کنتورهای اکسیژن محلول

متر اکسیژن محلول (DO) برای اندازه گیری میزان اکسیژن محلول در مایع استفاده می شود. اکسیژن از طریق فرآیندهای مختلفی از جمله هوادهی به عنوان محصول جانبی فتوسنتز و از هوای اطراف راه خود را به آب باز می کند. هر سیستم آبی سالمی که بتواند حیات هوازی را پشتیبانی کند باید حاوی مقادیر مشخصی اکسیژن باشد. بدن آب سالم معمولاً حداقل 5 میلی گرم در لیتر اکسیژن محلول را ثبت می کند. سطوح DO کمتر از 5 میلی گرم در لیتر می تواند منجر به موجودات آبزی تحت استرس شود و سطوحی که حتی برای چند ساعت تا 1 میلی گرم در لیتر باقی می مانند می تواند منجر به کشتار گسترده ماهی شود. برعکس، اشباع اکسیژن محلول نیز می تواند برای آبزیان مضر باشد.

نمایش تمام سازندگان کنتور اکسیژن محلول

با توجه به اطلاعات مورد بحث در بالا، مشخص می شود که اندازه گیری اکسیژن محلول هنگام ارزیابی سلامت و پایداری اکوسیستم های آبی بسیار مهم است.

تغییرات DO طبیعی

سطوح اکسیژن محلول ممکن است تحت تأثیر عوامل طبیعی مختلفی قرار گیرد که برخی از آنها عبارتند از:

• آبزیان (آبزیان بیشتر = DO کمتر)

• سطوح تجزیه (فرایندهای تجزیه اکسیژن مصرف می کنند و در نتیجه DO کمتری دارند)

• نوع بدنه آب (جریان های جاری اکسیژن بیشتری نسبت به آب ساکن در خود حل می کنند)

• ارتفاع (ارتفاع زیاد = DO کمتر)

چرخه اکسیژن محلول، ورودی ها و خروجی های معمولی را نشان می دهد.

سطح اکسیژن محلول به ندرت ثابت است و با تغییرات فصل، دما و زمان روز در نوسان است. حتی در یک بدنه آبی، سطوح DO در یک ستون آب عمودی (در دریاچه ها یا رودخانه های بزرگ) یا به صورت افقی در داخل آبراه (در رودخانه ها و نهرهای کوچکتر) متفاوت است.

زمان روز و دما به ویژه تأثیر عمیقی بر سطح اکسیژن محلول دارند، تا حدی به این دلیل که آب سرد تمایل بیشتری به اکسیژن محلول دارد. برای مثال، اندازه‌گیری در طلوع خورشید، زمانی که دمای آب در پایین‌ترین حد است، ممکن است بیش از یک میلی‌گرم در لیتر کامل بیشتر از اندازه‌گیری در اواسط روز، زمانی که دمای آب گرم‌ترین است، باشد. به همین دلیل، محققان اغلب خوانش‌های DO ساعتی را در طول یک دوره 24 ساعته انجام می‌دهند و به جای تکیه بر یک اندازه‌گیری، یک نمایه اکسیژن محلول از یک دریاچه یا رودخانه ایجاد می‌کنند.

تغییرات DO ناشی از تغییر دما تا حدودی با تغییرات در فعالیت خورشیدی کاهش می یابد، که بر سطوح اکسیژن محلول به روشی مخالف تأثیر می گذارد. همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است، افزایش سطح فتوسنتز منجر به مقادیر بیشتری از اکسیژن محلول می شود. از آنجایی که فتوسنتز با مقادیر بیشتر نور خورشید افزایش می‌یابد، این فرآیند منجر به افزایش سطوح DO - مستقل از اثرات دمای آب - در طول ساعات روز می‌شود. در شب - زمانی که فعالیت فتوسنتز کاهش می یابد و تجزیه ادامه می یابد - سطوح DO مستقل از عوامل دما کاهش می یابد. با در نظر گرفتن بسیاری از متغیرهای ذکر شده در بالا، سطوح DO به وضوح توسط فعل و انفعالات پیچیده شرایط محیطی و بیولوژیکی در یک بدن آب تعیین می شود.

نمودار زیر یک نمایه DO معمولی را توصیف می کند که شامل اندازه گیری های چند روزه است. با در نظر گرفتن اینکه آب سرد حاوی اکسیژن محلول بیشتری است، می‌توان نتیجه گرفت که این قرائت‌ها احتمالاً در حوالی سحر در یک روز خنک آغاز شده‌اند. همچنین می‌توانیم تعیین کنیم که از اواسط روز در روز 3 (ساعت 70) دمای آب به طور پیوسته افزایش یافته است، زیرا همه اندازه‌گیری‌های DO کمتر از روزهای قبل بوده است.

ارزش ها

اکسیژن محلول اندازه گیری و بر حسب میلی گرم در لیتر (mg/L) یا درصد اشباع بیان می شود. واحد قبلی به سادگی تعداد میلی گرم اکسیژن در یک لیتر آب را بیان می کند. درصد اشباع به میزان اکسیژن موجود در یک لیتر آب نسبت به حداکثر مقدار اکسیژنی که آب می تواند در دمای یکسان نگه دارد، اشاره دارد.

دستگاه های اندازه گیری

کنتورهای اکسیژن محلول از یک پروب DO متصل به یک متر/آنالایزر تشکیل شده است و از نظر ساختار شبیه به PH متر هستند. این پروب از دو الکترود معلق در محلول الکترولیت کلرید پتاسیم (KCl) تشکیل شده است که همه آنها با شیشه و/یا یک غشای نیمه تراوا محصور شده اند. الکترودها به متر متصل می شوند که جریان DC کمی را از طریق سیم کشی به الکترودها می دهد. هنگامی که سنسور در یک مایع غوطه ور می شود، اکسیژن مایع از غشاء عبور می کند و با کاتد واکنش می دهد و باعث تغییر جریان قابل اندازه گیری می شود. این تغییر به خروجی میلی ولت تبدیل شده و در نهایت توسط متر نمایش داده می شود.

یک پروب معمولی DO.

مانند ابزارهای pH ، اکسیژن مترهای محلول معمولاً بیشتر از DO اندازه گیری می کنند. مترهای چندکاره همچنین ممکن است pH، پتانسیل کاهش اکسیژن (ORP)، دما، هدایت و سایر پارامترهای کیفیت مایع را اندازه گیری کنند.

روش های تمیز کردن و نگهداری پروب اکسیژن محلول نیز مشابه روش های نگهداری پروب PH است. اطمینان از سطوح مناسب محلول الکترولیت، حذف نشت غشاء و کالیبراسیون معمول عوامل کلیدی در حفظ خروجی دقیق کنتور هستند.

از آنجایی که با حذف آب از منبع آن، سطح اکسیژن محلول به سرعت تغییر می کند، مترهای DO معمولاً دستگاه های قابل حمل و دستی مناسب برای اندازه گیری های میدانی مکرر هستند. تصویر زیر یک دستگاه اکسیژن سنج محلول دستی معمولی را نشان می دهد.

استانداردها

کنتورهای اکسیژن محلول ممکن است بر اساس استانداردهای مختلف تولید، آزمایش و استفاده شوند. استانداردهای نمونه عبارتند از:

• ISO 5814 - کیفیت آب: تعیین اکسیژن محلول توسط پروب الکتروشیمیایی

• ASTM D888 - روش های تست استاندارد برای اکسیژن محلول

• BS EN 25813 - کیفیت آب: تعیین اکسیژن محلول به روش یدومتری

  منبع

   

• globalspec