หน้าแรก     สารบัญ     พิมพ์     ออก กลับ  2/3 ต่อไป 
วิชาเคมีสิ่งแวดล้อม : รหัสวิชา 09-401-201
หน่วยที่ 10 ลักษณะทางเคมีของน้ำ (ต่อ) - ก๊าซออกซิเจนละลายน้ำ - การละลายของก๊าซออกซิเจน ลงแหล่งน้ำ - ความสำคัญของออกซิเจน ต่อสิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำ

หน่วยที่ 10 ลักษณะทางเคมีของน้ำ (ต่อ)

ก๊าซออกซิเจนละลายน้ำ

การละลายของก๊าซออกซิเจนลงแหล่งน้ำ

แก๊สต่างๆในบรรยากาศมีความสามารถละลายน้ำได้ระดับหนึ่งเท่านั้น ซึ่งแก๊ส O 2 , CO 2 , และ N 2 ถูกจัดว่าเป็นแก๊สที่มีความสามารถในการละลายต่ำ ซึ่งความสามารถในการละลายนี้แปรผันตามอุณหภูมิ กล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความสามารถในการละลายจะลดน้อยลง แต่กระบวนการเมตาบอลิซึม (Metabolism) ในของสิ่งมีชีวิตในน้ำจะเพิ่มสูงขึ้น ทำให้มีการใช้ออกซิเจนสูงตามไปด้วย ซึ่งจะเห็นได้ชัดจาก ในฤดูร้อน แหล่งน้ำจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้ออกซิเจนละลายลงน้ำได้น้อย แต่พวกสิ่งมีชีวิตจะมีการใช้ออกซิเจนมากขึ้น จนทำให้ออกซิเจนละลายในแหล่งน้ำลดต่ำลงจนเกิดการเน่าเสียในที่สุด นอกจากนี้ความสามารถในการละลายก็จะมีน้อยในน้ำทะเล เพราะในน้ำทะเลจะมีสารจำพวกอิออนต่างๆมากมาย ทำให้น้ำทะเลมีความสามารถในการละลายลดลง โดยปรกติ ออกซิเจนละลาย (Dissolved Oxygen= DO) ในน้ำจืดมีค่าอยู่ในช่วง 14.6 mg/L ที่ 0°C และ 7 mg/L ที่ 35°C ภายใต้ความดันหนึ่งบรรยากาศ สำหรับประเทศไทย DO จะมีค่าอิ่มตัวในน้ำที่ประมาณ 8-9 mg/L และจะพบว่า เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความสามารถในการละลายน้ำของแก๊สจะลดลง และความเข้มข้นที่สภาวะสมดุลของการแลกเปลี่ยนแก๊สที่อยู่ในน้ำกับในบรรยากาศ เราจึงเรียกอีกชื่อว่า “ ความเข้มข้นอิ่มตัว ” (Saturation) แต่ในความเป็นจริงแล้ว แก๊สละลายจะมีค่าความเข้มข้นแตกต่างไปจากความเข้มข้นอิ่มตัว กล่าวคือในบางกรณี อาจมีความเข้มข้นของออกซิเจนละลายมากกว่าค่าอิ่มตัว เนื่องจากปฏิกิริยาสังเคราะห์แสงให้ O 2 ออกมาด้วยอัตราที่มากกว่าการแลกเปลี่ยนระหว่างน้ำกับบรรยากาศ หรืออาจมีค่าน้อยกว่าความเข้มข้นอิ่มตัว ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อจุลินทรีย์ย่อยสลายสารอินทรีย์แบบใช้ O2 นอกจาก 2 กรณีข้างต้น การแลกเปลี่ยนแก๊สระหว่างน้ำกับบรรยากาศก็จะเกิดขึ้น เพื่อปรับเข้าสู่สภาวะสมดุลให้ได้ความเข้มข้นอิ่มตัวในที่สุด ตามสมการต่อไปนี้

•  แก๊สแต่ละชนิดที่ละลายในของเหลว จะมีค่าคงที่ (KH ) ไม่เท่ากัน

กรลดลงของความดันบรรยากาศ เมื่อระดับ (Altitude) สูงขึ้น สามารถประเมินได้ดังนี้

P = ความดันบรรยากาศที่ระดับความสูง H (atm)
H = ระดับความสูง (m)
P0 = ความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเล (atm)

ความสำคัญของออกซิเจนต่อสิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำ

สิ่งมีชีวิตในน้ำส่วนใหญ่ เช่น สัตว์น้ำ พืชสีเขียวหรือจุลินทรีย์บางชนิด จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำในกระบวนการเมตาบอลิซึม (Metabolism) เพื่อที่จะสร้างพลังงานที่จะใช้ในการเจริญเติบโตและแพร่พันธุ์ จึงมีการจัดสิ่งมีชีวิตพวกนี้ว่า พวกที่ใช้ออกซิเจน (Aerobic Organisms) และเมื่อมีการทิ้งของเสียลงสู่น้ำ ซึ่งของเสียเหล่านี้จะไปเป็นสารอาหารให้กับสิ่งมีชีวิตในน้ำ ทำให้สิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำมีการเจริญเติบโตและแพร่พันธุ์อย่างรวดเร็ว จึงทำให้มีการใช้ออกซิเจนที่ละลายอยู่ในแหล่งน้ำมากขึ้น นอกจากสารอินทรีย์แล้ว สารอนินทรีย์ประเภทสารลด (Reducing agents) เช่น Fe 2+ , Mn 2+ และ S 2+ ก็ทำให้เกิดความต้องการออกซิเจน (Oxygen demand) ในแหล่งน้ำได้อีกด้วยเช่นกัน ทั้งนี้ถ้าออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำมีปริมาณไม่เพียงพอกับความต้องการของปฏิกิริยาต่างๆที่เกิดขึ้น และออกซิเจนในอากาศไม่สามารถละลายลงสู่แหล่งน้ำตามสภาวะสมดุลได้ทัน แหล่งน้ำนั้นก็จะมีสภาพแอนแอโรบิค (Anaerobic) ซึ่งเป็นภาวะของการไม่มีออกซิเจนในแหล่งน้ำ สิ่งมีชีวิตที่มีการใช้ออกซิเจนก็ไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ และเกิดปฏิกิริยาย่อยสลาย
แบบนอนแอโรบิคได้แก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S) ซึ่งมีกลิ่นเหม็น และอาจทำให้เกิดการละลายของมลสารโลหะหนักในน้ำได้อีกด้วย