Thông số DO và phương pháp xác định chỉ số DO khi đo chất lượng nước
Ngày đăng: 28-10-2008 | Chuyên mục: Câu hỏi - Giải đáp | Tác giả:
Hỏi:
Xin cho biết về thông số DO và phương pháp xác định chỉ số DO khi đo chất lượng nước?
linh_phan
Đáp:
1. DO là gì?
DO [Dessolved Oxygen] là lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các thủy sinh. Trong các chất khí hòa tan trong nước, oxy hòa tan đóng một vai trò rất quan trọng. Oxy hòa tan cần thiết cho sinh vật thủy sinh phát triển, nó là điều kiện không thể thiếu của quá trình phân hủy hiếu khí của vi sinh vật. Khi nước bị ô nhiễm do các chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật thì lượng oxy hòa tan trong nước sẽ bị tiêu thụ bớt, do đó giá trị DO sẽ thấp hơn so với DO bảo hòa tại điều kiện đó. Vì vậy DO được sử dụng như một thông số để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ của các nguồn nước. DO có ý nghĩa lớn đối với quá trình tự làm sạch của sông [assimilative capacity - AC]. Đơn vị tính của DO thường dùng là mg/l.
2. Phương pháp xác định DO.
Có thể xác định DO bằng hai phương pháp khác nhau:
- Phương pháp Winkler [hóa học].
- Phương pháp điện cực oxy hòa tan - máy đo oxy.
3. Kỹ thuật phân tích.
3.1.Phương pháp Winkler:
Cách tiến hành: Oxy trong nước được cố định ngay sau khi lấy mẫu bằng hỗn hợp chất cố định [MnSO4, KI, NaN3], lúc này oxy hòa tan trong mẫu sẽ phản ứng với Mn2+ tạo thành MnO2. Khi đem mẫu về phòng thí nghiệm, thêm acid sulfuric hay phosphoric vào mẫu, lúc này MnO2 sẽ oxy hóa I- thành I2. Chuẩn độ I2 tạo thành bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. Tính ra lượng O2 có trong mẫu theo công thức:
DO [mg/l] = [VTB x N/ VM ] x 8 x 1.000
Trong đó: VTB: là thể tích trung bình dung dịch Na2S2O3 0,01N [ml] trong các lần chuẩn độ.
N: là nồng độ đương lượng gam của dung dịch Na2S2O3 đã sử dụng.
8: là đương lượng gam của oxy.
VM: là thể tích [ml] mẫu nước đem chuẩn độ.
1.000: là hệ số chuyển đổi thành lít.
3.2.Phương pháp điện cực oxy hoà tan- máy đo oxy:
Đây là phương pháp được sử dụng rất phổ biến hiện nay. Máy đo DO được dùng để xác định nồng độ oxy hòa tan ngay tại hiện trường. Điện cực của máy đo DO hoạt động theo nguyên tắc: dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tan trong nước khuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán qua màng lại tỷ lệ với nồng độ của oxy hòa tan. Đo cường độ dòng điện xuất hiện này cho phép xác định được DO
Tin tức khác cùng chuyên mục
Chỉ số oxy hòa tan viết tắt là DO là một trong những chỉ số quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng, phát triển của nhiều loại sinh vật, thực vật phù du trong môi trường nước. Trong bài viết này mình sẽ chia sẻ những kiến thức cơ bản nhất về chỉ số oxy hòa tan này.
Oxy hòa tan là độ oxy tự do không hợp chất có trong nước hoặc các chất lỏng khác. Đây là một thông số quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước vì ảnh hưởng của nó đối với các sinh vật sống trong môi trường nước. Mức oxy hòa tan quá cao hoặc quá thấp có thể gây hại cho tất cả sinh vật sống trong nước và ảnh hưởng đến chất lượng nước.
Oxy không hợp chất hoặc oxy tự do [O2] là oxy không liên kết với bất kỳ yếu tố nào khác. Oxy hòa tan là sự hiện diện của các phân tử O2 tự do trong nước. Phân tử Oxy liên kết trong nước [H2O] nằm trong một hợp chất và không được tính vào mức oxy hòa tan.
Nguồn gốc của Oxy hòa tan [DO]
Oxy hòa tan vào nước qua không khí hoặc dưới dạng sản phẩm phụ của thực vật. Từ không khí, oxy có thể từ từ khuếch tán qua bề mặt nước từ bầu khí quyển xung quanh, hoặc được hòa trộn nhanh chóng qua sục khí, cho dù là tự nhiên hay nhân tạo.
Việc sục khí của nước có thể được gây ra bởi gió [tạo sóng], ghềnh, thác nước, xả nước ngầm hoặc các dạng nước chảy khác. Hoặc sử dụng các loại máy sục tạo oxy nhân tạo.
Oxy hòa tan cũng được tạo ra từ quá trình quang hợp của thực vật phù du, tảo, rong biển và các loại thực vật thủy sinh khác.
Độ bão hòa oxy hòa tan
Trong một môi trường nước ổn định không có sự phân tầng, oxy hòa tan sẽ duy trì ở mức bão hòa không khí 100%. Độ bão hòa không khí 100% có nghĩa là hơi nước ở trạng thái cân bằng.
Ở trạng thái cân bằng, tỷ lệ phần trăm chất khí trong nước sẽ tương đương với tỷ lệ phần trăm của chất khí đó trong khí quyển, tức là áp suất riêng phần của nó. Nước sẽ từ từ hấp thụ oxy và các khí khác từ khí quyển cho đến khi đạt đến trạng thái cân bằng khi bão hòa hoàn toàn.
Ở vùng nước sâu hơn, DO có thể duy trì dưới 100% do sự hô hấp của các sinh vật dưới nước và sự phân hủy của vi sinh vật. Các mức nước sâu hơn này thường không đạt đến trạng thái cân bằng bão hòa không khí 100% vì chúng không đủ cạn để bị ảnh hưởng bởi sóng và quang hợp ở bề mặt. Nước này nằm dưới một ranh giới vô hình gọi là thermocline [độ sâu mà tại đó nhiệt độ nước bắt đầu giảm].
Những yếu tố ảnh hưởng đến Oxy hòa tan
Lượng hơi nước bão hòa trong không khí 100% không nhất thiết phải có cùng nồng độ oxy hòa tan. Lượng oxy hòa tan thực tế [tính bằng mg/L] sẽ thay đổi tùy theo nhiệt độ, áp suất và độ mặn.
Độ hòa tan của oxy giảm khi nhiệt độ tăng:
Điều này có nghĩa là nước ấm hơn đòi hỏi oxy hòa tan ít hơn để đạt độ bão hòa không khí 100% so với nước sâu hơn, mát hơn. Ví dụ, ở mực nước biển [1 atm hoặc 760 mmHg] và 4°C, nước bão hòa không khí 100% sẽ chứa 10,92 mg / L oxy hòa tan. Nhưng nếu nhiệt độ được tăng lên đến nhiệt độ phòng, 21°C, sẽ chỉ có 8,68 mg / L DO ở độ bão hòa không khí 100%.
Oxy hòa tan giảm khi độ mặn tăng:
Đó là lý do tại sao, ở cùng áp suất và nhiệt độ, nước mặn có độ oxy hòa tan ít hơn khoảng 20% so với nước ngọt.
Oxy hòa tan sẽ tăng khi áp suất tăng:
Điều này đúng với cả áp suất khí quyển và áp suất thủy tĩnh. Nước ở độ cao thấp hơn có thể chứa nhiều oxy hòa tan hơn nước ở độ cao cao hơn. Độ bão hòa không khí giảm 10% mỗi mét tăng độ sâu do áp suất thủy tĩnh. Điều này có nghĩa là nếu nồng độ oxy hòa tan ở mức bão hòa không khí 100% ở bề mặt, thì nó sẽ chỉ ở độ bão hòa không khí 70% ba mét dưới bề mặt.
Tóm lại, nước ngọt lạnh hơn, sâu hơn có khả năng giữ nồng độ oxy hòa tan cao hơn, nhưng do sự phân hủy của vi sinh vật, thiếu tiếp xúc với khí quyển để khuếch tán và không có quang hợp, mức DO thực tế thường thấp hơn 100% độ bão hòa.
Nước mặn ấm, nông đạt độ bão hòa không khí 100% ở nồng độ thấp hơn, nhưng thường có thể đạt được mức trên 100% do quang hợp và sục khí. Vùng nước nông cũng gần với độ bão hòa 100% do tiếp xúc với khí quyển và khuếch tán không đổi.
Nếu có sự xuất hiện đáng kể của quang hợp hoặc thay đổi nhiệt độ nhanh, nước có thể đạt được mức DO trên độ bão hòa không khí 100%. Ở các mức này, oxy hòa tan sẽ tiêu tan vào nước và không khí xung quanh cho đến khi nó thoát ra ở mức 100%.
Công thức và cách tính DO trong nước
Đơn vị oxy hòa tan
Oxy hòa tan thường được tính bằng miligam mỗi lít [mg / L] hoặc tính bằng phần trăm bão hòa không khí. Tuy nhiên, một số nghiên cứu sẽ báo cáo DO theo phần triệu [ppm] hoặc tính bằng micromol [umol].
1 mg / L bằng 1 ppm.
Một micromole oxy bằng 0,022391 miligam
Đơn vị này thường được sử dụng trong các nghiên cứu đại dương. Do đó, 100 umol / L O2 bằng 2,2 mg / L O2.
Cách tính DO từ % độ bão hòa không khí
Để tính toán nồng độ oxy hòa tan từ bão hòa không khí cần biết 2 yếu tố chính gồm:
- Nhiệt độ và độ mặn của mẫu.
- Áp suất khí quyển đã được tính là áp suất riêng phần của oxy đóng góp vào phần trăm bão hòa không khí.
Độ mặn và nhiệt độ sau đó có thể được sử dụng trong Định luật Henry để tính toán nồng độ DO sẽ ở mức bão hòa không khí 10 %. Tuy nhiên, việc sử dụng biểu đồ hòa tan oxy sẽ dễ dàng hơn. Những biểu đồ này cho thấy nồng độ oxy hòa tan ở độ bão hòa không khí 100% ở các nhiệt độ và độ mặn khác nhau. Giá trị này sau đó có thể được nhân với độ bão hòa phần trăm không khí đo được để tính nồng độ oxy hòa tan.
O2 mg / L = [Đo% DO] * [Giá trị DO từ biểu đồ ở nhiệt độ và độ mặn]
Ví dụ: 70% DO đo được 35 ppt độ mặn 15 ° C = 70 * 8.135 = 5.69 mg / L DO
Phương pháp đo nồng độ oxy hòa tan trong nước
Để xác định chính xác nồng độ oxy hòa tan trong nước thì chúng ta cần sử dụng 1 thiết bị được gọi là máy đo oxy hòa tan. Loại thiết bị này được trang bị một đầu điện cực chuyên dụng và một máy đo giúp hiệu chuẩn và xem kết quả đo trên màn hình điện tử.
Thiết bị Thịnh Phú là đơn vị chuyên cung cấp các loại máy đo oxy hòa tan Hanna với mức giá cạnh tranh và nhiều chính sách ưu đãi tốt nhất.
Một vài tính năng chính máy đo oxy hòa tan Hanna:
- Bù nhiệt độ tự động: Tự động điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ môi trường và nhiệt độ chuẩn mà máy đo áp dụng.
- Bù độ mặn và độ cao: Cho phép đo dung dịch có độ mặn cao và đo ở những khu vực có độ cao từ 2000 – 4000m.
- Hiển thị nhiều đơn vị đo và cho phép chuyển đổi qua lại giữa các đơn vị đo này.
Kết luận: Nồng độ oxy hòa tan viết tắt là DO có ý nghĩa quyết định đến sự phát triển và tồn tại của sinh vật trong nhiều nguồn nước, các loại thực vật, động vật thủy sinh. Cần giám sát và quản lý lượng DO ở mức hợp lý nhất.