Nová technika spolehlivě měří, zda řekám nebo jezerům došel vzduch

Mezinárodní výzkumy ukazují, že čerstvou vodu kontaminovanou výkaly lze rychle a spolehlivě určit pomocí nové techniky. Uznání: Jiao et al, doi: 10,1126 / sciadv.abc7318. Tato práce je autorizována podle CC BY-NC.

Mezinárodní výzkumy ukazují, že čerstvou vodu kontaminovanou výkaly lze rychle a spolehlivě určit pomocí nové techniky.

Když odpadní vody z vesnic a lesů stékají do řek a jezer, spolu s výluhem se dostává do přírody velké množství tuků, bílkovin, cukrů a dalších organických látek obsahujících uhlík. Tyto organické látky se štěpí bakteriemi spotřebovávajícími kyslík. Čím větší je objem odpadní vody, tím lépe se bakteriím daří. To však znamená, že obsah kyslíku ve vodě stále klesá, dokud nebude konečně vyčerpán vzduch pro ryby, slávky nebo červy. Vytvořil zóny smrti chudé na kyslík v mnoha řekách a jezerech po celém světě.

Dosud neexistuje žádný zlatý standard pro měření

Vládní orgány a výzkumní pracovníci v oblasti životního prostředí pravidelně měří vzorky vody, aby měřili, kolik vody je kontaminováno fekální organickou hmotou. Jedna široce používaná metoda měření používá ke stanovení obsahu organické hmoty chemickou reakci. Jak je nyní zřejmé z mezinárodního týmu vědců, tato dobře zavedená metoda poskytuje hodnoty, ze kterých je téměř nemožné odvodit stupeň znečištění vody. Profesor Helmut Thomas, ředitel Heron’s Carbon Cycle Institute, také přispívá ke studii, která je nyní publikována ve vědeckém časopise. Pokrok ve vědě. „V příspěvku proto také představujeme novou metodu, díky níž bude měření v budoucnu mnohem spolehlivější,“ říká.

U konvenční metody měření se vzorky vody mísí s chemickým manganistanem nebo dichromanem. Jsou vysoce reaktivní a rozkládají veškerou organickou hmotu v krátké době. Množství spotřebovaných manganistanů nebo dichromanů pak může být použito ke stanovení množství organické hmoty obsažené ve vzorku vody.

Odborníci toto měření označují jako „požadavek na chemický kyslík“, COD. Problém měření CHSK spočívá v tom, že nerozlišují mezi organickými látkami, které se dostávají do vody s odpadními vodami, a těmi, které se tvoří přirozeně – jako lignin a huminové kyseliny – které se uvolňují při rozpadu dřeva. To znamená, že znečištění vody lze jen těžko odlišit od přirozeného obsahu organické hmoty.

„Například u řeky Han v Jižní Koreji jsme prokázali, že znečištění organickými látkami z odpadních vod za posledních dvacet pět let pokleslo. Měření CHSK však stále vykazují vysoké hodnoty jako v minulosti, „říká Helmoth Thomas,„ protože zde jsou přírodní materiály součástí větší než organické hmoty ve vodě. “

Komplexní biologická analýza

Jak ale lze spolehlivěji měřit skutečnou infekci? Metoda biologického měření zde byla zavedena po celá desetiletí, ale je mnohem složitější než metoda COD, a proto ji vládní orgány a výzkumné instituce používají méně často. V tomto případě je vzorek vody odebrán z řeky nebo jezera a obsah kyslíku ve vodě je měřen jako počáteční hodnota. Další „paralelní vzorek“ je okamžitě zapečetěn a zapečetěn. Poté se tento vzorek vody položí na pět dní. Během tohoto období bakterie rozkládají organickou hmotu, čímž postupně spotřebovávají kyslík. Po pěti dnech se nádrž otevře a provede se měření kyslíku. Pokud voda obsahovala hodně organické hmoty, pak byly bakterie obzvláště aktivní. Spotřeba kyslíku byla odpovídajícím způsobem vysoká. Odborníci se v tomto měření zmiňují o „poptávce po biologickém kyslíku“ (BOD).

„Měření BSK je mnohem přesnější než CHSK, protože bakterie raději štěpí malé organické molekuly z odpadních vod, ale ponechávají v kontaktu ty přirozené, jako je lignin,“ říká Thomas. Měření BOD má však také nevýhody. Na jedné straně měření BOD trvá pět dní, zatímco hodnota COD je k dispozici po několika minutách. Na druhé straně při plnění, skladování a měření vzorků vody je třeba dbát na to, aby ve vzorku necirkuloval žádný kyslík z okolního vzduchu a nezfalšoval měřenou hodnotu. „Jen málo lidí s rozsáhlými laboratorními zkušenostmi zvládlo, jak se plně vypořádat s měřením BOD,“ říká Thomas. „Vládní orgány a výzkumní pracovníci proto dnes i přes větší nejistotu upřednostňují CHSK.“

Rychlejší a spolehlivější metoda

Helmut Thomas a jeho tým proto představují alternativní metodu, která vylepšuje přijatelné měření BOD. Výhodou metody je, že je potřeba pouze jeden vzorek vody, který se okamžitě utěsní a měří se spotřeba kyslíku bez ovlivnění odběru vzorků. K měření obsahu kyslíku proto není nutné vzorek po pěti dnech znovu otevírat. Tím se zabrání opětovnému kontaktu vzorku s atmosférickým kyslíkem.

S novým přístupem se do vzorkovací nádoby vloží optické vlákno, jakmile je vzorek vody naplněn. Pomocí těchto vláken lze obsah kyslíku kontinuálně měřit přímo ve vzorku pomocí optických efektů. Thomas říká: „Můžeme měřit obsah kyslíku nepřetržitě a získat mnohem přesnější obrázek o spotřebě kyslíku bakteriemi.“

Počáteční testy ukázaly, že významný výsledek již existuje asi po čtyřiceti osmi hodinách, což výrazně urychluje měření BOD. Celkově optická metoda činí měření BOD nejen spolehlivější, ale také rychlejší. Helmut Thomas předpokládá, že nová metoda v příštích letech bude zavedena jako nový standard, který nahradí měření CHSK i klasická měření BSK. Například v budoucnu bude možné spolehlivěji než v minulosti určit, zda jsou opatření na kontrolu znečištění vody skutečně úspěšná.

Reference: 14. dubna 2021, Pokrok ve vědě.
DOI: 10.1126 / sciadv.abc7318

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.