Giáo án điện tử hóa học: Oxy hòa tan docx

Giáo viên: TS.Phạm Khắc Liệu Sinh viên: Trần Văn Công Nguyễn Tâm Hiễn Dương Đăng Quyết Đặng Hồng Đức TÌM HIỂU VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN OXY HOÀ TAN Đặt vấn đề Cũng như các loài sinh vật sống trên cạn, các thủy sinh vật cũng cần oxy để duy trì sự sống. Đa phần thủy sinh vật điều sử dụng oxy hòa tan trong nước. Trong nuôi trồng thủy sản, từ khi thả giống đến khi thu hoạch thường gặp nhiều biến cố. Một trong những biến cố hay gặp đó là thiếu oxy hòa tan trong nước làm cho vật nuôi chết hàng loạt hay tăng trưởng chậm dẫn đến năng suất kém. Do đó oxy hòa tan là một yếu tố quan trọng không thể thiếu ở thủy vực. ● DO là gì? DO (Dessolved Oxygen) là lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các thủy sinh. (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v ) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. Nồng độ DO trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp của tảo. Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết. Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực. I. Khái niệm 1.Sự tiêu thụ oxy Để quá trình tự làm sạch diễn ra một cách bình thường ở nguồn nước thì cần phải có một lượng dự trữ oxy hòa tan (DO). Việc tiêu thụ lượng oxy hòa tan do quá trình oxy hóa các chất hữu cơ bởi các vi khuẩn (quá trình oxy hóa sinh hóa) thực hiện qua 2 giai đoạn: - Giai đoạn thứ nhất: oxy hóa các chất hữu cơ cao phân tử tạo cacbonic và nước . - Giai đoạn thứ hai: oxy hóa các chất chứa nitơ thành nitrit và sau đó thành nitrat. II. Sự tiêu thụ oxy và sự hoà tan oxy trong nước. 2.Sự hòa tan oxy vào nước nguồn Song song với quá trình tiêu thụ oxy, để oxy hóa các chất hữu cơ trong nguồn nước luôn xảy ra quá trình bổ sung lượng oxy mới. Nguồn bổ sung oxy là không khí. Chúng hòa tan vào nguồn nước qua mặt thoáng của nguồn nước. Ngoài ra còn có một lượng oxy bổ sung vào nước nguồn còn do quá trình quang hợp của thực vật sống trong nước. Các thực vật này đồng hóa cacbon từ axít cacbonic tan trong nước và giải phóng oxy tự do. T o C DO mg/L T o C DO mg/L 0 ppm salinity 5 ppm salinity 0 ppm salinity 5 ppm salinity 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 11,28 11,02 10,77 10,53 10,29 10,07 9,86 9,65 9,45 9,26 9,08 10,92 10,67 10,43 10,20 9,98 9,77 9,56 9,36 9,17 8,99 8,81 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 8,90 8,73 8,56 8,40 8,24 8,09 7,95 7,81 7,67 7,54 7,41 8,64 8,48 8,32 8,16 8,01 7,87 7,73 7,59 7,46 7,33 7,21 Lượng oxy hòa tan của không khí vào nước theo nhiệt độ và độ mặn ở 1atm 1.Ảnh hưởng của nhiệt độ • Nhiệt độ của nước nguồn cũng có ảnh hưởng đáng kể đến chế độ oxy của nguồn nước. Về mùa hè khi nhiệt độ của nước nguồn tăng, quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ xảy ra với cường độ mạnh hơn. Trong khi đó độ hòa tan của oxy vào nước lại giảm xuống. Vì vậy về mùa hè, độ thiếu hụt oxy tăng nhanh hơn so với mùa đông. III. Các yếu tố ảnh hưởng của oxy hòa tan trong nước. • Khi xả nước thải chưa xử lý vào nguồn nước, các chất lơ lửng sẽ lắng xuống đáy nguồn và khi tốc độ dòng chảy trong nguồn không lớn lắm thì các chất đó sẽ lắng ở ngay cạnh cống xả. • Các chất hữu cơ của cặn lắng bị phân hủy bởi vi khuẩn. Nếu lượng cặn lắng lớn và lượng oxy trong nước nguồn không đủ cho quá trình phân hủy hiếu khí thì oxy hoà tan của nước nguồn cạn kiệt (DO = 0). 2.Ảnh hưởng của cặn lắng Mức độ ô nhiễm ảnh hưởng bởi các chất hữu cơ (như nước thải, đất bùn trên bờ chảy xuống ) hay các thức ăn dư thừa lắng đọng. Sự ô nhiễm sẽ làm giảm nồng độ ôxy hoà tan trung bình. Nếu tảo mọc nhiều trong hồ ao thì sự sản sinh ra ôxy và tiêu thụ ôxy không cân bằng nhau, thường dẫn đến giảm nồng độ ôxy hoà tan nhất là khi tảo nở hoa. Ngoài ra các khí độc từ đáy hồ ao thoát ra (H2S, NH4 ) đi lên tầng nước trên sẽ gây chết tôm cá. 3. Ảnh hưởng của sự ô nhiễm. • Gọi là nồng độ ôxy bão hoà 100% chính là nồng độ ôxy trong nước bão hoà không khí. Nồng độ ôxy bão hoà phụ thuộc nhiệt độ, độ muối và độ cao so với mực nước biển. Nhiệt độ tăng thì nồng độ ôxy bão hoà giảm. Độ muối tăng hay càng lên cao so với mực nước biển thì nồng độ ôxy bão hoà cũng giảm. Các thông số ảnh hưởng của nhiệt độ, độ muối, chiều cao so với mực nước biển đến nồng độ ôxy bão hoà thường được cho thành bảng để dễ chuẩn trước khi đo hay được nạp vào máy đo. IV. Sự bão hoà oxy • Gọi là nồng độ ôxy bão hoà 100% chính là nồng độ ôxy trong nước bão hoà không khí. Nồng độ ôxy bão hoà phụ thuộc nhiệt độ, độ muối và độ cao so với mực nước biển. Nhiệt độ tăng thì nồng độ ôxy bão hoà giảm. Độ muối tăng hay càng lên cao so với mực nước biển thì nồng độ ôxy bão hoà cũng giảm. Các thông số ảnh hưởng của nhiệt độ, độ muối, chiều cao so với mực nước biển đến nồng độ ôxy bão hoà thường được cho thành bảng để dễ chuẩn trước khi đo hay được nạp vào máy đo. IV. Sự bão hoà oxy [...]... 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 VII Một số loại máy đo oxy Máy đo Oxy hoà tan cầm tay Model: DO 200 MÁY ĐO OXY HÒA TAN CẦM TAY MODEL: PRO 2030 HÃNG SX: YSI - MỸ Máy đo Oxy hoà tan (loại cầm tay) model: HI9146-04 (234) Máy đo Oxy hòa tan cầm tay VIII Nguyên... gam của oxy VM: là thể tích (ml) mẫu nước đem chuẩn độ 1.000: là hệ số chuyển đổi thành lít 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... lượng oxy tiêu thụ trên đơn vị khối lượng cơ thể cũng khác nhau • Ví dụ: Đối với cá da trơn tốc độ tiêu thụ oxy như sau Mức độ tiêu thụ oxy của cá có kích cỡ khác nhau Kích cỡ cá (g) Mức tiêu thụ oxy mgO2/ (kg.giờ) 5 10 50 100 500 1225 1050 750 625 480 1000 340 VI Cách xác định oxy hoà tan Có thể xác định DO bằng hai phương pháp khác nhau: - Phương pháp Winkler (hóa học) - Phương pháp điện cực oxy hòa. .. sinh vật • Sự thay đổi hàm lượng oxy hòa tan trong nước sẽ làm thay đổi tình trạng sinh lý trong cơ thể của giáp xác Hàm lượng oxy hòa tan trong nước thấp đã làm thay đổi tỉ lệ sống, tần số hô hấp, hệ thống tuần, và ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất cũng như quá trình lột xác của một số loài tôm nước lợ 1.Tác hại của sự thiếu hụt nồng độ oxy trong nước Nồng độ oxy trong nước là yếu tố rất quan... Winkler (hóa học) - Phương pháp điện cực oxy hòa tan – máy đo oxy 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... nước.khi nồng độ oxy giảm thì sẽ ảnh hưởng lớn tới hoạt động sống của sinh vật và nếu giảm tới một giới hạn nhất định thì có thể làm cho các loài thuỷ sinh chết Tác hại của sự thiếu hụt oxy trong nước Ví dụ: Cá chết trắng hồ Trúc Bạch vì thiếu oxy hoà tan • Theo Chi cục trưởng Nguyễn Văn Lưỡng, có nhiều thông số đo được cao hơn hoặc thấp hơn nhiều lần mức cho phép, đặc biệt lượng oxy hoà tan trong nước... nồng độ ôxy hoà tan trong nước bao nhiêu là phù hợp? theo một số tài liệu thì nồng độ ôxy hoà tan: • - từ 0 đến 2 mg/l là không cung cấp đủ ôxy cho sự sống; • - từ 2 đến 4mg/l thì chỉ có một số loài cá và côn trùng sống được; • - từ 4 đến 7 mg/l phù hợp cho các loài thuỷ sản cá, tôm) sống ở vùng nước nóng; • - từ 7 đến 11 mg/l là tốt cho cá sống trong vùng nước lạnh và dòng chảy V Oxy hòa tan ảnh hưởng... ôxy hoà tan trong nước Ôxy được sinh ra trong quá trình quang tổng hợp và được tiêu thụ do quá trình hô hấp của các loài thuỷ sản, thực vật dưới nước và sự phân huỷ của các chất hữu cơ dư thừa Quá trình quang tổng hợp đòi hỏi phải có ánh sáng nên chỉ xẩy ra ban ngày Một nguồn cung cấp ôxy khác là từ không khí và dòng chảy Nồng độ ôxy hoà tan thấp khi nhiệt độ cao và ngược lại Nồng độ ôxy hoà tan có... ao hồ sâu Sự thay đổi mùa cũng ảnh hưởng đến nồng độ ôxy IX Biện pháp tăng lượng oxy hòa tan Chủ động hạn chế quá trình phân hủy hữu cơ Bề mặt ao nuôi thông thoáng Nên tạo dòng chảy nhẹ trong ao nuôi Dùng máy quạt nước, máy xục Gây và giữ màu nước bền vững, thúc đẩy quá trình quang hợp Bố trí mức nước nuôi hợp lý Tránh gây ô nhiễm ao nuôi, không để dư thừa thức ăn trong ao Chủ động định kì dung thêm... bị thay đổi là do ô nhiễm trầm trọng 2 Tiêu thụ oxy do hô hấp của động vật • Lượng oxy tiêu thụ do hô hấp của tôm cá, loài nhuyễn thể phụ thuộc vào loài và kích cỡ của chúng, vào nhiệt độ, mức độ hoạt động, thời điểm sau khi cho ăn Ví dụ trong cùng điều kiện môi trường và mức độ hoạt động (bơi lội) giống nhau, tám loại cá nước ngọt có mức độ tiêu thụ oxy rất khác nhau, trong khoảng từ 205 – 500 mgO2/kg . lượng oxy hòa tan do quá trình oxy hóa các chất hữu cơ bởi các vi khuẩn (quá trình oxy hóa sinh hóa) thực hiện qua 2 giai đoạn: - Giai đoạn thứ nhất: oxy hóa các chất hữu cơ cao phân tử tạo. oxy hóa các chất chứa nitơ thành nitrit và sau đó thành nitrat. II. Sự tiêu thụ oxy và sự hoà tan oxy trong nước. 2.Sự hòa tan oxy vào nước nguồn Song song với quá trình tiêu thụ oxy, để oxy. dòng chảy. V. Oxy hòa tan ảnh hưởng tới thủy sinh vật. • Sự thay đổi hàm lượng oxy hòa tan trong nước sẽ làm thay đổi tình trạng sinh lý trong cơ thể của giáp xác. Hàm lượng oxy hòa tan trong nước