$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
الأكسجين المذاب أمر بالغ الأهمية للنظم البيئية للأنهار والبحيرات لدعم الحياة الهوائية. تسمح طريقة المعايرة بالتحليل الحجمي Azide-Winkler بالقياس الكمي لكمية الأكسجين المذاب في عينات المياه السطحية.
الأكسجين الغازي المذاب في المياه السطحية مطلوب لبقاء الكائنات الحية التي تعيش فيه ؛ المحللات الحاسمة لإعادة تدوير المواد الكيميائية الحيوية في النظام البيئي ، أو أنواع الأسماك المفضلة للاستهلاك البشري. عندما تنخفض مستويات الأكسجين عن المعدل الطبيعي في أنظمة المياه ، تتضرر جودة المياه وتبدأ الكائنات الحية في الموت.
طريقة المعايرة بالتحليل الحجمي Azide-Winkler هي اختبار قياسي لتحديد تركيز الأكسجين المذاب في العينة. يستخدم ثيوسلفات الصوديوم لمعايرة اليود ، والذي يرتبط بقياس ستوكيومتر بكمية الأكسجين المذاب في العينة.
سيوضح هذا الفيديو المبادئ الكامنة وراء القياس الكمي للأكسجين المذاب ، وعملية إجراء معايرة Azide-Winker ، وتفسير مقاييس الأكسجين المذاب.
الغنثث هو إدخال العناصر الغذائية الزائدة في النظام البيئي. يتسبب هذا في نمو مجموعات الطحالب بسرعة إلى حصائر كثيفة ، تعرف باسم تكاثر الطحالب. يمكن أن تؤدي هذه الحصائر إلى نقص الأكسجة ، أو انخفاض مستويات الأكسجين ، عن طريق منع تبادل الغازات على السطح ، ومنع عملية التمثيل الضوئي عن طريق حجب أشعة الشمس. تبدأ الكائنات الحية التي تتنفس الأكسجين في الموت ، مما يتسبب في زيادة المواد العضوية ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة في المحللات المعتمدة على الأكسجين ، مما يؤدي إلى استنفاد موارد الأكسجين بشكل أكبر. أخيرا ، تبتعد الكائنات الحية المتنقلة المعتمدة على الأكسجين ، تاركة منطقة ميتة بدون حياة هوائية.
لاختبار مستوى الأكسجين المذاب في مصدر المياه ، يمكن استخدام طريقة Azide-Winkler لقياس الأكسجين المذاب مباشرة في الحقل ، أو يمكن إصلاح العينات ونقلها إلى المختبر لمزيد من التحليل.
تضاف كبريتات المنغنيز وهيدروكسيد البوتاسيوم إلى العينة ، لتشكيل هيدروكسيد المنغنيز. هذا يقلل من الأكسجين المذاب ، ويشكل راسب بني. يضاف كاشف اليوديد القلوي الأزيد لتصحيح وجود النترات الموجودة في عينات مياه الصرف الصحي التي يمكن أن تتداخل مع إجراء الأكسدة.
حمض الكبريتيك المضاف يحمض المحلول ويذيب الرواسب. يؤكسد هذا المركب الجديد اليوديد من كاشف اليود الأزيد القلوي إلى اليود.
بعد ذلك ، تتم إضافة مؤشر النشا الذي سيتحول إلى اللون الأزرق في وجود اليود. يستخدم ثيوسلفات ، الذي يحول اليود مرة أخرى إلى يوديد ، لمعايرة اليود. عند اكتمال المعايرة بالتحليل الحجمي، سيتحول المحلول الأزرق إلى عديم اللون. تتناسب كمية الأكسجين المذاب في العينة مع كمية الثيوسلفات المطلوبة لتحويل المحلول من الأزرق إلى عديم اللون.
والآن بعد أن أصبحنا على دراية بالمبادئ الكامنة وراء قياس الأكسجين المذاب في عينات المياه، دعونا نلقي نظرة على كيفية تنفيذ ذلك في الحقل والمختبر.
ستبدأ التجربة في موقع التجميع. أولا ، اجمع عينة الماء في زجاجة BOD شفافة سعة 300 مل. بعد ذلك ، قم بقياس وتسجيل درجة حرارة الماء من مصدر المياه. أضف بعناية 2 مل من كبريتات المنغنيز إلى العينة عن طريق إدخال طرف الماصة تحت سطح الماء وتوزيعها ببطء لتجنب تكوين فقاعات.
باستخدام نفس التقنية ، أضف 2 مل من كاشف اليود القلوي الأزيد ، وأدخل السدادة على الفور ، مع إمالة الزجاجة قليلا حتى لا يتم احتجاز الهواء في الزجاجة.
اقلب بعناية عدة مرات لخلط المحلول ، مع الحرص على عدم تكوين فقاعات هواء. سوف يتشكل راسب ، مما يتسبب في ظهور غائم. دع الراسب في المحلول يستقر ، ثم اخلطه جيدا عن طريق قلب الزجاجة عدة مرات قبل تركها تستقر مرة أخرى. يجب ختم العينات باستخدام كمية صغيرة من الماء منزوع الأيونات التي يتم رشها حول السدادة ، ثم لفها بورق الألمنيوم وتثبيتها بشريط مطاطي. تم إصلاح العينة الآن ، ويمكن نقلها مرة أخرى إلى المختبر.
بمجرد إصلاح العينات ، يتم نقلها إلى المختبر لمزيد من التحليل. أولا، أمسك طرف الماصة فوق سطح العينة مباشرة، وأضف 2 مل من حامض الكبريتيك المركز إلى العينة. اقلب عدة مرات لإذابة الرواسب. باستخدام قارورة زجاجية وماصة معايرة، قم بمعايرة 200 مل من ماء العينة المعالجة مسبقا باستخدام 0.025 نيوتن ثيوسلفات الصوديوم المعيارية، مع التحريك والخلط باستمرار حتى يتشكل لون قش باهت.
بمجرد أن يصبح المحلول بلون القش ، أضف 2 ، 1 مل قطرات من محلول مؤشر النشا وقم بتحريكه للخلط. سوف يتحول الحل إلى اللون الأزرق. استمر في المعايرة بالتحليل الحجمي ، مع إضافة قطرة واحدة من ثيوسلفات الصوديوم في كل مرة واخلطها ببطء باستخدام شريط التحريك حتى يتبدد اللون الأزرق ويصبح المحلول عديم اللون. ضع العينة على قطعة بيضاء من الورق لتحسين التصور. سجل حجم ثيوسلفات المضاف.
يتناسب تركيز الأكسجين المذاب مع حجم ثيوكبريتات الصوديوم المضافة إلى العينة. كل مليلتر مضاف يعادل 1 مجم / لتر ، أو أجزاء في المليون ، من الأكسجين المذاب.
يختلف الحد الأقصى لكمية الأكسجين التي يمكن إذابتها في الماء حسب درجة حرارة الماء. يتم تحويل قياسات الأكسجين المذاب بالملغم / لتر إلى نسبة التشبع باستخدام درجة حرارة الماء ومخطط التحويل. يعتبر تشبع 91 إلى 110٪ من الأكسجين المذاب ممتازا ؛ بين 71 و 90٪ جيد ، و 51-70٪ عادل ، وأقل من 50٪ ضعيف.
مستويات الأكسجين المذاب البالغة 6 مجم / لتر كافية لدعم معظم الأنواع المائية. المستويات التي تقل عن 4 مجم / لتر مرهقة لغالبية المائية ، لذلك سيتأثر التنوع البيولوجي. المياه التي تحتوي على أقل من 2 مجم / لتر من الأكسجين المذاب لن تدعم الحياة المائية الهوائية.
القدرة على تحديد كمية الأكسجين المذاب في مصدر المياه لها أيضا طرق بديلة والعديد من التطبيقات العملية ذات الصلة. يتم استكشاف بعض هذه هنا.
يمكن أيضا قياس الأكسجين المذاب ودرجة الحرارة باستخدام شاشة LabQuest المحمولة مع مجسات الأكسجين المذاب ودرجة الحرارة. بالنسبة للأكسجين المذاب ، قم بتوصيل المسبار بالقناة 1. يجب أن تكون الوحدات بالملغم / لتر ، اغمر المسبار في عينة الماء ، وقم بتدوير المسبار ببطء عبر العينة لتجنب استهلاك الأكسجين في منطقة موضعية. عندما تبدو القراءات مستقرة ، سجل القيمة.
تتطلب معظم الأسماك مستويات معتدلة إلى جيدة من الأكسجين المذاب في موائلها لتزدهر وتتكاثر. بالنسبة للمزارع السمكية ، التي قد تشغل بحيرات أو جداول من صنع الإنسان أو الطبيعية ، فإن القدرة على اختبار مستويات الأكسجين المذاب يمكن أن تساعد مديري المزارع على اختيار موقع إعداد أولي جيد ، أو لتتبع صحة حمامات السباحة أو الجداول.
يمكن أن تكون مراقبة الأكسجين المذاب مفيدة أيضا لإدارة الموائل والحفاظ عليها. إذا كانت منطقة البحيرة أو النهر تحتوي على نباتات أو محمية أو مهددة بالانقراض ، فإن مراقبة مستويات الأكسجين المذاب يمكن أن تعطي مؤشرا على صحة النظام البيئي. وإذا تغيرت المستويات بسرعة، فقد يشير ذلك إلى خطر على الأنواع المحمية، وقد يشير إلى ضرورة تنفيذ استراتيجية تدخل إدارية.
تقترح وكالة حماية البيئة الأمريكية ، وكالة حماية البيئة ، عددا من التدابير لتصحيح مستويات الأكسجين المذاب في النظم البيئية. وتشمل هذه الاستخدام الصحيح والحد الأدنى للأسمدة ، والمعالجة المناسبة لمياه الصرف الصحي ، وعدم تصريف مياه الصرف الصحي من القوارب ، والحفاظ على الأنهار والجداول والأراضي الرطبة المجاورة. يمكن أن يساعد تقليل أكاسيد النيتروجين عن طريق تقليل استخدام الكهرباء والسيارات واختيار محركات قوارب أكثر كفاءة في الحفاظ على مستويات الأكسجين المذاب المناسبة في الموارد المائية.
لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لقياس الأكسجين المذاب في المياه السطحية. يجب أن تفهم الآن المبادئ الكامنة وراء قياس الأكسجين المذاب ، وكيفية تحديد كمية الأكسجين المذاب في عينات المياه الخاصة بك ، وكيفية تفسير النتائج التي توصلت إليها وآثارها على البيئة. شكرا للمشاهدة!
