Tuesday, 9 July 2024

เข้าใจกับ Dissolved Oxygen คืออะไร พารามิเตอร์หลักคุณภาพน้ำ

Dissolved oxygen คืออะไร

Dissolved oxygen (เขียนย่อว่า DO) หรือออกซิเจนที่ละลายในน้ำคือปริมาณออกซิเจนที่มีอยู่ในน้ำ เป็นตัวแปรสำคัญในการประเมินสุขภาพของระบบนิเวศทางน้ำ ซึ่งส่งผลต่อทุกสิ่งตั้งแต่การอยู่รอดของปลาและสิ่งมีชีวิตในน้ำอื่นๆ ไปจนถึงคุณภาพน้ำโดยรวม

การทำความเข้าใจออกซิเจนละลายน้ำและความหมายของออกซิเจนสามารถช่วยในการจัดการแหล่งน้ำได้ดีขึ้น และรับประกันความยั่งยืนของสิ่งมีชีวิตในน้ำ

Dissolved oxygen คืออะไร?

Dissolved oxygen คือระดับของออกซิเจนอิสระที่ไม่ผสมอยู่ในน้ำหรือของเหลวอื่นๆ เป็นตัวแปรสำคัญในการประเมินคุณภาพน้ำ ออกซิเจนที่มีอยู่ในน้ำอย่างอิสระ ซึ่งแตกต่างจากออกซิเจนที่ถูกพันธะทางเคมีในโมเลกุลของน้ำ (H₂O)

ออกซิเจนที่ละลายมีอยู่เป็นโมเลกุลของ O₂ แต่ละตัวที่ผสมกับน้ำ ออกซิเจนรูปแบบนี้จำเป็นต่อการหายใจของสิ่งมีชีวิตในน้ำเช่น ปลา สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง และจุลินทรีย์

เนื่องจากมีอิทธิพลต่อสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ภายในแหล่งน้ำ ในทางชลวิทยา (การศึกษาทะเลสาบ) ออกซิเจนที่ละลายน้ำเป็นปัจจัยสำคัญรองจากตัวน้ำ เท่านั้นระดับออกซิเจนละลายน้ำที่สูงหรือต่ำเกินไปอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำและส่งผลต่อคุณภาพน้ำ

ออกซิเจนไม่ผสมหรือออกซิเจนอิสระ (O2) คือออกซิเจนที่ไม่ถูกพันธะกับองค์ประกอบอื่นใด ออกซิเจนที่ละลายน้ำคือการมีอยู่ของโมเลกุล O2 อิสระเหล่านี้ภายในน้ำ โมเลกุลออกซิเจนที่ถูกพันธะในน้ำ (H2O) อยู่ในสารประกอบและไม่นับรวมกับระดับออกซิเจนที่ละลายน้ำ

ซึ่งคุณก็สามารถจินตนาการได้ว่าโมเลกุลออกซิเจนอิสระจะละลายในน้ำได้มากเท่ากับที่เกลือหรือน้ำตาลทำเมื่อคนให้เข้ากัน

แหล่งที่มาของ Dissolved oxygen

Dissolved oxygen จะเข้าสู่น้ำผ่านแหล่งหลักสองแหล่ง:

  • การแพร่กระจายของบรรยากาศ: ออกซิเจนจากอากาศกระจายไปทั่วผิวน้ำ กระบวนการนี้ได้รับการปรับปรุงเพื่อเพิ่มออกซิเจนลงในน้ำเช่น คลื่นและลม ซึ่งเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับการแลกเปลี่ยนออกซิเจน
  • การสังเคราะห์ด้วยแสง: พืชน้ำและสาหร่ายผลิตออกซิเจนในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง เมื่ออยู่ท่ามกลางแสงแดด สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะแปลงคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นกลูโคสและออกซิเจน แล้วปล่อยออกซิเจนลงไปในน้ำ

ปัจจัยที่ส่งผลต่อระดับออกซิเจนที่ละลายน้ำ

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อระดับออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ซึ่งมีความสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ต่างๆ ดังต่อไปนี้

  • อุณหภูมิ: น้ำเย็นสามารถกักเก็บออกซิเจนที่ละลายน้ำได้มากกว่าน้ำอุ่น เมื่ออุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้น ความสามารถในการละลายของออกซิเจนจะลดลง
  • ความเค็ม: น้ำจืดสามารถกักเก็บออกซิเจนที่ละลายน้ำได้มากกว่าน้ำทะเล ระดับความเค็มที่สูงขึ้นจะลดความสามารถของน้ำในการละลายออกซิเจน
  • ความดัน: ความดันบรรยากาศที่สูงขึ้นจะทำให้ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน ที่ระดับความสูงที่สูงกว่าซึ่งความดันลดลง ระดับออกซิเจนที่ละลายในน้ำจะลดลง
  • กิจกรรมทางชีวภาพ: การหายใจของสิ่งมีชีวิตในน้ำและการสลายตัวของสารอินทรีย์ต้องใช้ออกซิเจนที่ละลายในน้ำ กิจกรรมทางชีวภาพที่สูงอาจทำให้ระดับ DO ลดลง โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีมลพิษทางอินทรีย์อย่างมาก
  • ความปั่นป่วน: การเคลื่อนไหวของน้ำ เช่น กระแสน้ำ คลื่น และน้ำตก ช่วยเพิ่มการผสมออกซิเจนจากอากาศลงน้ำ และเพิ่มระดับ DO

การวัดออกซิเจนละลายน้ำ

ระดับออกซิเจนที่ละลายน้ำสามารถวัดได้ได้แก่โดยวิธีการวิเคราะห์ทางเคมีขั้นพื้นฐาน (วิธีการไทเทรต) วิธีการวิเคราะห์เคมีไฟฟ้า (วิธีอิเล็กโทรดไดอะแฟรม) และวิธีการวิเคราะห์โฟโตเคมี (วิธีเรืองแสง) วิธีอิเล็กโทรดไดอะแฟรมเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ดังต่อไปนี้

1. วิธีการทางเคมี: วิธีการไตเตรทของ Winkler เป็นเทคนิคแบบดั้งเดิมที่มีความแม่นยำ ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมีที่ระบุปริมาณออกซิเจนในน้ำ

แม้ว่าวิธี Winkler เป็นวิธีการมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับสำหรับการวิเคราะห์ออกซิเจนละลายน้ำ แต่ก็มีข้อกังวลหลายประการเช่นวิธีการนี้อาจเกิดปัญหาจากข้อผิดพลาดของมนุษย์ ความไม่ถูกต้อง สารปนเปื้อนในตัวอย่าง และการรบกวน

วิธีนี้การวัดต้องใช้ความชำนาญและมีประสบการณ์เพื่อให้ได้การวัดที่มีความแม่นยำสูง

2. วิธีการเคมีไฟฟ้า: เครื่องวัดชนิดนี้มาพร้อมอิเล็กโทรดที่ไวต่อออกซิเจน ให้การวัดที่รวดเร็วและแม่นยำ โดยมีเซนเซอร์ 2 ประเภทได้แก่โพรบกัลวานิก (Galvanic) และโพลาโรกราฟี (Polarographic)

เนื่องจากโพรบทั้งสองมีแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ จึงต้องใช้ “เวลาอุ่นเครื่อง” ก่อนใช้ในการจะวัด DO ในน้ำ วิธีนี้ใช้งานง่ายแต่ต้องมีการดูแลโพรบหมั่นเติมน้ำยา Electrolyte

3. วิธีการแบบออปติคอล: เซ็นเซอร์ DO แบบออปติคัลใช้วัสดุเรืองแสงหรือฟลูออเรสเซนต์ที่จะเปลี่ยนคุณสมบัติเมื่อมีออกซิเจน ถือเป็นวิธีการที่ทันสมัยและเชื่อถือได้ในการวัดระดับ DO

วิธีการนี้ให้ความแม่นยำสูงใช้งานง่าย ไม่ต้องดูแลรักษาหัววัดบ่อย แต่เครื่องวัดยังคงมีราคาสูง

ความสำคัญของออกซิเจนที่ละลายน้ำ

ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตที่ใช้ออกซิเจนทุกชนิด และการมีอยู่ของออกซิเจนในน้ำก็มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาระบบนิเวศทางน้ำให้แข็งแรง

คำว่า “ออกซิเจนที่ละลายน้ำ” (DO) หมายถึงออกซิเจนอิสระที่ไม่ผสมอยู่ในน้ำที่สิ่งมีชีวิตในน้ำสามารถใช้ได้ และมีความสำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ:

  • สิ่งมีชีวิตในน้ำ: สิ่งมีชีวิตในน้ำส่วนใหญ่ต้องการออกซิเจนในการหายใจ ระดับ DO ที่ต่ำสามารถนำไปสู่ภาวะขาดออกซิเจน ทำให้เกิดความเครียด และอาจนำไปสู่การเสียชีวิตของมวลได้
  • คุณภาพน้ำ: ระดับ DO ที่สูงบ่งบอกถึงคุณภาพน้ำที่ดีและความสามารถในการสนับสนุนระบบนิเวศที่หลากหลายและดีต่อสุขภาพ
  • การย่อยสลาย: ระดับ DO ที่เพียงพอเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสลายตัวแบบแอโรบิกของอินทรียวัตถุ ซึ่งช่วยในการรักษาสมดุลของสารอาหารในแหล่งน้ำ
  • ตัวบ่งชี้มลพิษ: ระดับออกซิเจนที่ละลายในน้ำต่ำอาจเป็นตัวบ่งชี้มลพิษ เช่น การมีอยู่ของสารอาหารส่วนเกินที่นำไปสู่ภาวะยูโทรฟิเคชัน

บทสรุป

ออกซิเจนที่ละลายน้ำเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของระบบนิเวศทางน้ำที่ดี โดยการทำความเข้าใจแหล่งที่มา ปัจจัยที่ส่งผลต่อระดับน้ำ และความสำคัญของน้ำ เราสามารถดำเนินการตามขั้นตอนที่มีข้อมูลครบถ้วนในการจัดการและปกป้องแหล่งน้ำของเรา

การรับรองระดับออกซิเจนละลายน้ำที่เพียงพอไม่เพียงแต่สนับสนุนสิ่งมีชีวิตทางน้ำที่หลากหลายและเจริญรุ่งเรืองเท่านั้น แต่ยังรักษาคุณภาพโดยรวมและความสมดุลของสภาพแวดล้อมทางน้ำอีกด้วย