Teoria dhe matja e oksigjenit të tretur
Oksigjeni i tretur (DO) është një masë e sasisë së oksigjenit të tretur në një sistem. Matjet zakonisht merren në ujë duke përdorur një sondë DO dhe njehsor. Ligji i Henrit thotë se përqendrimi i gazit në një tretësirë është drejtpërdrejt proporcional me presionin e pjesshëm të atij gazi mbi tretësirë. Konstantja e Ligjit të Henrit është një faktor proporcionaliteti, dhe po kështu është specifike për gazin në tretësin që matet.
Presioni i pjesshëm i oksigjenit është në fakt një matje e aktivitetit termodinamik të molekulave të tij. Shpejtësia me të cilën oksigjeni shpërbashkohet dhe reagon nuk përcaktohet nga përqendrimi i tij, por nga presioni i pjesshëm i tij. Atmosfera e Tokës përbëhet nga 20.9% oksigjen, dhe në nivelin e detit atmosfera është 100% e ngopur me oksigjen.
Përqindja e ngopjes është sasia e DO e pranishme për sasinë e DO të mundshme në një temperaturë dhe presion të caktuar. Ngopja në përqindje është një njësi e zakonshme për matjen e DO pasi bazohet në presionin e pjesshëm të një gazi; pra është i saktë për përcaktim në çdo tretës.
Matjet e përqendrimit të DO mund të përdorin gjithashtu njësitë e pjesëve për milion (ppm) ose miligramë për litër (mg/L). Në metra që raportojnë përqendrimin e DO në ppm ose mg/L, tretësi gjithmonë supozohet të jetë ujë. Në tretës të tjerë si vajrat ose acidet, konstanta e Ligjit të Henrit do të ishte e ndryshme. Në ato raste, duhet të përdoret përqindja e ngopjes pasi është e gabuar të përdoret ppm ose mg/L.
Efektet e temperaturës dhe presionit
Me rritjen e temperaturës së një tretësire, lëvizja e grimcave brenda asaj tretësire rritet. Me lëvizje më të madhe të grimcave, gazrat e tretur ikin më lehtë nga tretësira. Në ujë të ngrohtë, oksigjeni është më pak i tretshëm ndërsa në ujë të ftohtë, oksigjeni është më i tretshëm. Përqendrimi i DO në ujërat e ngopur me ajër zvogëlohet me rritjen e temperaturës.
Presioni atmosferik zvogëlohet me rritjen e lartësisë. Meqenëse ka presion të pjesshëm më të ulët, oksigjeni është më pak i tretshëm në lartësi më të larta. Përqendrimi i DO në ujërat e ngopur me ajër zvogëlohet me rritjen e lartësive.
Aplikimet
Matjet e cilësisë së ujit janë jetike për monitorimin e mjedisit. Në liqenet dhe lumenjtë e qetë, prishja e lëndës organike mund të shkaktojë rritjen e niveleve të baktereve. Bakteret aerobike konsumojnë oksigjen, duke shkaktuar një mungesë që mund të shkaktojë “vdekjen” e një trupi ujor, duke vrarë bimët dhe kafshët ujore.
Akuakultura është mbarështimi, rritja dhe korrja e bimëve dhe kafshëve në të gjitha llojet e mjediseve ujore. Oksigjeni i tretur u nevojitet peshqve, zooplanktonit dhe bimëve për të mbijetuar dhe riprodhuar. Matjet DO përdoren për të monitoruar dhe kontrolluar mjedisin e kërkuar për sukses.
Impiantet e trajtimit të ujërave të zeza mbështeten në bakteret për të zbërthyer përbërjet organike që gjenden në ujë. Nëse sasia e oksigjenit të tretur në ujërat e zeza është shumë e ulët, këto baktere do të vdesin dhe do të ndodhin kushte septike. Sasia e DO duhet të monitorohet vazhdimisht për të siguruar trajtimin e duhur të mbetjeve.
Monitorimi i BOD, OUR dhe SOUR
BOD (Kërkesa biokimike për oksigjen) është një matje që tregon përqendrimin e lëndës organike të biodegradueshme të pranishme në një kampion uji. Mund të përdoret për të përcaktuar cilësinë e përgjithshme të ujit dhe shkallën e ndotjes së tij. BOD mat shkallën e marrjes së oksigjenit nga mikroorganizmat në një mostër uji në një temperaturë fikse gjatë një periudhe të caktuar kohore. Për të siguruar që të gjitha kushtet e tjera janë të barabarta, një sasi shumë e vogël farë mikroorganizmi i shtohet çdo kampioni që testohet. Mostrat mbahen në 20°C në errësirë për pesë ditë. Humbja e oksigjenit të tretur gjatë inkubacionit quhet BOD5. BOD është një test empirik që përcakton kërkesat relative për oksigjen të ujërave të zeza, efluenteve dhe ujërave të ndotura.
OUR (Oxygen Uptake Rate) përdoret për të përcaktuar aktivitetin biologjik të një sistemi për sa i përket konsumit të oksigjenit ose shkallës së frymëmarrjes. Përkufizohet si miligramë për litër oksigjen të konsumuar në orë. Kjo matje tregon shpejtësinë e proceseve metabolike në trajtimin e llumit, duke ndihmuar operatorët të përcaktojnë stabilitetin e lëndëve të ngurta pas tretjes.
SOUR (Specific Oxygen Uptake Rate) përcakton gjithashtu konsumin e oksigjenit të një sistemi, por përkufizohet si miligramët e oksigjenit të konsumuar për gram lëndë të ngurta të pezulluara të paqëndrueshme (VSS) në orë. Kjo matje e shpejtë ka shumë përparësi: matje e shpejtë e ngarkesës organike ndikuese dhe biodegradueshmërisë, tregues i pranisë së mbetjeve toksike ose frenuese, shkalla e qëndrueshmërisë dhe e gjendjes së një kampioni dhe llogaritja e shkallës së kërkesës për oksigjen në pika të ndryshme në basenin e ajrimit.
Llojet e sondave të oksigjenit të tretur
Matësit e oksigjenit të tretur të Hanna-s përdorin një nga dy llojet e zakonshme të sondave ndijuese: sensorë polarografikë dhe sensorë galvanikë.
Sondat polarografike DO përbëhen nga një elektrodë pune (katodë) dhe një kundër elektrodë (anodë). Në këto elektroda aplikohet një tension polarizues që është specifik për reduktimin e oksigjenit. Një membranë e hollë e përshkueshme nga gazi izolon elementët e sensorit nga kampioni i ujit, por lejon që oksigjeni të kalojë. Oksigjeni që kalon nëpër membranë zvogëlohet në katodë, duke shkaktuar një rrymë nga e cila përcaktohet përqendrimi i oksigjenit. Sondat polarografike me dy elektroda përdorin anodën si elektrodë referimi.
Sondat galvanike DO përbëhen nga një elektrodë pune (katodë) dhe një kundër elektrodë (anodë) që veprojnë si bateri për të prodhuar një tension specifik për reduktimin e oksigjenit. Një membranë e hollë e përshkueshme nga gazi izolon elementët e sensorit nga kampioni i ujit, por lejon që oksigjeni të kalojë. Oksigjeni që kalon nëpër membranë zvogëlohet në katodë, duke shkaktuar një rrymë nga e cila përcaktohet përqendrimi i oksigjenit.
Vera dhe birra ndikohen të dyja nga oksigjeni në faza të ndryshme gjatë prodhimit dhe ruajtjes. DO është një parametër i rëndësishëm për t’u monitoruar për ata që dëshirojnë të prodhojnë produkte të qëndrueshme dhe me cilësi të lartë.
