Поступления кислорода в воду fish-farming.ru. Растворенный кислород в воде норма
Растворенный кислород
Растворенный кислород не совпадает с кислородом, содержащимся в молекуле воды. Кислород проникает в воду за счет диффузии из окружающего воздуха, при аэрации, и в качестве побочного продукта фотосинтеза. В то время как воздух на 21% состоит из кислорода, содержание кислорода в воде только 0,001%! Растворенный кислород измеряется или в миллиграммах на литр (мг/л) или в процентах насыщения. Количество кислорода в литре воды определяется как миллиграммы на литр.
Живым организмам в озерах, реках, ручьях и океанах нужен кислород, чтобы выжить. Поэтому с биологической точки зрения уровень кислорода является гораздо более важным показателем качества воды, чем бактерии кишечной группы. Кроме того, кислород влияет на огромное количество других показателей воды, не только биохимических, но и органолептических, таких как запах, прозрачность и привкус. Таким образом, кислород, пожалуй, один из основных показателей качества воды.
Адекватное количество растворенного кислорода необходимо для хорошего качества воды. Кислород является необходимым элементом для всех форм жизни. Когда доля растворенного кислорода в объеме воды ниже 5,0 мг/л, жизнь организмов, обитающих в воде, ставится под угрозу. Уровень кислорода, не превышающий значение 1-2 мг/л, в течение нескольких часов может привести к смерти крупной рыбы.
Количество растворенного кислорода в воде может зависеть от температуры (больше кислорода в холодной воде), давления (больше кислорода растворится в воде при большем давлении) и солености (больше кислорода в воде низкой солености). Распад органического материала в воде, вызванный или химическими процессами, или действием микробов в неочищенных сточных водах, или мертвой растительностью может серьезно снизить концентрацию растворенного кислорода. «Отработанная» вода, сбрасываемая в открытые источники после охлаждения оборудования на производствах или электростанциях, повышает температуру воды и снижает содержание кислорода.
Количество кислорода растворенного воде в вашем водоснабжении, будет зависеть от нескольких факторов:
- Аэрация воды - под высоким давлением сравнительно большее количество кислорода растворяется в воде.
- Минеральный состав воды - количество минералов в воде влияет на его способность растворять кислород. Дистиллированная вода поглощает больше кислорода, чем вода с высоким содержанием минеральных солей.
- Избыточные питательные вещества приводят к проблеме, известной как «цветение». Это приводит к чрезмерному разрастанию водорослей, что ограничивает поступление солнечного света. Растения умирают без солнечного света, что увеличивает процесс разложения и уменьшает количество растворенного кислорода в воде.
- Вода из подземных источников обычно содержит меньше растворенного кислорода, чем вода из поверхностных источников.
К сожалению, именно жизнедеятельность человека сильно влияет на снижение количества растворенного кислорода. Строительство плотин замедляет поток воды, уменьшая аэрацию, и увеличивая температуру. Отходы деятельности человека несут в себе большое количество поглощающих кислород бактерий. Удобрения, попадающие в воду, приводят к цветению.
Есть как положительные, так и отрицательные моменты, содержания растворенного кислорода в питьевой воде. Растворенный кислород предотвращает химическую реакцию и выщелачивание железа и марганца из осадков в источнике воды, которые, в противном случае, оставляют следы на сантехнике и вызывают вкусовые проблемы. Кислород облегчает биохимическое окисление аммиака в нитраты, снижает потребность в хлорировании воды и повышает эффективность дезинфекции. Кроме того, высокий уровень растворенного кислорода в целом считается более приемлемым для воды, поскольку кислород добавляет вкус воде, по этой причине небольшое присутствие растворенного кислорода желательно в питьевой воде.
Несмотря на эту желательную особенность, растворенный кислород может быть источником серьезных неприятностей в хозяйственно-питьевом водоснабжении. Дело в том, что кислород вызывает коррозию, особенно в горячей воде и старых чугунных системах водоснабжения.
Наличие естественного уровня растворенного кислорода в воде особенно нежелательно для промышленных предприятий по следующим причинам:
- Кислород повышает коррозию в металлических трубах и соответствующего оборудования, в частности, в системах отопления и системах охлаждения. Эти коррозионные эффекты существенно активизируются при низком значении рН.
- Кислород способствует размножению различных организмов и образованию слизи.
- Кислород препятствует ряду химических реакций и может привести в браку в некоторых отраслях производства, например, целлюлозно-бумажной.
Ряд химических веществ используются в промышленности для удаления кислорода из водоснабжения. Сульфит натрия наиболее широко используется для этой цели. Он вступает в реакцию с кислородом при высоких температурах с образованием сульфата натрия, таким образом, уменьшая количество кислорода. Для бытовых целей чаще используют полифосфаты, чтобы создать пленку на внутренностях водовода для защиты металла от контакта с кислородом.
Количество растворенного в воде кислорода показывает содержание газообразного кислорода (O2) в водном растворе. Растворенный кислород измеряют или с помощью метода Винклера, или с помощью измерителя и зонда. При определении количества растворенного кислорода существует ряд требований к месту и процессу взятия проб. Специфичность также заключается в том, что анализ лучше всего проводить сразу же после забора образцов, поэтому этот анализ чаще выполняют на месте.
filteropt.ru
Растворенный кислород находится в природной воде в виде молекул O2. На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее К числу первых относятся поглощение кислорода из атмосферы, выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза и поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом. В артезианских водах все эти факторы практически не действуют и поэтому кислород в таких водах отсутствует. В поверхностных же водах содержание кислорода меньше теоретически возможного в силу протекания процессов, уменьшающих его концентрацию, а именно: потребления кислорода различными организмами, брожения, гниения органических остатков, реакций окисления и т.п. Относительное содержание кислорода в воде, выраженное в процентах его нормального содержания и называется степенью насыщения кислородом. Этот параметр зависит от температуры воды, атмосферного давления и уровня минерализации. Вычисляется по формуле: M = (a*101308*100)/N*P, где М - степень насыщения воды кислородом, %; а - концентрация кислорода, мг/дм3; Р - атмосферное давление в данной местности, МПа. N - нормальная концентрация кислорода при данной температуре и общем давлении 0.101308 Мпа, приведенная в следующей таблице:
Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере направление и скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений. Содержание кислорода в поверхностных водах служит косвенной характеристикой оценки качества поверхностных вод. По этому показателю поверхностные водоемы можно разделить на следующие классы:
Для растворенного кислорода ВОЗ не предлагает какой-либо величины по показаниям его влияния на здоровье. Однако резкое снижение содержания кислорода в воде указывает на ее химическое и/или биологическое загрязнение. В свою очередь, истощение растворенного кислорода в системах водоснабжения может способствовать микробиологическому восстановлению нитрата в нитрит и сульфата в сульфид, что вызывает появление запаха. Уменьшение количества кислорода приводит также к повышению концентрации двухвалентного железа в растворе и осложняет его удаление. В то же время при определенных условиях растворенный кислород придает воде коррозионные свойства по отношению к металлам и бетону. Для поверхностных вод нормальной считается степень насыщения не менее 75%. |
«Вода России» - Растворённый кислород
Содержание растворённого кислорода (РК) в воде характеризует кислородный режим водоёма или водотока и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Концентрация РК в воде определяется соотношением двух групп противоположно направленных процессов: одни её увеличивают, другие – уменьшают.
К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, относят процесс абсорбции кислорода из атмосферы, называемый инвазией, и процесс выделения кислорода водной растительностью в результате фотосинтеза. Изменение равновесной с атмосферой концентрации РК зависит от температуры, минерализации (солёности) воды и величины атмосферного давления.
При повышении температуры концентрация кислорода в воде уменьшается. Это одна из причин, почему нельзя сбрасывать в водные объекты слишком тёплую воду. Кроме того, для поглощения кислорода важна скорость течения воды: при малых скоростях в водном объекте может произойти стратификация, когда перемешивание слоёв воды не происходит и скорость поглощения кислорода из атмосферы снижается.
Для характеристики содержания РК в водоёмах обычно определяют соотношение измеренной его концентрации и равновесной при одновременно измеренных температуре и минерализации воды, т.е. относительное содержание кислорода, выражаемое в процентах.
Растворённый кислород выделяется в воду зелёными растениями в процессе фотосинтеза. В ходе фотосинтеза происходит поглощение из атмосферы углекислого газа и образуется органическое вещество 6СО2 +6Н2О = С6Н12О6 + 6О2.
В основе реакции фотосинтеза лежит превращение энергии света в химическую энергию, которая даёт возможность превращать диоксид углерода в углеводы и другие органические соединения с выделением кислорода.
Фотосинтез протекает в поверхностном слое водоёма, глубина которого зависит от прозрачности воды (для каждого водоёма и сезона может быть различной, от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров). Интенсивность этого процесса зависит от большого числа различных абиотических (физических и химических) и биотических факторов, которые обусловливают периодические сезонные и суточные колебания концентраций РК. В эвтрофных водоёмах при интенсивном развитии фитопланктона (цветении водоёма) вода поверхностных слоёв может оказаться пересыщенной кислородом; это пересыщение может достигать значительных величин (более 150%). Это обычное для периода цветения явление возникает в результате отставания скорости выделения кислорода в атмосферу (эвазии) от скорости насыщения воды кислородом в результате фотосинтеза.
К группе процессов, уменьшающих содержание кислорода в воде, относятся реакции потребления его на окисление органических веществ: биологическое (дыхание организмов), биохимическое (дыхание бактерий, расход кислорода при разложении органических веществ) и химическое (окисление Fe2+, Mn2+, NO, Nh5+, Ch5 , h3S и т.д.). Скорость потребления кислорода увеличивается с повышением температуры, увеличением количества бактерий и других водных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохимическому окислению. В поверхностных слоях уменьшение концентраций РК может происходить вследствие выделения его в эвазии.
Химическая сущность дыхания состоит в соединении углерода и водорода органических веществ с кислородом. Как у животных, так и у растений оно происходит в химическом смысле одинаково. Однако у растений параллельно протекает процесс питания: под действием солнечных лучей организм растений синтезирует необходимые ему органические вещества из углекислого газа и воды, причём свободный кислород выделяется в воду. Общее его количество, выделяемое растениями в процессе фотосинтеза, примерно в шесть раз больше потребляемого ими при дыхании.
Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере – направление и скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений.
Соотношение процессов выделения и потребления кислорода постоянно изменяется, что определяет значительные сезонные и суточные колебания концентраций РК. Амплитуда этих колебаний может быть различной в разных водоёмах в зависимости от экологического состояния водоёма и интенсивности биологических и биохимических процессов. Важнейшей чертой пространственной неоднородности в распределении РК в глубоких водоёмах (озёрах и водохранилищах) является ярко выраженная его зимняя и летняя стратификация. В глубоких слоях интенсивное потребление кислорода при отсутствии его источников приводит к резкому уменьшению концентраций РК вплоть до полного его отсутствия, называемого явлением аноксии. Аноксия обычно наблюдается в высокопродуктивных водоёмах, характеризующихся высоким содержанием органического вещества, и в водоёмах, загрязнённых органическими веществами антропогенного происхождения, и наносит огромный вред рыбному хозяйству.
Интенсивность потребления кислорода в глубинных слоях служит хорошим индикатором экологического состояния водоёма. В водоёмах средней полосы России весной и осенью стратификация разрушается; в результате полного перемешивания вся толща воды насыщается кислородом. В реках насыщение поверхностного слоя воды вследствие высоких скоростей течения и интенсивного перемешивания (аэрация) наблюдается постоянно, поэтому дефициты кислорода возникают только в ситуациях сильного загрязнения реки органическими веществами, когда процессы аэрации не успевают компенсировать потери кислорода на окисление загрязнений. Наиболее благоприятный кислородный режим характерен для горных рек, в которых в результате быстрого течения и аэрации содержание кислорода в воде близко к насыщению. Это способствует развитию рыб ценных пород, чувствительных к содержанию кислорода в воде (хариус, таймень и т.п.).
Минимальное содержание растворённого кислорода, обеспечивающее нормальное развитие рыб, составляет около 5 мг/дм3. Понижение его до 2 мг/дм3 вызывает массовую гибель (замор) рыбы. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоёмов хозяйственно-питьевого водопользования содержание растворённого кислорода в пробе, отобранной до 12 часов дня, не должно быть ниже 4 мг/дм3 в любой период года; для водоёмов рыбохозяйственного назначения – не ниже 4 мг/дм3 в зимний период (при ледоставе) и 6 мг/дм3 – в летний.
К природным факторам, влияющим на изменение содержания кислорода в водных объектах, относятся:
- сезонные изменения природных условий, как правило, не влияющие на состояние экосистемы;
- экстремальные природные события, например, формирование особо толстого слоя льда. Эти изменения могут нанести серьёзный урон экосистеме. Можно свести эти изменения к минимуму. Например, при большой толщине льда прорубают специальные отверстия, которые благоприятствуют насыщению воды кислородом;
- антропогенное воздействие: сброс в водные объекты веществ, способствующих снижению концентрации кислорода. Наиболее существенны соединения азота и, особенно, фосфора, которые стимулируют цветение воды, т.е. развитие микроводорослей, при отмирании которых происходит потребление кислорода на окисление органики.
Определение кислорода в поверхностных водах включено в полные и сокращённые программы наблюдений общегосударственных и ведомственных систем контроля за состоянием водных ресурсов, а концентрации РК в обязательном порядке учитываются в существующих методиках комплексных оценок качества воды водных объектов.
Определение концентрации РК в воде проводится методом йодометрического титрования – методом Винклера, широко используемым и общепринятым при санитарно-химическом и экологическом контроле.
Большое распространение в практике контроля качества воды получили также инструментальные методы определения РК в воде, позволяющие быстро получать массовые данные о характере его распределения в различных частях водоёма и во времени. К ним относятся различные электрохимические и оптические методы.
Ю.С. Даценко
water-rf.ru
5.2. Определение растворенного кислорода в воде
Наличие О2 в воде показывает на способность воды окислять (инактивировать) загрязнители попавшие в воду. От уровня содержания растворенного кислорода зависит санитарно-гигиеническое качество поверхностных вод, особенно водоемов для рыбоводных целей.
Приближенный метод определения кислорода в воде
Для отбора пробы берут, склянку с притертой пробкой емкостью 100-200 мл перед взятием пробы притертую пробку заменяют, резиновой с вставленными в нее стеклянными трубками, из которых одна длинным концом на 20-30 см выходит наружу выше пробки, а второй конец находится на уровне нижнего края пробки. В другой трубке один конец опускается до дна склянки, а второй на 2-3 см остается над верхним уровнем пробки. После этого склянку опускают в водоем на глубину 20-30 см и заполняют водой до прекращения выхода пузырьков воздуха. Затем из склянки вынимают стеклянную трубку, которая длинным концом выходит наружу, и через отверстие в пробке в исследуемую воду добавляют пипеткой 4 капли раствора хлористого марганца (49,4 г на 100 мл дистиллированной воды) и отверстие в пробке закрывают стеклянной палочкой. Качество воды определяют по цвету выпавшего осадка (табл. 11).
Таблица 11
Шкала определения содержания кислорода в воде
Цвет осадка | Количество Ог, мг/л | Состояние водоема |
Кремовый | 0,7 | угрожающее |
Серовато-желтый | 3,0 | опасное |
Светло-коричневый | 5,7 | удовлетворительное |
Серовато-коричневый | 8,6 | хорошее |
Темно-серовато-коричневый | 11,4 | отличное |
По саннормативу в воде рыбоводческого пруда содержание кислорода должно быть не менее: для форели - 5 мг/л; для осетровых - 3,5; для карпа и карася- 1,5 мг/л.
5.3. Определение бпк (биохимической потребности в кислороде)
Под биохимической потребностью в кислороде (биохимическим потреблением кислорода) понимают количество кислорода, расходуемое на аэробное биохимическое разложение органических веществ, содержащихся в 1 л воды (в течение 5 суток при температуре 20° С). По снижению количества кислорода в воде оценивают количество органических веществ, содержащихся в ней.
Определение БПК проводят так же, как и растворенного в воде кислорода.
Вначале исследуют воду, насыщенную кислородом, взбалтывают ее в течение 1 минуты в открытой бутыли, после чего закрывают бутыль пробкой и оставляют при температуре 18-20° С на 5 суток. Определяют повторно количество растворенного кислорода. Разность между первым и повторным определением, выраженная в мг/л, будет показывать БПК исследуемой воды.
Пример. При первом исследовании растворенного кислорода было 12 мг/л; при повторном (через 5 суток при хранении пробы при 18-20° С) его содержание снизилось до 6,2 мг/л. Следовательно, БПК исследуемой воды равняется: 12-6,2=5,8 мг/л.
Принята следующая классификация воды открытых водоемов по БПК за 5 дней хранения: потеря 1 мл кислорода - очень чистая; 2 мг - чистая; 3 мг - довольно чистая; 5 мг - сомнительно чистота; потеря 10 мг кислорода на 1 л воды - очень загрязненная.
В воде прифермских водоисточников (пруды) величина БПК5 чаще всего колеблется в пределах (мг/л): зимой - 3,54-6,82; весной - 2,70-3,23 и осенью - 5,0-6,31. Приведенные данные показывают, что в небольших прифермских водоисточниках во все сезона года вода бывает невысокого санитарного качества.
studfiles.net
Растворимость кислорода в воде
Температура, °С | Кислород, мг/л | Кислород, мг/л | Температура, °С | Кислород, мг/л | Кислород, мг/л |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
0 | 10,19 | 14,56 | 16 | 6,89 | 9,85 |
1 | 9,91 | 14,16 | 17 | 6,75 | 9,65 |
2 | 9,64 | 13,76 | 18 | 6,61 | 9,56 |
3 | 9,39 | 13,42 | 19 | 6,48 | 9,26 |
Продолжение таблицы 43 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
4 | 9,14 | 13,06 | 20 | 6,36 | 9,09 |
5 | 8,91 | 12,78 | 21 | 6,23 | 8,90 |
6 | 8,68 | 12,41 | 22 | 6,11 | 8,73 |
7 | 8,47 | 12,11 | 23 | 6,00 | 8,58 |
8 | 8,36 | 11,81 | 24 | 5,89 | 8,42 |
9 | 8,06 | 11,62 | 25 | 5,78 | 8,26 |
10 | 7,87 | 11,25 | 26 | 5,67 | 8,11 |
11 | 7,69 | 10,99 | 27 | 5,56 | 7,96 |
12 | 7,52 | 10,75 | 28 | 5,46 | 7,82 |
13 | 7,34 | 10,50 | 29 | 5,36 | 7,68 |
14 | 7,19 | 10,28 | 30 | 5,25 | 7,54 |
15 | 7,04 | 10,06 | - | - | - |
Приближенный метод определения кислорода в воде: берут пробу так же, как указано выше, добавляют к исследуемой воде 4 капли хлористого марганца (49,4 г на 100 мл дистиллированной воды) и 4 капли едкого натра (50 г на 100 мл воды). По цвету осевшего осадка определяют качество воды и содержание кислорода (табл. 44).
Таблица 44
Качество воды в зависимости от содержания кислорода
Цвет, осадка | Количество кислорода, мг/л | Состояние водоема |
Кремовый | 0,7 | Угрожающее |
Серовато-желтый | 3,0 | Опасное |
Светло-коричневый | 5,7 | Удовлетворительное |
Серовато-коричневый | 8,6 | Хорошее |
Темно-серовато-коричневый | 114 | Отличное |
БПК – биохимическое потребление кислорода. Это количество кислорода, которое расходуется на аэробное биохимическое разложение органических веществ, содержащихся в исследуемой воде, при пребывании последней в течение 5 суток при температуре -200С. Определяют эту величину по разности содержания кислорода в момент взятия пробы и через 5 суток. По уменьшению количества кислорода в воде в течение указанного срока косвенно судят о количестве содержащихся в ней органических веществ.
По величине БПК принята классификация открытых водоемов:
очень чистый — потеря до 1 мг/л;
чистый — 2 мг/л;
довольно чистый — 3 мг/л;
сомнительной чистоты — 4 мг/л;
очень загрязненный — 10 мг/л.
Методика исследования. Для исследования берут склянки с притертыми пробками, емкостью 100-200 мл. В одной пробе выявляют сразу содержание растворенного кислорода, в другой его определяют через 5 суток после стояния в темноте при температуре 18-200С в термостате. По разности полученных данных, в мг/л, устанавливают БПК.
studfiles.net
Содержание кислорода в воде.
Основным из показателей качества воды является растворенный в ней кислород. Он находится в природной воде в виде молекул O2. На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, следует отнести: процесс абсорбции кислорода из атмосферы; выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза; поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом.
К группе процессов, уменьшающих содержание кислорода в воде, относятся реакции потребления его на окисление органических веществ: биологическое, биохимическое и химическое.
В поверхностных водах содержание растворенного кислорода варьирует в широких пределах - от 0 до 14 мг/л - и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Суточные колебания зависят от интенсивности процессов его продуцирования и потребления и могут достигать 2,5 мг/л растворенного кислорода. В зимний и летний периоды распределение кислорода носит характер стратификации. Дефицит кислорода чаще наблюдается в водных объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в вырождающихся (перерождающихся) водоемах, содержащих большое количество биогенных и гумусовых веществ.
Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере направление и скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений. Устойчивость микроорганизмов к изменениям различных компонентов окружающей среды, особенно к ее неблагоприятным факторам, так же в значительной степени обусловлена концентрациями растворенного в воде кислорода (чем меньше разница парциального давления кислорода в воде и крови, тем ниже уровень окислительных процессов в организмах). Уровень же окислительных процессов влияет на функциональную деятельность всего организма, стойкость его к неблагоприятным воздействиям, величину потребления и ассимиляции пищи.
основным способом насыщения воды кислородом, очистки и улучшения ее качества в настоящее время является аэрация (т. е. насыщение воды кислородом)
Природные воды. Их качество, количество и состав.
Под качеством природной воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01–77), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды. Взвешенные твердые примеси, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов. Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды. Содержание в воде взвешенных примесей, измеряемое в мг/л, дает представление о загрязненности воды частицами. Мутность воды вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения. Качественное определение проводят описательно: мутность не заметна (отсутствует), слабая опалесценция, опалесценция, слабомутная, мутная и сильная муть. Характер и интенсивность запаха природной воды определяют органолептически. По характеру запахи делят на две группы: естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.). Показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений, выражается в градусах платинокобальтовой шкалы и определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами. Минерализация– суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ. Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропроводность, изменяется в широких пределах. Жесткость воды обусловливается наличием в воде ионов кальция (Са2+), магния (Mg2+), стронция (Sr2+), бария (Ва2+), железа (Fe3+), марганца (Mn2+). Но общее содержание в природных водах ионов кальция и магния несравнимо больше содержания всех других перечисленных ионов – и даже их суммы. Поэтому под жесткостью понимают сумму количеств ионов кальция и магния – общая жесткость, складывающаяся из значений карбонатной (временной, устраняемой кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости.
При определении состава природных вод используются следующие компоненты:
• физические свойства воды;
• химический состав воды;
• бактериологический состав воды;
• газовый состав воды.
К физическим свойствам природных вод относятся температура, прозрачность, осадок, цвет, запах и удельный вес.
Химический состав. Формирование состава природных вод происходит в результате выщелачивания, испарения, конденсирования, ионного обмена, поглощения и выделения газов, жизнедеятельности организмов и в результате других физико-химических процессов взаимодействия вод с породами, почвами и газами. В природных водах найдено свыше 60 элементов, которые присутствуют в виде ионов, недиссоциированных молекул, в том числе газов и коллоидов. Однако обычно только некоторые из них присутствуют в значительных количествах. К числу таких элементов относятся натрий, кальций, магний и хлор, присутствующие в виде простых ионов, а также углерод, сера, азот, кислород, водород и кремний, присутствующие в виде сложных ионов, недиссоциированных молекул и коллоидов и растворимых газов.
studfiles.net
Поступления кислорода в воду | Разведение рыбы: карп, осетр, толстолобик, белый амур
При определенной температуре и давлении в воде может раствориться строго определенное количество кислорода. Растворимость его растет при понижении температуры и повышении давления. Так, при температуре 20 °С и давлении 1 атм. 100%-ное насыщение водой кислородом составляет около 9 мг/л, или 9 г/м³. Главным источником поступления кислорода в воду является процесс фотосинтеза водорослей, прежде всего, мелких одноклеточных, так называемого фитопланктона, который дает почти 100% всего кислорода, вырабатываемого водными растениями.
Другой путь поступления кислорода в воду — из атмосферы. Если в воде находится кислорода меньше, чем 100% насыщения, то есть то максимальное количество, которое может раствориться, то мы наблюдаем процесс инвазии — абсорбции кислорода из атмосферы в воду. Если же вследствие массового развития в водоеме фитопланктона и бурного процесса фотосинтеза в воде оказывается кислорода больше, чем может раствориться, то он в виде пузырьков выделяется из воды в атмосферу. Этот процесс называется эвазией. Эвазия гораздо более редкое явление для рыбоводных прудов, чем инвазия. Кроме дыхания организмов кислород расходуется в водоемах для процессов самоочищения, окисляя избыточное количество органических и неорганических веществ.
Утром концентрация кислорода в воде минимальна, так как ночью при отсутствии света фотосинтез не происходит, кислород только расходуется на дыхание. С восходом солнца его концентрация повышается, достигая максимума в послеполуденные часы. При слишком интенсивном развитии фитопланктона в прудах в безветренную погоду при отсутствии перемешивания слоев воды может наблюдаться неравномерное вертикальное распределение кислорода. У дна кислорода может не быть совсем, а в поверхностном слое — перенасыщение до 250—300%. Это явление называется кислородной стратификацией. Если оно продолжается больше суток, то может послужить причиной замора — гибели рыб, так как в придонных слоях образуются вредные продукты безкислородного разложения органических веществ, такие как сероводород, метан, аммиак. Концентрацию растворенного в воде водоемов кислорода определяют ежедневно в ранние утренние часы. При её снижении ниже технологической нормы используют приемы, направленные на её увеличение: водообмен, аэрацию, удобрение прудов с целью стимулирования процессов фотосинтеза, уменьшение норм кормления рыбы, известкование прудов.
Углекислый газ, или двуокись углерода, является другим важным газом, находящимся в воде. Источником его поступления являются процессы биохимического распада и окисления органических веществ, а также дыхания водных животных и растений. Углекислый газ служит главным источником построения органических веществ зелеными растениями. Растворяясь в воде, углекислый газ образует угольную кислоту П2СОЗ, подкисляя воду. Большое количество двуокиси углерода (более 30 г/м³) свидетельствует о загрязнении водоема органическими веществами. В этом случае пруды либо известкуют, либо аэрируют при снижении уровня кормления рыбы.
Сероводород и аммиак образуются в результате анаэробного, то есть без присутствия кислорода, разложения органических веществ и, в первую очередь, белков. Присутствие сероводорода в воде даже в незначительных количествах губительно для рыб и категорически недопустимо в рыбоводных водоемах. Определить его наличие можно по запаху тухлых яиц. Появление сероводорода в придонных слоях водоема служит признаком острого дефицита кислорода и развития заморных явлений. При появлении характерного запаха нужно немедленно сбросить нижний, наиболее загрязненный слой воды, добавить свежей воды, включить аэраторы, если они имеются в наличии. Содержание сероводорода зависит от рH. Чем он ниже, то есть чем кислее среда, тем его больше. При рH не более 8 он практически отсутствует. Концентрация свободного аммиака в воде также очень связана с рH. Однако в отличие от сероводорода доля его увеличивается с ростом водородного показателя. Естественным источником аммиака в воде служат прижизненные выделения рыб и других водных обитателей. Токсичность аммиака для рыб в значительной мере зависит также от концентрации кислорода, температуры и жесткости воды. Допустимое содержание свободного аммиака в воде рыбоводных прудов составляет 0,1 г/м³.
Активная реакция среды, или водородный показатель (рH) характеризует кислотность воды и определяется концентрацией водородных ионов. Выражается в безразмерных единицах от 1 до 14. Реакция среды нейтральная при рН, равном 7. При рН менее 7 среда кислая, если рH больше 7, то щелочная. Для нормального роста и развития большинства видов рыб наилучшей считается нейтральная или слабощелочная реакция воды. Показатель рH может изменяться в течение суток на 2—3 единицы. Летом, во время массового развития водорослей, растения извлекают в течение дня из воды свободную углекислоту, к вечеру её содержание часто уменьшается почти до нуля. В воде не содержится угольной кислоты, рИ повышается, и реакция воды становится щелочной. Поскольку концентрации свободной углекислоты, аммиака и сероводорода тесно связаны с активной реакцией среды, водородный показатель иногда причисляют к параметрам, характеризующим газовый режим водоема. Измерять рH воды рыбоводных водоемов следует не менее двух раз в день: утром и вечером.
Органические вещества поступают в водоем различными путями. Основной источник органического вещества в интенсивно эксплуатируемых прудах — корма для рыб. Часть из них может быть по тем или иным причинам не использована рыбой. Остатки корма загрязняют водоем. Потребленные рыбой корма в виде экскрементов также загрязняют воду. Однако следует помнить, что экскременты рыб в гораздо меньшей степени загрязняют воду, чем остатки корма. Поэтому следует всячески избегать его потерь. При отмирании водорослей также образуется значительное количество органического вещества. Поэтому, как упоминалось выше, следует препятствовать чрезмерному развитию фитопланктона. О наличии в воде органического вещества судят по таким показателям как перманганатная, бихроматная, агрессивная окисляемость, биохимическое потребление кислорода за одни или пять суток (БПК1 и БПК5).
Общее количество органического вещества определяют по бихроматной окисляемости. Перманганатная окисляемость составляет примерно 40% всего органического вещества. В первом случае органическое вещество окисляют бихроматом калия, а во втором — перманганатом калия. Отсюда и названия показателей. Измеряют их в мг кислорода, пошедшего на окисление органического вещества в 1 л воды или в г кислорода на 1 м³. Агрессивная окисляемость показывает долю сверхлегкоокисляемого органического вещества. Её величина в 40% свидетельствует об относительно чистой воде, 40—60% — о наличии органического загрязнения, 70—80% — об угрозе замора. Сама по себе высокая окисляемость не вредит рыбам, однако на окисление органического вещества требуется кислород, который необходим рыбам. Поэтому следует избегать превышения допустимых значений этого показателя.
Азот и фосфор относятся к биогенным элементам. Само название этих элементов говорит об их важности. В переводе на русский язык биогены означают «создающие, образующие жизнь». При недостатке азота и фосфора замедляется рост растений. Однако их избыток свидетельствует о загрязнении водоемов. Азот находится в воде в виде солей аммония, нитритов, нитратов и альбуминоидного азота, входящего в состав разлагающихся органических веществ. Присутствие аммонийного азота свидетельствует о поступлении продуктов распада белков, мочевины или их поступлении с притекающей водой или поверхностными стоками. Нитриты образуются в результате неполного окисления азота при недостатке кислорода. Служат показателем поступления свежего органического загрязнения. Даже в небольших количествах нежелательны в рыбоводных водоемах. Нитраты образуются в результате окисления аммония, поступления со сточными водами и атмосферными осадками. Потребляются фитопланктоном. Наличие определенного, но не чрезмерного количества нитратов в воде рыбоводных прудов, так, же как и солей аммония, необходимо. Фосфор присутствует в воде в виде солей фосфорной кислоты и других соединений. Обычные его концентрации по сравнению с азотом невелики. И рыбоводные пруды очень часто страдают от нехватки фосфора и нуждаются в фосфорных удобрениях. Однако повышенное содержание фосфатов (более 0,5 г/м³) может свидетельствовать о загрязнении водоема.
fish-farming.ru