ออกซิเจนที่
ละลายในน้ำ
Dissolved Oxygen
in Water
ออกซิเจนที่ละลายในน้ำ Dissolved Oxygen
สิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ที่อาศัยอยู่ในน้ำต้องการปริมาณออกซิเจนแตกต่างกัน แต่โดยทั่วไปแล้วสิ่งมีชีวิตในน้ำต้องการออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำอย่างน้อยที่สุด 6 ppm เพื่อการเติบโตและการพัฒนาการของชีวิต อุณหภูมิของน้ำและระดับความสูงของพื้นที่มีอิทธิพลต่อปริมาณออกซิเจนที่สามารถละลายได้ในน้ำ หรือเรียกว่า “ค่าสมดุล” โดยทั่วไปแล้วพบว่าน้ำที่อุ่นกว่าไม่สามารถดึงหรือละลายออกซิเจนไว้ได้มากเท่ากับน้ำที่เย็นกว่า ในทำนองเดียวกันน้ำที่พบในระดับที่มีความสูงกว่าไม่สามารถดึงหรือละลายออกซิเจนไว้ได้มากเท่ากับน้ำที่พบในพื้นที่ระดับที่ต่ำกว่า
ปริมาณของออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่ตรวจวัดได้นั้น อาจจะสูงกว่าหรือต่ำกว่าค่าสมดุลได้ เนื่องจากแบคทีเรียในแหล่งน้ำจะใช้ออกซิเจนในขณะที่กำลังย่อยสลายเศษซากพืช ซากสัตว์ในแหล่งน้ำนั้น ซึ่งอาจทำให้ระดับของออกซิเจนที่ละลายในน้ำในแหล่งน้ำนั้นลดลง ในทางกลับกันพบว่าสาหร่ายในน้ำจะสร้างออกซิเจนในขณะที่ทำการสังเคราะห์แสง ซึ่งทำให้ในบางครั้งพบว่า ในช่วงฤดูร้อน ระดับของออกซิเจนที่ละลายในน้ำจะสูงกว่าในฤดูอื่น
ในการตรวจวัดออกซิเจนละลายน้ำสามารถทำได้โดยวิธีการไตเตรต ซึ่งอาจเก็บน้ำตัวอย่างมาตรวจวัดทันทีในห้องปฏิบัติการหรืออาจตรวจวัดในภาคสนามโดยชุดตรวจวัดออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ซึ่งจะมีคู่มือแสดงขั้นตอนการตรวจวัดอย่างชัดเจน
วิธีการตรวจวัด
1. วิธีการเก็บตัวอย่างน้ำ
1.1 ล้างบีกเกอร์พลาสติกและจุกขวดเก็บตัวอย่างน้ำ และล้างมือของผู้ทำการทดลองด้วยน้ำตัวอย่าง 3 ครั้ง
1.2 จุ่มขวดเก็บตัวอย่างลงในน้ำ ตัวอย่างให้จมอยู่ใต้ผิวหน้าน้ำจึงเปิดจุกและปล่อยให้น้ำไหลสู่ขวดจนเต็ม
1.3 เคาะขวดเก็บตัวอย่างน้ำเบา ๆ เพื่อไล่ฟองอากาศ
1.4 ปิดจุกขวดให้เรียบร้อย ในขณะที่ขวดเก็บตัวอย่างยังจมอยู่ในน้ำแล้วจึงยกขวดขึ้นจากน้ำ
1.5 ตรวจสอบอีกครั้งหนึ่งว่าไม่มีฟองอากาศอยู่ในขวด ถ้าพบว่ายังคงมีฟองอากาศอยู่ให้ทำการเก็บตัวอย่างน้ำใหม่ทันที ควรมีน้ำอยู่รอบ ๆ ตัวจุก
2. วิธีการเก็บรักษาตัวอย่างน้ำ
2.1 เติมแมกนีเซียมซัลเฟต 5 หยดและเติม Alkali Azide 5 หยด เทลงในน้ำตัวอย่าง แล้วปิดฝาให้สนิท
2.2 ใช้นิ้วชี้กดที่ฝาขวดไว้ (ดังภาพที่ 1) แล้วเขย่าสารให้เข้ากัน โดยคว่ำและหงายขวดขึ้นช้าๆ สลับกันไป พักไว้สักครู่ให้ออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่ถูกตรึงไว้ตกเป็นตะกอนสีน้ำตาล ถ้าน้ำตัวอย่างมีออกซิเจนที่ละลายในน้ำปริมาณมาก จะมีตะกอนสีน้ำตาลเข้มจำนวนมากที่ก้นขวด (ดังภาพที่ 2) และถ้าน้ำตัวอย่างมีออกซิเจนที่ละลายในน้ำปริมาณน้อยจะมีตะกอนสีน้ำตาลอ่อนปริมาณเล็กน้อย
คุณสามารถจัดเก็บตัวอย่างได้นานถึง 2 ชั่วโมงห หรือรอ 2 นาทีเพื่อแยกตัวอย่าง
ภาพที่ 1 วิธีเขย่าขวดที่ถูกต้อง
Figure 1: Shake the bottle
3. ทดลอง
3.1 เปิดฝาและเติมกรดซัลฟูริก (Sulfuric acid) 10 หยด ลงไปเพื่อละลายตะกอนสีน้ำตาลปิดฝาแล้วเขย่าให้เข้ากัน จะได้เป็นน้ำสีน้ำตาลใส
3.2 ล้างขวดพลาสติกด้วยน้ำตัวอย่าง จากนั้นเทน้ำเปล่าลงในเครื่องหมาย 5 มิลลิลิตร แล้วปิดฝาให้สนิท
3.3 เพิ่มหยด 1 น้ำแป้ง (Starch Indicator) ลงไปทำปฏิกิริยากับน้ำตัวอย่างเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน (ดังน้ำตัวอย่างขวดที่ 3 ในภาพที่ 3)
3.4 หาปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ โดยการไตเตรตด้วยไธโอซัลเฟต (Thiosulfate) 0.025N จนกว่าสีน้ำเงินของน้ำตัวอย่างจะเป็นน้ำใส (ดังน้ำตัวอย่างขวดที่ 4 ในภาพที่ 3) ถือเป็นจุดยุติ
3.5 อ่านค่าปริมาณไธโอซัลเฟตที่ใช้ไป คูณจำนวนดังกล่าวเป็น 10 และซึ่งก็คือค่าปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำนั่นเอง
3.6 บันทึกค่าปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่ได้จากนักเรียนทุกกลุ่มใส่ลงในใบบันทึกข้อมูล
3.7 หาค่าเฉลี่ยของปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่วัดโดยนักเรียนทุกกลุ่มถ้าค่าที่วัดได้จากนักเรียนทุกกลุ่มแตกต่างจากค่าเฉลี่ยไม่เกิน ±1 มิลลิกรัม/ลิตร (mg/l) ถือว่ายอมรับได้แต่ถ้าไม่เป็นไปตามนี้ให้ทำการตรวจวัดซ้ำใหม่
3.8 เทของเหลวที่ใช้แล้วทั้งหมดจากการตรวจวัดลงในขวดสำหรับทิ้งน้ำยา
ความเข้มข้นต่ำ:
ในขั้นตอนที่ 3.2 เทน้ำเปล่าลงในเครื่องหมาย 10 มิลลิลิตร และในขั้นตอนที่ 3.5 คูณด้วย 5
Life forms living in water require varying amounts of oxygen. In general, aquatic organisms require at least 6 ppm dissolved oxygen for water to grow and develop. Water temperature and elevation affect the amount of oxygen dissolved in water, or “balance”. Water at higher elevations cannot pull or dissolve oxygen as well as water found at lower elevations.
The amount of dissolved oxygen in the water that is measured may be higher or lower than the equilibrium value because the bacteria in the water source use oxygen while breaking down debris. The bacterial waste in the water may cause the level of dissolved oxygen in the water to be lower. On the other hand, it is found that algae in water produce oxygen while doing photosynthesis which can increase the amount of dissolved oxygen. In the summer the level of oxygen dissolved in water is typically higher than in other seasons.
Measurements of dissolved oxygen can be done by titration. Water samples may be collected immediately in the laboratory or may be measured in the field by measuring dissolved oxygen in water. The manual will show the measurement procedure clearly.
Measurement method
1. Method of water sampling
1.1. Clean the glass bottle and your hands with water 3 times.
1.2 Dip the sample bottle into the water. Let it sink under the surface of the water, then open the stopper and let the water flow into the bottle to full.
1.3 Tap the water bottle gently to remove any bubbles.
1.4 Close the bottle while the sample bottle is still submerged in the water. Then lift bottle from the water.
1.5. Check again that there are no bubbles in the bottle. If there are still bubbles, immediately recollect the sample. There should be some water around the stopper.
2. How to preserve water samples
2.1 Add 5 drops of magnesium sulfate and 5 drops of Alkali Azide into the sample water. Then close the lid.
2.2 Using your index finger on the cap of the bottle (Figure 1), shake the mixture. Invert the bottle slowly and alternate positions holding for a moment to mix the dissolved oxygen and magnesium sulfate in the water into brown sludge. If the sample water contains large concentrations of dissolved oxygen, there will be a lot of dark brown sediment in the bottom of the bottle (Figure 2). If the dissolved oxygen concentration is low, there will be only a small amount of brown sediment.
You may store the sample up to 2 hours or wait 2 minutes for the sample to separate.
ภาพที่ 2: ตะกอนสีน้ำตาลของออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่ถูกตรึงไว้
Figure 2: Brown sludge of dissolved oxygen in the water
3. Experiment
3.1 Open the lid and add 10 drops of Sulfuric Acid to dissolve the brown sludge. Close the lid and shake well. It will appear as clear brown water.
3.2 Rinse the plastic bottle with sample water then fill it to the 5 mL mark and replace the cap.
3.3 Drop 1 drop of the starch indicator into the container to react and create blue water. (As shown in bottle 3 or Figure 3).
3.4 Determine the amount of oxygen dissolved in water. Perform thitium sulphate titration (Thiosulfate) by dropping 0.025N drops into the container until the blue of the sample water is clear. (As shown in bottle 4 of Figure 3).
3.5 Read the amount of thiosulfate used. Multiply that by 10, and that is the amount of dissolved oxygen in the water itself.
3.6 Record the amount of dissolved oxygen in the water from all students in the record sheet.
3.7 Find the mean of dissolved oxygen in the water measured by all students. If the values measured by all students differ from the average less than ± 1 mg/L, they are acceptable. But if they do not, follow this to make a new measurement.
3.8. Pour all of the used liquid from the measuring vessel into the waste bottle.
Low Concentrations:
In step 3.2, fill the plastic bottle to the 10 mL mark, and in step 3.5, multiply by 5.
ขวดที่ 1: เปิดฝาและเติมกรดซัลฟูริก ลงไปเพื่อละลายตะกอนสีน้ำตาลปิดฝา จะได้เป็นน้ำสีน้ำตาลใส
Bottle 1: The Sulfuric Acid dissolves the brown sludge. It will appear as clear brown water.
ขวดที่ 2: เติม Alkali Azide ลงไปเพื่อทำให้น้ำตัวอย่างเกิดสีเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำแป้ง
Bottle 2: Alkali Azide is added to make the sample water color more transparent.
ขวดที่ 3: หยดน้ำแป้ง (Starch Indicator) ลงไปทำปฏิกิริยากับน้ำตัวอย่างเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน
Bottle 3: Drop 1 drop of the starch indicator into the container to react and create blue water.
ขวดที่ 4: โดยการไตเตรตด้วยไธโอซัลเฟต (Thiosulfate) 0.025N จนกว่าสีน้ำเงินของน้ำตัวอย่างจะเป็นน้ำใส ถือเป็นจุดยุติ
Bottle 4: Perform thitium sulphate titration (Thiosulfate) by dropping 0.025N drops into the container until the blue of the sample water is clear.