Oxy hòa tan trong nước và các phương pháp xác định hàm lượng

Oxy hòa tan trong nước là gì?

Oxy hòa tan trong nước là gì?

Oxy hòa tan trong nước hay gọi tắt là DO (Oxy hòa tan) là lượng oxy hòa tan trong nước. Lượng oxy này cung cấp oxy cho các sinh vật sống trong nước như tảo, tôm cá, sinh vật phù du…

Lượng oxy hòa tan này rất cần thiết cho nhu cầu hô hấp của các loài thủy sản. Nếu nồng độ quá thấp trong thời gian dài có thể dẫn đến cái chết của nhiều loài sinh vật. Hoặc nó có thể gây ô nhiễm môi trường trong nước và môi trường sống của chính người dân. Vì vậy, chúng ta cần thường xuyên đo nồng độ oxy hòa tan để kịp thời có phương án xử lý khi cần thiết.

Lượng oxy hòa tan thích hợp trong nước là bao nhiêu?

Lượng oxy hòa tan trong nước là một trong những thông số cần thiết và quan trọng để đánh giá tình trạng tốt hay xấu của nguồn nước. Nếu nồng độ DO cao thì khả năng gây ô nhiễm môi trường thấp hơn hàm lượng oxy hòa tan thấp.

Nồng độ DO có thể dao động từ 0 – 18mg/l trong nguồn nước, hàm lượng oxy hòa tan thông thường trong nước sạch tự nhiên là 8 – 10 mg/l. Mức độ biến động nồng độ oxy phụ thuộc vào điều kiện địa lý tự nhiên, cấu trúc địa chất của hồ, nhiệt độ, sự phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ trong nước…

Nếu hàm lượng DO giảm xuống còn 4 – 5 mg/l thì số lượng sinh vật trong nước sẽ giảm đi rất nhiều hoặc chết. Nếu hàm lượng DO bằng 0 thì quá trình phân hủy trong nước kém, màu nước trở nên đen và có mùi khó chịu. Đây là mức oxy nguy hiểm, không đủ cho sinh vật sống, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.

Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan trong nước

Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến lượng oxy hòa tan trong nước có thể là nhiệt độ, độ mặn, áp suất không khí và một số yếu tố khác. Cụ thể:

Nhiệt độ ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan trong nước

Nhiệt độ ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan trong nước

Oxy trong nước ngọt hòa tan chủ yếu từ hai thành phần, trong đó phần lớn (60%) được giải phóng từ quá trình quang hợp của thực vật, phần còn lại là do oxy trong không khí hòa tan trong nước (60%). Khi nhiệt độ tăng dần, không gian giữa các hạt nước trở nên nhỏ hơn và nồng độ oxy giảm do các khoảng trống này bị ép ra. Thông thường nồng độ DO vào mùa hè thấp nhất.

Khi nước nóng lên, các bọt khí hòa tan trong nước tăng về số lượng và kích thước theo nhiệt độ. Trong nước, nhiều khoang được hình thành trong suốt thể tích, áp suất trên mặt nước sẽ lấp đầy các khoang khí này. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng lên, khí bị đẩy ra khỏi nguyên tố nước nên nồng độ oxy giảm dần.

độ mặn

Khi nồng độ muối giảm thì lượng oxy hòa tan trong nước tăng lên và ngược lại khi nồng độ muối tăng thì lượng oxy hòa tan cũng giảm. Vì khi nồng độ muối trong nước tăng lên, các phân tử muối chiếm khoảng trống giữa các phân tử nước khiến nồng độ oxy giảm xuống.

Áp suất không khí

Khi áp suất không khí tăng lên, nhiều oxy hòa tan trong nước hơn vì nhiều phân tử oxy hơn có thể bị đẩy vào nước. Áp suất từ ​​trên cao cho phép nhiều oxy ở giữa nước, ngược lại, áp suất không khí càng thấp thì oxy trong nước càng dễ tràn ra ngoài.

Thông thường, nồng độ DO thấp khi áp suất không khí thấp, ví dụ trước khi mưa, đặc biệt là những cơn mưa lớn vào mùa hè. Để áp dụng bài toán này, nhiều người nuôi đã sử dụng quạt nước để cung cấp oxy cho ao nuôi.

Các yếu tố khác

Còn nhiều yếu tố khách quan khác ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan

Quá trình quang hợp của sinh vật dưới nước tạo ra oxy hòa tan vào trong nước

Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi khuẩn trong nước làm tiêu tốn oxy

Quá trình hô hấp của sinh vật dưới nước là lượng oxy trong nước được tiêu thụ

Độ thoáng của mặt nước ảnh hưởng đến nồng độ oxy trong nước. Bề mặt càng thoáng thì lượng oxy hòa tan càng nhiều và ngược lại

Mức độ nhiễu loạn do dòng chảy gây ra có ảnh hưởng đến độ hòa tan của oxy

Khi gió mạnh tạo sóng, nước bị khuấy động mạnh khiến nồng độ oxy hòa tan tương đối đồng đều dọc theo độ sâu của nước, kể cả trường hợp xảy ra các hoạt động sinh hóa trong nguồn nước.

Sục khí cơ học giúp tăng cường trộn và tăng cường tiếp xúc giữa không khí và nước

Xác định hàm lượng oxy hòa tan trong nước

Để đo lượng oxy hòa tan trong nước có nhiều phương pháp khác nhau. Tuy nhiên, khi xác định nồng độ DO, hiện nay có 3 phương pháp được áp dụng phổ biến:

Phương pháp Winkler – đo DO bằng hóa chất và thuốc thử

Việc thực hiện phương pháp Winkler đòi hỏi phải sử dụng một số loại hóa chất phản ứng trong mẫu nước để xác định hàm lượng oxy hòa tan trong nước. Sau khi lấy mẫu, sử dụng hỗn hợp MnSO4, NaN3, Kl. Tiếp tục đưa mẫu nước về phòng thí nghiệm, thêm axit photphoric (H3PO4) hoặc axit sunfuric (H2SO4) rồi đo phản ứng, tính lượng oxy hòa tan có trong mẫu theo công thức đã xác định.

Để thực hiện phương pháp đo này đòi hỏi sự cẩn thận, tỉ mỉ và tốn nhiều thời gian. Người vận hành cần phải thực hiện nhiều thao tác, thực hiện nhiều bước và khó đo lường tại hiện trường. Tính toán tiêu chuẩn là cần thiết để tránh sai sót.

Đo nồng độ DO bằng điện cực đo

Phương pháp đo oxy hòa tan trong nước bằng điện cực đo DO là sử dụng đầu dò điện cực thông minh. Đầu dò điện cực hoạt động theo nguyên lý oxy khuếch tán qua màng catốt, tạo ra dòng điện chạy qua dây cáp, tỷ lệ thuận với lượng oxy đi qua màng và lớp điện phân.

Vì vậy, chúng ta có thể đo áp suất riêng phần của oxy trong mẫu ở nhiệt độ cụ thể. Ưu điểm của phương pháp là độ chính xác cao do điện cực sử dụng ít oxy để đo.

Đo nồng độ DO bằng phương pháp phân tích màu

Để xác định hàm lượng oxy hòa tan trong nước có thể áp dụng hai phương pháp xác định màu: Phương pháp Indigo Carmine và Rhodazine D. Phương pháp này sử dụng thuốc thử màu có khả năng đổi màu khi phản ứng với oxy. nội địa. Các tương tác dựa trên phản ứng oxy hóa, tùy thuộc vào nồng độ oxy mà sự thay đổi màu sắc là khác nhau.

Kết quả đo màu có thể được so sánh với máu đo màu, máy quang phổ hoặc máy so sánh khác. Tuy nhiên, kết quả so với máy đo màu hoặc máy đo quang phổ được coi là chính xác hơn. Mặc dù đây là phương pháp đo tiết kiệm chi phí và cho kết quả nhanh chóng nhưng lại dễ xảy ra sai sót do tính khách quan của con mắt người quan sát.

Sử dụng một mét

Xác định hàm lượng oxy hòa tan trong nước bằng máy đo là phương pháp dễ dàng, đơn giản và phổ biến hiện nay. Người dùng có thể đo đạc ngay tại hiện trường mà không cần sử dụng hóa chất hay lắp đặt. Máy đo trả về kết quả trong thời gian ngắn với độ chính xác cao. Máy đo nồng độ DO sử dụng điện cực để đo dòng điện trong mẫu, áp dụng nguyên lý tỷ lệ dòng điện đo được với lượng oxy hòa tan để xác định lượng oxy hòa tan có trong mẫu.

Nồng độ oxy hòa tan trong nước có ảnh hưởng rất lớn đến sự tồn tại và phát triển của sinh vật dưới nước. Vì vậy, trong nuôi trồng thủy sản chúng ta cần chú ý đến chỉ số này cũng như theo dõi các yếu tố ảnh hưởng để quản lý hàm lượng DO ở mức hợp lý nhất. Nếu có thắc mắc vui lòng liên hệ Đông Á, chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ.

Nguyễn Lân Dũng

Giáo sưNguyễn Lân Dũnglà nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.