水中の酸素を溶存

溶存酸素は、川や湖の生態系が有酸素生物を支えるために重要です。アジド・ウィンクラー滴定法により、地表水サンプル中の溶存酸素量を定量化できます。

地表水に溶解したガス状酸素は、そこに生息する生物の生存に必要です。生態系内の生物地球化学物質のリサイクルに不可欠な分解者、または人間が消費するのに適した魚種。水系の酸素レベルが正常を下回ると、水質が損なわれ、生物が死に始めます。

アジド・ウィンクラー滴定法は、サンプル中の溶存酸素濃度を測定するための標準的な試験です。チオ硫酸ナトリウムは、試料中の溶存酸素量に化学量論的に関連するヨウ素の滴定に使用されます。

このビデオでは、溶存酸素定量の背後にある原理、アジド・ウィンカー滴定の実施プロセス、溶存酸素測定の解釈について説明します。

富栄養化とは、生態系に過剰な栄養素を導入することです。これにより、藻類の個体数が急速に成長し、藻類ブルームとして知られる密集したマットになります。これらのマットは、表面でのガス交換を遮断することで低酸素症や低酸素状態を引き起こし、日光を遮断することで光合成を妨げる可能性があります。酸素を呼吸する生物が死に始め、有機物が増加し、その結果、酸素依存性分解者が増加し、酸素資源がさらに枯渇します。最後に、移動性の酸素依存性生物は遠ざかり、好気性生命体のないデッドゾーンが残ります。

水源の溶存酸素レベルをテストするには、Azide-Winkler法を使用して現場で直接溶存酸素を測定するか、サンプルを固定して実験室に持ち込んでさらに分析することができます。

硫酸マンガンと水酸化カリウムをサンプルに添加し、水酸化マンガンを形成します。これにより溶存酸素が減少し、茶色の沈殿物が形成されます。アルカリヨウ化物-アジド試薬は、酸化手順を妨げる可能性のある廃水サンプルに含まれる硝酸塩の存在を補正するために添加されます。

添加された硫酸は溶液を酸性化し、沈殿物を溶解します。この新しい化合物は、アルカリ性ヨウ素-アジド試薬からヨウ化物をヨウ素に酸化します。

次に、ヨウ素の存在下で青色に変わるデンプンインジケーターが追加されます。ヨウ素をヨウ化物に戻すチオ硫酸塩は、ヨウ素を滴定するために使用されます。滴定が完了すると、青色の溶液は無色に変わります。サンプル中の溶存酸素の量は、溶液を青色から無色に変えるために必要なチオ硫酸塩の量に比例します。

水サンプル中の溶存酸素の測定の背後にある原理を理解したところで、これが現場と実験室でどのように行われているかを見てみましょう。

実験は収集サイトから開始されます。まず、サンプル水を透明な300 mLのBODボトルに集めます。次に、水源からの水の温度を測定して記録します。ピペットチップを水面の下に挿入して、2 mLの硫酸マンガンをサンプルに慎重に加え、気泡が発生しないようにゆっくりと分注します。

同じ手法を使用して、2 mLのアルカリヨウ素アジド試薬を追加し、すぐにストッパーを挿入し、ボトルに空気が閉じ込められないようにボトルを少し傾けます。

気泡を作らないように注意しながら、溶液を数回慎重に反転させて混合します。降水量が発生し、曇り空の外観になります。溶液中の沈殿物を沈殿させ、ボトルを数回反転させて完全に混合してから、再び沈殿させます。サンプルは、ストッパーの周りに噴出する少量の脱イオン水を使用して密封し、次にアルミホイルで包んで輪ゴムで固定する必要があります。これでサンプルは固定され、ラボに持ち帰ることができます。

サンプルが固定されると、さらなる分析のためにラボに運ばれます。まず、ピペットチップをサンプル表面のすぐ上に保持し、2 mLの濃硫酸をサンプルに加えます。沈殿物を溶解するために数回反転させます。ガラスフラスコと校正済みピペットを使用して、前処理したサンプル水200 mLを0.025 Nの標準化されたチオ硫酸ナトリウムで滴定し、渦巻きながら淡い麦わら色になるまで連続的に混合します。

溶液が麦わら色になったら、デンプン指示薬溶液を2.1mLの液滴を加え、渦巻き状にして混ぜます。ソリューションが青色に変わります。滴定を続行し、一度に1滴のチオ硫酸ナトリウムを加え、攪拌棒を使用してゆっくりと混合し、青色が消えて溶液が無色になるまで混合します。サンプルを白い紙に当てて、視覚化を強化します。添加したチオ硫酸塩の量を記録します。

溶存酸素の濃度は、サンプルに添加されるチオ硫酸ナトリウムの量に比例します。添加される各ミリリットルは、1 mg / L、または100万分の1の溶存酸素に相当します。

水に溶かすことができる酸素の最大量は、水温によって異なります。mg/L 単位の溶存酸素測定値は、水温と変換チャートを使用して飽和度に変換されます。91〜110%の溶存酸素の飽和度は優れていると考えられています。71〜90%が良好、51〜70%が普通、50%未満が不良です。

溶存酸素濃度は6 mg / Lで、ほとんどの水生生物を支えるのに十分です。4 mg / L未満のレベルは、大多数の水生動物にとってストレスとなるため、生物多様性が影響を受けます。溶存酸素が2 mg / L未満の水は、好気性水生生物をサポートしません。

水源の溶存酸素量を定量化する能力には、別の方法もあり、多くの関連する実用的なアプリケーションがあります。ここでは、その一部について説明します。

溶存酸素と温度は、溶存酸素と温度プローブを備えたハンドヘルドLabQuestモニターを使用して測定することもできます。溶存酸素の場合は、プローブをチャネル1に差し込みます。単位はmg / Lで、プローブを水サンプルに浸し、プローブをサンプル内をゆっくりと循環させて、局所的な領域で酸素を消費しないようにします。測定値が安定しているように見えたら、値を記録します。

ほとんどの魚は、繁殖して繁殖するために、生息地で中程度から良好なレベルの溶存酸素を必要とします。人工または自然の湖や小川を占める可能性のある養殖場の場合、溶存酸素レベルをテストできることは、養殖場の管理者が適切な初期設定場所を選択したり、プールや小川の健康状態を追跡したりするのに役立ちます。

溶存酸素のモニタリングは、生息地の管理と保全にも役立ちます。湖や川の地域に保護または絶滅の危機に瀕している動植物が含まれている場合、溶存酸素レベルを監視することで、生態系の健康状態を示すことができます。レベルが急速に変化する場合、これは保護種にとって危険を示している可能性があり、管理介入戦略を実施する必要があることを示している可能性があります。

米国環境保護庁(EPA)は、生態系の溶存酸素レベルを補正するためのいくつかの対策を提案しています。これらには、肥料の適切かつ最小限の使用、適切な廃水処理、ボートからの下水を排出しないこと、隣接する川、小川、湿地を保護することが含まれます。また、電力や自動車の使用を最小限に抑え、より効率的なボートエンジンを選択することで窒素酸化物を削減することで、水資源の溶存酸素濃度を適正に保つことができます。

JoVEの地表水中の溶存酸素の測定に関する紹介をご覧になりました。これで、溶存酸素測定の原理、自社の水サンプル中の溶存酸素を定量化する方法、調査結果とその環境への影響を解釈する方法を理解できました。ご覧いただきありがとうございます!