חמצן מומס במים על פני השטח

שיטת אזיד-וינקלר משמשת למדידת DO באתר, שם נאספים מים על פני השטח. מנגן (II) גופרתי ואשלגן הידרוקסיד מתווספים לדגימה, והחמצן המומס בדגימה מחמצן את המנגן ויוצר משקעים חומים. אזיד מתווסף בצורה של ריאגנט אלקליין יודי-אזיד שנרכש כדי לתקן את נוכחותם של ניטריטים, אשר נמצאים בדגימות שפכים ועלולים להפריע להליך חמצון וינקלר.

MnSO₄ + 2 KOH Mn(OH)₂ + K₂SO₄

4 Mn(OH)₂ + O₂ + 2 H₂O 4 Mn(OH)₃

חומצה גופרתית מתווספת לאחר מכן כדי חומצה את הפתרון, ואת המשקעים מתמוסס. בתנאים אלה, יודיד מן ריאגנט יודיד-אזיד אלקליין בפתרון מומר יוד.

2 Mn(OH)₃ + 3 H₂SO₄ Mn₂(SO₄₎₃ + 6 H₂O

Mn₂(SO₄)₃ + 2 KI 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 2 I₂

Thiosulfate משמש לאחר מכן כדי titrate יוד בנוכחות אינדיקטור עמילן נוסף.

4_{Na 2}S₂o₃ + 2 i₂ 2_{2 2}S₄o₆ + 4 Nai

4 מולים של S₂O₃^2- 1 מול של O₂

בנקודת הקצה של טיטרציה זו, הפתרון הכחול יתבהר. כמות החמצן המומס במדגם מכומתת ביחס ישיר לכמות תיאוסולפט הנדרשת כדי להגיע לנקודת הקצה.

X mL S₂O₃ X מ"ג/ל' O:

רמת חמצן מומסת של 6 מ"ג/ליטר מספיקה לרוב המינים הימיים. רמות חמצן מומסות מתחת ל-4 מ"ג/ליטר מלחיצים את רוב בעלי החיים הימיים. רמות חמצן מומסות מתחת ל-2 מ"ג/ל' לא יתמכו בחיים הימיים של אירובי(איור 5).

הכמות המרבית של חמצן שניתן להמיס במים משתנה לפיטמפרטורה (טבלה 1).

מדידות DO ב- mg/L מומרים ל- % רוויה באמצעות טמפרטורת המים ותרשים ההמרה שלהלן (איור 6).

רמות חמצן מומסות (% רוויה)
מעולה: 91 – 110
טוב: 71 – 90
הוגן: 51 – 70
עניים: < 50

איור 5. מדידות DO מומרות ל- % רוויה באמצעות טמפרטורת המים. טמפרטורת המים בציר האופקי העליון וערך DO הנמדד בציר האופקי התחתון. השתמש בסרגל כדי למתוח קו בין שני הערכים ולרשום היכן הקו פוגש את הציר האלכסוני האמצעי עבור % רוויה.

איור 6. רמת חמצן מומסת של 6 מ"ג/ליטר מספיקה לרוב המינים הימיים. רמות חמצן מומסות מתחת ל-4 מ"ג/ליטר מלחיצים את רוב בעלי החיים הימיים. רמות חמצן מומסות מתחת ל-2 מ"ג/ל' לא יתמכו בדגים ומתחת ל-1 מ"ג/ל' לא יתמכו ברוב המינים.

טבלה 1. כמויות מקסימליות של חמצן שניתן להמיס במים על ידי טמפרטורה.

נהרות הנעים באיטיות פגיעים במיוחד לרמות DO נמוכות, ובמקרים קיצוניים, רמות DO אלה יכולות להוביל לתנאים היפוקסיים, וליצור "אזורים מתים" שבהם החיים האירוביים אינם נתמכים עוד על ידי גוף מים(איור 7). ברגע שצמחים ובעלי חיים מתים, הצטברות משקעים המתרחשת יכולה גם להעלות את אפיק הנהר, ולאפשר לצמחים להתיישב מעל המים ולהוביל לאובדן הנהר יחד(איור 8). מים על פני השטח בגבהים גבוהים יותר פגיעים יותר לרמות DO נמוכות, שכן לחץ אטמוספרי פוחת עם הגדלת הגובה, ופחות גז חמצן מושעה במים.

רמות DO נמוכות תומכות בצורות חיים הנחשבים לא מושכים או לא מתאימים לשימוש אנושי, כולל עלוקות ותולעים מימיות(אוליגוצ'טה).

איור 7. מפה של ריכוזי חמצן מומסים על מדף לואיזיאנה מראה את אזור המת.

איור 8.  תמונה של הים הכספי מראה אוטרופיקציה חמורה בקצה הצפוני.