Розчинений кисень у водоймах — важливий параметр, який визначає екологічний стан води і має великий вплив на здоров’я водних екосистем. Він необхідний для життєдіяльності водних організмів, зокрема риб, ракоподібних та інших водних істот. Вміст кисню в воді безпосередньо впливає на біохімічні процеси, що відбуваються в екосистемі.

Основні джерела надходження кисню в водойми:

1. Дифузія з атмосфери: Кисень з атмосфери проникає у воду через поверхню, процес відбувається залежно від температури води, швидкості вітру та інших факторів.
2. Турбулентний рух води: Хвилі, водоспади та інші турбулентні явища сприяють перемішуванню води, що покращує насичення киснем.
3. Фотосинтез водних рослин та фітопланктону: Водні рослини і мікроорганізми виділяють кисень як побічний продукт фотосинтезу, особливо у верхніх шарах водойм, де проходить цей процес.
4. Досягнення через опади: Дощі та сніг також можуть привносити розчинений кисень у водні ресурси, оскільки часто містять розчинений кисень.
5. Аерація глибинних вод: В результаті вертикальних переміщень води (змішування різних шарів води) кисень може потрапляти в глибинні шари.

Фактори, що впливають на концентрацію розчиненого кисню:

1. Температура води: В холодній воді розчинність кисню вища, тому температура безпосередньо впливає на концентрацію кисню.
2. Тиск і мінералізація води: Зміни в атмосферному тиску і вмісті розчинених солей також можуть впливати на рівень кисню в воді.
3. Турбулентність: Вища турбулентність води покращує аерацію і збільшує рівень розчиненого кисню, особливо у поверхневих шарах.
4. Біологічна активність: Споживання кисню водними організмами, а також процеси окислення органічних і неорганічних сполук (наприклад, аміаку, сірководню) знижують концентрацію кисню.
5. Сезонні коливання: Літнє підвищення температури води часто супроводжується зниженням розчиненого кисню, оскільки холодна вода має вищу здатність до насичення киснем.

Інтенсивність процесів, що визначають вміст кисню:

• Фотосинтез: Водорості та фітопланктон продукують кисень при сонячному освітленні, але вночі цей процес припиняється, і рівень кисню може різко знижуватися.
• Споживання кисню: Водні організми, бактерії та інші мікроорганізми споживають кисень для своїх життєвих процесів. Швидкість цього процесу залежить від температури води та концентрації органічних речовин.

Показники розчиненого кисню:

1. Концентрація кисню: Вміст кисню зазвичай вимірюється в міліграмах на літр (мг/л), і може коливатися від 5 до 14 мг/л у поверхневих водах.
2. Насичення киснем: Відносний вміст кисню, виражений у відсотках від його максимального можливого значення при нормальних умовах, називається ступенем насичення киснем. Ступінь насичення понад 100% може бути досягнутий під час фотосинтетичних процесів, коли виділяється більше кисню, ніж вода здатна поглинути.
3. Окисно-відновний потенціал (Eh): Це показник, що відображає здатність води до окислення або відновлення речовин. Вищі рівні розчиненого кисню відповідають більш високому окисно-відновному потенціалу.

Наслідки низького рівня кисню:

Розчинений кисень є критичним елементом для підтримання життя у водних екосистемах. Його концентрація безпосередньо впливає на здоров’я водойм, тому важливо контролювати рівень кисню для підтримання стабільних екологічних умов.

• Гіпоксія (нестача кисню) може призвести до смерті водних організмів, таких як риби та безхребетні.
• Евтрофікація: Високі концентрації поживних речовин сприяють розмноженню водоростей, що може призвести до зниження рівня кисню в результаті розкладу органічних речовин.
• Порушення екосистеми: Зниження рівня кисню в воді може порушити баланс в екосистемах, оскільки багато водних організмів, особливо риби, потребують високого рівня кисню для нормальної життєдіяльності.

Розчинність кисню в залежності від температури води

Температура води, ° С	O 2мг/дм 3
0	14,6
10	14,6
20	9,1
30	7,5
40	6,5
50	5,6
60	4,8
80	2,9
100	0,0

Залежність рівноважної концентрації кисню у воді від температури (атмосферний тиск – 760 мм рт. Ст.)

температура	Рівноважна концентрація розчиненого кисню (в мг / л) при зміні температури на десяті частки ° С (С н )
° С	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
0	14,65	14,61	14,57	14,53	14,49	14,45	14,41	14,37	14,33	14,29
1	14,25	14,21	14,17	14,13	14,09	14,05	14,02	13,98	13.94	13,90
2	13,86	13,82	13,79	13,75	13,71	13,68	13,64	13,60	13,56	13,53
3	13,49	13,46	13,42	13,38	13,35	13,31	13,28	13,24	13,20	13,17
4	13,13	13,10	13,06	13,03	13,00	12,96	12,93	12,89	12,86	12,82
5	12,79	12,76	12,72	12,69	12,66	12,52	12,59	12,56	12,53	12,49
6	12,46	12,43	12,40	12,36	12,33	12,30	12,27	12,24	12,21	12,18
7	12,14	12,11	12,08	12,05	12,02	11,99	11,96	11,93	11,90	11,87
8	11,84	11,81	11,78	11,75	11,72	11,70	11,67	11,64	11,61	11,58
9	11,55	11,52	11,49	11,47	11,44	11,41	11,38	11,35	11,33	11,30
10	11,27	11,24	11,22	11,19	11,16	11,14	11,11	11,08	11,06	11,03
11	11,00	10,98	10,95	10,93	10,90	10,87	10,85	11,82	10,80	10,77
12	10,75	10,72	10,70	10,67	10,65	10,62	10,60	10,57	10,55	10,52
13	10,50	10,48	10,45	10,43	10,40	10,38	10,36	10,33	10,31	10,28
14	10,26	10,24	10,22	10,19	10,17	10,15	10,12	10,10	10,08	10,06
15	10,03	10,01	9,99	9,97	9,95	9,92	9,90	9,88	9,86	9,84
16	9,82	9,79	9,77	9,75	9,73	9,71	9,69	9,67	9,65	9,63
17	9,61	9,58	9,56	9,54	9,52	9,50	9,48	9,46	9,44	9,42
18	9,40	9,38	9,36	9,34	9,32	9,30	9,29	9,27	9,25	9,23
19	9,21	9,19	9,17	9,15	9,13	9,12	9,10	9,08	9,06	9,04
20	9,02	9,00	8,98	8,97	8,95	8,93	8,91	9,90	8,88	8,86
21	8,84	8,82	8,81	8,79	8,77	8,75	8,74	8,72	8,70	8,68
22	8,67	8,65	8,63	8,62	8,60	8,58	8,56	8,55	8,53	8,52
23	8,50	8,48	8,46	8,45	8,43	8,42	8,40	8,38	8,37	8,35
24	8,33	8,32	8,30	8,29	8,27	8,25	8,24	8,22	8,21	8,19
25	8,18	8,16	8,14	8,13	8,11	8,11	8,08	8,07	8,05	8,04
26	8,02	8,01	7,99	7,98	7,96	7,95	7,93	7,92	7,90	7,89
27	7,87	7,86	7,84	7,83	7,81	7,80	7,78	7,77	7,75	7,74
28	7,72	7,71	7,69	7,68	7,66	7,65	7,64	7,62	7,61	7,59
29	7,58	7,56	7,55	7,54	7,52	7,51	7,49	7,48	7,47	7,45
30	7,44	7,42	7,41	7,40	7,38	7,37	7,35	7,34	7,32	7,31

Рівень забрудненості порверхневих водойм в залежності від вмісту кисню

Рівень забрудненості води і клас якості	Вміст розчиненого кисню
	літо, мг / дм 3	зима, мг / дм 3	ступінь насичення,%
Дуже чисті, I клас	9	14 – 13	95
Чисті, II клас	8	12 – 11	80
Помірно забруднені, III клас	7 – 6	10 – 9	70
Забруднені, IV клас	5-4	5-4	60
Брудні, V клас	3-2	5-1	30
Дуже брудні, VI клас	0	0	0

Вміст кисню в поверхневих водах є непрямою характеристикою оцінки якості поверхневих вод.  Інтенсивність споживання кисню в глибинних шарах служить гарним індикатором екологічного стану водойми.

До природних факторів, що впливають на зміну вмісту кисню у водних об’єктах, відносяться:

• сезонні зміни природних умов, як правило, не впливають на стан екосистеми;
• екстремальні природні події, наприклад, формування особливо товстого шару льоду. Ці зміни можуть завдати серйозної шкоди екосистемі. можна звести ці зміни до мінімуму. Наприклад, при великій товщині льоду прорубують спеціальні отвори, які сприяють насиченню води киснем;
• антропогенний вплив: скидання в водні об’єкти речовин, що сприяють зниженню концентрації кисню. Найбільш істотні сполуки азоту і, особливо, фосфору, які стимулюють цвітіння води, тобто розвиток мікроводоростей, при відмирання яких відбувається споживання кисню на окислення органіки.

Де важливий вміст розчиненого кисню

Аквакультура

• Рослини і деякі водні мікроорганізми здатні розщеплювати молекули води, вивільняючи придатний для дихання кисень. Водні тварини, навпаки, не можуть використовувати для дихання кисень, пов’язаний з воднем в молекулах води. Оскільки для дихання їм необхідні вільні атоми кисню, розчиненого у воді, низькі рівні розчиеного будуть негативно впливати на їх життєздатність. Достаній рівень рівень розчиненого кисню – необхідна умова існування здорової популяції будь-якого виду водних тварин.

Комунальні служби

• Високі рівні розчиненого кисню в комунальній системі водопостачання сприяють поліпшенню смакових якостей питної води, але в той же час прискорюють корозію водопровідних труб. Крім того, водоскиди різних гідроспоруд, таких як греблі і водосховища, можуть чинити істотний вплив на умови навколишнього середовища, в деяких випадках викликаючи перенасичення води розчиненим киснем. Високі рівні концентрації розчиненого кисню згодом можуть викликати цвітіння води, що призводить до зміни її хімічного складу і може згубно вплинути на водні організми.

Де вимірююють рівень розчинено кисню

• в акваріумах і риборозплідниках;
• в дослідницьких лабораторіях;
• на місцях роботи земснарядів;
• на гідроспорудах;
• на озерах, струмках і річках;
• в системах паводочного оповіщення;
• в океанах, на узбережжі, в припливів-зонах.

Дегазація. Видалення розчиненого кисню з води.

Кисень в воді є необхідним, він – джерело живлення для бактерій, мікроорганізмів. Але цей елемент – окислювач, підвищений його вміст у воді сприяє передчасному виходу з ладу обладнання, трубопроводів, будучи каталізатором корозії. У воді кисень знаходиться в розчиненому стані. Вода з підземних джерел містить його в малих концентраціях, а з поверхневих – у великих.

Яким має бути зміст кисню в воді, щоб труби та інші металеві елементи конструкції не розривалися, залежить в основному від робочої температури і в деякій мірі від кількості рідини, що протікає через систему.

В конструкціях, по яких тече холодна вода, допустима концентрація кисню у воді не повинна бути вище 0,2 мл / л. 

В основному системи постачання гарячої води транспортують її при температурі 70 °, з метою заощадження елементів від корозії досить буде знизити концентрацію кисню до 0,07 мл / л.

При експлуатації парових систем опалення, тиск в яких не перевищує 17,5 кг / см2, граничний вміст кисню становить 0,02 мл / л. Якщо використовується обладнання з високим тиском або ж встановлені економайзери, бажано домогтися практично повної відсутності кисню в воді, його концентрацію треба знизити до 0,0035 мл / л і нижче.

Способи зниження концентрації в воді розчиненого кисню.

• Термічний метод заснований на процесах, описаних в законі Генрі.  Згідно з ним, розчинність ідеальних газів у воді при постійній температурі і низькому тиску прямо пропорційна парціальному тиску даних газів над водою. Підвищення температури до рівня насичення при даному тиску знижує до нуля парціальні тиску газів над водою, отже, і розчинність газів у воді знижується до нуля. Внаслідок порушення рівноваги в системі відбувається виділення газів з води. Додатково, нагріта до температури 70 ° С вода, нраприклад, стикається з перфорованим залізним листом, що має велику площу поверхні.  Під час взаємодії заліза з водою кисень витрачається на корозію.
• Використання сірчано-натрієвої солі. Перед використанням має бути проведена попередня деаерація, під час якої буде видалена основна маса розчиненого кисню, інакш цей метод не буде економічно доцільним.
• Хімічно-корекційний метод. В основну масу води додається реагент, який вступає в реакцію з розчиненим киснем.

Визначення концентрації розчиненого кисню в воді проводиться методом йодометричного титрування – методом Вінклера, який є широко використовуваним і загальноприйнятим при санітарно-хімічному і екологічному контролі.

Великого поширення в практиці контролю якості води отримали також інструментальні методи визначення рідкого кисню в воді – різноманітні електрохімічні та оптичні методи.