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Pourquoi c'est important?
Comme les animaux terrestres, les poissons et autres organismes aquatiques ont besoin d'oxygène pour vivre. Comme l'eau se déplace depuis leurs ouïes (ou un autre appareil respiratoire), des bulles microscopiques de gaz d'oxygène dans l'eau, appelés oxygène dissous (DO), sont transférés de l'eau dans leur sang. Comme tout autre procédé de diffusion gazeuse, le transfert est efficace que certaines concentrations. En d'autres termes, l'oxygène peut être présent dans l'eau, mais une concentration trop faible pour maintenir la vie aquatique. L'oxygène est également nécessaire par la quasi-totalité des algues et les macrophytes. et pour de nombreuses réactions chimiques qui sont importantes pour le fonctionnement du lac.
Raisons de la variation naturelle
D'autres sources d'oxygène comprennent les courants d'air et affluentes. Les concentrations d'oxygène sont beaucoup plus élevées dans l'air, ce qui représente environ 21% d'oxygène, que dans l'eau, qui est une petite fraction de 1 pour cent d'oxygène. Lorsque la rencontre de l'air et de l'eau, cette énorme différence de concentration provoque des molécules d'oxygène dans l'air de se dissoudre dans l'eau. Plus d'oxygène se dissout dans l'eau lorsque le vent attise l'eau; que les vagues de créer une plus grande surface, plus la diffusion peut se produire. Un processus similaire se produit lorsque vous ajoutez le sucre dans une tasse de café - le sucre se dissolve. cependant, il se dissout plus rapidement, quand vous mélangez le café.
Dans les lacs eutrophes et hypereutrophes, l'été la mort des poissons peuvent se produire plus facilement pendant les périodes de températures élevées, peu de vent et une grande couverture nuageuse. Les nuages réduisent la photosynthèse diurne avec sa production d'oxygène et donc la DO dans la couche mixte. Ou même dans toute la colonne d'eau d'un lac peu profond non stratifiées, peut devenir critique pour les poissons et autres organismes aquatiques.
Le même phénomène de base peut se produire en hiver (l'hiver) lorsque la couverture de glace élimine réaération de l'atmosphère et la lumière snowcover peut algale limite et la photosynthèse des macrophytes sous la glace. De nombreux lacs dans la partie supérieure du Midwest sont mécaniquement re-aéré ou par injection d'air, d'oxygène ou même l'oxygène liquide pour maintenir la glace au large d'une partie du lac et d'ajouter de l'oxygène directement pour éviter winterkills.
Impact de la pollution prévue
Le développement de l'anoxie dans les lacs est plus marquée dans les systèmes à stratification thermique en été et sous la glace en hiver, lorsque la masse d'eau est coupée de l'atmosphère. Outre les effets directs sur les organismes aérobies, anoxie peut conduire à une libération accrue de phosphore des sédiments qui peuvent alimenter la prolifération d'algues lorsqu'il est mélangé dans la zone euphotique supérieure (éclairée par le soleil). Elle conduit également à l'accumulation de composés réduits chimiquement tels que l'ammonium et l'hydrogène sulfuré (H2 S, le gaz d'oeufs pourris), qui peut être toxique pour les organismes benthiques. Dans les cas extrêmes, le mélange soudain de H2 S dans la colonne d'eau peut causer la mort des poissons.
les concentrations d'oxygène dissous sont le plus souvent rapportées en unités de milligrammes de gaz par litre d'eau - mg / L. (L'unité mg / L est équivalent à parties par million = ppm).
DÉTERMINATION POUR CENT SATURATION LA MÉTHODE « RAPIDE ET FACILE »
Pour une détermination rapide et facile de la valeur de saturation pour cent pour l'oxygène dissous à une température donnée, utilisez le tableau ci-dessus de saturation. La paire mg / l d'oxygène dissous et vous avez mesuré la température de l'eau en degrés C. tracer une ligne droite entre la température de l'eau et le mg / l d'oxygène dissous. La saturation pour cent est la valeur où la ligne intercepte l'échelle de saturation. Cours d'eau avec une valeur de saturation de 90% ou plus sont considérés comme sains, mais bien sûr, est qu'une mesure de la « santé ». Lire le reste de cette section et l'amorce d'écologie du lac pour plus sur l'oxygène dissous dans les lacs.
DÉTERMINATION POUR CENT SATURATION LA MÉTHODE « PAS si rapide et facile »
Il y a aussi une série d'équations que vous pouvez utiliser pour calculer la saturation pour cent. Vous commencez par déterminer l'oxygène à l'équilibre à la pression non standard, Cp. en utilisant l'équation ci-dessous. Mais avant même que vous pouvez faire que vous devez d'abord déterminer la pression atmosphérique à l'altitude de votre lac (h en kilomètres) en utilisant l'équation 1:
où P = pression (atm) à l'altitude h (km) par rapport à la pression partielle standard (Pst) à 760 mm Hg ou 101,325 kPa au niveau de la mer.
Maintenant, vous pouvez plonger dans l'équation 2 ci-dessous. Oh, en passant, la température en Kelvin (K) est égale à la température en degrés C + 273,15 degrés et 1 atmosphère = 760 mm Hg.
Note: C * = exp [7,7117 à 1,31403 - ln (t + 45,93)]
Maintenant que vous avez résolu pour que vous puissiez enfin Cp déterminer la saturation en% en fonction de votre concentration DO (mg / L) en allant un pas de plus:
(Où DO est votre valeur mesurée).
Il utilise les équations d'en haut, qui ont été obtenus à partir de 1956 Mortimer, C. H. article référencé ci-dessous.
La formule suivante est une version Excel de l'équation 2 - vous pouvez l'utiliser pour calculer Cp dans une feuille de calcul:
= ((EXP (7,7117 à 1,31403 * LN (B7 + 45,93))) * $ C $ 3 * (1-EXP (11.8571- (3840,7 / (B7 + 273,15)) - (216.961 / ((B7 + 273,15) ^ 2 ))) / $ C $ 3) * (1- (0.000975- (0,00001426 * B7) + (,00000006436 * (B7 ^ 2))) * $ C $ 3)) / (1-EXP (11.8571- (3840,7 / (B7 273,15)) - (216.961 / ((B7 + 273,15) ^ 2)))) / (1- (0.000975- (0,00001426 * B7) + (,00000006436 * (B7 ^ 2))))
Entrez P (atm) à votre altitude dans la cellule de feuille de calcul « C3 », et entrez la température de l'eau (degrés C) dans la cellule « B7 ».
Copier la formule ci-dessus (en une seule ligne) à une cellule de feuille de calcul - il va calculer Cp.
Une fois que vous avez déterminé Cp vous pouvez utiliser l'équation 3 (ci-dessus) pour déterminer% saturation de votre concentration DO.
Voici une feuille de calcul d'échantillon qui utilise cette formule.
Mortimer, C. H. 1956. La teneur en oxygène des eaux douces saturé à l'air et des aides pour le calcul de la saturation en pourcentage. Interne. Assoc. Théoret. Appl. Commun. N ° 6.
Mortimer, C. H. 1981. La teneur en oxygène des eaux douces saturé air sur des plages de température et de pression atmosphérique d'intérêt limnologique. Mitteilungen der IVL, numéro 22, 23 p.