|
 |
|
|
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.
|
|
 |
|
|
