Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej		Rok:	Grupa:	Zespół:
Pracownia: Metody kontroli wód i ścieków	Temat ćwiczenia: Wykonanie pomiaru zawartości tlenu rozpuszczonego przy pomocy sondy tlenowej.	Nr ćwiczenia: 5
Data oddania sprawozdania:	Zwrot do poprawy:	Data oddania:	Data zaliczenia:	Ocena:

1. Wstęp teoretyczny.

Ogólnie rozpuszczalność gazów w wodzie zależy od ich charakteru, ciśnienia cząstkowego, temperatury wody, a w wodach naturalnych dodatkowo również od składu fizyczno-chemicznego i biologicznego wody.

W przeciwieństwie do rozpuszczalności substancji stałych, rozpuszczalność gazów w wodzie maleje ze wzrostem temperatury.

Największa rozpuszczalność gazów w wodzie jest więc w temperaturze 273 K (0oC). Rozpuszczalności niektórych gazów w wodzie w temperaturze 273 K (0oC) i przy ciśnieniu cząstkowym 101325 Pa (1 atm) podano w tab.1.

Tab.1 Rozpuszczalność gazów w wodzie w temperaturze 273 K i przy ciśnieniu 1 atm.

Gaz	Tlen	Azot	Wodór	Argon	Hel	Dwutlenek węgla
Rozpuszczalność, mg/dm3	69,45	29,42	21,42	57,8	9,7	3480

Tlen rozpuszczony występuje we wszystkich wodach naturalnych, stykających się

z powietrzem atmosferycznym. Pochodzi on głownie z atmosfery oraz niekiedy z procesów fotosyntezy roślin wodnych (wodorostów, glonów i planktonu).

Tak więc tlen, rozpuszczony występuje w wodach powierzchniowych i płytkich wodach

podziemnych, natomiast wody wgłębne pozbawione są tlenu zupełnie. Zawartość rozpuszczonego tlenu w wodach naturalnych wynosi od 0 do 14,0 mg/L O2 i rzadko przewyższa tą ostatnią wartość.

Ilość rozpuszczonego tlenu w mg/L O2 nie określa stopnia nasycenia wody tlenem w danych warunkach. W związku z tym zawartość tlenu w wodach naturalnych podaje się również w procentach nasycenia wody tlenem w danej temperaturze.

Stopień nasycenia wody tlenem jest to stosunek zawartości tlenu rozpuszczonego w badanej wodzie do maksymalnej zawartości tlenu w wodzie destylowanej w danej temperaturze przy ciśnieniu 760 mm Hg.

Procent nasycenia tlenem jest jednym z podstawowych wskaźników stopnia

zanieczyszczenia wód powierzchniowych, gdyż w wodach powierzchniowych,

zanieczyszczonych związkami organicznymi, część tlenu rozpuszczonego zużywana jest

na procesy biochemiczne (na utlenianie związków organicznych i oddychanie organizmów wodnych).

To biochemiczne zapotrzebowanie tlenu jest tym większe, im większy jest stopień zanieczyszczenia wody substancjami organicznymi.
Wobec czego nasycenie wody tlenem może spadać znacznie poniżej 100%.

Dla wód powierzchniowych czystych procent nasycenia wody tlenem wynosi prawie 100%, dla wód powierzchniowych o nieznacznym zanieczyszczeniu wynosi 80-95% nasycenia,

natomiast w wodach o wyraźnym zanieczyszczeniu zawartość tlenu spada do 40-50%

nasycenia. Jeżeli nasycenie wody tlenem w rzece spada poniżej 30%, to występuje zjawisko śnięcia ryb, a po spadku nasycenia do zera - w rzece dominują procesy anaerobowe (beztlenowe). Taki maksymalny deficyt tlenu w wodzie może być spowodowany przez odprowadzenie do rzeki nadmiernych ilości zanieczyszczeń organicznych, tj. znacznie przekraczających zdolność samooczyszczania się wód danego zbiornika.

W płytkich stojących wodach powierzchniowych przy silnym nasłonecznieniu

zachodzi nieraz zjawisko przesycenia wody tlenem (procent nasycenia wody tlenem

przekracza 100) na skutek intensywnej fotosyntezy roślin wodnych. W wyniku

fotosyntezy zachodzi asymilacja dwutlenku węgla przez rośliny wodne i wydzielanie

tlenu. Proces fotosyntezy przebiega tym intensywniej, im bardziej jest nasłoneczniona

woda. W związku z tym obserwuje się w zbiornikach wodnych sezonowe lub dobowe

wahania zawartości tlenu rozpuszczonego w wodzie. W dzień przy silnej fotosyntezie

zawartość tlenu rozpuszczonego może znacznie przekraczać 100% nasycenia, natomiast

w nocy zawartość tlenu w wodzie maleje na skutek zużywania go przez organizmy żywe

w procesach intensywnego oddychania.

Tlen rozpuszczony oznacza się w wodach powierzchniowych, w których jego

obecność jest nieodzownym warunkiem istnienia większości organizmów wodnych

biorących udział w procesie samooczyszczania się wód powierzchniowych oraz

w wodach, w których tlen rozpuszczony jest niepożądanym składnikiem, gdyż

w obecności agresywnego dwutlenku węgla zwiększa się intensywność procesu korozji

przewodów i urządzeń metalowych.

Celem ćwiczenia jest szybki pomiar zawartości tlenu rozpuszczonego w otrzymanej próbce wody w zakresie od 0 do 20 mg O₂/l.

2. Opis wykonania ćwiczenia.

Próbkę o pojemności 1000 ml przelałyśmy do zlewki, czujnik tlenowy zanurzyłyśmy w badanej cieczy, tak aby pod powierzchnią roztworu znalazły się wyprowadzenia termistorów umieszczone w bocznej ściance czujnika.


W czasie pomiarów należy zapewnić ruch cieczy przez jej mieszanie przy pomocy mieszadła magnetycznego. W zlewce umieścić termometr laboratoryjny w celu pomiaru temperatury. Odczytu zawartości tlenu w % nasycenia dokonać po ustaleniu się wskazań, jednak nie później niż 15 minut od rozpoczęcia pomiarów.

3. Obliczenia wyników.

Nasze odczytane dane:

$$\frac{9,0*95,3}{100} = 8,57\ mg\ O_{2}/l$$

$${\mathbf{Cp = Co*}\frac{\mathbf{P}}{\mathbf{760}}\backslash n}\backslash n$$

Cp – zawartość tlenu rozpuszczonego w próbce skorygowana dla ciśnienia
P – ciśnienia w trakcie pomiarów mm Hg (w dn. 7.05.2013 =733mmHg)
Co – wartość rozpuszczalności tlenu w wodzie w mg O₂/l dla ciśnienia 760 mm Hg w temp. pomiarów z tabeli

$$\mathbf{Cp = 8,57*}\frac{\mathbf{733}}{\mathbf{760}}\mathbf{= 8,26\ mg\ }\mathbf{O}_{\mathbf{2}}\mathbf{/l}\mathbf{\backslash n}$$

- Wpływ zawartości soli na rozpuszczalność tlenu w wodzie:

W otrzymanych próbkach wykonać pomiar substancji rozpuszczonych z wykorzystaniem konduktometru WTW. Na podstawie dokonanych pomiarów obliczyć poprawkę na zawartość tlenu wg zależności.

Cs = Cp * K

gdzie:
C- zawartość soli w badanej wodzie
K – współczynnik korekcyjny obliczany ze wzoru K = 1- 0,0048 x C
Cs- skorygowana wielkość stężenia tlenu w wodzie zawierającej sole

K = 1 − 0, 0048 * C ∖ n ∖ nK = 1 − 0, 0048 * 0, 092 = 0, 99 ∖ n ∖ n

Współczynnik korekcyjny dla naszej próbki wynosi 0,99.

Cs = 8, 26 * 0, 99 = 8, 18 mg O₂/l - skorygowana
wielkość stężenia tlenu w wodzie
zawierającej sole.

4. Wnioski.

Im większe ciśnienie tym zawartość tlenu rozpuszczonego jest większa, a im większa temperatura tym zawartość tlenu rozpuszczonego jest mniejsza.

W badanej próbce skorygowanej dla ciśnienia 733 mm Hg zawartość tlenu rozpuszczonego przy temperaturze 20,6^oC wynosi 8,18 mg O₂/l.

Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 27 listopada 2002 r. w sprawie wymagań, jakim powinny odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia (Dz. U. Nr 204, poz. 1728) możemy zakwalifikować naszą próbkę do pierwszej klasy jakości wód.