Rozpustený kyslík vo vode: prečo ho merať a ako vybrať správny prístroj?
Voda môže vyzerať úplne čisto a napriek tomu v nej môže byť kyslíka príliš málo.
Rozpustený kyslík (DO – Dissolved Oxygen) je množstvo kyslíka, ktoré je fyzikálne rozpustené vo vode. Je veľmi dôležitý pre ryby a ďalšie vodné organizmy, ale aj pre biologické procesy v čistiarňach odpadových vôd, pri úprave vody alebo v rôznych technologických procesoch.
Ak sa staráte o rybník, akvárium alebo inú vodnú nádrž, údaj o rozpustenom kyslíku vám môže povedať oveľa viac než samotný pohľad na vodu.
Koľko kyslíka je vo vode?
Rozpustený kyslík sa najčastejšie udáva v mg/l (ppm) alebo ako % nasýtenia.
Množstvo kyslíka vo vode však nie je stále. Mení sa napríklad podľa:
- teploty vody,
- atmosférického tlaku,
- pohybu a premiešavania vody,
- salinity,
- množstva vodných rastlín a mikroorganizmov.
Veľmi zjednodušene platí, že čím je voda teplejšia, tým menej kyslíka dokáže obsahovať.
To je jeden z dôvodov, prečo môže byť situácia v rybníku úplne iná v chladnom jarnom dni a počas horúceho letného obdobia.
Prečo je kyslík dôležitý pre ryby?
Ryby získavajú kyslík z vody pomocou žiabier. Ak koncentrácia rozpusteného kyslíka klesne príliš nízko, ryby sú vystavené stresu a pri výraznom nedostatku môže dôjsť až k ich úhynu.
Problém môže byť najvýraznejší v teplom počasí, najmä v stojatých vodách s veľkým množstvom organických látok.
Zaujímavé je, že množstvo kyslíka vo vode sa môže počas dňa výrazne meniť. Vodné rastliny a riasy cez deň pri fotosyntéze kyslík produkujú, zatiaľ čo v noci kyslík spotrebúvajú.
Preto môže mať voda ráno úplne inú hodnotu rozpusteného kyslíka ako popoludní.
Ako môžeme rozpustený kyslík zmerať?
Existuje niekoľko spôsobov merania.
1. Elektrochemická kyslíková sonda
Toto je jedna z najčastejšie používaných metód.
Sonda sa ponorí do vody a prístroj zmeria elektrický signál vznikajúci pri elektrochemickej reakcii kyslíka. Moderné oxymetre pritom dokážu automaticky zohľadniť aj teplotu vody a podľa konkrétneho prístroja tiež atmosférický tlak alebo salinitu.
Výhodou je predovšetkým rýchle meranie priamo vo vode.
Elektrochemické sondy môžu byť polarografické alebo galvanické. Pri polarografickej sonde je potrebná polarizácia elektródy, zatiaľ čo galvanická sonda je pripravená na meranie bez tejto čakacej doby.
Pre používateľa je však podstatnejšie nie to, ako elektróda funguje vo vnútri, ale že pri správnom použití dostane rýchlo údaj o koncentrácii kyslíka.
2. Optická kyslíková sonda
Optické senzory používajú úplne iný princíp. Kyslík ovplyvňuje luminiscenciu špeciálnej vrstvy na senzore a prístroj z tejto zmeny vypočíta koncentráciu kyslíka.
Ich veľkou výhodou je, že pri meraní nespotrebúvajú kyslík zo vzorky a nevyžadujú elektrolyt ako klasické polarografické sondy.
Optické sondy sú preto veľmi zaujímavé pri dlhodobom monitorovaní a tam, kde je dôležitá jednoduchšia údržba.
3. Chemické metódy
Rozpustený kyslík je možné stanoviť aj chemicky. Klasickou metódou je Winklerova titrácia.
Ide o presnú laboratórnu metódu, ale pre bežné meranie v rybníku nie je veľmi praktická. Vyžaduje odber vzorky, chemikálie a niekoľko krokov spracovania.
Na rýchle meranie priamo pri vode je preto oveľa pohodlnejší oxymeter.
4. Spektrofotometrické stanovenie
Rozpustený kyslík je možné stanoviť aj pomocou chemickej reakcie, pri ktorej vznikne farebný produkt. Jeho intenzitu následne zmeria spektrofotometer.
Táto metóda je vhodná predovšetkým na laboratórne stanovenie jednotlivých vzoriek a môže byť praktická pre používateľov, ktorí už spektrofotometer používajú na ďalšie parametre vody.
Čo je lepšie: mg/l alebo % nasýtenia?
Obe hodnoty môžu byť užitočné.
mg/l hovorí, koľko kyslíka je skutočne rozpusteného v jednom litri vody.
% nasýtenia porovnáva nameranú hodnotu s množstvom kyslíka, ktoré môže voda za daných podmienok maximálne obsahovať.
A práve tu je dôležitá teplota a tlak.
Napríklad voda pri nižšej teplote dokáže obsahovať viac kyslíka ako teplá voda. Preto samotné číslo bez informácie o teplote nemusí vždy poskytovať úplný obraz.
Kvalitné oxymetre preto merajú spolu s kyslíkom aj teplotu a výsledok podľa nej automaticky korigujú. Niektoré prístroje umožňujú zohľadniť aj atmosférický tlak a salinitu.
Na čo si dať pri meraní pozor?
Pri rozpustenom kyslíku je veľmi dôležitý spôsob merania.
Ak napríklad naberieme vodu do pohára a necháme ju chvíľu stáť, jej obsah kyslíka sa môže zmeniť. Kontakt so vzduchom, premiešavanie alebo naopak státie vzorky môžu ovplyvniť výsledok.
Pri elektrochemickej sonde je navyše potrebné dodržať správne podmienky merania. Sonda môže kyslík počas merania spotrebúvať, preto je potrebný dostatočný pohyb vody okolo senzora.
Pozor treba dávať aj na:
- správnu kalibráciu sondy,
- stav membrány,
- vzduchové bubliny na senzore,
- teplotu vody,
- správne zohľadnenie tlaku a salinity,
- dostatočné premiešanie vody pri elektrochemickom meraní.
Aký prístroj si vybrať?
Ak potrebujete rýchlo zmerať kyslík priamo v rybníku, nádrži, akváriu alebo inom vodnom zdroji, najpraktickejším riešením je prenosný oxymeter so sondou.
Pre pravidelné terénne merania je dôležité, aby bol prístroj jednoduchý na obsluhu a aby sonda umožňovala pohodlné meranie v požadovanej hĺbke.
Ak potrebujete merať kyslík dlhodobo alebo nepretržite, vhodnejší môže byť procesný systém s kyslíkovou sondou.
A ak pracujete v laboratóriu a analyzujete väčšie množstvo rôznych parametrov vody, môže byť výhodné použiť spektrofotometer alebo laboratórny oxymeter.
Jednoduché pravidlo na záver
Chcem vedieť, koľko kyslíka je práve teraz vo vode → oxymeter.
Chcem kyslík sledovať dlhodobo → procesný alebo optický senzor.
Chcem analyzovať vzorky v laboratóriu → laboratórny oxymeter alebo chemická/spektrofotometrická metóda.
A ak meriate vodu kvôli rybám, jedna hodnota vám môže často povedať viac než samotný vzhľad vody. Čistá voda nemusí byť voda bohatá na kyslík – a práve preto sa oplatí kyslík zmerať.