ปริมาณออกซิเจนในน้ำ

 

ปริมาณออกซิเจนในน้ำ และเครื่องมือวิเคราะห์หาปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ

 

 

        ออกซิเจนเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการดำรงชีวิตเนื่องจากสิ่งมีชีวิตทั้งพืช และสัตว์ย่อมต้องการออกซิเจน
เพื่อใช้ในการหายใจ และเจริญเติบโต โดยปัจจัยหลักขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดันบรรยกาศ และความเค็ม ซึ่งสัม
พันธ์
กันดังนี้ ออกซิเจนละลายในน้ำได้น้อยเมื่ออุณหภูมิสูง เช่นเดียวกับน้ำที่มีความเค็มสูงจะมีออกซิเจนละลาย
ในน้ำได้น้อย
แต่สำหรับความดันบรรยากาศเมื่อความดันบรรยากาศสูงจะส่งผลให้ออกซิเจนละลายในน้ำได้ดีอย่าง
เป็นนัย

        Dissolved Oxygen หรือที่รู้จักกันว่า DO คือปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำทั้งหมด โดยปกติแหล่งของ
ออกซิเจนเหล่านี้ได้มาจากบรรยากาศ การสังเคราะห์แสงของพืชที่อาศัยอยู่ในน้ำ หรือจากขบวนการเคมีอื่นๆ ในน้ำ
โดยแหล่งน้ำบางแหล่งมีแร่ธาตุทำปฏิกิริยากันทำให้เกิดออกซิเจนละลายในน้ำ

แหล่งน้ำตามธรรมชาติจะพบค่า DO อยู่ที่ประมาณ 5-7 มิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L) โดยค่าน้ำที่ดีจะต้องพบค่า
DO อยู่ที่ 5-8 mg/L ส่วนน้ำเสียจะพบค่า DO อยู่ที่ 3 mg/L หรือต่ำกว่า จากข้ำงต้นจะเห็นว่าปริมาณออกซิเจน
ในน้ำมีความสำคัญโดยตรงต่อสัตว์น้ำมาก เช่น ปลา ซึ่งมีความสัมพันธ์กันดังนี้

 


วิธีการทดสอบหาปริมาณออกซิเจนในน้ำ (Dissolved Oxygen)

1.ใช้หลักการวิเคราะห์ทางเคมี หรือการไตเตรต (Titration)

โดยใช้หลักการที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างไอโอดีนกับปริมาณออกซิเจนในน้ำตัวอย่าง ไอโอดีนที่เกิด
ขึ้นจะทำปฏิกิริยาพอดีกับออกซิเจนที่อยู่ในน้ำทั้งหมด เรียกวิธีนี้ว่า วิธีวิเคราะห์ Winkler ซึ่งเป็นวิธีที่นิยม
ใช้กันมากที่สุด โดยในปัจจุบันได้ถูกดัดแปลงให้สามารถใช้วิเคราะห์น้ำจากบริเวณที่แตกต่างกัน หรือถูก
ใช้เพื่อวัดปริมาณออกซิเจนในน้ำที่ระดับความลึกต่ำงๆ ไม่ว่าจะเป็นอ่างเก็บน้ำ หรือแม่น้ำ

2.ใช้เครื่องวัดปริมำณออกซิเจน หรือดีโอมิเตอร์ (DO Meter) / วิธีเมมเบรนอิเล็กโทรด

โดยอาศัยหลักการที่ออกซิเจนเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนของอิเล็กโทรด ซึ่งภายในอิเล็กโทรดจะประกอบ
ด้วยขั้วแคโทด และแอโนดจุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ (โพแทสเซียมคลอไรด์) ออกซิเจนที่เคลื่อน
ที่ผ่านเมมเบรนเข้ำมาจะเกิดปฏิกิริยารีดักชันที่แคโทด และเกิดออกซิเดชันที่ขั้วแอโนด ทำให้เกิดกระแส
ไฟฟ้ำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณออกซิเจนที่ซึมผ่านเข้ามาทำให้เราสามารถหาปริมาณออกซิเจนในน้ำ
ได้ในหน่วยการวัดมิลลิกรัมต่อลิตร วิธีนี้ถูกจัดว่าเป็นวิธีที่สะดวกสำหรับการวัดค่าออกซิเจนในน้ำในการลง
ภาคสนาม เนื่องจากการใช้งานที่ง่าย สะดวก รวดเร็ว และให้ผลที่ถูกต้องแม่นยำสูง โดยในปัจจุบันมีให้
เลือกหลายแบบทั้งแบบพกพา หรือแบบติดตั้งเป็นระบบเพื่อควบคุมตลอดเวลาประโยชน์ด้านต่างๆของ
การวัดค่าออกซิเจนในน้ำ

ประเภทของเซ็นเซอร์วัดปริมาณออกซิเจนในน้า (Dissolved Oxygen sensors)

     ประเภทของเครื่องมือการหาปริมาณออกซิเจนในน้ำโดยจัดแบ่งตามชนิดของเซ็นเซอร์ประกอบด้วย 2 
ประเภท ได้แก่ Optical sensors และ Electrochemical Sensors ดังนี้

         1. Optical Sensors

      เซ็นเซอร์ชนิดนี้ไม่ต้องใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ในการหาปริมาณออกซิเจนในน้ำ แต่จะอาศัยหลักการ 
Luminescent ของแสงที่จำกัดความยาวคลื่น และควบคุมค่าความเข้มของแสงให้ตกกระทบผ่านเลนส์ จากนั้น
สามารถคำนวณผลค่าออกซิเจนในน้ำจากค่าความแตกต่างความเข้มแสงระหว่างทางส่งไป-กลับ ทำให้ได้ผล
การวัดที่เสถียร และแม่นยำ อีกทั้งยังมีอายุกำรใช้งานที่ยาวนาน ดูแลรักษาง่าย แต่ราคาค่อนข้างสูง


 

       2. Electrochemical Sensors

     เซ็นเซอร์ชนิดนี้ภายในจะประกอบด้วยขั้วแคโทด และขั้วแอโนด สารละลายอิเล็กโทรไลต์ และเมมเบรน 
โดยแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้
     - Galvanic Sensors เซ็นเซอร์ชนิดนี้ใช้วัสดุตะกั่วกับทอง หรือตะกั่วกับเงิน เป็นขั้วแคโทด โดยใช้หลักการ
โพลาไลซ์ สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าเพื่อทำปฏิกิริยาได้ด้วยตัวเอง ดังนั้นเซ็นเซอร์ชนิดนี้จึงไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่
     - Polarographic Sensors เซ็นเซอร์ชนิดนี้ใช้วัสดุทอง ทองคำขาว หรือพาลาเดียม เป็นขั้วแคโทด และ
จะต้องใช้แรงดันไฟฟ้าจากภายนอก (แบตเตอรี่) เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้กับ Polarographic cell

 

     วิธีการดูแลรักษาหัววัดเซ็นเซอร์แบบ Electrochemical

- ไม่ควรปล่อยให้อิเล็กโทรไลต์แห้ง หมั่นเติมอย่ำงสม่ำเสมอ

- ควรใส่การ์ดป้องกันเมมเบรนฉีกขาดขณะวัดตัวอย่าง

- เมื่อไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานให้ทำความสะอาดหัววัดด้วยน้ำกลั่นแล้วเก็บแบบแห้ง