Độ hòa tan của ôxy là gì?
Độ hòa tan của ôxy đề cập đến mức độ ôxy tự do, không kết hợp, có mặt trong nước hoặc chất lỏng khác. Đây là một tham số quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước vì ảnh hưởng của nó đến các sinh vật sống trong một hồ, sông hay suối. Trong việc nghiên cứu về hồ học (nghiên cứu về hồ), ôxy hòa tan là yếu tố cần thiết chỉ sau nước một mình. Mức độ ôxy hòa tan quá cao hoặc quá thấp đều có thể gây hại cho đời sống dưới nước và ảnh hưởng đến chất lượng nước.
Ôxy không phản ứng, hoặc ôxy tự do (O2), là ôxy không liên kết với bất kỳ yếu tố nào khác. Ôxy hòa tan là sự hiện diện của các phân tử O2 tự do trong nước. Có thể tưởng tượng rằng phân tử ôxy tự do tan trong nước tương tự như muối hoặc đường tan trong nước khi được khuấy đều.
Hình ảnh về phân tử ôxy không liên kết trong nước
Ôxy hòa tan và sự sống trong nước
Ôxy hòa tan là cần thiết cho nhiều hình thái sự sống bao gồm cá, động vật không xương sống, vi khuẩn và thực vật. Những sinh vật này sử dụng ôxy trong quá trình hô hấp, tương tự như sinh vật trên cạn. Cá và giun sử dụng ôxy để hô hấp qua mang, trong khi cây cỏ và vi tảo yêu cầu ôxy hòa tan để hô hấp khi không có ánh sáng để quá trình quang hợp diễn ra. Lượng ôxy hòa tan cần thiết thay đổi từ sinh vật này sang sinh vật khác. Các sinh vật ăn sinh vật đã chết, cua, hàu và giun chỉ cần số lượng ôxy tối thiểu (từ 1-6 mg/L), trong khi cá sống ở nước cạn cần mức ôxy cao hơn (từ 4-15 mg/L).
Các vi sinh vật như vi khuẩn và nấm cũng cần ôxy hòa tan. Những sinh vật này sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy vật liệu hữu cơ ở đáy nước. Quá trình phân hủy vi sinh là một nguồn cung cấp chất dinh dưỡng quan trọng. Tuy nhiên, nếu có quá nhiều vật liệu hữu cơ phân hủy (do rong rêu và sinh vật khác chết), trong một hồ nước không có sự lật đổ thường xuyên hoặc không có sự lật đổ (còn được gọi là bền định), ôxy ở mức nước thấp hơn sẽ bị tiêu thụ nhanh hơn.
Ôxy hòa tan được hình thành như thế nào?
Ôxy hòa tan đi vào nước qua không khí hoặc như một sản phẩm từ quá trình của các cây cỏ khác nhau, rong rêu và các loài thực vật sống trong nước khác. Từ không khí, ôxy có thể chậm rã từ từ qua bề mặt nước, hoặc nhanh chóng được kết hợp thông qua quá trình thông khí, bất kể tự nhiên hay nhân tạo. Các nguyên nhân nhân tạo có thể là gió (tạo ra sóng), thác nước, nguồn nước ngầm hoặc các công trình thủy điện lớn.
Ôxy hòa tan cũng được tạo ra như một sản phẩm phụ của quá trình quang hợp từ vi tảo, tảo, rong và các loài thực vật sống trong nước khác.
Hình ảnh về cách ôxy hòa tan đi vào nước
Hậu quả của mức ôxy hòa tan không bình thường
Nếu nồng độ ôxy hòa tan giảm xuống dưới một mức nhất định, tỷ lệ tử vong của cá sẽ tăng lên. Cá cảnh nhạy cảm như cá hồi không thể sinh sản nếu mức ôxy hòa tan xuống dưới 6 mg / L. Ở đại dương, cá ven bờ bắt đầu tránh các khu vực có nồng độ ôxy dưới 3,7 mg / L, với một số loài cụ thể hoàn toàn rời bỏ khu vực khi mức độ giảm xuống dưới 3,5 mg / L. Dưới 2,0 mg / L, các sinh vật không xương sống cũng rời đi và dưới 1 mg / L thậm chí cả các sinh vật sống dưới sàn biển cũng sẽ bị giảm sự phát triển và tỷ lệ tử vong.
Khối lượng ôxy hòa tan thông thường
Mức độ ôxy hòa tan có thể thay đổi liên tục do sự thông khí và quang hợp, hô hấp và phân hủy. Trong hệ thống nước ngọt như hồ, sông và suối, nồng độ ôxy hòa tan sẽ thay đổi theo mùa, địa điểm và độ sâu nước. Ví dụ, tại sông Pompton ở New Jersey, nồng độ ôxy hòa tan trung bình dao động từ 12-13 mg / L vào mùa đông và giảm xuống 6-9 mg / L vào mùa hè. Tại hồ Crooked ở Indiana, các nghiên cứu cho thấy nồng độ ôxy hòa tan biến đổi theo mùa và độ sâu nước từ 12 mg / L (bề mặt, mùa đông) xuống 0 mg / L (độ sâu 32 m, cuối mùa hè), với việc lật đổ đầy đủ ở mùa xuân và mùa thu giữ nguyên các mức độ DO xung quanh 11 mg / L cho tất cả các độ sâu.
Trong các sông và suối, nồng độ ôxy hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ. Nước ngầm thường có nồng độ DO thấp, nhưng các dòng nước được cung cấp bởi nước ngầm có thể chứa nhiều ôxy hơn do việc xâm nhập của nước lạnh và sự kết hợp diễn ra.
Nước biển chứa ít ôxy hơn nước ngọt, do đó nồng độ ôxy trong đại dương thường thấp hơn nước ngọt. Ở nước bề mặt đại dương, nồng độ ôxy hòa tan hàng năm trung bình dao động từ 9 mg / L gần cực đến 4 mg / L gần xích đạo, và nồng độ ôxy thấp hơn ở độ sâu lớn hơn. Có nồng độ ôxy thấp ở gần xích đạo bởi vì độ mặn cao hơn.
Một số tiểu bang yêu cầu mức tối thiểu của ôxy hòa tan trong nước; ở Michigan, mức tối thiểu là 7 mg / L cho cá nước lạnh và 5 mg / L cho cá nước ấm; ở Colorado, "Sinh vật nước lạnh Hạng 1" yêu cầu 6 mg / L, và "Sinh vật nước ấm Hạng 1" yêu cầu mức độ ôxy tối thiểu là 5 mg / L. Để mô phỏng hệ thống môi trường lý tưởng, hồ nước ngọt cần khoảng 8 mg / L ôxy để tăng trưởng tối ưu và yêu cầu cho hồ biển dao động từ 6-7 mg / L ôxy dựa trên mức độ muối.
Nguồn: Fondriest Environmental, Inc. [^1^]
[^1^]: Độ hòa tan của ôxy. (n.d.). Fondriest. Retrieved September 23, 2021, from https://www.fondriest.com/environmental-measurements/parameters/water-quality/dissolved-oxygen/
