KONCENTRACE KYSLÍKU VE VODĚ

Transkript

1 KONCENTRACE KYSLÍKU VE VODĚ Eva Hojerová, PřF JU v Českých Budějovicích Stanovení koncentrace rozpuštěného O 2 ve vodě Koncentrace O 2 ve vodě je významným parametrem běžně zjišťovaným při výzkumu vlastností vodstva jako životního prostředí. V praxi je indikátorem kvality a čistoty povrchových vod a v neposlední řadě má koncentrace kyslíku rozhodující vliv i na odvětví hospodářství - chov ryb. Například optimální koncentrace O 2 pro lososovité ryby je 8-10 mg.l -1. Při nízkých koncentracích přibližně pod 3 mg.l -1 hynou ryby a další vodní organismy. Rozpustnost O 2 ve vodě se jako u ostatních plynů řídí Henryho zákonem, který říká, že rozpustnost plynu za dané teploty je přímo úměrná jeho parciálnímu tlaku nad hladinou. Aktuální koncentraci kyslíku ve vodě ovlivňují především teplota, tlak, salinita, hloubka a hladina (styčná plocha a její povrch). Kyslík rozpuštěný ve vodě se udržuje v rovnovážném stavu, z kterého je vychylován především dvěma přirozenými procesy: tzv. deoxygenací (úbytek kyslíku při biochemickém rozkladu organických látek, např. rozklad těl mrtvých organismů na rybničním dně) a fotosyntézou (přísun kyslíku jako vedlejšího produktu fotosyntézy). Kyslíkovou rovnováhu potom dorovnává tzv. reaerace, tedy výměna kyslíku mezi vzduchem a vodou (pokud je O 2 ve vodě málo, samovolně se rozpouští). Jednou z metod běžně používanou pro stanovení koncentrace rozpuštěného O 2 ve vodě je titrační jodometrická metoda (založená na oxidačních schopnostech kyslíku, přesnost ± 0.05 mg.l -1 ). Úkol: Jaká je koncentrace kyslíku rozpuštěného v chladné vodě a ve vodě pokojové teploty? *Sestavte titrační aparaturu

2 *Určete koncentraci (standartizace) thiosíranu disodného - do titrační baňky nalijte 50ml H 2 O - přidejte 0,25ml H 2 SO 4 (provede vyučující!) - přidejte 0,25ml roztoku I a II - přidejte 8ml KIO 3 - do byrety nalijte thiosíran a odkapávejte z byrety tak dlouho až bude roztok světle žlutý - přidejte 1-2 kapky škrobu (vznikne modré zabarvení) - titrujte až do odbarvení - na byretě odečtěte spotřebu thiosíranu a vypočítejte jeho molaritu (moly na litr) - spotřebu dosaďte do vzorce (vzorec pro samostudium, viz. Literatura) - c = 0,0816/ x ml *Připravte si vzorky - změřte a zapište si teplotu vody - do vypláchnuté lahvičky se zábrusovým hrdlem (50ml, 100ml) napusťte vodu a uzavřete, bez bubliny! (nejlépe je pouštět vodu po skle nebo zavírat láhev pod hladinou) - přidejte 0,25ml roztoku I a 0,25ml roztoku II (na 50ml vzorku) - uzavřete a převrácením promíchejte (je-li ve vzorku O 2, vznikne rezavá sraženina) - přidejte 0,25ml H 2 SO 4 (na 50ml vzorku, provede vyučující!), převrácením míchejte dokud se sraženina nerozpustí (popisují následující chemické reakce, viz. Literatura) - vzorek přelijte do titrační baňky a titrujte thiosíranem do světle žlutého zabarvení - přidejte 1-2 kapky škrobu (vznikne modré zabarvení) - titrujte až do odbarvení - na byretě odečtěte spotřebu thiosíranu a vypočítejte koncentraci O 2 - se všemi vzorky dodržujte stejný postup *Výpočet - O 2 a thiosíran reagují v poměru 1:4 (1 mol O 2 : 4 mol S 2 O 3-2 ) - po vynásobení mol. hmotností O 2 (32g/mol -1 ) získáte koncentraci O 2 v mg/l -1

3 do rovnice dosaďte vypočtenou koncentraci thiosulfátu sodného (A) a jeho spotřebu (B) koncentrace O 2 = mg/l -1 Titrovali jste správně? Správnost svých výpočtů, pro jednotlivé teploty, porovnejte s tabulkou. Čím mohou být způsobeny odchylky mezi vaším měřením a tabulkou? Která voda obsahovala více rozpuštěného kyslíku? Z tabulky vyčtěte, jaká je závislost mezi teplotou vody a koncentrací O 2 ve vodě? Co by se stalo se pstruhem v létě v mělkém rybníku plném kaprů? Co to napovídá o kaprech? Tab: Rozpustnost O 2 ve vodě při tlaku Pa (Pitter a kol. 1987). T O 2 T O 2 T O 2 ( C) (mg l -1 ) ( C) (mg l -1 ) ( C) (mg l -1 )

4 Primární produkce fotosyntetických organismů Téměř všechny organismy na Zemi jsou ať už přímo nebo nepřímo závislé na činnosti primárních producentů, autotrofů (především). Autotrofové nebo jinak primární producenti přeměňují anorganický uhlík na organický (procesem zvaným fotosyntéza). Tím uhlík zpřístupňují dalším organismům a tvoří tak základ potravní pyramidy. Na pevnině fotosyntetizují hlavně rostliny, ve vodě bakterie, sinice a řasy. Primární produkce (PP) vyjadřuje přírůstek nové biomasy vytvořené těmito organismy. PP fytoplanktonu lze poměrně jednoduše stanovit z koncentrace kyslíku rozpuštěného ve vodě, tzv. metodou tmavých a světlých lahví. Ve tmavé láhvi se koncentrace O 2 díky respiraci snižuje, naopak ve světlé se v důsledku fotosyntézy (i po snížení o dýchání) zvyšuje. Odečtením obou hodnot od sebe dostaneme primární produkci systému. PP je závislá na faktorech prostředí (živiny, teplota, světlo), na koncentraci fotosyntetických pigmentů, na vlastním složení společenstva atd. Úkol: Vypočítejte primární produkci fytoplanktonu ve vodném vzorku. *Podle předchozího návodu sestavte titrační aparaturu a vypočítejte koncentraci thiosíranu disodného *Příprava vzorků (A nebo B) A) - do vypláchnutých lahviček se zábrusovým hrdlem (50ml, 100ml) napusťte vodu a uzavřete, bez bubliny! (nejlépe je pouštět vodu po skle nebo zavírat láhev pod hladinou) - polovinu lahví obalte hliníkovou folií tak, aby dovnitř nepronikalo světlo (temnotní varianta) - všechny lahve nechte ve stejných podmínkách inkubovat aspoň 8 hodin na světle (tmavé lahve by se mohly zahřívat, proto umístěte všechny lahve do společné vodní lázně, aby byl teplotní rozdíl co nejmenší) - inkubaci ukončete ve stejnou dobu, změřte a zapište si teplotu vody a do všech lahviček přidejte reagencie a titrujte podle předchozího návodu (viz. Úkol 1) - vypočítejte koncentraci O 2 rozpuštěného ve vodě B) - do vypláchnutých lahviček se zábrusovým hrdlem (50ml, 100ml) napusťte na světle a ve tmě inkubované vzorky vody (dodá vyučující) a bez bubliny! uzavřete - pode předchozího návodu přidejte reagencie a titrujte (viz. Úkol 1) - vypočítejte koncentraci O 2 rozpuštěného ve vodě *Výpočet PP - od koncentrace kyslíku ve světelné variantě odečtěte koncentraci O 2 tmavé varianty - výsledek vydělte hodinami inkubace a dostanete PP O 2 v mg.l -1.hodina -1

5 Kolik mg kyslíku vyprodukoval váš vzorek? Pro představu reálné biomasy přepočítejte PP kyslíku na organickou hmotu. 1 g vyprodukovaného O 2 odpovídá v průměru 0,73g suché organické hmoty (~14,7 kj). Porovnejte vaší PP s údaji v tabulce. Pokuste se odhadnout do jaké kategorie kvality vody patří váš vodní zdroj? - Eutrofní, mezotrofní nebo oligotrofní? Biotop Lokalita Období O 2 průzračnost mg.l -1.den -1 Kvalita vody vody Rybník Nesyt červenec 7,19 eutrofní < 2 m Rybník Huntov červenec ,84 mezotrofní ~ 1-2 m Pískovna Vlkov červenec ,79 mezotrofní ~ 1-2 m Jezero Plešné červenec ,45 oligotrofní > 3 m