Overview
Quelle: Labors von Margaret Workman und Kimberly Frye - Depaul University
Gelöster Sauerstoff (DO) Messungen berechnen die Höhe der gasförmigen Sauerstoff aufgelöst im Wasser, die wichtig für alle Sauerstoff-Atmung Leben in Flussökosysteme, einschließlich Fischarten bevorzugt für den menschlichen Verzehr (z. B. Sonnenbarsch und Bass), sowie Zersetzung Arten für das recycling von biogeochemischen im System von entscheidender Bedeutung ist.
In Seen, Flüssen und Ozeanen gelöste Sauerstoff ist entscheidend für die Organismen und Lebewesen in ihr Leben. Als die Menge an gelöstem Sauerstoff unter das normale Niveau in Gewässern fällt, die Wasserqualität wird geschädigt und Kreaturen beginnen zu sterben. In einem Prozess namens Eutrophierung eines Gewässers kann hypoxischen werden und werden nicht mehr in der Lage, Lebewesen, im wesentlichen immer eine "Tote Zone".
Eutrophierung tritt auf, wenn überschüssige Nährstoffe Algen Bevölkerung rasant in eine Algenblüte verursachen. Die Algenblüte bildet dichte Teppiche an der Oberfläche des Wassers Ausblocken zwei wesentliche Vorleistungen von Sauerstoff für Wasser: gas-Austausch aus der Atmosphäre und Photosynthese im Wasser durch den Mangel an Licht unter die Matten. Als gelöster Sauerstoff sinken Ebenen unterhalb der Oberfläche, Sauerstoff-Atmung Organismen Absterben in großen Mengen, erstellen eine Zunahme an organischen Stoffen. Die überschüssige organischer Ursachen eine Erhöhung der Sauerstoff-Atmung Zersetzung Populationen in die benthische Zone, die weiter die restlichen gelösten Sauerstoffs verbraucht während der Zersetzung der metabolischen Aktivität Ebenen. Sobald der Sauerstoffgehalt werden werden dieser niedrigen, mobile Sauerstoff-Atmung-Arten (z.B. Fisch), wegziehen verlassen keine aeroben Leben im Wasser und eine tote Zone zu schaffen.
Die Azid-Winkler Titrierung Methode verwendet Titration die Konzentration eines unbekannten in einer Probe zu bestimmen. Insbesondere dient Natriumthiosulfat Jod, titrieren, die stoichiometrically auf die Menge an gelöstem Sauerstoff in einer Probe bezogen werden können.
Principles
Die Azid-Winkler-Methode dient zur vor Ort Messen wo Oberflächenwasser gesammelt wird. Manganese(II) Sulfat und Kaliumhydroxid sind hinzugefügt, um die Probe, und die gelösten Sauerstoffs in der Probe das Mangan oxidiert und bildet einen braunen Niederschlag. Natriumazid wird hinzugefügt, in Form von gekauften alkalischen Jodid-Azid Reagenzien für die Anwesenheit von Nitrit, korrigieren, die findet man in Abwasserproben und Winkler Oxidation Verfahren stören können.
MnSO4 + 2 KOH 
Mn(OH)2 + K2SO4
4 Mn(OH)2 + 2 H2O O2 4 Mn(OH)3
Schwefelsäure wird dann zum Ansäuern der Lösung hinzugefügt, und der Niederschlag löst sich. Unter diesen Bedingungen wird die Jodid aus der alkalischen Jodid-Azid-Reagenz in der Lösung in Iod umgewandelt.
2 Mn(OH)3 + 3 H2SO4 Mn2(also4)3 + 6 H2O
MN2(also4)3 + 2 KI 2 MnSO4 + K2SO4 + 2 I2
Thiosulfat wird dann verwendet, um das Jod in der Gegenwart eine zusätzliche Stärke-Indikator titrieren.
4 Na2S2O3 + 2 I2 2 Na2S4O6 + 4 NaI
4 Mol S2O32 - 1 Mol O2
Am Endpunkt dieser Titration leuchtet die blaue Lösung klar. Die Menge an gelöstem Sauerstoff in der Probe wird quantifiziert, in direktem Verhältnis zu der Menge an Thiosulfat erforderlich, um den Endpunkt zu erreichen.
X mL S2O3 X mg/L O:
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Procedure
1. Probe gelösten Sauerstoffmessung
- Am Entnahmeort Wasser mithilfe einer kalibrierten Pipette hinzu, 2 mL manganous Sulfat, eine klare 300-mL-BSB-Flasche mit dem Probenwasser gefüllt. Achten Sie darauf, dass Sie nicht Sauerstoff in die Probe durch Einsetzen der Pipettenspitze unter der Oberfläche der Probe und sorgfältig dosieren manganous Sulfat einzuführen. Dadurch wird vermieden, Bläschen zu schaffen, bis die Probe "fest ist" und Änderung auf die Konzentration des gelösten Sauerstoffs verhindert.
- Mit der gleichen Technik, fügen Sie 2 mL alkalische Jodid-Azid Reagenz.
- Legen Sie sofort den Stopper, kippen die Flasche leicht und schnell Druck des Stoppers an Stelle also keine Luftblasen in der Flasche gefangen sind.
- Sorgfältig zu invertieren, mehrmals (ohne Luftblasen) zu mischen. Ein Floccule (Floc) bilden eine gefällte Aggregation über Material mit ein trübes Aussehen (Abbildung 1).
- Warten Sie, bis die Floc in die Lösung gelegt hat. Wieder, invertieren Sie die Flasche mehrmals und warten Sie, bis die Floc niedergelassen hat. Die Probe kann ist nun behoben, um gelösten Sauerstoffgehaltes zu verhindern und zurück ins Labor transportiert und gespeichert für bis zu 8 h, bei Bedarf, in einem kühlen und dunklen Zustand.
- Wenn speichern, Proben sollten versiegelt werden mit einem kleinen Betrag von entionisiertem Wasser gespritzt, um den Anschlag und der Stopfen in Alufolie eingewickelt werden, mit einem Gummiband gesichert.
- Pipette 2 mL konzentrierte Schwefelsäure in die Probe halten die Pipettenspitze knapp über der Oberfläche der Probe. Invertieren Sie sorgfältig mehrmals Floc (Abbildung 2) aufzulösen.
- Titrieren Sie in einem Glaskolben, und mit einer kalibrierten Pipette 200 mL Probenwasser mit 0,025 N Natriumthiosulfat, standardisiert, wirbeln und mischen bis eine blasse Stroh Farbe bildet (Abbildung 3) kontinuierlich.
- Fügen Sie 2 mL Stärkelösung Indikator mit einer Pipette und wirbeln um zu mischen. Einmal die Stärke Indikator hinzugefügt, die Lösung färbt sich blau (Abbildung 4).
- Weiter die Titration, hinzufügen ein Tropfen nacheinander, bis ein Tropfen blau, wodurch die farblosen Endpunkt zerstreut. Achten Sie darauf, jeden Tropfen des Titriermittel sorgfältig hinzuzufügen und zu jedem Tropfen gleichmäßig zu mischen, bevor Sie den nächsten hinzufügen. Mit der Probe gegen ein weißes Blatt Papier kann helfen, Visualisierung des Endpunkts zu verbessern.
- Die Konzentration von entspricht das Volumen (mL) der Titriermittel verwendet. Jeder Milliliter Natriumthiosulfat hinzugefügt, um das Wasser Probe entspricht 1 mg/L gelösten Sauerstoff.
Abbildung 1. Eine Probe nach der alkalischen Jodid-Azid-Reagenz wurde aufgenommen und gemischt, zeigt Floc Bildung an der Spitze der Probe, bevor er sich.
Abbildung 2. Eine Probe mit gelösten Floc nach Zugabe von Schwefelsäure.
Abbildung 3. Eine Probe nach Zugabe von Natriumthiosulfat eine blasse Stroh Farbe anzeigen.
Abbildung 4. Ein Beispiel zeigt die blaue Farbe, nachdem die Stärke-Indikator und gemischt ist.
Gelöster Sauerstoff ist entscheidend für Fluss und See Ökosysteme, aeroben Leben zu unterstützen. Das Azid-Winkler Titrierung Verfahren ermöglicht Quantifizierung der Menge an gelöstem Sauerstoff in Oberflächenwasser Proben.
Gasförmiger Sauerstoff im Wasser aufgelöst ist erforderlich für das Überleben der darin lebenden Organismen; Zersetzer entscheidend für recycling der biogeochemischen Materialien im Ökosystem oder Fischarten, die für den menschlichen Verzehr bevorzugt. Da Sauerstoff unter den Normalwert in Wassersystemen sinkt Wasserqualität wird geschädigt und Organismen beginnen zu sterben.
Die Azid-Winkler Titrierung Methode ist eine standard-Test zur Bestimmung der Konzentration an gelöstem Sauerstoff in einer Probe. Natriumthiosulfat wird verwendet, um Jod, titrieren, die Stochiometrically bezogen auf die Menge an gelöstem Sauerstoff in der Probe ist.
Dieses Video wird die Prinzipien hinter gelösten Sauerstoffs Quantifizierung, den Prozess der Durchführung der Titration Azid-Winker zu veranschaulichen und die Interpretation des gelösten Sauerstoffs misst.
Eutrophierung ist die Einführung von überschüssigen Nährstoffen in einem Ökosystem. Dies bewirkt, dass Algen Bevölkerungen zu schnell dichte Teppiche, bekannt als Algenblüte hineinwachsen. Diese Matten können Hypoxie oder niedrigen Sauerstoffgehalt durch Ausblocken Gasaustausch an der Wasseroberfläche und Photosynthese durch Sonnenlicht blockieren verhindern. Sauerstoff atmen Organismen beginnen zu sterben, verursacht eine Zunahme an organischen Stoffen, wodurch wiederum eine Erhöhung der Sauerstoff abhängigen Zersetzer, Erschöpfung Sauerstoff Ressourcen noch weiter. Zu guter Letzt wegziehen mobile Sauerstoff-abhängige Organismen, eine tote Zone ohne aeroben Leben verlassen.
Um das Niveau von gelöstem Sauerstoff in einer Wasserquelle zu testen, kann die Azid-Winkler-Methode Maßnahme aufgelöst Sauerstoff direkt in verwendet werden, das Feld oder die Proben fixiert und an das Labor zur weiteren Analyse entnommen.
Mangan-Sulfat und Kaliumhydroxid sind der Probe bildet Mangan Hydroxid hinzugefügt. Dadurch verringert sich den gelösten Sauerstoff bilden einen braunen Niederschlag. Alkalische Jodid-Azid Reagenz wird hinzugefügt um auf das Vorhandensein von Nitrat zu korrigieren in Abwasserproben gefunden, die die Oxidation Verfahren beeinträchtigen können.
Zusätzlichen Schwefelsäure säuert die Lösung und löst sich den Niederschlag. Diese neue Verbindung oxidiert Jodid aus der alkalischen Iod-Azid-Reagenz auf Jod.
Als nächstes wird ein Stärke-Indikator hinzugefügt, das in Gegenwart von Jod blau angezeigt wird. Thiosulfat, das Jod in Jodid umkehrt, wird verwendet, um das Jod zu titrieren. Wenn die Titration abgeschlossen ist, leuchtet die blaue Lösung farblos. Die Menge an gelöstem Sauerstoff in der Probe ist proportional zu der Menge von Thiosulfat erforderlich, um die Lösung von blau nach farblos drehen.
Nun, wir sind vertraut mit den Prinzipien, die hinter Messung gelöster Sauerstoff in Wasserproben, werfen wir einen Blick auf wie dies im Feld und im Labor durchgeführt wird.
Das Experiment beginnt am Entnahmeort. Sammeln Sie zunächst dem Probenwasser in einer klar 300 mL BOD Flasche. Als nächstes messen und Aufzeichnen der Temperatur des Wassers von der Wasserquelle. Fügen Sie sorgfältig 2 mL manganous Sulfat zum Beispiel durch das Einfügen der Pipettenspitze unter der Wasseroberfläche und verzichten Sie langsam zu, damit keine Luftblasen.
Mit der gleichen Technik, fügen Sie 2 mL alkalische Iod-Azid-Reagenz, und legen Sie sofort den Anschlag, die Flasche leicht kippen, so dass keine Luft in der Flasche gefangen ist.
Invertieren Sie sorgfältig mehrmals, um die Lösung, kümmert sich nicht um Luftblasen zu erstellen zu mischen. Ein Niederschlag bilden, wodurch ein trübes Aussehen. Lassen Sie den Niederschlag in der Lösung absetzen zu und dann mischen Sie gründlich, durch Umdrehen der Flaschenhals mehrmals bevor Sie es wieder absetzen lassen. Proben sollten versiegelt werden, mit einem kleinen Betrag von entionisiertem Wasser gespritzt um den Stopper, dann in Alufolie gewickelt und mit einem Gummiband gesichert. Die Probe ist nun behoben und zurück ins Labor transportiert werden kann.
Sobald die Proben fixiert haben, werden sie an das Labor zur weiteren Analyse transportiert. Halten Sie die Pipettenspitze knapp oberhalb der Probenoberfläche, fügen Sie zunächst 2 mL konzentrierte Schwefelsäure in der Probe. Invertieren Sie mehrmals den Niederschlag aufzulösen. Mit einem Glaskolben und kalibrierten Pipette, Titrieren Sie 200 mL der vorbehandelten Probenwasser mit 0,025 N Natriumthiosulfat, standardisiert, wirbeln und mischen bis eine blasse Stroh Farbe bildet kontinuierlich.
Sobald die Lösung Stroh gefärbt ist, fügen Sie 2, 1 mL Tropfen Stärkelösung Indikator und Wirbel zu mischen. Die Lösung wird blau. Weiter die Titration, einen Tropfen von Natriumthiosulfat zu einem Zeitpunkt hinzufügen und mischen, langsam mit Stir Bar bis verflüchtigt sich das Blau und die Lösung farblos wird. Halten Sie die Probe gegen ein weißes Blatt Papier, um die Visualisierung zu verbessern. Notieren Sie die Lautstärke von Thiosulfat hinzugefügt.
Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs ist proportional zum Volumen des Natriumthiosulfat hinzugefügt, um die Probe. Jeder Milliliter hinzugefügt entspricht 1 mg/L oder Teile pro million, gelösten Sauerstoff.
Die maximale Menge an Sauerstoff, die in Wasser aufgelöst werden kann, variiert je nach Wassertemperatur. Messungen der gelösten Sauerstoff in mg/L sind in Prozent Sättigung mit Wassertemperatur und eine Umrechnungstabelle umgewandelt. Sättigung der 91 bis 110 % gelösten Sauerstoff gilt als ausgezeichnet; zwischen 71 und 90 % ist gut, 51-70 % ist fair, und weniger als 50 % ist schlecht.
Gelöster Sauerstoff-Niveaus von 6 mg/L sind ausreichend, um die meisten aquatischen Arten unterstützen. Werte unter 4 mg/L sind belastend für die Mehrheit der Wassertiere, Biodiversität betroffen sein werden. Wasser mit weniger als 2 mg/L gelösten Sauerstoff werden aerobe Lebewesen nicht unterstützen.
Die Fähigkeit, die Menge an gelöstem Sauerstoff in einer Wasserquelle zu quantifizieren hat auch alternative Methoden und viele praktische Anwendungen. Einige davon werden hier untersucht.
Gelöster Sauerstoff und Temperatur können auch mit einem handheld LabQuest Monitor mit gelöstem Sauerstoff und Temperatur-Sonden gemessen werden. Stecken Sie für gelösten Sauerstoff die Sonde in Kanal 1. In mg/L. Submerge die Sonde in die Wasserprobe im Umlauf der Sonde langsam durch die Probe, vermeiden verbrauchen Sauerstoff in einem lokalisierten Bereich sollten Einheiten. Wann erscheinen die Lesungen zu stabilisieren, Datensatz den Wert.
Die meisten Fische erfordern mäßige bis gute an gelöstem Sauerstoff in ihren Lebensräumen zu gedeihen und zu reproduzieren. Für Fischfarmen, die vom Menschen verursachten einnehmen kann oder natürliche Seen oder Bäche, die Möglichkeit zum Testen aufgelöst hilft Sauerstoffgehalt Bewirtschafterinnen und Bewirtschafter zu eine guten Ersteinrichtung Website wählen, oder um die Gesundheit ihres Pools oder Streams nachzuverfolgen.
Überwachung von gelöstem Sauerstoff kann auch nützlich für Lebensraum Bewirtschaftung und Erhaltung sein. Enthält eine See oder Fluss Region geschützten oder bedrohten Flora oder Fauna, kann Überwachung der gelöste Sauerstoff-Niveaus einen Hinweis auf die Gesundheit des Ökosystems geben. Wenn Ebenen schnell ändern, dies könnte darauf hindeuten, Gefahr für die geschützten Arten, und kann darauf hindeuten, dass eine Interventionsstrategie umgesetzt werden sollte.
Die United States Environmental Protection Agency, EPA, schlägt eine Reihe von Maßnahmen, gelösten Sauerstoff-Niveaus in Ökosystemen zu korrigieren. Dazu gehören korrekte und minimaler Einsatz von Düngemitteln, ordnungsgemäße Abwasserreinigung, nicht entladen Abwasser vom Boot aus und bewahren angrenzenden Flüsse, Bäche und Feuchtgebiete. Reduzierung der Stickoxide durch Strom- und Automobil Verwendung zu minimieren und die Auswahl effizienter Bootsmotoren kann auch helfen, um geeignete gelöste Sauerstoffgehalt im Wasser-Ressourcen zu erhalten.
Sie habe nur Jupiters Einführung in die Messung gelösten Sauerstoffs in Oberflächengewässern beobachtet. Sie sollten jetzt die Prinzipien hinter gelösten Sauerstoff-Messung, wie gelösten Sauerstoff in Ihre eigene Wasserproben zu quantifizieren und interpretieren Ihre Ergebnisse und ihre Auswirkungen auf die Umwelt verstehen. Danke fürs Zuschauen!
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Results
Ein gelöster Sauerstoff-Niveau von 6 mg/L ist ausreichend für die meisten Wassertieren. Gelöster Sauerstoff-Niveaus unter 4 mg/L sind belastend für die meisten Wassertiere. Gelöster Sauerstoff-Niveaus unter 2 mg/L unterstützt keine aeroben Lebewesen (Abbildung 5).
Die maximale Menge an Sauerstoff, die in Wasser aufgelöst werden kann, variiert je nach Temperatur (Tabelle 1).
-Messungen in mg/L sind in % Sättigung mit Wassertemperatur und die Umrechnungstabelle unter (Abbildung 6) konvertiert.
GELÖSTEN SAUERSTOFF-NIVEAUS (% SÄTTIGUNG)
Ausgezeichnet: 91 – 110
Gut: 71-90
Messe: 51 – 70
Schlecht: < 50
Abbildung 5. SIND Messungen in % Sättigung mit der Wassertemperatur umgewandelt werden. Die Wassertemperatur auf die obere horizontale Achse und dem-Messwert auf der unteren horizontalen Achse. Verwenden Sie ein Lineal zeichnen Sie eine Linie zwischen den beiden Werten und aufzeichnen, wo die Linie die Diagonale Mittelachse für % Sättigung trifft.
Abbildung 6. Ein gelöster Sauerstoff-Niveau von 6 mg/L ist ausreichend für die meisten Wassertieren. Gelöster Sauerstoff-Niveaus unter 4 mg/L sind belastend für die meisten Wassertiere. Gelöster Sauerstoff-Niveaus unter 2 mg/L werden keine Unterstützung für Fisch und unter 1 mg/L werden keine Unterstützung für die meisten Arten.
| Temp. (° C) | (Mg/L) | Temp. (° C) | (Mg/L) | Temp. (° C) | (Mg/L) | Temp. (° C) | (Mg/L) |
| 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 | 9.65 | 28 | 7,81 | 39 | 6.51 |
| 7 | 12.12 | 18 | 9.45 Uhr | 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 |
Tabelle 1. Maximale Mengen an Sauerstoff, die im Wasser durch Temperatur aufgelöst werden können.
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Applications and Summary
Langsam-bewegenden Flüssen sind besonders anfällig für niedrige, und in extremen Fällen können diese-Ebenen führen zu hypoxischen Bedingungen, Schaffung von "toten Zonen" wo aerobe Leben nicht mehr von einem Körper des Wassers (Abbildung 7) unterstützt wird. Einmal Tiere und Pflanzen absterben, der Aufbau von Sediment, das auftritt, kann auch zu einer Erhöhung des Flussbetts, so dass Pflanzen, über das Wasser zu kolonisieren und könnte zum Verlust des Flusses alle zusammen (Abbildung 8). Oberflächengewässer in höheren Lagen sind auch anfälliger für niedrige wie Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt und weniger Sauerstoff im Wasser ausgesetzt ist.
TUN, Low Level unterstützen Lebensformen als unsympathisch oder ungeeignet für den menschlichen Gebrauch, einschließlich der Blutegel und aquatischen Würmer (Wenigborster).
Abbildung 7. Karte von gelöstem Sauerstoff-Konzentrationen über dem Louisiana-Regal zeigt die tote Zone Region.
Abbildung 8. Foto des Kaspischen Meeres zeigen starke Eutrophierung im Nordende.
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