miljolare.on logo miljolare.no logo  
  om nettverket | kontakt | A til Å | english
Du er her: Forsiden > Aktiviteter > Slik virker oskymeteret


Slik virker oskymeteret

For måling av oksygen i vann er det populært å bruke et oksymeter. Ved å senke oksygen-føleren nedover i vannet kan man raskt få fine profiler av oksygeninnholdet på ulike dyp.
Det er lite oksygen som løser seg i vann. Mettet med oksygen inneholder vann bare rundt 5% av et tilsvarende volum luft. For dyr i vann, særlig de som lever i næringsrike innsjøer, kan oksygeninnholdet være et alvorlig problem. Nedbrytningen av organisk materialet fra en stor algeproduksjon brukes lett opp i de i dypere vannlag og skaper oksygenmangel. I særlig graverende tilfeller, hvor det blir oksygenmangel opp til sprangskiktet (der det kalde dypvannet møter det varme overflatevannet), kan det føre til fiskedød. Noen fisker som er tilpasset kaldt vann, og derfor mer oksygen, kan ikke leve i varmt vann fordi varmt vann holder på mindre oksygen enn kaldt. Når så det kalde vannet mister sitt oksygen på grunn av nedbrytningsprosessene, får fisken et dårlig valg. Overflatevannet inneholder for lite oksygen fordi det er for varmt og det kalde vannet for lite fordi det er for stor nedbrytning. Ingen av delene er til å overleve i og fisken dør.

Oksygen er en meget viktig faktor også i mange andre prosesser i vann, og for forstå livsvilkårene forteller oksygentilstanden mye.

Målemetoder

Oksygen kan måles på to måter. Den metoden som gir det mest korrekte resultatet er den såkalte Winkler-metoden, som er en jodometrisk titrering. Men den raskeste metoden er å måle oksygen med en elektrisk føler tilkoblet et oksymeter. Det finnes flere merker på markedet, men de fleste er basert på den såkalte Clark elektroden. Denne består av både en katode og en anode, og det som måles er den elektriske strømmen som lages ved at oksygen reduseres på en sølvelektrode i en KCl løsning.
Katodereaksjonen er
O2 + 4 H+ + 4 e- -- H2O
Anodereaksjonen er
Ag + Cl- -- AgCl (s) + e-

Clarks oksysensor

Tegningen viser skjematisk hvordan Clarks oksygen sensor er bygget. Både katode og anode er plassert i et kammer med kaliumklorid. Kaliumkloriden er skilt fra vannet utenfor med et membran av teflon eller polyetylen, holdt på plass av en O-ring. Membranet er tynt, rundt 10µm, for å gi god diffusjon. Katoden er av platina (eller gull) og når nesten ut til membranet. Avstanden skal være rundt 10 µm. Sølv anoden kan imidlertid ligge litt lengere inne.

Clarks voltametriske oksygensensor
(1) Isloerende stav. (2) Bufret KCl-løsning. (3) Ringformet Ag-elektrode. (4) Lag av KCl-løsning ca 10µm tjukt (5) Utskiftbart membran ca 10µm tjukt og gjennomtrengelig for oksygen (6) Pt-elektrode

Måler strømstyrke

Oksygen i vann vil diffundere inn i kaliumkloridløsningen og bli redusert mot sølvanoden. Her dannes sølvklorid. Reaksjonen skaper en elektrisk strøm som måles på oksymeteret, i virkeligheten et følsomt ampérmeter. Det går en liten styrestrøm i tillegg til den som dannes, slik at ved oksygenmåling måles økningen i strømstyrke.

I bevegelse

Når oksygen måles, forbrukes også oksygen. Friskt vann må hele tiden passere membranet på utsiden for å opprettholde oksygenmengden inni sensoren. Under måling må enten elektroden eller vannet være i bevegelse. Det er å foretrekke å bruke en sensor som samtidig har en rører som sørger for vannstrømmen over membranet. Står vannet i ro måles det for lav oksygenmengde.

Membranpleie

Membranet på elektroden er utskiftbart og må skiftes fra tid til annet. En tommelfingerregel er å skifte membranet med et par måneders mellomrom. Har sensoren liggende noen måneder siden sist den ble brukt bør membranet skiftes. Når elektroden blir liggende lenge kan det dannes luftbobler under membraet. I slike tilfeller må det etterfylles med KCl og membranet skiftes. Sensoren klarer seg lengst uten membranskift og etterfylling hvis den ligger i en atmosfære mettet med vanndamp. For eksempel kan den ligge nedpakket i en våt klut i en plastpose. Vær imidlertid oppmerksom på muligheten for soppdannelse.

Apparater som skal brukes til målinger ute i innsjøer bør ha en kabel til sensoren på minst 30 m, kanskje lenger, hvis innsjøen er stor. Kabelen bør nå ned til bunnen siden oksygenmangelen oppstår nedenfra.

Bruk

Før målingen av oksygen kan starte må elektroden være tilkoblet noen minutter. Likeledes må apparatet kalibreres. Oksymetrene som er i handelen er i tillegg til oksygensensoren utstyrt med en elektrisk temperaturmåler. Denne brukes under kalibreringen som foretas i luft. Oksygentrykket er det samme i vann som er mettet med oksygen som i luft. Av en metningstabell (følger med apparatet) finnes den oksygenkonsentrasjonen som tilsvarer metning ved målt temperatur og lufttrykk. Kalibrer instrumentet til denne verdien.

Aktuell litteratur

Skoog,D.A., West, D.M. og Holler, F.J.
Fundamentals of Analytical chemistry, sjette utgave. Saunders College Publishing.
Hitchman, M.L. 1978
Measurement of dissolved oxygen. Wiley, New York.
Vennerød, K. (red.) 1984
Vassdragsundersøkelser, en metodebok i limnologi. Norsk limnologiforening, Universitetsforlaget.