表面的水中溶解氧

Environmental Science

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Overview

资料来源: 玛格丽特工人和金伯利弗莱-Depaul 大学实验室

溶解氧 (做) 测量计算的大量气态氧溶解在表面的水,对所有氧气呼吸生活在河流生态系统,包括鱼类首选人类消费 (翻车鱼和低音),以及分解者物种关键系统中的生物地球化学物料回收的重要。

湖泊、 河流和海洋中的溶解氧是生物体和生物生活在其中的关键。由于溶解氧的数量低于正常水平在水体,水质受到伤害,生物开始死亡。在叫做富营养化过程中,水可以成为缺氧身将不再能够支持活的生物体,从本质上成为"死区"。

水体富营养化发生时营养过剩导致藻类种群在水华得以迅速发展。水华形成致密垫表面的水阻隔氧气水的两个必不可少的投入: 气体交换从大气和光合作用的光下面垫缺乏水。作为溶解氧水平下降低于表面、 氧呼吸的生物暴毙大量,在有机物质中创建的增加。过剩的有机物质原因的底栖的地带,进一步耗尽剩余的溶解的氧氧呼吸分解者人口的增长水平在代谢分解活动期间。一旦氧气水平成为这低、 移动氧呼吸物种 (鱼类) 也会离开,离开水中的无氧生活和建立一个死区。

叠氮化物-温克勒滴定方法使用滴定法来确定未知样品中的浓度。具体来说,硫代硫酸钠用于滴定碘,可以化学计量学相关样品中溶解氧的量。

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JoVE Science Education Database. 环境科学精要. 表面的水中溶解氧. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

叠氮化物-温克勒方法用于测量做网站,积水表面上。加入样品,锰硫酸和氢氧化钾和试样中的溶解的氧氧化锰和形成棕色沉淀。叠氮化物被添加的购买碱性碘化物-叠氮试剂的亚硝酸盐,废水样品中发现,可以干扰温克勒氧化过程存在的正确形式。

MnSO4 + 2 KOH arrow Mn(OH)2 + K2所以4

4 Mn(OH)2 + O2 + 2 H2O arrow 4 Mn(OH)3

然后添加硫酸酸化的解决方案,并沉淀溶解。在这些条件下从碱性碘化物-叠氮试剂溶液中碘化物转化为碘。

2 Mn(OH)3 + 3 H2所以4 arrow2(如此4)3 + 6 H2O

2(如此4)3 + 2 KI arrow 2 MnSO4 + K2所以4 + 2 I2

硫代硫酸盐然后用于滴定碘在添加的淀粉指标。

4 Na2S2O3 + 2 I2 arrow 2 Na2S4O6 + 4 泥

4 摩尔数 S2O32- arrow 1 摩尔的 O2

在此滴定终点,该蓝色的解决方案将变成清晰。样品中溶解氧的量被量化中硫代硫酸盐到达终结点所需的量成正比。

X 毫升 S2O3 arrow mg/L o: X

Equation 1

Procedure

1.样品溶解氧测量

  1. 在水收集站点,使用校准移液器添加 2 毫升硫酸锰对明确 300 毫升 BOD 瓶充满水样。小心不要引入样品通过插入针提示下样品表面和仔细配药硫酸锰氧。这将避免制造泡沫,直到样品"固定"和防止对溶解的氧浓度的变化。
  2. 使用相同的技术,添加 2 毫升碱性碘化物-叠氮试剂。
  3. 立即插入塞子,倾斜瓶稍和快速推挡到位所以没有气泡被困在瓶子里。
  4. 仔细倒置几次 (没有创建气泡) 混合。絮凝剂 (絮) 将形成从沉淀聚合材料的多云的出现 (图 1)。
  5. 等待,直到在解决方案中的絮状落定。又在此基础上,反转瓶几次,等到絮落定。此示例现在固定,防止溶解的氧含量变化和可以运回实验室并存储达 8 小时,如果需要在阴凉及黑暗的条件下。
  6. 如果存储,样品应密封使用少量的喷在塞子,周围的去离子水和塞子应该在铝箔包裹,用橡皮筋固定起来。
  7. 拿着样品表面上方移液器提示用 2 毫升浓硫酸的吸管到样品。仔细反转几次解散絮 (图 2)。
  8. 在一个玻璃烧瓶,和使用校准的吸管,滴定 200 毫升的水样与 0.025 N 标准化硫代硫酸钠,旋流和混合不断直到淡麦秆色形式 (图 3)。
  9. 2 毫升淀粉指示液用滴管滴加旋流混合。一次指示符会添加淀粉,该解决方案将变成蓝色 (图 4)。
  10. 继续滴定,直到一滴消散的蓝色,造成无色的终结点一次添加一滴。请务必仔细添加每一滴的滴定剂,均匀地混合在添加下一步之前的每一滴。对一张白色的纸拿样品可以帮助增强可视化的终结点。
  11. DO 浓度等于容积 (毫升) 的滴定剂使用。硫代硫酸钠添加到水样品等于 1 毫克/升溶解氧每毫升。

Figure 1
图 1。添加碱性碘化物-叠氮试剂并将其混合,显示絮体形成顶部的样品在安定之前之后的样品。

Figure 2
图 2。一份样品和后加硫酸溶解絮。

Figure 3
图 3。后加入硫代硫酸钠显示淡黄色的样本。

Figure 4
图 4。显示的蓝色的颜色,添加淀粉指标并将其混合之后的样品。

溶解的氧对河流和湖泊的生态系统,以支持有氧生活至关重要。叠氮化物-温克勒滴定法表面水样品中允许量化的溶氧量。

表面的水中溶解的气体氧是需要生存的生物生活在其中;分解者的生态系统,或优先供人食用的鱼种的生物地球化学材料回收的关键。当氧含量下降到正常以下水系统中,水的质量受到伤害,生物体开始死亡。

叠氮化物-温克勒滴定法是一个标准的测试,以确定样品中溶解氧的浓度。使用硫代硫酸钠滴定碘,是 stochiometrically 中样品的溶解氧的数量有关。

此视频将说明该进程的执行的叠氮化物-温克滴定法中,溶解的氧量化背后的原则和溶解氧的解释的措施。

富营养化是营养过剩引入生态系统。这会导致藻类种群得以迅速发展成紧密的垫席,称为水华。这些垫子可以导致缺氧或含氧量低,被阻挡在外气体交换在表面,并防止光合作用阻挡了阳光。生物体的氧气呼吸开始死,导致有机物质,反过来会导致增加氧依赖分解增加,消耗氧气资源没有进一步。最后,移动氧依赖生物移走,留下死区有氧生活无着。

若要在水源测试中,溶解氧水平,叠氮化物-温克勒方法可以用于测量溶解的氧直接在字段中或样品可以被固定并带到实验室进行进一步的分析。

硫酸锰和氢氧化钾添加到样品,形成氢氧化锰。这减少了溶解的氧,形成棕色沉淀。碱性碘化物-叠氮试剂被补充更正为硝酸盐的存在找到可以干扰氧化过程的废水样品中。

添加的硫酸酸化的解决方案和溶解沉淀。这种新化合物氧化碱性碘叠氮试剂对碘碘。

接下来,淀粉指示符会添加,将变成蓝色碘存在时。硫代硫酸盐,碘回变成碘化物,用于滴定碘。滴定完毕后,该蓝色的解决方案将变成无色。样品中溶解氧的量需要把从蓝色到溶液无色的硫代硫酸盐的数量成正比。

现在,我们都熟悉背后的原则测量溶解氧水样中的,让我们看看如何这在进行现场和实验室。

实验将开始集合地点。首先,收集水样明确 300 毫升 BOD 瓶中。下一步,测量和记录温度的水来源的水。仔细的样品通过插入针提示在水面下的添加 2 毫升硫酸锰和慢慢地免除以避免产生泡沫。

使用相同的技术,添加 2 毫升碱性碘叠氮试剂,并立即插入塞子,稍微倾斜瓶子,所以没有空气困在瓶子里。

仔细倒置几次混合溶液,注意不要创建气泡。将形式沉淀,导致多云的出现。让在解决方案解决,沉淀,然后混合彻底下 「 瓶几次反转前让它再一次解决。应使用少量的去离子水,喷了周围的塞子,然后铝箔裹起来,用一根橡皮筋固定密封样品。此示例现在固定的并可以运回实验室。

一旦样品已得到修复,他们被送往实验室进行进一步分析。第一,拿着针提示样品表面上方,加入 2 毫升浓硫酸的样品。反转多次来溶解沉淀。使用玻璃烧瓶和校准移液管,滴定的 0.025 N 标准化硫代硫酸钠,旋转和不断直到淡麦秆色形式混合预处理的样品水 200 毫升。

一旦该解决方案是稻草色,添加 2,1 毫升淀粉指示液和旋流混合液滴。该解决方案将变成蓝色。继续滴定,每次添加一滴硫代硫酸钠和混合慢慢使用搅拌棒,直到蓝色消散和溶液变成无色。针对张白纸来增强可视化举行样品。记录的硫代硫酸盐添加量。

溶解氧的浓度是硫代硫酸钠的成正比添加的样本量。添加每毫升相当于 1 毫克/升或每百万,溶解氧的部分。

可以溶解在水中的氧气的最大量因水温度而异。在 mg/L 的溶解的氧测量转换为 %饱和度使用水的温度和转换图表。91 到 110%溶解氧饱和度被认为是优秀的;71%至 90%是好的 51-70%是公平的并低于 50%是贫困。

6 毫克/升的溶解的氧水平,足以支持大多数的水生物种。低于 4 毫克/升的水平是紧张到水生动物,绝大多数生物多样性将会受到影响。水含有小于 2 毫克/升溶解氧不会支持有氧水生生物。

量化的在水中溶解氧的能力也有替代的方法和很多相关的实际应用。其中一些是在这里探讨。

溶解的氧和温度也可以衡量与溶解氧和温度探头使用手持的 LabQuest 显示器。溶解氧,将探头插入通道 1。单位应当在水下探头插入水样中,循环慢慢地流过样品以避免消耗氧在局部区域探针毫克/升。。当读数出现稳定,记录的值。

大多数鱼需要中度至良好水平的溶解氧在它们的栖息地生长和繁殖。养鱼场,可能会占用人造或天然湖泊或河流,能够测试溶解氧水平能够帮助农场经理要选择一个好的初始设置的站点,或来跟踪他们的池或流的健康。

监测溶解的氧还可用于栖息地管理和养护。如果一个湖泊或河流的区域包含受保护或濒危植物或动物,溶解的氧水平监测可以给相对值的生态系统的健康。如果水平迅速变化,这可能表明有危险的受保护的物种,并可能表明应该执行管理干预战略。

美国环境保护署,EPA,提出了一些措施,以纠正在生态系统中的溶解的氧水平。这些包括正确和最少使用的肥料、 适当的废水处理,不排放污水从船,和维护相邻河流、 溪流和湿地。通过尽量减少电力和汽车的使用和选择更有效率船用发动机降低氮氧化物也有助于维持适当的溶解的氧水平在水资源。

你刚看了朱庇特的简介测量地表水中的溶解氧。你现在应该明白背后溶解的氧测量、 如何量化自己水样中的溶解的氧和如何解释你的发现及其对环境的原则。谢谢观赏 !

Results

6 毫克/升溶解的氧水平是足够为最水生物种。溶解的氧水平低于 4 毫克/升的压力对大多数的水生动物。溶解的氧水平低于 2 毫克/升不会支持有氧水生生物 (图 5)。

可以溶解在水中的氧气的最大数目由温度 (表 1)。

毫克/升做测量转换为 %饱和度使用水的温度和转换图表下方 (图 6)。

溶解氧含量 (%饱和度)
好: 91-110
好: 71-90
公平: 51-70
穷人: < 50

Figure 5a
图 5。做测量转换为 %饱和度使用水的温度。水温对顶部的水平轴和底部水平轴上的测量的做值。用尺子画一条线,两个值之间并记录线交汇 %饱和度的中间斜轴。

Figure 5
图 6。6 毫克/升溶解的氧水平是充足的对于大多数的水生物种。溶解的氧水平低于 4 毫克/升的压力对大多数的水生动物。溶解的氧水平低于 2 毫克/升不会支持鱼和低于 1 毫克/升不会支持大多数物种。

Temp。(° C) 做 (毫克/升) Temp。(° C) 做 (毫克/升) Temp。(° C) 做 (毫克/升) Temp。(° C) 做 (毫克/升)
0 14.60 11 11.01 22 8.72 33 7.16
1 14.19 12 10.76 23 8.56 34 7.16
2 13.81 13 10.52 24 8.40 35 6.93
3 13.44 14 10.29 25 8.24 36 6.82
4 13.09 15 10.07 26 8.09 37 6.71
5 12.75 16 9.85 27 7.95 38 6.61
6 12.43 17 96.5 28 7.81 39 6.51
7 12.12 18 9.45 29 7.67 40 6.41
8 11.83 19 9.26 30 7.54 41 6.41
9 11.55 20 9.07 31 7.41 42 6.22
10 11.27 21 8.90 32 7.28 43 6.13

表 1。可以由温度的水中溶解的氧的最高数额。

Applications and Summary

缓慢的河流到做的低水平,特别是易受伤害,在极端情况下,这些做水平可以导致缺氧的条件下,创建"死区"有氧生活已不再支持由水体 (图 7)。一次植物和动物的暴毙,积聚的泥沙发生也可以提高河床,使植物在水上和可能导致河都在一起 (图 8)。在高海拔的地表水也是更容易做水平较低,大气压力随高度增加而减少,和较少的氧气气体悬浮在水中。

低水平支持生命形式被认为没有吸引力或适合人类使用,包括水蛭和水生蠕虫 (寡)

Figure 6
图 7。溶解的氧浓度在路易斯安那州架子上显示死区区域的地图。

Figure 7
图 8。 里海北部最后显示严重富营养化的照片。

1.样品溶解氧测量

  1. 在水收集站点,使用校准移液器添加 2 毫升硫酸锰对明确 300 毫升 BOD 瓶充满水样。小心不要引入样品通过插入针提示下样品表面和仔细配药硫酸锰氧。这将避免制造泡沫,直到样品"固定"和防止对溶解的氧浓度的变化。
  2. 使用相同的技术,添加 2 毫升碱性碘化物-叠氮试剂。
  3. 立即插入塞子,倾斜瓶稍和快速推挡到位所以没有气泡被困在瓶子里。
  4. 仔细倒置几次 (没有创建气泡) 混合。絮凝剂 (絮) 将形成从沉淀聚合材料的多云的出现 (图 1)。
  5. 等待,直到在解决方案中的絮状落定。又在此基础上,反转瓶几次,等到絮落定。此示例现在固定,防止溶解的氧含量变化和可以运回实验室并存储达 8 小时,如果需要在阴凉及黑暗的条件下。
  6. 如果存储,样品应密封使用少量的喷在塞子,周围的去离子水和塞子应该在铝箔包裹,用橡皮筋固定起来。
  7. 拿着样品表面上方移液器提示用 2 毫升浓硫酸的吸管到样品。仔细反转几次解散絮 (图 2)。
  8. 在一个玻璃烧瓶,和使用校准的吸管,滴定 200 毫升的水样与 0.025 N 标准化硫代硫酸钠,旋流和混合不断直到淡麦秆色形式 (图 3)。
  9. 2 毫升淀粉指示液用滴管滴加旋流混合。一次指示符会添加淀粉,该解决方案将变成蓝色 (图 4)。
  10. 继续滴定,直到一滴消散的蓝色,造成无色的终结点一次添加一滴。请务必仔细添加每一滴的滴定剂,均匀地混合在添加下一步之前的每一滴。对一张白色的纸拿样品可以帮助增强可视化的终结点。
  11. DO 浓度等于容积 (毫升) 的滴定剂使用。硫代硫酸钠添加到水样品等于 1 毫克/升溶解氧每毫升。

Figure 1
图 1。添加碱性碘化物-叠氮试剂并将其混合,显示絮体形成顶部的样品在安定之前之后的样品。

Figure 2
图 2。一份样品和后加硫酸溶解絮。

Figure 3
图 3。后加入硫代硫酸钠显示淡黄色的样本。

Figure 4
图 4。显示的蓝色的颜色,添加淀粉指标并将其混合之后的样品。

溶解的氧对河流和湖泊的生态系统,以支持有氧生活至关重要。叠氮化物-温克勒滴定法表面水样品中允许量化的溶氧量。

表面的水中溶解的气体氧是需要生存的生物生活在其中;分解者的生态系统,或优先供人食用的鱼种的生物地球化学材料回收的关键。当氧含量下降到正常以下水系统中,水的质量受到伤害,生物体开始死亡。

叠氮化物-温克勒滴定法是一个标准的测试,以确定样品中溶解氧的浓度。使用硫代硫酸钠滴定碘,是 stochiometrically 中样品的溶解氧的数量有关。

此视频将说明该进程的执行的叠氮化物-温克滴定法中,溶解的氧量化背后的原则和溶解氧的解释的措施。

富营养化是营养过剩引入生态系统。这会导致藻类种群得以迅速发展成紧密的垫席,称为水华。这些垫子可以导致缺氧或含氧量低,被阻挡在外气体交换在表面,并防止光合作用阻挡了阳光。生物体的氧气呼吸开始死,导致有机物质,反过来会导致增加氧依赖分解增加,消耗氧气资源没有进一步。最后,移动氧依赖生物移走,留下死区有氧生活无着。

若要在水源测试中,溶解氧水平,叠氮化物-温克勒方法可以用于测量溶解的氧直接在字段中或样品可以被固定并带到实验室进行进一步的分析。

硫酸锰和氢氧化钾添加到样品,形成氢氧化锰。这减少了溶解的氧,形成棕色沉淀。碱性碘化物-叠氮试剂被补充更正为硝酸盐的存在找到可以干扰氧化过程的废水样品中。

添加的硫酸酸化的解决方案和溶解沉淀。这种新化合物氧化碱性碘叠氮试剂对碘碘。

接下来,淀粉指示符会添加,将变成蓝色碘存在时。硫代硫酸盐,碘回变成碘化物,用于滴定碘。滴定完毕后,该蓝色的解决方案将变成无色。样品中溶解氧的量需要把从蓝色到溶液无色的硫代硫酸盐的数量成正比。

现在,我们都熟悉背后的原则测量溶解氧水样中的,让我们看看如何这在进行现场和实验室。

实验将开始集合地点。首先,收集水样明确 300 毫升 BOD 瓶中。下一步,测量和记录温度的水来源的水。仔细的样品通过插入针提示在水面下的添加 2 毫升硫酸锰和慢慢地免除以避免产生泡沫。

使用相同的技术,添加 2 毫升碱性碘叠氮试剂,并立即插入塞子,稍微倾斜瓶子,所以没有空气困在瓶子里。

仔细倒置几次混合溶液,注意不要创建气泡。将形式沉淀,导致多云的出现。让在解决方案解决,沉淀,然后混合彻底下 「 瓶几次反转前让它再一次解决。应使用少量的去离子水,喷了周围的塞子,然后铝箔裹起来,用一根橡皮筋固定密封样品。此示例现在固定的并可以运回实验室。

一旦样品已得到修复,他们被送往实验室进行进一步分析。第一,拿着针提示样品表面上方,加入 2 毫升浓硫酸的样品。反转多次来溶解沉淀。使用玻璃烧瓶和校准移液管,滴定的 0.025 N 标准化硫代硫酸钠,旋转和不断直到淡麦秆色形式混合预处理的样品水 200 毫升。

一旦该解决方案是稻草色,添加 2,1 毫升淀粉指示液和旋流混合液滴。该解决方案将变成蓝色。继续滴定,每次添加一滴硫代硫酸钠和混合慢慢使用搅拌棒,直到蓝色消散和溶液变成无色。针对张白纸来增强可视化举行样品。记录的硫代硫酸盐添加量。

溶解氧的浓度是硫代硫酸钠的成正比添加的样本量。添加每毫升相当于 1 毫克/升或每百万,溶解氧的部分。

可以溶解在水中的氧气的最大量因水温度而异。在 mg/L 的溶解的氧测量转换为 %饱和度使用水的温度和转换图表。91 到 110%溶解氧饱和度被认为是优秀的;71%至 90%是好的 51-70%是公平的并低于 50%是贫困。

6 毫克/升的溶解的氧水平,足以支持大多数的水生物种。低于 4 毫克/升的水平是紧张到水生动物,绝大多数生物多样性将会受到影响。水含有小于 2 毫克/升溶解氧不会支持有氧水生生物。

量化的在水中溶解氧的能力也有替代的方法和很多相关的实际应用。其中一些是在这里探讨。

溶解的氧和温度也可以衡量与溶解氧和温度探头使用手持的 LabQuest 显示器。溶解氧,将探头插入通道 1。单位应当在水下探头插入水样中,循环慢慢地流过样品以避免消耗氧在局部区域探针毫克/升。。当读数出现稳定,记录的值。

大多数鱼需要中度至良好水平的溶解氧在它们的栖息地生长和繁殖。养鱼场,可能会占用人造或天然湖泊或河流,能够测试溶解氧水平能够帮助农场经理要选择一个好的初始设置的站点,或来跟踪他们的池或流的健康。

监测溶解的氧还可用于栖息地管理和养护。如果一个湖泊或河流的区域包含受保护或濒危植物或动物,溶解的氧水平监测可以给相对值的生态系统的健康。如果水平迅速变化,这可能表明有危险的受保护的物种,并可能表明应该执行管理干预战略。

美国环境保护署,EPA,提出了一些措施,以纠正在生态系统中的溶解的氧水平。这些包括正确和最少使用的肥料、 适当的废水处理,不排放污水从船,和维护相邻河流、 溪流和湿地。通过尽量减少电力和汽车的使用和选择更有效率船用发动机降低氮氧化物也有助于维持适当的溶解的氧水平在水资源。

你刚看了朱庇特的简介测量地表水中的溶解氧。你现在应该明白背后溶解的氧测量、 如何量化自己水样中的溶解的氧和如何解释你的发现及其对环境的原则。谢谢观赏 !

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