Hapniku Kontsentratsiooni väljendamine
Hapniku lahustuvuse väärtust normaalrõhul nimetatakse normaalkontsentratsiooniks antud temperatuuril. Kui vees leidub normaalkontsentratsioonil hapnikku, on vee küllastuvus hapnikuga 100%. Veetemperatuuri tõusmisel väheneb hapniku lahustuvus mittelineaarselt (joonis 5).
Kui teame vaid hapniku kontsentratsiooni, kuid ei tea veetemperatuuri väärtusi, on raske otsustada, kas hapnikku on antud tingimustes palju või vähe. Ka elusorganismide tegevuse tõttu võib pinnaveekogude hapnikusisaldus olla normaalkontsentratsioonist kõrgem või madalam. Normaalrõhul määratud hapniku küllastuskontsentratsiooni erineva temperatuuriga vees nimetatakse suhteliseks küllastuskontsentratsiooniks (Csat), mida saab arvutada empiirilisest seosest:
Mõõdetud hapniku sisalduse protsentuaalset suhet suhtelisse küllastuskontsentratsiooni nimetatakse suhteliseks küllastusastmeks (O2 %). Vee küllastusaste hapnikuga arvutatakse:
Cx hapniku kontsentratsioon vees (mg/l), C0 hapniku normaalkontsentratsioon antud temperatuuril ja õhurõhul 1 atm, pT – õhurõhk määramishetkel.
Õhurõhu muutused võivad hapniku lahustuvust arvestatavalt mõjutada mägedes ning sellistel juhtudel kasutatakse lisaks parandusskaalat (tabel 2), mis arvestab õhurõhku või kõrgust merepinnast.
Tabel 2. Parandusskaala õhurõhu vähenemisest tingitud hapniku lahustuvuse muutuste kohta.
Õhurõhu muutused võivad hapniku lahustuvust arvestatavalt mõjutada mägedes ning sellistel juhtudel kasutatakse lisaks parandusskaalat (tabel 2), mis arvestab õhurõhku või kõrgust merepinnast.
Tabel 2. Parandusskaala õhurõhu vähenemisest tingitud hapniku lahustuvuse muutuste kohta.
Kõrgus (m) |
Õhurõhk (mm Hg) |
Parandusfaktor |
0 |
760 |
1,00 |
500 |
714 |
1,06 |
1000 |
671 |
1,13 |
1500 |
631 |
1,20 |
2000 |
594 |
1,28 |
2500 |
560 |
1,36 |
Kui näiteks kõrgusel 0 m mõõdetakse 20 °C temperatuuriga vees hapniku lahustuvuseks 10 mg/l, siis on küllastusaste 123 %. Kõrgusel 1500 m on aga küllastusaste täpselt samadel tingimustel juba 148 %. Praktikas tuleb õhurõhku arvestada ka hapnikuandurite kalibreerimisel.
Lahustuvuse mõjutajaks on ka hüdrostaatiline rõhk. Mida suurem on sügavus, seda suuremat suhtelist üleküllastust on vaja, et gaas vabaneks mullidena ja jõuaks atmosfääri. Kui veesamba segunemine puuduks, siis oleks vaja juba väga suurt suhtelist üleküllastust, et sügavamal kui 1 m vabaneks hapnik mullidena. Kui veepinnal on rõhk P0 (atm), siis sügavusel z (m) on rõhk tuletatav kujul:
Lahustuvuse mõjutajaks on ka hüdrostaatiline rõhk. Mida suurem on sügavus, seda suuremat suhtelist üleküllastust on vaja, et gaas vabaneks mullidena ja jõuaks atmosfääri. Kui veesamba segunemine puuduks, siis oleks vaja juba väga suurt suhtelist üleküllastust, et sügavamal kui 1 m vabaneks hapnik mullidena. Kui veepinnal on rõhk P0 (atm), siis sügavusel z (m) on rõhk tuletatav kujul:
Ligikaudu 10 m sügavusel rõhk kahekordistub. Küllastusastet, mis arvestab ka hüdrostaatilist ja atmosfäärirõhku, nimetatakse absoluutseks küllastusastmeks.