л. То есть для того, чтобы в ваш пищевод попало аналогичное одному вдоху количество кислорода из воды необходимо выпить чуть больше чем литр жидкости. Заметьте, делать это надо залпом, так как в нормальных условиях газы моментально улетучиваются на волю, потому что так работают законы физики.

Что касается пищеварительного тракта, то кислород там есть и без обогащенной воды — в составе кишечных газов. Он попадает туда путем проглатывания воздуха во время еды. Общий объем этих газов составляет от 150 до 500 мл. В разных отделах пищеварительной системы содержание кислорода отличается. В желудке их 15-16%, вероятнее всего даже больше, чем в банке кислородной воды, далее количество кислорода уменьшается.

Что касается прямого вопроса о дыхании желудочных тканей, наука не отрицает, что капиллярная сетка вокруг желудка способна вбирать кислород.

Даже существует исследование на лабораторных кроликах, которое подтвердило, что если в желудок животного ввести определенное количество (около 2% их веса) воды, пересыщенной кислородом, то его содержание в кровеносных сосудах брюшной полости возрастет. Что касается людей, то потребление воды, которая перенасыщена кислородом, ни к каким изменениям параметров крови не привело, о чем говорят, например, эта, эта и еще несколько десятков статей, описывающих реальные медицинские испытания в специализированных научных журналах.

Мы не нашли обоснованных и подтвержденных фактами исследований, поэтому, как вы уже догадались, части с описанием положительного эффекта такой воды в этой статье не будет.

Растворённый кислород | Чиос фильтры

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.

Газоанализаторы кислорода и кислородомеры воды

Для контролирования уровня кислорода в воде и жидкостях разной плотности в промышленной и лабораторной среде активно используют газоанализатор кислорода или, как чаще всего их называют, кислородомер. Прибор относят к направлению, называемым ph-метрия, из-за свойств устройства производить анализ химического вещества в водной среде. Самой распространённой причиной ускоренного старения оборудования является внутренняя коррозия, вызванная повышенным содержанием растворённого кислорода в питательной воде. Анализаторы способствуют снижению возможности возникновения аварийной ситуации при обнаружении критического уровня элементов газа в жидкости.

Прежде чем разобрать основные свойства и возможности газоанализаторов кислорода, рассмотрим, какое место О₂ занимает в природе. Кислород считается самым распространённым окислителем на Земле. Атмосфера на 20,95% состоит из кислорода, водная среда планеты насыщена 88% О₂, а 47,4% элемента приходится на состав твёрдой массы земной коры. При взаимодействии кислорода с любым другим элементом из таблицы Менделеева, образуется оксид. Ни одно предприятие, в основе которого задействованы биотехнологии, не может обходиться без устройств, способных измерять уровень кислорода в жидкостной среде. Это такие отраслевые организации как металлургия (цветная и чёрная), фармацевтика, электростанции (ТЭЦ, ГРЭС, АЭС), пищевое производство, службы, отвечающие за охрану окружающей среды, медицина и нефтепромышленность. Стоит отметить, что газоанализаторы кислорода применяются не только для нормальных, но и для сточных вод, а именно принимают участие в процессе очистки. Измерение уровня кислорода в воде также является частью анализа, который указывает на биохимическое потребление О₂, то есть определяет качество жидкости.

Чтобы выявить концентрацию кислорода в воде на промышленности чаще всего используют метод Винклера (йодометрическое титрование). Общепринятые нормы данного способа позволяют применять в условиях санитарно-химического и экологического контроля. В основу метода заложено взаимодействие частиц кислорода с гидроксидом марганца. В ходе проведения анализа вещества вступают реакцию, которые подвергаются йодометрическому титрованию. Сама суть проведения исследования на определение уровня растворённого кислорода состоит в изменении валентности. В щелочной среде гидроксид марганца из двухвалентного состояния переходит в четырёхвалентное. При этом О₂ связывается количественно. В окисленной среде осуществляется обратная реакция (гидроксид магния II принимает валентность IV). При этом окисляется йод, количество которого пропорциональное количеству связанного кислорода. Чтобы оттитровать йод, который выделился в процессе реакции, используют раствор тиосульфат натрия. Индикатором служит обычный крахмал. Чистота результатов реакции зависит от присутствия в воде примесей активного типа (железо (II,III), сульфиды, нитриты).

Чтобы повысить скорость определения концентрации растворённого кислорода, используют газоанализатор кислорода. Дело в том, что прямое йодометрическое титрование Александра Винклера хоть и является стандартным методом, а его модификации помогают упростить анализ жидких растворов, провести исследование на определение концентрации кислорода с уклоном на оперативность в полевых условиях почти невозможно. Именно поэтому применение специального устройства данном случае вполне целесообразное.

Существует два типа газоанализаторов кислорода (кислородомеров): стационарные и переносные. Первые используются в котлоагрегаторах на теплоэлектростанциях с целью проведения контроля кислорода в питательной воде. Зачастую, подобные устройства оборудованы стабилизаторами воды. Возможна комплектация со световой сигнализацией. Когда блок датчика разгерметизируется (повреждается) или замечается нарушение в режиме деорации, на пробе повышается температура, впоследствии чего сигнализация оповещает персонал. Информация о повышении концентрации кислорода выводится в цифровом режиме. Также газоанализатор кислорода может иметь выходы (0 — 5) или (4 — 20) мА. Они являются аналоговыми и предназначены для подключения смежных приборов к автоматизированной системе регистрации и управления химической подготовкой воды. Основные преимущества стационарных анализаторов: регулируемая чувствительность; индицирование показаний в цифрах; присутствие сигнализации, которая предупреждает о повышенной температуре пробы, разгерметизации блока. В ходе проведения анализа прибор, используя унифицированные протоколы, передаёт сигналы на пульт оператора или контроллер. Процесс установки кислородомера достаточно прост благодаря наличию крепёжных элементов, что позволяет расположить газоанализатор на близком расстоянии от ёмкости с водой или другой жидкостью. За снятие показаний отвечает микропроцессор, который вносит данные на твёрдый носитель памяти, встроенный в прибор.

Кроме стационарных приборов, в научных отраслях используются переносные анализаторы. Они чаще всего применяются при необходимости мониторинга концентрации растворённого кислорода в сточных водах, измерения температуры жидкости на поверхностных и неочищенных водах, а также в лабораторных условиях. Газоанализаторы кислорода типа БКП-тестер способны определить биохимическое поглощение О₂ во время анализа уровня концентрации кислорода в жидкостях.

Принцип действия прибора основывается на определении встроенным датчиком уровня концентрации растворённого кислорода. Химический процесс, называемый диффузией, направляет кислород внутрь датчика, на котором расположены электроды, производящие электрический ток. На основе тока, концентрация газа преобразовывается в цифровые данные, которые впоследствии передаются на дисплей. В условиях повышенной температуры и давления в жидкости используются оксиметры. Измерения таким прибором проводятся с помощью магнита, на основе того, что небольшое создаваемое магнитное поле легко притягивает элементы кислорода. Различные модификации современных анализаторов кислорода отличаются уровнем чувствительности, среднеквадратическим отклонением и диапазоном проведения измерений. Особенно ценится в модифицированных приборах линейность исследования – это точное снятие показателей на протяжении длительного времени. Газоанализатор кислорода имеет высокие эксплуатационные характеристики, приемлемую скорость калибровки и обладает незаменимыми техническими характеристиками. Качество прибора обуславливается повышенной эффективностью химических исследований.

Промышленные современные разработки оснащены компенсирующими механизмами. Вода состоит из растворённых элементов, связывающих кислород, искажающих таким образом итоговые показания измерений. Компенсаторы оксиметров не позволяют негативно воздействовать на кислород, что повышает точность конечных результатов.

В промышленной среде активно используются следующие газоанализаторы кислорода:

Из серии АНКАТ-7655:
— АНКАТ-7655-02. Примечателен неограниченным сроком использования сенсора и низкой погрешностью. Анализатор стойкий к повышению температуры жидкой среды, имеет возможность связываться с ПЭВМ посредством интерфейсов RS485/RS232. Надёжный в использовании, понятный интерфейс.
— АНКАТ-7655-03. Оборудован вечным датчиком с неограниченным сроком службы. Применяется с контроллером БПС-21М для организации газоаналитической системы химического анализа жидкости.
— АНКАТ-7655-04. Цифровая версия мини-анализатора, используемая для массового снятия основных показаний. Устойчив к разным факторам, воздействующих на жидкость.

Из серии анализаторов растворённого кислорода МАРК:
— МАРК-404. Используется для очистных сооружений, закрытых и открытых бассейнов. Обладает функцией автоматической термокомпенсации и непрерывного контроля концентрации растворённого кислорода.
— МАРК-409. Применяется для анализа воды на объектах тепловой энергетики и атомных станциях. Обладает точностью, автоматической градуировкой по атмосферному кислороду, срок службы датчика до 10 лет.
— МАРК-409/1. Защищённая от пыли и влаги модификация МАРК-409 со степенью герметичности IP65.

Для полевых условий в качестве переносных используются кислородомеры следующих марок:

Из серии АКПМ-1-02:
— АКПМ-1-02Б. Предназначен для измерения концентрации кислорода в лабораториях и промышленных зонах. Работает на базе амперометрического сенсора АСрО2-06.
— АКПМ-1-02Т. Используется на теплосетях и в атомной энергетике, на ГРЭС, ТЭЦ, АЭС. Современные технические решения позволяют проверять наличие в воде и жидкостях растворённый молекулярный водород, являющийся продуктом коррозии.
— АКПМ-1-02Л. Чаще используется в лабораторных условиях на индустриальных объектах (ЦГСЭН, ЖКХ). Особенностями анализатора являются простой программный интерфейс, самодиагностика на исправность анализатора и амперометрического сенсора.

Из серии портативных анализаторов кислорода МАРК:
— МАРК-303Т. Данный кислородомер применяется в условиях обычной водной среды и деаэрированной. Встроены функции автоматической градуировки кислорода, температурной и барокомпенсации.
— МАРК-302Т. Обладает высокой точностью измерения, баро- и термокомпенсацией в автоматическом режиме, низким потреблением энергии.
— МАРК-302Э. Двухрежимная работа (измерение температуры и КРК), электронный блокнот, не зависящий от энергопотребления, скоростной датчик (время на анализ не более 3 минут), простота использования.

Переносные анализаторы других марок:
— АЖА-101М. Определяет качество воды в очистных сооружениях, уровень охраны воды пользователями водоёмов, экослужбами. Точность и простота использования, автономное питания и небольшие габариты создают удобство использования.
— АНКАТ-7655-05(-06). Используется в канализационных системах, природных водоёмах для определения КРК, биохимического поглощения О₂ и определения температуры. Стойкий к температурным повышениям, обладает низкой погрешностью, надёжен.

Сейчас мониторинг технологических процессов на предприятиях разного типа немыслим без таких устройств как газоанализаторы кислорода. Приборы обладают функциями, необходимыми для контроля жидкостной среды, предотвращения раннего старения оборудования и определения качества воды. Прежде чем эксплуатировать анализатор, нужно ознакомиться с потребностями предприятия, спецификой исследований и техническими характеристиками каждой модели из представленной линейки, выбрав подходящий прибор.

Растворенный кислород — обзор

25.1 Природа сточных вод

Cloaca maxima, «самая большая канализационная труба» в Риме, когда-то имела достаточную пропускную способность, чтобы обслуживать город с населением в один миллион человек. Этот коллектор и ему подобные просто собирали отходы и сбрасывали их в ближайшее озеро, реку или океан. Этот прием сделал города более пригодными для жизни, но его успех зависел от переноса проблемы загрязнения с одного места на другое. Хотя это сработало у римлян достаточно хорошо, сегодня это не работает.Текущая плотность населения слишком высока, чтобы допускать простую зависимость от переноса. Таким образом, современные сточные воды обрабатываются перед сбросом в окружающую среду. Во второй половине девятнадцатого века конструкция канализационных систем позволяла осуществлять сбор с очисткой, чтобы уменьшить воздействие на природные воды. Сегодня только в США более 15 000 очистных сооружений очищают примерно 150 миллиардов литров сточных вод в день. Кроме того, септики, которые также были внедрены в конце девятнадцатого века, обслуживают примерно 25% территории США.Население С., в основном, в сельской местности.

Бытовые сточные воды — это в первую очередь комбинация человеческих фекалий, мочи и «серых вод». Серые воды возникают в результате мытья, купания и приготовления еды. В систему также может попадать вода из различных отраслей и предприятий. Люди выделяют 100–500 граммов сырого веса фекалий и 1–1,3 литра мочи на человека в день (Bitton, 2011). Основные органические и неорганические компоненты неочищенных бытовых сточных вод показаны в Таблице 25.1.

Таблица 25.1.Типичный состав неочищенных бытовых сточных вод

90 012

Загрязняющие вещества	Концентрация (мг / л)
Загрязняющие вещества	Низкая	Умеренная	Высокая
Твердые вещества, всего	350	720	1200
Растворенные, всего	250	500	850
Летучие	105	200	325
Взвешенные твердые частицы	100	220	350
Летучие	80	164	275
Оседающие твердые вещества	5	10	20
Биохимическая потребность в кислороде ^a	110	220	400
Общий органический углерод	80	160	290
Химическая потребность в кислороде	250	500	1000
Азот (общий как N)	20	40	85
Органический	8	15	35
Свободный аммиак	12	25	50
Нитриты	0	0	0
Нитраты	0	0	0
Фосфор (всего как P)	4	8	15
Органический	1	3	5
Неорганический	3	5	10

Из Pepper et al.(2006b).

Количество органических веществ в бытовых отходах определяет степень необходимой биологической очистки. Для оценки количества органических веществ используются три теста: биохимическая потребность в кислороде (БПК); химическая потребность в кислороде (ХПК); и общий органический углерод (TOC).

Основной целью обработки бытовых отходов является снижение БПК, который может быть в виде твердых веществ (взвешенных веществ) или растворимых. БПК — это количество растворенного кислорода, потребляемого микроорганизмами во время биохимического окисления органических (углеродистых БПК) и неорганических (аммиак) веществ.Методология измерения БПК мало изменилась с момента ее разработки в 1930-х годах.

Пятидневный тест на БПК (пишется БПК ₅) — это мера количества кислорода, потребляемого смешанной популяцией гетеротрофных бактерий в темноте при 20 ° C в течение 5 дней. В этом тесте аликвоты сточных вод помещаются в бутыль с БПК объемом 300 мл (рис. 25.1) и разбавляются фосфатным буфером (pH 7,2), содержащим другие неорганические элементы (N, Ca, Mg, Fe), и насыщаются кислородом. Иногда акклиматизированные микроорганизмы или дегидратированные культуры микроорганизмов, продаваемые в форме капсул, добавляются в городские и промышленные сточные воды, которые могут не иметь достаточной микрофлоры для проведения теста на БПК.В некоторых случаях к образцу добавляют ингибитор нитрификации, чтобы определить только углеродный БПК.

Рисунок 25.1. Бутылка BOD.

Концентрация растворенного кислорода определяется в момент времени 0 и после 5-дневной инкубации с помощью кислородного электрода, химических процедур (например, теста Винклера) или манометрического прибора БПК. Тест BOD проводится для серии разведений образца, разведение зависит от источника образца. Если вода для разбавления не засевается, значение БПК выражается в миллиграммах на литр в соответствии со следующим уравнением (APHA, 1998).

(уравнение 25.1) БПК (мг / л) = D1 − D5P

, где:

D ₁ = исходный растворенный кислород (DO), D ₅ = DO в день 5 и

P = десятичная объемная доля использованных сточных вод.

Если засевается разбавляющая вода:

(уравнение 25.2) БПК (мг / л) = (D1 − D5) — (B1 − B5) fP

где:

D ₁ = исходная DO разведения образца (мг / л)

D ₅ = конечная DO разведения образца (мг / л)

P = десятичная объемная доля используемого образца

B ₁ = начальная DO контроля семян (мг / л)

B ₅ = конечная DO контроля семян (мг / л), и

f = соотношение семян в образце и семян в контроле = (% семян в D ₁) / (% семян в B ₁).

Из-за истощения источника углерода углеродсодержащий БПК достигает плато, называемого предельным углеродным БПК (рис. 25.2). Тест BOD ₅ обычно используется по нескольким причинам:

Рисунок 25.2. Углеродистые и азотистые БПК.

•: Для определения количества кислорода, необходимого для биологической очистки органических веществ, присутствующих в сточных водах
•: Для определения размера очистных сооружений необходимо
•: Для оценки эффективности процессов очистки
•: Для определения соответствия разрешений на сброс сточных вод

Типичный БПК ₅ неочищенных сточных вод составляет от 110 до 440 мг / л (см. Пример расчета 25.1). Обычная очистка сточных вод снизит это на 95%.

Пример расчета 25.1

Расчет БПК

Определите 5-дневный БПК (БПК ₅) для пробы сточной воды, когда 15-миллилитровую пробу сточной воды добавляют в бутылку БПК, содержащую 300 мл разбавляющей воды, и растворенный кислород 8 мг / л. Через пять дней концентрация растворенного кислорода составляет 2 мг / л.

Используя уравнение. 25,1:

БПК (мг / л) = D1-D5PD1 = 8 мг / LD5 = 2 мг / LP = 15 мл 300 мл = 5% = 0,05 БПК5 = 8-20,05 = 120 мг / л

Химическая потребность в кислороде (ХПК) — это количество кислород, необходимый для полного окисления всего органического углерода до CO ₂ и H ₂ O.ХПК измеряется окислением дихроматом калия (K ₂ Cr ₂ O ₇) в присутствии серной кислоты и серебра и выражается в миллиграммах на литр. Как правило, 1 г углеводов или 1 г белка примерно эквивалентен 1 г ХПК. Обычно соотношение БПК / ХПК составляет примерно 0,5. Когда это соотношение падает ниже 0,3, это означает, что образец содержит большое количество органических соединений, которые нелегко разлагаются.

Другим методом измерения содержания органических веществ в воде является определение общего органического углерода или общего органического углерода.TOC определяется окислением органического вещества теплом и кислородом с последующим измерением выделенного CO ₂ с помощью инфракрасного анализатора. И ТОС, и ХПК представляют собой концентрацию биоразлагаемых и небиоразлагаемых органических веществ в воде.

Патогенные микроорганизмы почти всегда присутствуют в бытовых сточных водах (Таблица 25.2). Это связано с тем, что инфицированные люди могут выделять большое количество патогенных микроорганизмов. Как пациенты с симптомами, так и бессимптомные люди могут выделять болезнетворные микроорганизмы.Например, концентрация ротавируса может достигать 10 ¹⁰ вирионов на грамм стула или 10 ¹² в 100 г стула (таблица 25.3). Инфицированные люди могут выделять кишечные патогены в течение нескольких дней или нескольких месяцев. Концентрация кишечных патогенов в неочищенных сточных водах варьируется в зависимости от следующих факторов:

Таблица 25.2. Типы и количество микроорганизмов, обычно встречающихся в неочищенных бытовых сточных водах

Организм	Концентрация (на мл)
Всего колиформ	10 ⁵ –10 ⁶
Фекальные колиформы	10 ⁴ –10 ⁵
Фекальные стрептококки	10 ³ –10 ⁴
Энтерококки	10 ² –10 ³
Shigella	Присутствует
Сальмонелла	10 ⁰ –10 ²
Clostridium perfringens	10 ¹ –l0 ³
Лямблиоз	цисты 10 ⁻¹ –10 ²
Cryptosporidium цисты 9 0030	10 ⁻¹ –10 ¹
Яйца гельминтов	10 ⁻² –10 ¹
Кишечный вирус	10 ¹ –l0 ²

Из Pepper et al.(2006b).

Таблица 25.3. Заболеваемость и концентрация кишечных вирусов и простейших в кале в США

Возбудитель	Заболеваемость (%)	Концентрация в стуле (на грамм)
Энтеровирусы	10–40	10 ³ –10 ⁸
Вирус гепатита А	0,1	10 ⁸
Ротавирус	10–29	10 ¹⁰ –10 ¹²
Лямблии	3.8 18–54 ^a	10 ⁶ 10 ⁶
Cryptosporidium	0,6–20 27–50 ^a	10 ⁶–10 ⁷ 10 ⁶ –10 ⁷

•: Заболеваемость в сообществе
•: Социально-экономический статус населения
•: Время год
•: Потребление воды на душу населения

Пик заболеваемости многими кишечными инфекциями сезонный в умеренном климате.Таким образом, самая высокая заболеваемость энтеровирусной инфекцией приходится на конец лета и начало осени. Пик ротавирусных инфекций, как правило, приходится на раннюю зиму, а пик инфицирования Cryptosporidium приходится на раннюю весну и осень. Причина сезонности кишечных инфекций до конца не выяснена, но несколько факторов могут иметь значение. Это может быть связано с выживанием различных агентов в окружающей среде в разные сезоны. Giardia , например, очень хорошо переносит зимние температуры.В качестве альтернативы могут быть задействованы различия в экскреции между животными-резервуарами, как в случае с Cryptosporidium . Наконец, вполне возможно, что более частое воздействие загрязненной воды, например, во время плавания, является объяснением увеличения заболеваемости в летние месяцы.

Концентрации кишечных патогенов в сточных водах в развивающихся странах намного выше, чем в промышленно развитых. Например, средняя концентрация энтеральных вирусов в сточных водах в США оценивается в 10 ³ на литр (Таблица 25.4), тогда как концентрации до 10 ⁵ на литр наблюдались в Африке и Азии.

Таблица 25.4. Расчетные уровни кишечных организмов в сточных водах и загрязненных поверхностных водах в США

Организм	Концентрация (на 100 мл)
Организм	Неочищенные сточные воды	Загрязненные сточные воды
Колиформы	10 ⁹	10 ⁵
Кишечные вирусы	10 ²	1–10
Лямблии	10–10 ²	0.1–1
Cryptosporidium	1–10	0,1–10 ²

Из Агентства по охране окружающей среды США (1998).

Индикаторы качества воды: температура и растворенный кислород

Температура воды — одна из важнейших характеристик водной системы, влияющая на:

Уровни растворенного кислорода . Растворимость кислорода снижается при повышении температуры воды.
Химические процессы. Температура влияет на растворимость и скорость реакции химикатов. В целом скорость химических реакций увеличивается с повышением температуры воды.
Биологические процессы. Температура влияет на обмен веществ, рост и размножение.
Видовой состав водной экосистемы . Многие водные виды могут выжить только в ограниченном температурном диапазоне.
Плотность и стратификация воды .Вода наиболее плотная при 4ºC. Различия в температуре и плотности воды между слоями воды в озере приводят к стратификации и сезонному круговороту.
Экологические ориентиры для этапов жизненного цикла . Изменения температуры воды могут служить сигналом для появления водных насекомых или появления нереста рыб.

Наиболее важным источником тепла для пресной воды обычно является солнце , хотя на температуру также может влиять температура поступающей воды (например, осадки, поверхностный сток, грунтовые воды и вода из верхних притоков), теплообмен с воздух и тепло, теряемое или получаемое в результате испарения или конденсации.

Температура воды колеблется днем и ночью (суточные колебания температуры) и в течение более длительных периодов времени (например, сезонно). Весной из-за впадения снега в реки температура воды становится ниже температуры окружающего воздуха. Вечная мерзлота также способствует стеканию холодной воды, когда она начинает таять в июне или июле, и ее талая вода просачивается в реку.

Температура воды меняется по длине реки в зависимости от широты и высоты над уровнем моря, но также может варьироваться между небольшими участками, находящимися на расстоянии всего метра друг от друга, в зависимости от местных условий.Например, в глубоком затененном бассейне прохладнее, чем в мелком солнечном месте. В озерах температура может меняться с глубиной в зависимости от уровня проникновения солнечной радиации и характеристик перемешивания. Температура поверхностных вод обычно составляет от 0ºC до 30ºC, хотя температура горячих источников может превышать 40ºC.

Деятельность человека , влияющая на температуру воды, может включать сброс охлаждающей воды или нагретых промышленных стоков, сельское хозяйство и лесозаготовку (из-за воздействия на затенение), городское развитие, которое изменяет характеристики и путь ливневого стока, а также изменение климата.

Растворенный кислород

Количество растворенного в воде кислорода может меняться в зависимости от дня и сезона и уменьшается с повышением температуры, солености и высоты над уровнем моря. Максимальная растворимость кислорода в воде при давлении 1 атм (стандартное давление воздуха на уровне моря) колеблется от примерно 15 мг / л при 0ºC до 8 мг / л при 30ºC, то есть ледяная вода может содержать вдвое больше растворенного кислорода. как теплая вода (Wetzel 2001). Растворенный кислород поступает из атмосферы и в результате фотосинтеза водными растениями и истощается в результате химического окисления и дыхания водных животных и микроорганизмов, особенно при разложении биомассы растений и других органических материалов.

Поверхностная вода вблизи границы раздела вода-атмосфера и с достаточным количеством света для фотосинтеза, как правило, насыщена или даже перенасыщена кислородом. Более глубокие воды получают кислород за счет смешивания с ветром, течениями и притоками. Перемешивание и аэрация также происходят на водопадах и порогах. Содержание растворенного кислорода может быть снижено до очень низкого уровня в зимние месяцы, когда вода остается подо льдом.

Растворенный кислород необходим для здоровой водной экосистемы. Рыбы и водные животные нуждаются в кислороде, растворенном в воде, чтобы выжить.Потребность в кислороде зависит от вида и стадии жизни; некоторые организмы адаптированы к более низким условиям содержания кислорода, в то время как другие требуют более высоких концентраций. Растворенный кислород может влиять на растворимость и доступность питательных веществ, которые могут выделяться из отложений в условиях низкого растворенного кислорода (B.C. MELP et al , 1998).

Растворенный кислород в бассейне реки Миннесота

Что такое растворенный кислород (DO)?

Растворенный кислород необходим животным, живущим в водотоках бассейна реки Миннесота.Концентрация растворенного в воде молекулярного кислорода (O2), обычно выражаемая в миллиграммах на литр (мг / л), частях на миллион или процентах насыщения.

Почему важно ДЕЛАТЬ?

Уровень растворенного кислорода представляет собой один из наиболее важных показателей качества воды и является важным показателем способности водного объекта поддерживать здоровые экосистемы. Оптимальным считается уровень выше 5 миллиграммов на литр (мг / л).Большинство рыб не могут выжить в течение длительного времени при уровнях ниже 3 мг / л. Сообщества микроорганизмов в воде используют кислород для разложения органических материалов, таких как навоз, сточные воды и разлагающиеся водоросли. Низкий уровень растворенного кислорода может быть признаком того, что в водоеме слишком много органических веществ.

Что является стандартом для DO?

В Миннесоте для защиты водных организмов установлен стандартный уровень растворенного кислорода 5 миллиграммов на литр (мг / л).

Каков статус DO в бассейне реки Миннесота?

В прошлом уровни растворенного кислорода в реке Миннесота ниже Шакопи в теплые летние месяцы опускались ниже нормы 5 мг / л.Растворенный кислород необходим для водных организмов, но многие факторы уменьшают его количество в реке, включая более высокие температуры, недостаточную повторную аэрацию, частое дыхание, химическое окисление и чрезмерную потребность в кислороде из донных отложений. Низкое содержание растворенного кислорода чаще встречается летом, потому что теплая вода содержит меньше кислорода, чем холодная вода, а присутствие большего количества разлагающихся водорослей и других организмов потребляет доступный кислород (Информационный документ бассейна, 1997).

Ссылки:
Состояние реки Миннесота: 2002 Мониторинг качества поверхностных вод .
Река Миннесота: бассейновый информационный документ . Агентство по контролю за загрязнением штата Миннесота. Ноябрь 1997 г.
Глоссарий MPCA — http://www.pca.state.mn.us/gloss/index.shtml

Зачем измерять растворенный кислород? — Центр водных наук и технологий Нью-Джерси

The Main Points

Подобно проводимости и солености, растворенный кислород является важным инструментом для оценки качества воды.
Из-за изменчивости измерений растворенного кислорода в зависимости от глубины, расстояния, времени и температуры, может потребоваться несколько измерений, чтобы получить достаточно данных для принятия эффективных решений по охране окружающей среды.

Детали

Реки, озера и ручьи получают кислород из атмосферы и водных растений в результате фотосинтеза. Реки, озера и ручьи теряют кислород из-за таких процессов, как дыхание водных растений и животных, разложение органических веществ и химические реакции с потреблением кислорода.

Кислород необходим для рыб и других водных растений и животных, поэтому он является одним из наиболее важных показателей для определения общего состояния водоема.

Кислород измеряется в растворенной форме как растворенный кислород (DO). Результаты этого измерения обычно выражаются в миллиграммах растворенного кислорода на литр воды (мг / л, части на миллион или ppm).

Результаты

DO иногда указываются как процент насыщения. Количество любого газа, который может раствориться в воде, зависит от температуры воды. Более холодная вода может содержать больше растворенного газа, а более теплая вода — меньше. Теоретическое максимальное количество кислорода, которое может удержать любой водоем при данной температуре, называется 100% насыщением.Таким образом, если вода может содержать теоретический максимум 10 частей на миллион кислорода при 20 ° C, а фактическая концентрация составляет всего 8 частей на миллион, процент насыщения составляет 80% (8/10).

Количество растворенного кислорода определяет типы водных животных, которые могут жить в воде. Кумжа, обитающая в свободном ручье, хорошо себя чувствует, когда концентрация DO составляет от 9 до 12 мг / л. Сом может жить в воде с содержанием DO всего 5 мг / л. Однако большинству холодноводных рыб для выживания требуется минимум 4-6 мг / л DO, в то время как некоторые виды рыб могут жить в воде только с 2.5–3 мг / л DO до появления признаков стресса.

Одна из наиболее важных причин снижения содержания РК — разложение органического вещества. Обычно листья и другой растительный мусор попадают в озеро и поедаются бактериями. Как и всем другим животным, бактериям для выживания нужен кислород. Когда уровень потребления кислорода бактериями (и другими растениями и животными) меньше, чем поступление кислорода через фотосинтез и диффузию, озеро или река остаются здоровыми. После цветения водорослей скорость бактериального разложения настолько высока, что водный объект больше не содержит достаточно кислорода для поддержания жизни в донных отложениях.В крайних случаях также может произойти гибель рыбы из-за низкого содержания DO в воде. Это, вероятно, произойдет на озерах малого и среднего размера с высоким содержанием питательных веществ в жаркие летние месяцы.

Поскольку количество кислорода тесно связано с общим состоянием озера, важно понимать трофическое состояние водоема. Трофические состояния водоемов включают:

Олиготрофный: низкая продуктивность. Например, более крупные, более глубокие озера с чистой водой, каменистые или песчаные береговые линии, ограниченный рост корневых растений, низкий рост водорослей и достаточное количество растворенного кислорода повсюду.

Мезотрофный: Средняя продуктивность. Промежуточная категория с характеристиками между двумя другими группами.

Eutrophic: Высокопродуктивный. Например, более мелкие и мелкие водоемы с грязным дном, обширными водорослями, интенсивным ростом растений и низким содержанием растворенного кислорода в придонных водах.

Источники органических веществ, истощающих кислород, включают ливневые стоки с сельскохозяйственных угодий или городских улиц, откормочных площадок и вышедших из строя септических систем. Тепловое загрязнение, такое как охлаждающая вода с производства или электростанции, также повышает температуру воды и снижает содержание в ней кислорода.

Растворенный кислород — OzCoasts

Что такое растворенный кислород?

Меры растворенного кислорода (DO) относятся к количеству кислорода, содержащемуся в воде, и определяют условия жизни для кислородно-нуждающихся (аэробных) водных организмов. Кислород имеет ограниченную растворимость в воде, обычно от 6 до 14 мг / л -1 ^{. Концентрации DO отражают равновесие между процессами производства кислорода (, например, фотосинтез) и процессами потребления кислорода ( e.г . аэробное дыхание, нитрификация, химическое окисление), а также скорости, с которыми DO добавляется и удаляется из системы посредством атмосферного обмена (аэрация и дегазация) и гидродинамических процессов ( например, накопление / добавление из рек и приливов по сравнению с экспортом в океан ) ^.}

Рисунок 1. Динамика кислорода в прибрежных водах. Процессы, которые увеличивают концентрацию растворенного кислорода, показаны зелеными прямоугольниками. Процессы, снижающие концентрацию растворенного кислорода, показаны оранжевыми рамками.(изменено по Коннеллу и Миллеру, 1984, ^).

Что вызывает изменение концентрации растворенного кислорода?

Растворимость кислорода обратно пропорциональна солености, температуре воды, атмосферному и гидростатическому давлению.
Потребление и производство растворенного кислорода зависит от биомассы растений и водорослей, интенсивности света и температуры воды (поскольку они влияют на фотосинтез) и подвержены суточным и сезонным колебаниям ^.

Концентрация

DO естественным образом изменяется в течение 24 часов из-за приливного обмена, а также потому, что в дневное время, когда происходит фотосинтез, растения и водоросли производят кислород.Для сравнения, растения и водоросли дышат только ночью, и этот процесс потребляет кислород. Ожидается, что высокопродуктивные системы будут иметь большие суточные диапазоны DO (см. Рисунок 2).
Обогащение питательными веществами стимулирует рост растений и водорослей (и цветение водорослей) и часто приводит к массовому притоку твердых частиц органического вещества в отложения (эвтрофикация). Разложение этого лабильного органического вещества аэробными микроорганизмами приводит к быстрому ускорению потребления кислорода и потенциальному истощению запасов кислорода в придонных водах.
Стратификация может изолировать придонные воды от процессов обогащения кислородом и может вызвать аноксические и гипоксические явления. Эта проблема наиболее остро стоит в прибрежных системах, где преобладают волны (, например, дельты, эстуарии, прибрежные равнины и лагуны), потому что эти системы обычно имеют низкий уровень проникновения внутренних приливов. Приливы перемешивают толщу воды и могут пополнять прибрежные водные пути кислородом. Заглушающий эффект лугов с водорослями также может препятствовать процессу смешивания и поддерживать кислородное голодание донной воды ^.
Прибрежные сбросы отходов, богатых органическим углеродом (, например, . От очистных сооружений, бумажной, пищевой и других отраслей), производятся в больших количествах в городских населенных пунктах и могут значительно снизить концентрацию растворенного кислорода ^.
Окисление пирита в кислых сульфатных почвах может быстро лишить воду кислорода и вызвать кислотный дренаж. Кислотный дренаж может быть результатом естественных процессов, но во многих случаях осушение прибрежных водно-болотных угодий ( e.г. мангровых зарослей и солончаков) является причиной.

Значение растворенного кислорода

Большинству водных организмов требуется кислород в определенных диапазонах концентраций для дыхания и эффективного метаболизма, и изменения концентрации DO выше или ниже этого диапазона могут иметь неблагоприятные физиологические последствия ^{. Даже кратковременные явления аноксии и гипоксии могут вызвать серьезную «гибель» водных организмов. Воздействие низких концентраций кислорода может оказывать на рыб эффект подавления иммунитета, что может повысить их восприимчивость к болезням на несколько лет ^{.Более того, токсичность многих токсичных веществ (свинца, цинка, меди, цианида, аммиака, сероводорода и пентахлорфенола) может удвоиться при снижении DO с 10 до 5 мг. L-1 ^{. Гибель неподвижных организмов и избегание условий с низким содержанием кислорода мобильными организмами также может вызывать изменения в структуре и разнообразии водных сообществ. Кроме того, если растворенный кислород истощается в придонных водах (или отложениях), нитрификация и, следовательно, денитрификация могут быть прекращены, и биодоступные ортофосфат и аммоний могут выделяться из отложений в толщу воды.Эти переработанные питательные вещества могут вызвать или усилить цветение водорослей. Аммиак и газообразный сероводород, также являющиеся результатом анаэробного дыхания, могут быть токсичными для бентосных организмов и сообществ рыб в высоких концентрациях ^.}}}

Существующая информация и данные

Крупные исследовательские институты, университеты, консалтинговые компании и государственные (местные и государственные) агентства собирают данные о кислороде для конкретных исследований.

Пусковые значения по умолчанию нижнего предела для насыщения растворенным кислородом приведены для биорегиона в Руководстве по качеству воды ^{ANZECC / ARMCANZ.}

Взаимосвязь между биогенными веществами и концентрацией кислорода в различных типах прибрежных водотоков можно изучить с помощью простых моделей реакции эстуариев (SERM), разработанных CSIRO.

Ссылка Best et al. ^{, предоставляет стандарты растворенного кислорода для нескольких европейских директив и рассматривает проблемы, связанные с разработкой таких стандартов для Водной рамочной директивы ЕС.}

NLWRA 2008: Состояние эстуариев, прибрежных и морских местообитаний, руководство по индикатору

Рекомендации по показателям: растворенный кислород

Авторы

Линда Радке, Геонауки Австралия

Каталожные номера

SL313 / SS525: Примечания по качеству воды: растворенный кислород

Цель

Цели этого документа — предоставить читателям 1) обзор растворенного кислорода (DO) с химической, физической и экологической точки зрения, 2) краткое изложение некоторых из наиболее распространенных аналитических методов измерения DO, 3) текущее государственные правила для DO в общественных водах Флориды и 4) возможности управления растворенным кислородом в водных системах.В конце этого документа приведен глоссарий терминов, выделенных в тексте жирным шрифтом.

Описание

Рыбы и другие аэробные водные организмы нуждаются в кислороде для жизни и размножения. Для тех, кто не может получить кислород непосредственно из атмосферы, количество растворенного в воде имеет решающее значение. В молекулярном масштабе молекулы DO можно проиллюстрировать как помещающиеся в пространствах между соседними молекулами воды (рис. 1). Растворенный кислород обычно измеряется и указывается в виде концентраций с использованием в качестве единиц измерения либо мг-DO / л воды (мг / л), либо процента насыщения.Процент насыщения означает количество растворенного в воде DO (процентное содержание) по отношению к общему возможному количеству.

Фигура 1.
Молекулярный взгляд на растворенный кислород, занимающий пространство между молекулами воды.

Кредит: Крис Уилсон, UF / IFAS

Факторы, влияющие на концентрацию растворенного кислорода в воде

Абиотические факторы

Количество кислорода, которое может быть растворено в воде, зависит от нескольких факторов, включая температуру воды, количество растворенных солей, присутствующих в воде (соленость), и атмосферное давление (таблицы 1 и 2).В относительном масштабе количество кислорода, растворенного в насыщенной воде, будет больше в более холодной воде, чем в более теплой. Более высокая температура воды приводит к усилению молекулярных колебаний, существенно уменьшая пространство, доступное между молекулами воды. Способность воды удерживать DO также уменьшается с увеличением солености. Это является результатом более эффективной конкуренции солей за межмолекулярные пространства из-за их ионных зарядов. Высота также влияет на количество DO в воде из-за различной плотности O ₂, доступного для растворения.Поскольку атмосферный O ₂ менее плотен на больших высотах, концентрации DO при насыщении будут ниже, чем в воде на уровне моря, где атмосферный O ₂ более плотный.

Кислород попадает в водоемы в основном за счет переноса из атмосферы через поверхность раздела воздух-вода и, в меньшей степени, под действием фотосинтезирующих организмов (объяснение см. В разделе Биотические факторы ). Перенос кислорода через поверхность раздела воздух-вода облегчается за счет увеличения площади поверхности, контактирующей с атмосферой.Площадь поверхности водного объекта, контактирующего с атмосферой, увеличивается за счет приводимых ветром волн и ряби, а также за счет превращения воды в капли, разбрызгивая их через препятствия или пробиваясь через фонтан. Учитывая, что атмосферный перенос является доминирующим механизмом для вливания O ₂ в водную систему, соотношение площади поверхности к объему очень важно для установления исходного состояния кислорода для данного водоема. Глубокие водоемы с относительно небольшой площадью поверхности будут иметь меньше возможностей для переноса O ₂ в воду по сравнению с мелководными водоемами с большей площадью поверхности, подверженной воздействию атмосферы.

Биотические факторы

Водные растения и водоросли также вносят растворенный кислород в водоемы в дневное время посредством фотосинтеза. На первом этапе фотосинтеза две молекулы воды (H ₂ O) расщепляются на две молекулы водорода (H ₂) и одну молекулу кислорода (O ₂); O ₂ попадает в воду для подводных фотосинтезирующих организмов. Хотя это действительно представляет собой поступление O ₂ в воду, чистое влияние на концентрации DO обычно очень мало или нейтрально, потому что сопоставимые количества DO потребляются этими же организмами ночью через дыхание, когда фотосинтез не происходит активно.Аэробное дыхание потребляет кислород для извлечения энергии из богатых энергией углеродных соединений, необходимой для поддержания жизни, в конечном итоге окисляя углерод до диоксида углерода (CO ₂) и уменьшая O ₂ до H ₂ O. Таким образом, концентрация растворенного кислорода обычно будет самым высоким в середине или конце дня, когда скорость фотосинтеза наиболее высока, и будет достигать самых низких концентраций непосредственно перед восходом солнца на следующее утро из-за потребности в дыхании. Этот образец колебаний называется «суточным кислородным циклом» (рис. 2).

Фигура 2.
Концентрации растворенного кислорода самые низкие непосредственно перед восходом солнца и самые высокие, когда скорость фотосинтеза максимальна (то есть, когда солнце находится ближе всего к фотосинтезирующим организмам).

Кредит: Крис Уилсон, UF / IFAS

В дополнение к дыхательным потребностям фотосинтезирующих организмов в темноте, кислород в системе также потребляется посредством аэробного дыхания другими организмами, включая водных позвоночных и беспозвоночных, а также бактериальные и грибковые сообщества, участвующие в разложении мертвых растений и животных.Биологическая потребность в кислороде (БПК) — это мера способности DO в водоеме истощиться и, возможно, стать анаэробной из-за биоразложения органического вещества микробными организмами. Учет БПК особенно важен, когда меры управления увеличивают доступный углерод в системе, например, при борьбе с водными сорняками с использованием водных гербицидов. Убитые растения станут источником БПК в системе, поскольку они разлагаются микробными организмами. Еще один косвенный источник БПК в водоем — сток питательных веществ с прилегающих земель и дренажных систем.Обогащение питательными веществами часто приводит к увеличению производства водорослей или их цветению. Как только эти популяции водорослей умрут, БПК значительно увеличится, поскольку микробы их разлагают.

Последствия низких концентраций DO

Требования ДО по поддержанию здоровья и воспроизводства различны для разных видов рыб и беспозвоночных. Продолжительное воздействие низких уровней DO может не убить организм напрямую, но может значительно повысить его восприимчивость к другим стрессам и болезням окружающей среды.Большинство данных, относящихся к толерантности к низкому содержанию DO, можно получить из аквакультуры; меньше данных доступно для природных систем. Воздействие кислорода менее 2 мг / л в течение одного-четырех дней может убить большую часть биоты в системе, оставив после себя рыб с низкой устойчивостью к DO, дышащих воздухом насекомых и анаэробные (не нуждающиеся в кислороде) бактерии и грибы (микрофлору). . В таблице 3 перечислены зарегистрированные минимальные смертельные концентрации DO для нескольких видов, характерных для естественной среды и аквакультуры. Как правило, смертельные концентрации DO для рыб составляют от 1 до 3 мг / л.На этих уровнях активность рыб минимальна. Для нормального уровня активности концентрации DO выше 3 мг / л обычно кажутся достаточными для многих видов.

Адаптация к условиям с низким DO

Присутствие водных организмов в данном водоеме может не указывать на концентрации DO, подходящие для всех водных организмов. Многие водные организмы (позвоночные и беспозвоночные) нуждаются в разном количестве DO для нормального дыхания. Выживаемость этих организмов снижается, когда концентрации DO снижаются ниже критических уровней для конкретного организма в течение продолжительных периодов времени.Однако это обобщение справедливо не для всех водных организмов. Некоторые виды рыб, такие как гар и боуфин, могут жить в среде с низким содержанием DO, дыша у поверхности. У других видов, таких как рыбы-комары, рты направлены вверх, и они хорошо приспособлены для получения кислорода через поверхность раздела воздух-вода. Кроме того, многие виды рыб могут физиологически адаптироваться к условиям с низким содержанием DO за счет увеличения количества воды, протекающей по их жабрам, снижения метаболической потребности в кислороде, а также за счет повышения уровня гемоглобина (кислородсодержащего компонента крови) и гематокрита.За исключением увеличения активности жабр, эти адаптации обычно требуют длительного воздействия низких сублетальных уровней DO. Помимо очевидного присутствия мертвой рыбы, одним из наиболее распространенных симптомов низкого содержания DO в системе до того, как произойдет гибель рыбы, является присутствие рыбы, глотающей воздух у поверхности воды.

Водные беспозвоночные также сильно различаются по тому, где и как они получают кислород. В таблице 4 перечислены несколько общих отрядов водных насекомых и их источники кислорода и респираторные варианты.Некоторые водные насекомые способны получать кислород непосредственно из атмосферы или растений. Концентрация растворенного кислорода в воде не имеет большого значения для этих организмов. У других есть кожные респираторные системы, жабр или гемоглобин, который переносит растворенный кислород из водяного столба в их тела для дыхания. Для этих видов важно количество растворенного в воде кислорода. Кроме того, эти организмы различаются по своим способностям адаптироваться и толерантности к условиям с низким содержанием DO.Многие из личинок хирономид и полихеатных / олигохеатных червей, обитающих в донных отложениях, обычно встречаются в районах с очень низкими концентрациями DO.

Время и методы измерения

Измерения растворенного кислорода особенно полезны, когда впервые обнаруживается погибель рыбы или когда видно, как рыба глотает воздух у поверхности воды. Своевременные измерения этого типа часто необходимы для определения причины смерти (например, недостаток DO по сравнению с отравлением и т. Д.). Помимо помощи в определении причин и следствий, связанных с гибелью рыбы, мониторинг DO часто необходим для управления водными системами для их предполагаемого использования.Концентрации растворенного кислорода, измеренные через определенные промежутки времени, трудно интерпретировать из-за суточного кислородного цикла. По этой причине программа мониторинга DO должна быть адаптирована к индивидуальным потребностям. Поскольку самые низкие уровни DO обычно влияют на то, какие виды могут жить в данном водоеме, можно было бы заинтересовать определение самых низких концентраций DO в течение определенного периода времени, проводя измерения до рассвета каждое утро или в течение нескольких утренних периодов. И наоборот, отбор образцов в течение дня даст представление о суточных колебаниях концентраций DO (минимальные, максимальные, средние, медианные), которые связаны с фотосинтетической активностью, дыханием и переносом кислорода в атмосфере.Измерения, проведенные в полдень, вероятно, будут представлять наивысшие достижимые концентрации DO в данном водоеме в отношении фотосинтезирующих организмов.

Содержание растворенного кислорода можно измерить несколькими общепринятыми методами, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Эти методы включают йодометрический метод или метод титрования Винклера, амперометрические измерения с использованием газопроницаемых мембранных электродов и измерения люминесценции с использованием оптических технологий. Эти методы представлены в следующих разделах.

Йодометрический метод

Описание этого метода взято из Стандартные методы исследования воды и сточных вод (APHA et al, 1995). При необходимости следует обращаться к этой ссылке для получения более подробной информации. Йодометрический метод может быть одним из самых точных и надежных методов анализа DO. Это метод титрования , основанный на реакции DO с ионами двухвалентного марганца (Mn ⁺⁺). Вкратце, после добавления известного количества растворенных ионов двухвалентного марганца и йодида к известному объему образца, pH повышается путем добавления основания, а затем бутыль закупоривается.Образуется нерастворимый осадок гидроксида марганца. Присутствующий в образце растворенный кислород окисляет эквивалентное количество осадка гидроксида марганца, образуя химически разные гидроксиды. Затем образец подкисляется, в результате чего осадок растворяется, высвобождая йодид, изначально использованный в растворе. Затем количество выделившегося йода измеряют титрованием стандартным раствором тиосульфата (Na ₂ S ₂ O ₃) и индикатором крахмала.Решение будет синим, пока присутствует I ₂. Когда весь I ₂ удален из раствора тиосульфатом, раствор становится прозрачным. Объем тиосульфата, использованный для очистки раствора, затем используется для расчета концентрации DO в образце (1 мл 0,025 М Na ₂ S ₂ O ₃ = 1 мг-DO / л для 200 мл раствора. образец). Концентрацию DO можно также определить непосредственно с помощью абсорбционного спектрофотометра.

Преимущества

Может быть очень точным.
Относительно недорогой (требуются только бюретки для титрования, бутыли для образцов и химикаты)
Доступен в наборах от нескольких производителей.

Недостатки

Невозможно отслеживать DO мгновенно или постоянно.
Больше времени, чем методы мембранных электродов.
Нитриты, железо (двухвалентное и трехвалентное), взвешенные твердые частицы и цвет в образце могут помешать точному измерению.Для устранения этих помех в метод могут быть внесены изменения.

Методы амперометрических мембранных электродов

В методе амперометрического электрода используется погружной электрод с мембранным покрытием, который присоединяется к измерителю, который дает прямые показания в мг / л (частей на миллион, PPM) или в процентах насыщения. В продаже имеется множество мембранных электродов, которые обеспечивают превосходный метод измерения DO в сильно загрязненных и / или сильно окрашенных водах, а также в сильных сточных водах.Они особенно полезны в условиях, которые не подходят для использования йодометрических методов и для измерений на месте в полевых условиях. Существуют два основных типа мембранных электродов: полярографические и гальванические. Следующее описание предназначено для наиболее распространенных полярографических моделей.

Сам электрод состоит из физически разделенных металлических анода и катода (Рисунок 3). Раствор электролита обеспечивает связь между ними. Тонкая проницаемая для кислорода мембрана натягивается на датчик, изолируя анод, катод и раствор электролита от окружающей среды, позволяя при этом проникать кислороду.Эта мембрана обычно состоит из полиэтилена или фторуглеродов из-за их относительной прочности и проницаемости для молекулярного кислорода.

Рисунок 3.
Типичный мембранный электрод, используемый для измерения растворенного кислорода. Газопроницаемая мембрана покрывает золотой катод и анод. Электрод присоединен к электронному измерителю, который дает прямые показания в мг / л или в процентах насыщения.

Когда этот тип измерителя включен, через цепь анод-электролит-катод-измеритель устанавливается фоновый электрический ток.Кислород проходит через мембрану со скоростью, пропорциональной его концентрации в воде. Кислород, прошедший через мембрану, реагирует на катоде, вызывая изменение тока в цепи анод-электролит-катод-измеритель при включении измерителя. Ток зонда (показания) изменяется пропорционально количеству O ₂, диффундирующего через мембрану и реагирующего на катоде. Концентрацию кислорода внутри мембраны можно принять равной нулю, поскольку он легко расходуется на катоде.

Преимущества

Полевой переносной.
Простота калибровки и использования.
Может мгновенно и непрерывно контролировать концентрацию DO.
Не требует оборудования для отбора проб, бутылок или складских помещений.

Недостатки

Относительно дорого в обслуживании.
Относительно высокие первоначальные затраты.Типичные измерители DO стоят 250 долларов и более.
Сероводородные газы снижают чувствительность мембранных электродов. Частое использование в средах, где эти газы являются обычным явлением, потребует более частой очистки электродов и замены мембран.
Для точных измерений требуется перемешивание, так как потребляется кислород.
На измерения могут повлиять сморщенные, ослабленные и поврежденные мембраны или отклонение калибровки.

Технология электродов оптического датчика

Технология оптических датчиков в последнее время стала более коммерчески доступной и принятой. Эти системы основаны на принципах оптической флуоресценции / люминесценции. Короче говоря, свет определенной длины волны взаимодействует с оптически активными молекулами, которые поглощают световую энергию и становятся молекулярно возбужденными. Когда возбужденные молекулы возвращаются в свое основное состояние, избыточная энергия высвобождается в виде света с большей длиной волны, чем первоначально поглощенная.В этом случае синий свет направлен на оптически активный материал, который, в свою очередь, излучает красный свет, который обнаруживается датчиком в электроде (рис. 4). Количество излучаемого красного света зависит от растворенного кислорода. Излучение красного света уменьшается по мере увеличения концентрации DO в образце. В этих электродах не используются полупроницаемые мембраны.

Рисунок 4.
Концептуальная схема электрода DO оптического датчика. Синий свет направляется к оптически чувствительному материалу и взаимодействует с ним, который затем излучает красный свет, который обнаруживается датчиком в корпусе датчика.Излучение красного света уменьшается по мере увеличения количества кислорода, контактирующего с оптически активным материалом.

Преимущества

Измерения стабильные.
Полевой переносной.
Простота калибровки, обслуживания и использования.
Может мгновенно и непрерывно контролировать концентрацию DO.
Не требует оборудования для отбора проб, бутылок или складских помещений.
Нет мембран или заполняющих растворов, требующих обслуживания.
Перемешивание не требуется, так как кислород не потребляется.
Нет данных о вмешательстве в естественные водные системы.

Недостатки

Относительно дорого в обслуживании.
Относительно высокие первоначальные затраты. Типичные оптические измерители DO стоят 750 долларов и более.
Опыт работы ограничен из-за недавнего внедрения этой технологии в коммерчески доступные счетчики.

Государственные критерии качества поверхностных вод

Департамент охраны окружающей среды Флориды (FDEP) отвечает за охрану качества воды в государственных поверхностных водных объектах. Критерии порога приемлемости были разработаны для DO с целью сохранения и защиты целевого использования каждого водного объекта и дикой природы. Учитывая разнообразие Флориды (от умеренного до субтропического), штат был разделен на пять биорегионов на основе сходства в сообществах биологических (водных) организмов с использованием данных мониторинговых исследований (рис. 5).Водные объекты в каждом биорегионе содержат похожие группы растений и животных, тогда как сообщества организмов значительно различаются между биорегионами. Выявленные биорегионы включают 1) Панхандл, 2) Биг-Бенд, 3) Северо-восток, 4) Полуостров и 5) Эверглейдс. Критерии нацелены на сохранение, поддержание и / или помощь в восстановлении хорошо сбалансированных сообществ водных растений и животных. Фактические критерии основывались на соотношении между процентом насыщения DO и наличием хорошо сбалансированных водных сообществ, выявленных в результате интенсивных исследований биомониторинга в каждом биорегионе.Критерии DO основаны на проценте насыщения, а не на концентрациях, потому что он учитывает влияние температуры и солености и лучше коррелирует с биометрическими данными, используемыми для разработки критериев. Кроме того, разрешены положения о разработке критериев для конкретных участков для защиты находящихся под угрозой исчезновения и находящихся под угрозой видов, а также для водоемов, которые имеют естественные более низкие фоновые уровни DO, но которые поддерживают их предполагаемое использование и биоту. Более подробную информацию о том, как были получены критерии, можно найти в DEP-SAS-001/10 (март 2013 г.), Документ технической поддержки: Определение критериев растворенного кислорода для защиты жизни в пресных и морских водах Флориды .Назначенные виды использования для каждой классификационной группы поверхностных вод показаны в таблице 5. Ограничения по качеству воды выше для численно более низких классов воды (т. Е. I> II> III> IV> V). Вода, перетекающая из более высокого класса воды (например, класса IV) в более строгий класс (то есть более низкий класс), может потребоваться для соответствия стандартам для более низкого класса. Перечень руководящих принципов FDEP для концентраций DO в поверхностных водах также показан в таблице 5.

Рисунок 5.
Биорегионы Флориды.

Источник: FDEP, 2013 г.

Возможности управления растворенным кислородом

При проектировании и строительстве прудов максимально увеличивайте площадь поверхности, подверженную воздействию атмосферы, и ограничивайте глубину, чтобы облегчить атмосферный перенос и способствовать естественному перемешиванию под действием ветра и волн.
Хотя это не так экологически устойчиво, как естественный перенос из атмосферы, воздуходувки и фонтаны могут использоваться для повышения уровня DO.
Свести к минимуму поступление дополнительной биологической потребности в кислороде в водные системы. Всегда следуйте инструкциям на этикетке гербицида при борьбе с сорняками в водной системе. Если возможно, рассмотрите возможность обработки больших водоемов по частям с течением времени, чтобы предотвратить превращение всего водного объекта в анаэробный, когда растительный материал начинает разлагаться под действием микробов.
Свести к минимуму поступление питательных веществ в водные системы из окружающих земель и дренажных систем, чтобы снизить риски стимулирования цветения водорослей.Ограничение всех питательных веществ может не быть необходимым, поскольку цветение водорослей часто ограничивается одним питательным веществом (обычно азотом или фосфором). Определите лимитирующие питательные вещества и нацелитесь на передовые методы управления, которые сводят к минимуму экспорт этого питательного вещества в водную систему.

Ссылки для получения дополнительной информации

Американская ассоциация общественного здравоохранения (APHA), Американская ассоциация водопроводных сооружений (AWWA) и Федерация водной среды (WEF). Стандартные методы исследования воды и сточных вод .United Book Press, Inc. Балтимор, Мэриленд.

Avault, J. W., Jr. 1996. Основы аквакультуры . AVA Publishing Co. Inc, Батон-Руж, Луизиана.

Бахманн, М., М. Хойер и Д. Кэнфилд, младший, 1999 г. Жизнь у озера . Гейнсвилл: Институт пищевых и сельскохозяйственных наук Университета Флориды.

Департамент охраны окружающей среды Флориды (FDEP). 2013. Документ технической поддержки: Определение критериев растворенного кислорода для защиты водных организмов в пресных и морских водах Флориды (DEP-SAS-001/13).Департамент охраны окружающей среды Флориды, Отдел оценки и восстановления окружающей среды, Таллахасси, Флорида. https://www.flrules.org/gateway/RuleNo.asp?title=SURFACE%20WATER%20QUALITY%20STANDARDS&ID=62-302.533.

Статут Флориды 62-302.530. Критерии классификации поверхностных вод и стандартов качества воды: https://www.flrules.org/gateway/ChapterHome.asp?Chapter=62-302.

Коц, Дж. К. и К. Ф. Перселл. 1987. Химия и химическая реакционная способность .Издательство Saunders College Publishing, Нью-Йорк.

Меррит Р. В. и К. В. Камминс (ред.). 1996. Введение в водных насекомых Северной Америки, (третье издание). Кендалл / Хант Паблишинг Ко., Айв.

Тиммонс, М. Б., Дж. М. Эбелинг, Ф. В. Уитон, С. Т. Саммерфельт и Б. Дж. Винчи. 2002. Системы рециркуляции аквакультуры, (2-е изд.) Cayuga Aqua Ventures, Итака, Нью-Йорк,

Геологическая служба США (USGS). 2006. 6.2 «Растворенный кислород V2.1, «ME Lewis (ed). В национальном полевом руководстве по сбору данных о качестве воды (TWRI Книга 9) water.usgs.gov/owq/FieldManual/Chapter6/6.2_v2.1.pdf, доступ 7 / 16/2013

Yellow Springs Instruments, Inc. (YSI). 1997. Руководство по эксплуатации портативной системы измерения растворенного кислорода и температуры YSI, модель 55 . YSI Inc., Йеллоу-Спрингс, штат Огайо. п. 19.

Глоссарий

Анод —В контексте окислительно-восстановительных реакций электроны образуются на аноде (- вывод), где происходит окисление.

Биорегион — место, местность или территория, которая составляет естественное экологическое сообщество (dictionary.reference.com).

Катод — В контексте окислительно-восстановительных реакций электроны, образующиеся на аноде, движутся к катоду (+ клемма), где происходит восстановление.

Кожный —кожный, относящийся к коже или влияющий на кожу.

Diel — относится к 24-часовому периоду или циклу.

Электролит — вещество, растворяющееся в воде с образованием электропроводящего раствора (Kotz and Purcell 1987).

Gills — Органы дыхания, присутствующие у многих водных животных. Жабры — это структуры, используемые для передачи растворенного кислорода из воды в организм для аэробного метаболизма.

Гемоглобин — Компонент крови, ответственный за транспорт O ₂ от органов дыхательного газообмена к дышащим клеткам и перенос CO ₂ от дышащих клеток к органам газообмена.

Беспозвоночные — Животные, не имеющие отчетливого хрящевого или костного осевого эндоскелета.

Фотосинтез — Ассимиляция углекислого газа зелеными растениями и пигментированными фотосинтетически активными прокариотами и его преобразование в углеводы с использованием энергии солнца. Это преобразование можно описать следующим уравнением:

6CO ₂ + 12 H ₂ O ^{+ энергия}? C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂ + 6H ₂ O

Осадок — Нерастворимая соль (Котц и Перселл, 1987).

Дыхание — Метаболический процесс, в котором запасенная энергия высвобождается при окислении восстановленных органических соединений углерода. Основными побочными продуктами дыхания часто являются углекислый газ (CO ₂) и вода (H ₂ O).

Титрование — Процедура, используемая для количественного анализа количества вещества посредством практически полной реакции в растворе с реагентом известной концентрации (Kotz and Purcell 1987).

Позвоночное животное —Организм, обладающий отчетливым хрящевым или костным осевым эндоскелетом, состоящим из черепа и позвоночного столба.

Таблицы

Таблица 1.

Влияние температуры и солености на концентрацию насыщенного растворенного кислорода (мг / л) в воде. PPT = частей на тысячу (YSI 1997).

Температура ° C / ° F	Соленость
Температура ° C / ° F	0 PPT	18 PPT	36 PPT
10/50	11.3	10,1	9,0
15/59	10,1	9,0	8,1
20/68	9,1	8,2	7,4
25/77	8.3	7,5	6,7
30/86	7,6	6,9	6,2
35/95	7,0	6,3	5,7

Таблица 2.

Влияние температуры и высоты над уровнем моря на концентрацию насыщенного растворенного кислорода в воде (USGS 2006).

Температура ° C / ° F	Высота (футы)
Температура ° C / ° F	Море	1000	5000
5/41	12.7	12,3	10,5
10/50	11,3	10,9	9,3
15/59	10,1	9,7	8,3
20/68	9.1	8,8	7,5
25/77	8,3	8,0	6,8
30/86	7,6	-7,3	-6,2

Таблица 3.

Минимальные концентрации растворенного кислорода для поддержания жизни нескольких водных видов. LC50 — это концентрация, при которой погибает 50% организмов. Данные адаптированы из Avault, Jr. 1996.

Концентрация растворенного кислорода (мг / л)	Организм	Эффект
1–1.1	Молодь сома	Смерть
1–2	Сом	Сокращение приема пищи
1,3–1,6	Форель радужная (6 мес.)	Смерть (LC50)
1,3–2,5	Радужная форель (Однолетние)	Смерть (LC50)
<3.0	Лосось	Смерть
0,49–1,1	Красные болотные раки	Смерть (LC50)
<0,7	Коричневые креветки (суб-взрослые особи)	Смерть

Таблица 4.

Несколько обычных отрядов водных насекомых и их способы получения и источников кислорода для дыхания (Merritt and Cummins 1996).

Заказать	Опция респиратора	Источник кислорода
Diptera, Coleoptera, Hemiptera	Бризеры атмосферные. Шпинакли постоянно или периодически контактируют с атмосферой.	Атмосфера
Жесткокрылые, двукрылые	Сапуны для растений.Дыхальца модифицированы для прокалывания погруженных в воду участков ткани аэренхимы у водно-болотных растений.	Растения
Жесткокрылые, двукрылые, чешуекрылые	Использовать воздухоохлаждающие органы. Обычно это газовый пузырь, который переносится организмом.	Атмосфера или растворенное вещество
Coleoptera, Diptera, Ephemeroptera, Odonata, Plecoptera, Lepidoptera, Megaloptera, Neuroptera, Tricoptera	Дышите через жабры, физические структуры, которые способствуют переносу O ₂ из воды.	Растворенный
Diptera, Lepidoptera, Plecoptera, Tricoptera	Распространение O ₂ через кутикулу. Из-за потребности в дыхании, практично только для организмов с большим отношением площади поверхности к объему.	Растворенный
Hemiptera, Diptera	Гемоглобин. Специализированная форма гемоглобина, которая выделяет O ₂ при низком внешнем давлении O ₂, например, в воде и грязи с низким содержанием DO.	Атмосфера или растворенное вещество

Таблица 5.

Класс поверхностных вод, определенные группы водопользования и критерии растворенного кислорода (DO) для поверхностных вод штата Флорида. Источник: Департамент охраны окружающей среды Флориды; https://www.flrules.org/gateway/RuleNo.asp?title=SURFACE%20WATER%20QUALITY%20STANDARDS&ID=62-302.530.

Класс поверхностных вод	Назначение	Государственные критерии
Преимущественно пресноводные критерии
Класс I	Снабжение питьевой водой	Не более 10% суточных значений насыщения DO должны быть ниже: -67% в биорегионе Панхандл-Уэст -38% в биорегионе полуострова и Эверглейдс -34% в биорегионе Северо-Восток и Биг-Бенд Примечания: * Среднесуточный уровень DO для озер, рассчитанный по измерениям, проведенным в пределах двух верхних метров на том же участке и в тот же день * Средний дневной уровень DO для всех других водоемов, рассчитанный на основе всех измерений водяного столба, собранных в тот же сайт и в тот же день.
Класс III: пресная вода	Потребление рыбы, отдых, разведение и поддержание здоровой, сбалансированной популяции рыб и диких животных
Ограниченный класс III: пресная вода	Потребление рыбы; отдых или ограниченный отдых; и / или разведение и поддержание ограниченной популяции рыб и диких животных
Особые положения по критериям преимущественно пресноводного происхождения
	Зона освоения осетровых в заливе : Суванни, Витлакучи (север), и река Санта-Фе	Уровни DO не должны быть понижены таким образом, чтобы была 90% -ная уверенность в том, что более 50% измерений ниже медианы базового распределения или более 10% среднесуточных значений ниже 10 ^-го процентиля базовое распределение для соответствующего водного объекта.
	Зоны использования мидий овальной формы Pigtoe : Санта-Фе и Нью-Риверс
	Зона использования коротконосого и атлантического осетра : Река Сент-Джонс	В течение февраля и марта DO не должен быть менее 53% насыщения. В другое время года применяются критерии DO для преимущественно пресной воды Класса I, пресной воды III и пресной воды с ограничением III.
Преимущественно морские критерии
Класс II	Размножение или добыча моллюсков	Минимальные уровни насыщения DO должны быть следующими. -Насыщение DO не должно быть ниже 42% насыщения более чем в 10% измеренных значений. — среднее процентное насыщение DO за 7 дней не должно быть ниже 51% чаще одного раза в любой 12-недельный период — среднее 30-дневное процентное насыщение DO не должно быть ниже 56% чаще одного раза в год. Примечания: * Расчет среднего насыщения DO за 7 дней: минимум 3 полных дня из diel данных, собранных в течение 7-дневного периода, или минимум 10 отборных проб, собранных в течение не менее 3 дней в течение 7 дней. -дневный период для каждого образца, измеренного с интервалом не менее 4 часов. * Расчет 30-дневного среднего насыщения DO: минимум 3 полных дня данных, собранных как минимум за один день в течение трех разных недель 30-дневного периода; или минимум 10 проб, взятых в разные дни в течение 30-дневного периода. * Полный день измерения — это 24 часа измерений, собираемых не реже одного раза в час.
Класс III: Морской	Потребление рыбы, отдых, разведение и поддержание здоровой, сбалансированной популяции рыб и диких животных
Класс III-Limited: морской	Потребление рыбы; отдых или ограниченный отдых; и / или разведение и поддержание ограниченной популяции рыб и диких животных
Допустимые исключения из критериев преимущественно пресной и морской воды
	Водные объекты с низким естественным насыщением DO	Если установлено, что фоновое насыщение DO в водоеме ниже, чем указанные выше критерии, то применимый критерий будет равен 0.На 1 мг / л ниже концентрации DO, связанной с естественным фоновым уровнем насыщения DO.
	Снижение более чем на 10% ниже естественного фона в преимущественно морских водах	Это разрешено, если будет продемонстрировано, что чувствительные виды не будут подвергаться неблагоприятному воздействию с использованием стандартных протоколов FDEP (DEP-SAS-001/13).
Класс IV	Сельскохозяйственное водоснабжение	В среднем не менее 4.0 мг / л за 24 часа и никогда не должно быть меньше 3,0 мг / л.
Класс V	Навигация, коммунальное и промышленное использование	Должен быть не менее 0,3 мг / л в 50% случаев на годовой основе для потоков, превышающих или равных 250 кубических футов в секунду, и никогда не должен быть менее 0,1 мг / л. Нормальные дневные и сезонные колебания выше этих уровней должны сохраняться.

Что такое растворенный кислород (DO)?

Растворенный кислород (DO) — это газообразный кислород (O2), растворенный в воде.Газы в атмосфере, такие как кислород, азот и углекислый газ, в некоторой степени естественным образом растворяются в воде. Подобно соли или сахару, эти газы невидимы в воде после растворения.

Элемент кислород существует в природе во многих формах. Хотя большинство людей знают, что кислород является частью молекулы воды, большинство удивится, узнав, что кислород также является самым распространенным элементом в горных породах. В этих формах кислород связан с другими элементами, такими как водород, кремний или углерод.Молекулярный кислород (O2), находящийся в воздухе, отличается от других форм, потому что он не связан с другими элементами. В природе кислород, которым мы дышим, химически намного более реактивен, чем более распространенные формы кислорода, с которыми мы соприкасаемся. Это то, что позволяет растениям, животным и другим организмам использовать O2 для метаболизма пищи в процессе дыхания.

Концентрация и растворимость

Количество (концентрация) растворенного в воде O2 чаще всего выражается в миллиграммах на литр воды (мг / л).Эта концентрация называется содержанием растворенного кислорода (DO) в воде. Вода, контактирующая с воздухом, имеет естественную тенденцию растворять O2 до тех пор, пока не будет достигнута концентрация насыщения. Например, DO в пресной воде при 25 ° C в контакте с воздухом составляет 8,3 мг / л, если предположить, что достигнуто равновесие между водой и воздухом и что ничто не удаляет O2 из воды.

Концентрации DO иногда выражаются в% от насыщения. Если DO воды находится в концентрации насыщения, то говорят, что она на 100% насыщена.Если, например, DO составляет 5,0 мг / л в пресной воде с температурой 25 ° C, значит, она насыщена на 60% (5,0 разделить на уровень насыщения 8,3 мг / л, умноженный на 100%).

Эта концентрация насыщения известна как растворимость O2, то есть количество O2, которое может удерживать вода. Растворимость O2 меняется в зависимости от температуры, солености и давления. Растворимость O2 в воде увеличивается с понижением температуры, а это означает, что холодная вода может удерживать больше O2. Например, холодная вода при 5 ° C (12.8 мг / л) содержит примерно на 55% больше растворенного кислорода, чем теплая вода при 25 ° C (8,3 мг / л) [1].

Поскольку температура воды меняется в зависимости от сезона, уровни DO обычно выше в более прохладные месяцы, поскольку растворимость O2 выше в холодной воде. Летом уровень воды обычно ниже, а воздух теплее, что приводит к более теплой воде и более низким уровням DO.

Соленость воды также влияет на растворимость O2, так что морская вода может содержать примерно на 20% меньше O2, чем пресная вода [1].

Источник: [1]

Растворимость растворенного кислорода изменяется в зависимости от температуры и солености.

Давление также влияет на растворимость O2. Давление воды на определенной глубине зависит от высоты водяного столба над ней, поэтому давление увеличивается с глубиной. Вода под большим давлением может удерживать больше O2, а это означает, что растворимость O2 увеличивается на большей глубине. Например, вода на глубине 4 м (13,1 фута) может содержать примерно на 40% больше O2, чем вода на поверхности [2].

Вода может иметь уровень DO выше, чем растворимость O2 (более 100% насыщения). Это состояние называется перенасыщением, которое может произойти при определенных обстоятельствах (см. Ниже).

Источники и стоки O2 в воде

Основным источником O2 в воде является атмосфера. Молекулы кислорода медленно попадают в воду у поверхности воды. Этому процессу естественным образом способствует бурный поток воды, ветер и волны. Из-за этого неподвижная вода, как правило, имеет более низкие значения DO, чем быстро движущаяся вода.Аэрация воды естественным путем с помощью порогов или водопадов или искусственно путем пропускания воздуха через воду, вращения водяных колес или проливания через плотины значительно ускоряет перенос O2 из воздуха в воду. О2 также попадает в водные объекты из притоков и разгрузки подземных вод.

О2 в воде также образуется в процессе фотосинтеза, при котором растения и водоросли превращают растворенный углекислый газ (СО2) в органическое вещество, высвобождая О2 в воду. Фотосинтез происходит только в светлое время суток.Глубина фотосинтеза зависит от чистоты воды. В мутной воде свет может не достигать дна глубокого озера.

Водные растения, животные и микробы потребляют О2 путем дыхания, когда органические материалы, используемые в качестве топлива, снова превращаются в СО2; это противоположность фотосинтеза. Многие люди удивляются, узнав, что растения не только производят О2, но и потребляют его. Растения фактически потребляют O2 путем дыхания ночью и выделяют O2 в процессе фотосинтеза в течение дня.Из-за этого DO в некоторых водных средах будет снижаться ночью и увеличиваться днем.

Микробы и грибы также потребляют О2 при разложении мертвого органического вещества. Часто это происходит в более глубоких слоях водяного столба, когда мертвый материал опускается на дно. Из-за этого более глубокие слои воды часто имеют более низкие уровни DO, чем мелкие слои.

DO и водная жизнь

У разных видов водных животных разные потребности в DO.Животные, которые питаются на дне водоема, где уровни DO обычно ниже, обычно могут переносить более низкие уровни DO, чем животные, обитающие у поверхности. Большинство рыб способны выживать и расти при концентрациях DO 5 мг / л или выше, хотя для нереста и оптимального роста могут потребоваться более высокие концентрации [3].

Когда уровень DO слишком низок для определенного вида, животное может стать вялым или умереть. Гипоксия — это состояние, при котором уровень DO достаточно низок, чтобы представлять угрозу для водных животных.Гипоксия может вызвать мертвые зоны в водоемах, где нет рыбы и других водных организмов. Уровень DO менее 1-2 мг / л обычно считается гипоксическим, а уровень менее 3 мг / л является поводом для беспокойства. Эти значения ниже требований для нереста и роста большинства рыб.

С другой стороны, перенасыщение воды O2 может привести к проблемам со здоровьем у рыб. Перенасыщение возникает, когда растворимость O2 в воде быстро снижается или когда O2 быстро образуется в результате фотосинтеза.Растворимость O2 может снижаться, например, при повышении температуры воды, поэтому быстрое повышение температуры воды может привести к перенасыщению. Перенасыщение кислородом может вызвать у рыб заболевание, называемое болезнью газовых пузырей.

Воздействие окружающей среды на DO

Поскольку растворенный O2 необходим большинству водных организмов, DO водного объекта часто используется для оценки его здоровья. На уровни DO в водоемах может влиять ряд различных экологических проблем.Например, стоки, связанные со сплошными рубками или сельскохозяйственными отходами, могут переносить избыточный органический материал в водоемы, что может привести к истощению O2 по мере разложения материала.

Другая проблема — это чрезмерное количество питательных веществ, которые могут попадать в водоемы через сток, связанный с внесением удобрений на сельскохозяйственных угодьях или площадках для отдыха (например, поля для гольфа) или с очистных сооружений. Избыток питательных веществ может привести к цветению водорослей — процессу, известному как эвтрофикация.Цветение водорослей может блокировать попадание света на водные растения, а мертвые водоросли являются источником органического вещества, которое может снизить уровень DO при его разложении. Поскольку мертвые водоросли тонут, эта проблема особенно затрагивает более глубокие слои воды и животных, которые живут на дне или дне водоема.

Прибрежная растительность (растения, которые живут на берегах ручья или реки) защищает DO ручьев, обеспечивая тень, которая помогает сохранять воду прохладной. Однако при удалении этой растительности температура воды может повыситься, что приведет к соответствующему падению уровней DO.

На температуру воды может влиять и другая деятельность человека. Когда вода забирается или хранится для питья, орошения или промышленного использования, особенно в засушливые месяцы, уровень воды в ручьях может снижаться, что делает их особенно чувствительными к колебаниям температуры и потеплению. Результирующее снижение содержания DO может нанести вред водным организмам в этих водоемах. Когда вода используется для промышленных процессов охлаждения, а затем сбрасывается обратно в поток, ее температура часто выше, чем температура воды в потоке, что приводит к нагреванию потока и снижению его DO.

Заключение

На растворенный кислород влияет множество различных факторов и процессов, происходящих в водоемах, и он может колебаться в течение короткого времени. К счастью, большинство водных организмов может переносить короткие периоды, когда DO низкий.