اکسیژن محلول در آب DO یکی از مهم ترین پارامترهای فیزیکی آب است که کل اکسیژن غیرترکیبی در آب را نشان می دهد. به همین دلیل در استخرهای پرورش ماهی، تصفیه خانه های آب و فاضلاب این پارامتر اندازه گیری می شود. در ادامه تاثیر اکسیژن محلول آب بر کیفیت و کمک به پرورش آبزیان، دلایل کاهش DO و نحوه اندازه گیری و بهبود آن بررسی خواهد شد.
do یا اکسیژن محلول در آب چیست؟
در آب، آبزیان و باکتری های متعددی وجود دارند که همگی برای زندگی به اکسیژن نیاز دارند. باکتری ها برای رشد و تکثیر نیاز به اکسیژن دارند تا در نهایت مواد آلی موجود در آب را تجزیه کنند. آبزیان نیز از اکسیژن محلول در آب برای تنفس استفاده می کنند. اکسیژن محلول آب به مقدار کل اکسیژن غیرترکیبی در آب گفته میشود که با DO (Dissolved Oxygen) نمایش داده میشود.
منبع تولید اکسیژن محلول در آب گیاهان دریایی و آبی هستند که با فتوسنتز اکسیژن را وارد آب می کنند. علاوه براین، جریان آب منجر به ورود اکسیژن هوا به لایه های پایین آب می شوند. سیستم های هوادهی و پمپ های موجود در آکواریوم ها و استخرهای پرورش ماهی نیز منبع دیگری برای افزایش DO آب هستند. بر همین اساس می توان گفت، یکی از دلایل مرگ و میز آبزیان در آب های راکد، کاهش همین پارامتر است.
نقش اکسیژن محلول در پرورش ماهی
در استخرهای پرورش ماهی و آکواریوم ها DO اهمیت بسیار بالایی دارد. چون این پارامتر تامین کننده اکسیژن مورد نیاز برای تنفس ماهی ها و سایر آبزیان به شمار می رود. به همین دلیل در این استخرها علاوه بر گیاهان آبی، از پمپ های هوا نیز استفاده میشود. شرط تامین اکسیژن در این استخرها به کمک فوسنتز گیاهان، تامین نور کافی است. در آب با کدورت بالا نور به لایه های پایین آب نفوذ نکرده و گیاهان از بین میروند و فتوسنتز نیز اتفاق نخواهد افتاد. در نتیجه می توان گفت، با افزایش کدورت آب، احتمال کاهش اکسیژن محلول در آب بالا می رود.
اکسیژن محلول در فاضلاب
پارامتر DO نه تنها در آب، بلکه در پکیج تصفیه فاضلاب نیز اهمیت زیادی دارد. یکی از راه های از بین بردن مواد آلی موجود در فاضلاب، تجزیه آنها به کمک باکتری ها است. باکتری ها برای رشد نیاز به مواد غذایی و اکسیژن دارند. مواد آلی نقش منبع غذایی باکتری ها را ایفا می کند و اکسیژن محلول در آب نیز برای تنفس آنها استفاده میشود. هر اندازه DO در فاضلاب بیشتر باشد، رشد و تکثیر باکتری ها با سرعت بالاتری انجام شده و در نهایت روند تصفیه را بهبود می دهد. در پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی از سیستم های هوادهی برای بالا بردن مقدار اکسیژن محلول استفاده میشود.
راه های افزایش اکسیژن محلول در آب
با توجه به نقش بسیار مهم این پارامتر در روند تصفیه و بهبود کیفیت آب، به شیوه های مختلف می توان DO را افزایش داد. از جمله روش های ببود این پارامتر می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تصفیه آب و کاهش کدورت آن
- کاشت گیاهان آبزی در منابع آبی
- نصب پمپ هوا و سیستم های هوادهی در استخرهای پرورش ماهی
- استفاده از سیستم های هوادهی
- افزایش سرعت جریان آب و جلوگیری از راکد بودن آن
معایب بالا بودن اکسیژن محلول در آب
در دستاه های تصفیه آب و فاضلاب این پارامتر باید بالا باشد، اما در صنعت با عکس این مساله مواجه هستیم. آب با DO بالا خاصیت خورندگی دارد و در صنعت به تاسیسات آسیب وارد خواهد کرد. اکسیژن محلول و غیرترکیبی شرایط را برای برقراری واکنش با فلزات به کار رفته در تاسیسات فراهم می کند. به همین دلیل در صنعت این پارامتر کاهش پیدا می کند.
مقدار استاندارد DO چقدر است؟
همان طور که اشاره شد، پارامتر DO در آب و فاضلاب اهمیت دارد و نباید کم باشد. بر اساس استانداردهای ارائه شده (National Aquatic Resource Surveys) NARS مقدار اکسیژن محلول در آب نباید کمتر از 3 میلی گرم بر لیتر باشد. منابع آبی که DO آنها کمتر از یک میلی گرم بر لیتر است، شرایط برای رشد آب زیان را ندارند. به این نوع آب اصطلاحا هیپوکسیک گفته میشود و بدون اکسیژن محلول هستند.
نحوه اندازه گیری اکسیژن محلول در آب
روش های بسیار زیادی برای اندازه گیری DO وجود دارد که اغلب آنها آزمایشگاهی هستند. در روش های آزمایشگاهی با استفاده از ترکیبات شیمیایی مقدار اشباع هوا اندازه گیری شده و بر همین اساس DO تعیین می گردد که بسیار پیچیده است. در طبیعت برای اندازه گیری اکسیژن محلول از DO متر استفاده میشود که در داخل آن سنسورهای مخصوص به کار می رود.
کیت های DO متر با توجه به نوع سنسور به کار رفته در آنها در گروه های مختلفی دسته بندی شده و روش اندازه گیری و دقت متفاوتی دارند. کاربردی ترین سنسورهای مورد استفاده در اندازه گیری این پارامتر عبارتند از:
سنسور نوری
یکی از دقیق ترین روش ها برای اندازه گیری DO، استفاده از سنسورهای نوری است. این سنسورها دارای کلاهک آبی هستند و بعد از تابش نور به قرمز تغییر پیدا می کنند. مهم ترین ویژگی برای اندازه گیری مقدار اکسیژن ها در این سنسورها این است که اکسیژن بر روی لومینست رنگ تاثیر می گذارد. به همین دلیل اکسیژن در این شرایط نوعی خاصیت خاموش کنندگی خواهد داشت. بر همین اساس دیود نوری در این سنسورها مقدار لومینست های خاموش شده را اندازه گیری می کند. سپس آنها را با یک مقدار مرجع مقایسه و بر همین اساس مقدار اکسیژن محلول در آب اندازه گیری میشود.
از مهم ترین مزایای سنسورهای نوری سنجش DO، عدم کاهش اکسیژن در روند اندازه گیری به دلیل نیاز نداشتن به گرما است. این سنسورها برای اندازه گیری نیاز به برق دارند و نسبت به سایر روش ها مصرف انرژی آنها بالاتر است.
سنسور شیمیایی
در این سنسورها آند از جنس روی یا سرب و کاتد از جنس نقره استفاده میشود. سپس اکسیژن از غشای مخصوص عبور کرده و به سنسور نزدیک میشوند. در این مرحله احیای شیمیایی انجام شده و سیگنال الکتریکی که تولید می گردد توسط دستگاه های DO قابل خواندن هستند. یکی از شرایط ضروری برای اندازه گیری DO توسط این سنسورها، سرعت جریان 2 اینچ بر ثانیه مداوم است.
از مهم ترین مزایای سنسورهای شیمیایی می توان به پاسخگویی و اندازه گیری سریع با مصرف انرژی پایین اشاره کرد. اما در منابع آب و فاضلاب حاوی سولفید هیدروژن این ترکیبات از غشا عبور کرده و دقت اندازه گیری را کاهش داده و به سنسور آسیب وارد می کند.
سنسور پلاروگرافی
در این سنسورها برای اندازه گیری مقدار جریان از پتانسیل بین الکترود شناساگر کوچک و الکترود مرجع استفاده میشود. در این سنسورها به یک جریان ثابت نیاز است و به همین دلیل شرط این است که دستگاه باید قطبی شود. به همین دلیل ابتدا 5 تا 15 دقیقه باید حسگرها گرم شوند و سپس می توانند مقدار اکسیژن محلول در آب را با روش الکتروشیمیایی اندازه گیری کنند.
سنسورهای پلاروگرافی نیز مانند شیمیایی در برابر سولفید هیدروژن آسیب پذیر بوده و به دلیل گرم شدن سنسور حدود 15 دقیقه مقدار اکسیژن آب کاهش پیدا می کند.
جمع بندی
اکسیژن محلول در آب یا DO به مقدار کل اکسیژن غیرترکیبی گفته میشود که از طریق فتوسنتز گیاهان آبی و اتمسفر وارد آب میشود. این پارامتر برای رشد پرورش آبزیان و تصفیه آب و فاضلاب اهمیت بالایی دارد و با سیستم های هوادهی و پمپ هوا می توان آن را افزایش داد. برای اندازه گیری DO از سنسورهای نوری، شیمیایی و پلاروگرافی استفاده میشود که مدل های نوری بالاترین دقت را دارند.
