Назад в библиотеку

Обзор разработок и исследований растворенного кислорода.
Параметры

Автор: Сунил Дж. Кулькарни
Источник: http://oaji.net/

Аннотация

Содержание органических веществ в сточных водах выражается как химическая потребность в кислороде и биологическая потребность в кислороде. Содержание растворенного кислорода в воде важно для выживания водных организмов. Выброс высоких органических отходов в реки, озера и на побережье влияет на рыб и других животных и растений в воде. Содержание растворенного кислорода в воде является мерой качества воды. Различные факторы влияния растворенного кислорода воды включают температуру, частоту дыхания водных организмов, загрязняющие вещества в воде и поток воды. Различные исследователи провели исследования для изучения факторов влияния растворенного кислорода и влияния изменения растворенного кислорода на водную жизнь. Данная статья суммирует исследования, проведенные в отношении растворенного кислорода и его влияния на водную жизнь, а также факторы, влияющие на содержание растворенного кислорода в воде.

Изменение цвета текста

Ключевые слова: органическое вещество, химическая потребность в кислороде, температура, аквариум, экосистема.

ВВЕДЕНИЕ

Ненасыщенное органическое вещество потребляет растворенный кислород из воды. Сброс сточных вод в водоемы, озера, реки и моря, увеличивает органическое содержание вещества в воде ,измеряется как: химическая потребность в кислороде (ХПК), биологическая потребность в кислороде (БПК). В содержании растворенного кислорода (РК) также важен параметр качества воды. Между РК и ХПК воды. [1,2] Удаление органических веществ из сточных вод широко используемая область исследования. Удаление органических веществ из сточных вод, может осуществляться различными физическими методами лечения, с последующими вторичными, биологическими методами лечения. Биологические методы лечения включают процесс активного ила и капельные фильтры. [3,4] Абсорбция является одним из наиболее эффективных методов удаления органических веществ из сточных вод. [5-8]

Другие передовые методы лечения, такие как мембранное разделение ,также являются эффективными для очистки сточных вод. [9,10] Растворенный кислород зависит от качества воды. Высокая температура означает низкое растворение кислорода, поскольку растворимость уменьшается с температурой. Также это указывает на высокую ХПК для воды. Механизмы, участвующие в колебании РК в воде - это дыхание, дезоксигенация, фотосинтез и диффузия. Были проведены различные исследования для изучения разных аспектов изменения РК в отельных частях морей, рек, озер и водохранилищ. В настоящей статье суммируются общие исследования и исследования по РК .Это влияет в водной жизни ,на параметры и изменения РК.

РАСТВОРЕННЫЙ КИСЛОРОД: ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК

Натарджан и другие, провели исследование таких факторов, как растворенный кислород, температура и испарение в морском аквариуме. [11] Эти три фактора обычно вызывают проблемы в аквариуме. Они заметили, что работа канистрового фильтра, освещения и насоса вызвала повышение температуры на 1,3 градуса. Крышка аквариума вызвала повышение температуры на 0,5 градуса Цельсия. Они предположили, что перфорированную крышку можно использовать для минимизации повышения температуры. Также испарение вызывает увеличение солености воды. Этот эффект можно свести к минимуму, добавив обработанную обратным осмосом воду. Джек и др. изучил растворенный кислород в прибрежной зоне. [12] Они проанализировали репрезентативные пробы поверхностных и подземных вод. Они изучали различные качественные параметры, такие как температура воды, растворенный кислород, соленость и РН.

По их словам, наличие пластика и твердых отходов влияет на растворенный кислород и, следовательно, на экосистему. По их мнению, снижение уровня растворенного вещества может привести к каскаду неблагоприятных воздействий на экосистему, приводящих к вредным воздействиям на прибрежную зону в морской системе.

Хайдер и др. провели обзор по моделям растворенного кислорода и биохимической потребности в кислороде. [13] Они также представили методы кинетики углеродистой биохимической потребности в кислороде (УБПК) и азотистой биохимической потребности в кислороде (АБПК). Согласно их обзору, большая часть исследований направлена на методы решения проблем. Адекватных исследований для понимания этого механизма не существует. Предполагается, что прежде чем найти решение проблемы, необходимо как следует изучить этот механизм. Неадекватное понимание часто приводит к неэкономичности и неэффективности решений.

Гаутам изучал влияние загрязнения на растворенный кислород воды. Он проводил исследования гималайской воды. Было отмечено, что в течение мая концентрация растворенного кислорода колеблется от 1,8 мг/л до 6,3 мг/л. В течение июня это значение было все еще низким. По индийским стандартам эта вода действительно подпадает под класс Е. Это указывает на то, что вода не подходит для купания, мытья и общественного питания.

Хаас и остальные исследовали влияние растворенного кислорода на физиологию и флуоресценцию герматипических кораллов и донных водорослей. [15] Они обнаружили, что водоросли устойчивы к очень низкому уровню кислорода. Существует определенное пороговое значение, ниже которого наблюдается потеря коралловой ткани и смертность. Согласно этому исследованию потеря коралловой ткани при гипоксии оказывает значительное влияние на процессы взаимодействия кораллов и водорослей.

Шарма и др. разработали математическую модель для связи поглощения с содержанием растворенного кислорода. [16] Они использовали метод Винклера для измерения растворенного кислорода пробы воды. Был использован инструмент MATLAB для корреляции растворенного кислорода с поглощением. Они обнаружили, что значения из модели были близки со значениями, полученными методом Винклера.

Коэле провел исследование различных параметров, включая растворенный кислород, на выживаемость Notropis Topeka. [17] Он изучал такие параметры, как оптимальная температура, критический нижний уровень кислорода и критический тепловой максимум. Согласно этим исследованиям, температура и растворенный кислород не сильно влияли на популяцию Notropis Topeka .

Батлер и др. провели исследования по развитию кислородной толерантности у аборигенных рыб и ряда экзотических видов. [18] Ллойд провел исследование по влиянию растворенного кислорода на яды радужной форели. [19] согласно этому исследованию, существует возможность тесной связи между токсичностью и растворенным кислородом. Также было отмечено, что эффект снижения концентрации кислорода более преобладает в растворе аммиака. По его словам, скорость дыхательного потока влияет на концентрацию яда. Исследование проводилось на речной воде двух рек Ганга и Ямуна во время Magh Mela by Kaur and Verma. [20] Они заметили, что такие параметры, как pH, мутность, РК, БПК ХПК, были выше допустимых пределов. Они выделяли из воды различные патогенные микроорганизмы. Значения растворенного кислорода были получены в диапазоне от 3,1 до 4,5 мг/л.Значения БПК варьировали от 11 до 13 мг/л. Они пришли к выводу, что вода в Сангаме трех рек не пригодна для питья, мытья и орошения.

Харгривз и Такер провели исследование по измерению растворенного кислорода в аквакультуре. [21] Концентрация растворенного кислорода в аквакультуре меняется очень быстро. Причинами, по мнению этих исследователей, могут быть быстрое потребление в дыхании водной флорой и фауной, низкая скорость диффузии кислорода в воду из атмосферы и низкая растворимость кислорода в воде.

Араойе провел исследование вариации растворенного кислорода в озере Аса Илорин в Нигерии. [22] Он обнаружил, что растворенный кислород колеблется от 7,60 до 8,20 мг/л. Более низкие значения до наблюдались им в октябре-ноябре, а более высокие-в октябре-ноябре, марте-апреле. Растворенный кислород на дне озера составлял 2,5 мг/л, а на вершине-8,20 мг/л. Он заметил, что концентрации были равномерными до глубины 5 м.

Согласно Фридеру и др., базовая линейная концентрация растворенного кислорода важна для прогнозирования последствий дезоксигенирования океана и подкисления океана для морских экосистем вблизи берега. [23] Они характеризуются РН изменчивостьюью в экосистемах, в течение года. Исследователи заметили, что РК и pH сильно коррелировали до глубины 7 м, где их уровень вообще достигал 220 мк\моль кг?1. Они наблюдали высокую пространственную вариацию между глубинами от 7 до 17 метров.

Кунласак и др. исследовал взаимосвязи растворенного кислорода с хлорофиллом и составом фитопланктона в водной системе. [24] Они обнаружили, что эта взаимосвязь является сложной, поскольку на нее влияют сезон, поступление питательных веществ и высота над уровнем моря. Потоки западного кукурузного пояса Равнинный Экорегион был изучен на предмет флуктуаций РК Хаггинсом и Андерсоном в отчете № 130 Канзасского биологического института. Обследование через центр Биоанализа центральных равнин. [25] Они количественно определяли значения кислорода развития и поток кислорода развития в небольших потоках при нормальных или низких условиях течения. Брейтбург и остальные исследовали влияние низкого уровня развития кислорода на хищничество личинок эстуарных рыб. [26] Согласно этим исследованиям, низкий уровень РК обладает сильным потенциалом для изменения абсолютной и относительной значимости набора эстуарных хищников личинок рыб.

Хаслер и др., провели исследования влияния растворенного кислорода на выбор зимнего местообитания большеротым окунем. [27] Они соединили поле биотелеметрии и лабораторной физиологии с целью изучения поведенческих и физиологических реакций рыб на зимнюю гипоксию. Согласно этим исследованиям, значения 2,0 мг/л могут выступать в качестве порога для поведенческих реакций большеротого окуня в зимний период. По мнению авторов, существует множество факторов окружающей среды, влияющих на зимнее поведение.

Мэтьюс и Берг провели исследование реакции радужной форели на температуру воды и растворенный кислородный стресс. [28] Они провели исследование в двух бассейнах ручья в Южной Калифорнии. Многие биологические, химические и физические переменные влияют на концентрацию РК в бассейнах. Они обнаружили, что просачивания были источниками низкого РК. По их мнению, просачивающиеся воды могут служить важными убежищами для форелей.

Корнелл и др., изучали развитие и дыхательный образец у Old Woman Creek Estuary. [29] Они проводили исследования в условиях низкой и высокой температуры воды. Они установили, что сезонные изменения температуры воды на разных глубинах соответствуют разным физико-биологическим явлениям. В ходе своего четырехлетнего исследования они обнаружили, что валовая первичная продуктивность/дыхания обычно была меньше единицы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Снижение уровня растворенного вещества может привести к каскаду неблагоприятных воздействий на экосистему, приводящих к вредным воздействиям на прибрежную зону в морской системе. Присутствие пластика и твердых отходов влияет на растворенный кислород и, следовательно, на экосистему. Концентрация растворенного кислорода очень быстро изменяется в аквакультуре из-за различных факторов, таких как низкая диффузия, низкая растворимость, быстрое использование и т.д. Многие биологические, химические и физические переменные влияют на концентрацию РК в бассейнах. Исходная концентрация растворенного кислорода важна для прогнозирования последствий дезоксигенирования и подкисления океана.

РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. S. Marin and R. Beiras, “Adsorption of Different Types of dissolved organic matter to marine phytoplankton and implications for phytoplankton growth and Pb bioavailability”, J. Plankton Res. [Online], 2011, 33(9), 1396-1409.
  2. Sunil J. Kulkarni, Suhas V Patil, and Y. P. Bhalerao, “Flyash Adsorption Studies for Organic Matter Removal Accompanying Increase in Dissolved Oxygen”, International Journal of Chemical Engineering and Applications, 2011, 2(6). 434-438.
  3. Sunil J. Kulkarni, Sonali R. Dhokpande, Dr. Jayant P. Kaware, “Modeling of biological wastewater treatment facilities: a review”, Int. Journal of Scientific Research in Science and Technology, 2015, 2,104-06.
  4. Ali R. Khataee and Masoud B. Kasiri, “Modeling of biological water and wastewater treatment processes using artificial neural networks”, Clean-Soil, Air, Water, 2011, 39(8), 742-749.
  5. Sunil J. Kulkarni, “Removal of organic matter from domestic wastewater by adsorption”, International Journal of Science, Engineering and Technology Research., 2013, 2(10), 1836-1839
  6. Sunil J. Kulkarni, “Modeling for adsorption columns for wastewater treatment: a review”, International Journal of Innovative Research in Engineering & Multidisciplinary Physical Sciences, 2014, 2(2), 7-11.
  7. Sunil J. Kulkarni, Ajaygiri K. Goswami, “Adsorption studies for organic matter removal from wastewater by using bagasse flyash in batch and column operations”, International Journal of Scientific Research in Science, Engineering and Technology, International Journal of Science and Research, 2013, 2(11). 180-183.
  8. Removal of dissolved organic matter by granular-activated carbon adsorption as a pretreatment to reverse osmosis of membrane bioreactor effluents, 2008, Water Research, 42(4),1595-1605.
  9. Sunil J. Kulkarni, “A review on studies and research on use of pervaporation as separation method”, International Journal of Research & Review, 2016, 3(1), 81-85.
  10. Sunil J. Kulkarni, Ajaygiri K. Goswami, “Applications and advancements in treatment of waste water by membrane technology- a review. International Journal of Engineering Sciences & Research Technology, 2014, 3(9). 446- 449.
  11. M. Natarajan, P. Raja, G. Marichamy And S. Rajagopal, “Effect of temperature, dissolved oxygen variation and evaporation rate in marine aquarium, Current Research Journal Of Biological Sciences, 2009, 1(3), 72-77
  12. Joel Prashant Jack, Amal Tahir Abdsalam and Naima Saad Khalifa, “Assesment of dissolved oxygen in coastal waters of Benghazi”, Libya. J. Black Sea/Mediterranean Environment, 2009, 15,135-156
  13. Husnain Haider, Waris Al & Sajjad Haydar, “A Review of Dissolved Oxygen and Biochemical Oxygen Demand Models for Large Rivers”, Pak. J. Engg. & Appl. Sci., 2013, 12, 127- 142
  14. D.K. Gautam, “Effect of pollution on dissolved oxygen concentration in stream of shivalik himalayas a case study”, Int. Journal on Life Science and Pharma, 2011, 1(1). 77-80.
  15. Andreas F. Haas, Jennifer E. Smith, Melissa Thompson and Dimitri D. Deheyn, “Effects of reduced dissolved oxygen concentrations on physiology and fluorescence of hermatypic corals and benthic algae. Peerj. [Online], 2014, 235, 1-19.
  16. Vandana Sharma, Urvasini Singh, Ravi Kumar Malviya, Menaka Khicher, Jayashri Vajpai And Sunita Kumbhat, “ Mathematical modelling approach for correlating spectrophotometric absorbance with dissolved oxygen”, International Journal Of Innovative Research In Science, Engineering and Technology,2014,3(7),14250-4259.
  17. Jessica Jill Koehle, “The effects of high temperature, low dissolved oxygen, and asian tapeworm infection on growth and survival of the Topeka Shiner, Notropis Topeka, A Thesis Submitted to The Faculty of yhe Graduate School Of The University Of Innesota. [Online], 2006, Available:http:// citeseerx. ist.psu. edu/ viewdoc/ download? doi= 10.1 .1.552.7783&rep=rep1&type=pdf.
  18. Butler, B., Burrows, D.W. And Morgan, G., “Dissolved oxygen tolerance of exotic freshwater fish species of North Queensland”, Report 10/08 of the Australian Centre for Tropical Freshwater Research.[Online], 2010, James Cook University, Townsville. The Marine and Tropical Sciences Research Facility. Reef and Rainforest Research Centre Limited, Cairns.24pp.
  19. . R. Lloyd, “Effect of dissolved oxygen concentrations on the toxicity of several poisons to Rainbow Trout (Salmo Gairdnerii Richardson)”, Exp. Biol.[Online], 1961, 38. 447-455.
  20. Inderdeep Kaur And Deen Dayal Verma , “Physiochemical and microbiological study of river water of Ganga and Yamuna in Allahabad”, Asian Journal Of Science And Technology, 2014, 5(11),669-673.
  21. John A. Hargreaves and Craig S. Tucker, “Measuring dissolved oxygen concentration in aquaculture,SRAC Publication No.4601. [Online], 2002, 1- 6.
  22. . P. A. Araoye, “The seasonal variation of ph and dissolved oxygen (DO2) concentration in Asa Lake Ilorin, Nigeria”, International Journal of Physical Sciences, 2009, 4(5), 271-274
  23. C. A. Frieder, S. H. Nam, T. R. Martz, and L. A. Levin1, "High temporal and spatial variability of dissolved oxygen and pH in a Nearshore California Kelp Forest”, Biogeosciences, 2012, 9, 3917- 3930.
  24. Kornkanok Kunlasak, Chanagun Chitmanat, Niwooti Whangchai Jongkon, Promya, Louis Lebel, “Relationships of dissolved oxygen with chlorophyll - and phytoplankton composition in Tilapia Ponds”, International Journal of Geosciences, 2013, 4, 46-53.
  25. Donald G. Huggins, Jeff Anderson, “Dissolved oxygen fluctuation regimes in streams of the Western Corn Belt Plains Ecoregion”, Report No. 130 of the Kansas Biological Survey [Online], 2005, Central Plains Center for Bioassessment, 1-57. Available: kars. ku.edu/media/uploads/work/KBSRept13 0_DO.pdf.
  26. . Denise L. Breitburg, Nancy Steinberg, Sarah Debeau, Cynthia Cooksey, Edward D. Houde, “ Effects of low dissolved oxygen on predation on Estuarine Fish Larvae”, Marine Ecology Progress Series Mar. Ecol. Prog. Ser.,1994,104,235246,Available:www.i nt-res.com/articles/ meps/ 104/m10 4p 235.pdf
  27. C. T. Hasler, C. D. Suski,K. C. Hanson,S. J. Cooke. L. Tufts, “The influence of dissolved oxygen on winter habitat selection by Largemouth Bass: an integration of field biotelemetry studies and laboratory Experiments. Physiological and Biochemical Zoology. [Online], 2009, 82(2), 143- 152. Available: www.ncbi. nlm. nih. Gov/pubmed/19199559.
  28. . K. R. Matthews and N. H. Berg, Rainbow, “Trout responses to water temperature and dissolved oxygen stress in two Southern California Stream Pools”, Journal of Fish Biology [Online], 1997, 50, 50-67.
  29. Cornell, Linda P., Klarer, David M., “Patterns of dissolved oxygen, productivity and respiration in Old Woman Creek Estuary, Erie County, Ohio During Low And High Water Conditions”, Ohio Journal of Science. [Online], 208, 108(3), 31-43.

    Как цитировать эту статью: Кулкарни С.Я. Обзор разработок и исследований растворенного кислорода и его влияющих параметров. Int J Res Rev. 2016; 3(8):18-22.