Общепринятое в аквариумистике понимание значения аэрации для оборотной аквасистемы в общем-то верно. Основным агентом в этом процессе является кислород. Кислород участвует в реакциях окисления, объем и глубина которых являются залогом жизни не только в аквариуме, но и на Земле в целом. От содержания в воде кислорода зависит не только дыхательная функция гидробионтов, но и ряд физических параметров воды как раствора.
Для химических веществ, к коим относится и кислород в практике принят параметр растворимости в воде. Растворимость газов в воде наибольшим образом зависит от давления газа и температуры воды. В любительской рыбоводной практике давление газа обычно опускается, поскольку насыщение воды кислородом чаще всего ведется по безнапорной технологии и показатель давления практически неподконтролен аквариумисту. Температурная составляющая растворимости кислорода довольно динамична и хорошо управляема. Градиент растворимости кислорода в зависимости от температуры воды достаточно велик.
Температура (°С) | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 |
Растворимость (мг./л.) | 9,02 | 8,67 | 8,33 | 8,02 | 7,92 |
Одновременно температура воды влияет и на потребность в кислороде гидробионтов. Чем выше температура тем интенсивнее идет обмен веществ в живых организмах. На поддержание высокой интенсивности обмена веществ нужно больше кислорода.
На растворимость кислорода в воде оказывает влияние соленость. Не редко на практике в терапевтических или физиологических целях возникает необходимость введения в воду поваренной или иной соли. В таблице представлена динамика зависимости растворимости кислорода от солености воды.
Соленость при Т 26°С ( ‰) | 0 | 10 | 20 | 30 | 35 |
Растворимость (мг./л.) | 8,1 | 7,7 | 7,2 | 6,8 | 6,6 |
Косвенно на уровень содержания кислорода в воде оказывает влияние насыщенность органическими и неорганическими веществами. Кислород извлекается из воды в результате протекания некоторых неорганических химических реакций (химическое потребление кислорода - ХПК). Разложение органического вещества также требует расхода кислорода (биологическое потребление кислорода - БПК). Удаление из аквариума веществ требующих на свой метаморфоз кислорода, способствует повышению содержания его в воде. Таким образом организация вывода из системы кислородактивных соединений способствует повышению уровня содержания кислорода в воде.
Переход кислорода в воду предлагается рассматривать в три этапа.
Переход газообразного кислорода на границу раздела сред газ - жидкость. Газообмен идет за счет процессов диффузии и конвекции и осуществляется сравнительно быстро.
Переход через границу раздела газ - жидкость. Этот процесс диффузионный. Диффузия в воде проходит очень медленно. Диффузия кислорода через поверхностную пленку определяется прежде всего химией воды и кислорода. С увеличением температуры скорость диффузии возрастает. Примеси поверхностно-активных веществ уменьшают коэффициент переноса кислорода. Лимитирующая роль также принадлежит и толщине пленки - пограничного слоя слоя на разделе вода - газ. Турбулентность и перемешивание уменьшают толщину пленки, тем самым повышается скорость перехода кислорода в воду. Также перемешивание воды позволяет привлечь в процесс захвата кислорода водой еще и свойства конвекции, которая является более кислородактивным процессом нежели диффузия.
Переход кислорода с поверхности раздела в жидкость. Процесс осуществляется главным образом за счет конвекции.
Для определения содержания кислорода в воде обычно пользуются методом Винклера или оксиметром. Оба метода без особых затрат времени позволяют определить содержание растворенного кислорода с точностью 0,1 мл/л.
Метод Винклера.
Реактивы.
Раствор хлористого марганца MnCl2 4H2O. Растворить 600 г. соли в дистиллированной воде и довести объем до 1 л.
Щелочно-йодистый раствор. 320 г .NaOH и 600 г. NaJ растворяют в дистиллированной воде и после охлаждения доводят объем до 1 л.
Раствор серной кислоты H2SO4 . 280 мл концентрированной серной кислоты приливают к 500 мл. дистиллированной воды и после охлаждения доводят объем до 1 л.
Растворимый крахмал. 1,0 г.разводят небольшим количеством холодной дистиллированной воды, вливают в 100 мл. кипящей дистиллированной воды и кипятят в течении 1-3 мин. раствор крахмала должен быть прозрачным. Его консервируют добавлением салициловой кислоты (0,15 г/100мл)
Раствор тиосульфата натрия Na2S2O3 5H2O. 5 г. реактива разводят в 1 л. дистиллированной воды. Для консервации добавляют 1-3 мл. хлороформа. использовать рекомендуется по истечении нескольких дней после приготовления.
Ход определения.
В 100 г. отобранной воды добавляют 1 мл. раствора MnCl2 и 1 мл. щелочно-йодистого раствора. После этого сосуд с пробой закрывают, так чтобы не осталось пузырьков воздуха. Проба перемешивается. Дальнейшая обработка проводится после того. как образовавшийся в пробе осадок осядет и будет занимать не более 1/3 объема склянки.
Не взмучивая осадка добавит 1 мл. раствора серной кислоты. Закрыв склянку, чтобы не осталось пузырьков воздуха перемешать содержимое до полного растворения осадка. Проба готова к титрованию.
При непрерывном перемешивании титруют раствором тиосульфата до тех пор пока проба не станет слабо желтого цвета. Добавляют затем небольшое количество раствора крахмала (проба приобретает голубой цвет). Продолжают титровать до полного обесцвечивания.
Снимают с бюретки отсчет с точностью до 0,01 мл.
Вычисление
концентрации
растворенного в воде
кислорода. Расчет
проводится по
формуле
O2=160n/(V-2)
мг/л
где n - объем
пошедшего на
титрование
тиосульфата; (V-2) -
истинный объем
кислородной склянки
за вычетом воды,
вытесненной при
добавлении в
процессе фиксации
кислорода 1 мл.
MnCl2
и 1 мл.
щелочно-йодистого
раствора.
При достаточном опыте можно ориентироваться и по поведению обитателей аквариума. Рыба не должна плавать уткнувшись ртом в поверхность воды и не должна учащенно, жадно "глотать" воду. Улитки мелании при недостатке кислорода покидают грунт и собираются на стенках аквариума.
Потребность в кислороде у разных рыб разная. Кроме того имеется разница в потреблении кислорода в зависимости от времени суток, физиологического и психологического состояния, от возраста рыб. Существуют понятия летальной и минимально допустимой величины насыщения воды кислородом. Минимально допустимая величина насыщения воды кислородом находится в пределах 3-5 мгр/л. Гидробионты могут жить при минимальном показателе кислорода, но они находятся в условиях риска. Минимальный показатель насыщения воды кислородом справедлив для рыб в спокойном состоянии. Для того чтобы имелся запас по концентрации кислорода в воде, нужно обеспечит превышение минимального уровня, здесь можно рекомендовать 6 мг/л. Естественно, повышение содержания в воде кислорода до 100%-го насыщения обеспечит более комфортный режим культивирования гидробионтов.
Из принятых в аквариумной практике методик насыщения воды кислородом барботаж является самым распространенным и достаточно эффективным. Хотя барботаж не позволяет достичь стопроцентного насыщения воды кислородом, тем не менее поддерживать физиологически благоприятный режим дли гидробионтов он позволяет. Конечно здесь не идет речь о сверхплотных посадках. Кроме технологической простоты барботаж еще позволяет использовать кинетическую энергию воздуха для оборудования эрлифта - воздушного насоса. Принцип эрлифта используется в аквариумной практике издавна при изготовлении фильтров.
Эрлифт представляет собой трубу с открытыми концами в которую нагнетается воздух.
![]() Принцип действия насоса основан на разности между удельным весом воды окружающей трубу снаружи, и удельным весом водо-воздушной смеси, наполняющей трубу. На работу эрлифта влияет диаметр трубы, количество подаваемого воздуха, величина заглубления насоса, величина подъема воды, размер пузырьков воздуха, степень шероховатости стенок трубы. |
Повышения количества кислорода растворенного в воде можно добиться используя в технологии не воздух, а газообразный кислород. Еще большего эффекта по насыщению воды кислородом достигают путем оксигенации. Однако такой путь технически гораздо более сложен и требует наличия напорной водопроводной системы. Оксигенация позволяет перешагнуть 100%-й рубеж насыщения воды кислородом, что в свою очередь дает возможность применения сверхплотной посадки и увеличить темпы роста рыб.
Перенасыщение воды кислородом и другими газами также как и недостаток кислорода, отрицательно действует на рыб. При этом возникает патологическое состояние, называемое газовой эмболией, которое вызывается закупоркой пузырьками воздуха мелких, в основном жаберных, кровеносных сосудов. Развитие болезни обусловлено быстрой сменой парциального давления кислорода и других газов (в основном азота) в воде. Обычно парциальное давление газов крови рыбы уравновешено с парциальным давлением газов в воде. При быстром изменении этого давления может возникнуть избыток газов в крови и образование пузырьков, которые являются причиной гибели рыб.
При применении
технологий создающих
насыщение воды
газами свыше ста
процентов их
растворимости,
необходимо
обеспечить медленный
процесс повышения
концентрации
растворенных газов.
Опубликовано с
позволения автора.
Первоисточник здесь:
![]()
|