*Используйте номер модели для более быстрого выполнения заказа в случае
необходимости замены оборудования.
Предисловие
Датчик растворенного кислорода PASCO PS-2108 может быть использован для
наблюдения и изучения факторов, влияющих на концентрацию молекул
растворенного кислорода (O
экологии водных систем. Датчик растворенного кислорода предназначен для
использования с интерфейсом PASPort или другим записывающим прибором, а также
с программным обеспечением DataStudio
изучать влияние температуры, водного режима, неорганических химических веществ,
органических материалов, и живых организмов на уровень растворенного в воде O2.
Они также могут наблюдать за уровнем растворенного O
например изучая водные экологические ниши, включая исследования БПК
(биологическаяпотребностьвкислороде).
) в водных растворах, в частности при изучении
2
®
. Вучебнойлабораторииучащиесямогут
вполевыхусловиях,
2
Датчик растворенного кислорода предназначен для использования в водных растворах
при температурах от 10 °C до 40 °C. Для достижения большей точности показателей
прибора необходимо выполнить следующие условия: несмотря на то что прибор уже
приспособлен для определенных температур, он должен быть откалиброван при
конкретной температуре тестируемого раствора; датчик должен быть уравновешен
для того короткого периода времени, когда температура тестируемого раствора
изменяется- чем больше изменение температуры, тем больше времени затрачивается
на уравновешивание; тестируемый раствор должен непрерывно протекать через
мембрану зонда.
Датчик растворенного кислорода оснащен полярографическим зондом, состоящим из
платинового катода и серебрянного (Ag) анода погруженным
хлорида калия (KCl
(aq)
).
в раствор электролита
Работа датчика основана на измерении электрического тока произведенного в
процессе химической реакции происходящей на зонде. Эта реакция включает в себя
восстановление молекул кислорода (O
) и окисление атомов серебра (Ag) нааноде.
2
Через электроды проходит разность потенциалов 0.7 вольт, что поддерживает
протекание нужной окислительно-восстановительной реакции (см ниже). Когда зонд
растворенного кислорода помещается в водную среду, такую как де-ионизированная
вода которая содержит растворенный кислород, молекулы O2 проходят, путем
диффузии, через тонкую силиконовую мембрану в электролит, который окружает
электроды зонда (рисунок 1). Эта мембрана является полупроницаемой, при этом она
пропускает растворенный O2, но не пропускает большинство других молекул,
которые могут помешать нормальному ходу химических реакций на электродах. Эти
реакции производят электроны, которые вызывают течение электрического тока через
цепь датчика. Так как скорость диффузии зависит от концентрации растворенного
кислорода, количество молекул O2 будет прямо пропорционально концентрации
растворенного кислорода в тестируемом растворе. Соответственно, количество
электронов, выделенных в процессе окислительно-восстановительной реакции будет
почти прямо пропорциональным концентрации растворенного O2 в тестируемом
Молекулы O2 проходят через мембрану, реагируют с молекулами воды в присутствии электронов с катода и
производят ионы гидроксида (OH-). Эти ионы гидроксида подходят (путем диффузии) к аноду и реагируют с атомами
серебра (Ag), образуя оксид серебра (Ag2O), воду и свободные электроны.
Ниже приведены основные химические реакции и электрические процессы,
происходящие на каждом из электродов при работе датчика растворенного
кислорода.1 Как только растворенные молекулы O2 проходят через силиконовую
мембранув раствор электролита, они попадают в непосредственную близость к
платиновому катоду (Рисунок 2). Благодаря отрицательному заряду на катоде
(избыток электронов) происходит восстановление растворенного O2, с образованием
гидроксид ионов (OH-):
O22H2O4e-4OH
++
-
(Восстановительныйпотенциал = 0.40V)
Отрицательно заряженные гидроксид ионы двигаются к серебрянному аноду. Там они
объединяются с атомами серебра (Ag) на серебрянном аноде, формируя оксид серебра
и выделяя электроны, которые участвуют в следующей химической реакции:
4Ag4OH
-
2Ag2O2H2O4e
++ +
-
(Восстановительныйпотенциал = 0.343V)
Выделенные электроны образуют электрический ток, который проходит сквозь
электрод и усиливается. Этот электроток вызван химическими реакциями молекул O2
и должен быть скорректирован по отношению к температуре, так как скорость
химической реакции пропорциональна температуре.
Эта корректировка производится с помощью термистора, чуствительного к
температуре, который встроен в зонд. С помощью этого термистора температура
зонда регулируется и прирост на усилителе автоматически компенсируется, тем
самым выравнивая результат. Сигнал, показывающий этот выравненный по
отношению к температуре результат концентрации растворенного O2 передается на
интерфейс компъютера и показывается с помощью поддержки DataStudio в
следующих единицах- концентрация (мг/л) или насыщенность (%).
Прежде чем приступить к первому использованию датчика, вам необходимо
заполнить мембранный картридж раствором электролита. Обращайтесь к разделу
технического обслуживания за инструкциями.
Подготовка датчика к работе с DataStudio.
1. Присоединитезондккоробкедатчика (Рисунок 3).
К компьютеру
или USB
Рисунок 3
Присоедините зонд к коробке датчика и подсоедините датчик к USB порту интерфейса PASPort, который подключен
к порту USB компьютера, или к разъему USB, который подключен к компьютеру.
2. Присоедините коробку датчика к интерфейсу PASPort, подключенному к
компьютеру.
3. Окно PASPortal должнооткрыться, даваявамвозможностьвыборамежду
DataStudio или EZScreen. Выберите DataStudio.
4. Цифровой экран откроется автоматически. При желании откройте другие
дополнительные экраны.
Уравнивание зонда в воздухе со 100% влажностью
1. Поместите примерно 5 мл (или примерно 1 см по высоте) де-ионизированной воды в
чистую бутылку (
включена в комплект с датчиком). Приготовьте крышку и зонд.
2. Вставьте зонд в бутылку и завинтите крышку. Проверьте, чтобы конец зонда был
не ниже, чем 2 см над уровнем воды (Рисунок 4).
3. Энергично встряхивайте бутылку в течении примерно 10 секунд. По окончании
стряхните с мембраны крупные капли воды.
Для уравнивания зонда вставьте его в чистую бутылку содержащую примерно 5 мл де-ионизированной воды. Тщательно
встряхивайте зонд в течении около 10 секунд.
Выполнение одно-точечной калибровки (концентрация O2 в мг/л)
1. Получите данные атмосферного давления и температуры. Для этого вы можете
использовать барометр PAPSPORT (PS-2113) и датчик температуры (PS-2131), или
датчик погодных условий PASPORT (PS-2154).
2. С помощьютаблицырастворимостивПриложенииАнайдитезначение
растворенного кислорода соответствующее данным атмосферного давления и
температуры.
Пример: при температуре 25ºC и атмосферном давлении 760 мм ртутного столба, в одном литре
воды будут растворены 8.2 мг кислорода при 100% насыщении.
3. В окне DataStudio щелкнитенакнопкуНастройка в меню инсттрументов.
Убедитесь в том, что рядом с кнопкой Калибровка... в диалоговом меню датчика
раствореннаго кислорода выбраны единицы измерения мг/л.
4. Выполнив предыдущие операции, щелкните на кнопку Калибровка...
растворе при конкретной температуре и давлении. (Если вы
не знаете значения давления, используйте величину 760 мм ртутного столба. )
Впишите значение из таблицы в окно мг/л. Щелкните ОК.
Выполнение калибровки, используя процентное (%) насыщение
1. (Только если вы работаете с DataStudio) Щелкните на кнопку Настройка в меню
инструментов DataStudio. Щелкните на кнопку мг/л рядом с кнопкой Калибровка...
и выберите вариант % из выпавшего вниз меню вариантов.
Внимание: Всегда старайтесьоткалиброватьзонддоизмеренияабсолютныхконцентраций (не
относительных). Калибруйте при значениях температуры и давления максимально приближенных к тем,
при которых будет тестироваться испытуемый раствор.
Внимание: Величина процентного (%) насыщения верна только если условия опыта (температура и
давление) такие же, как и условия калибровка.
Внимание: Прежде чем опять измерять
процентное ( % ) насыщение), не забудьте изменить настройку вашего программного обеспечения,
сделав ее опять в единицах мг/л.
В программном обеспечении DataStudio: Щелкните на кнопку Настройка в меню инструментов.
Щелкните на кнопку % рядом с кнопкой Калибровка и выберите вариант мг/л из выпавшего вниз
меню вариантов.
Внимание: Калибровка не обязательна для измерения сравнительного содержания кислорода,
например до, во время и после изменений во время эксперимента.
значение концентрации растворенного кислорода (а не
3. Поместите зонд в воздух со100% влажностью. Когда показания датчика
стабилизируются, щелкните на кнопку Настроить. Затем щелкните ОК. Датчику
может потребоваться несколько минут для уравнивания калибровки. Показания
могут не полностью стабилизироваться на одном конкретном значении.
Калибрование в воздухе со100% влажностью равнозначно калиброванию в воде
насыщенной кислородом на 100%. Это происходит оттого, что кислород должен
первым делом пройти сквозь раствор электролита в датчике чтобы попасть на
катод. Концентрация кислорода будет одинакова и в воде насыщенной кислородом
на100% , и в растворе электролита, и будет прямо пропорциональна парциальному
давлению кислорода в воздухе. Закон Генри гласит:
Cg=kPg
где Cg = растворимостьгаза (кислород)
Pg = давление газа над раствором
Это соотношение одинаково верно и когда зонд помещен в воду, и когда он
находится в воздухе.
4. Прежде чем производить дальнейшие измерения концентрации растворенного
кислорода, измените единицы измерения, сделав их опять мг/л.
1. Погружайте зонд в тестируемый раствор до тех пор, пока вода полностью покроет
кольцо компенсации температуры.
2. Щелкните накнопкуПусквнабореинструментов DataStudio иливыберите
вариант Следитьзапоказаниями в меню Экспериментов.
3. Медленно и аккуратно вращайте зонд в течении одной-двух минут, до тех пор пока
показания датчика растворенного кислорода стабилизируются на одном значении.
В качестве альтернативы в раствор можно поместить магнитную мешалку (не
мешайте слишком быстро, чтобы не образовывалось завихрений или пузырьков
воздуха).
Произведение измерений в лабораторных условиях
В лабораторных условиях вы можете производить долговременые измерения
растворенного кислорода путем аккуратного и продолжительного помешивания
раствора с помощью магнитной мешалки. Постарайтесь уменьшить площадь
соприкосновения раствора с воздухом для замедления процесса обмена газов в обеих
средах. Для этих целей подойдут колба Эрленмайера или большая пробирка.
Внимание: НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ МИНЕРАЛЬНОЕ МАСЛО, так как оно тяжело счищается с
поверхности мембраны.
Использование датчика растворенного кислорода с другими датчиками PASCO:
Некоторые датчики PASCO, включая датчик растворенного кислорода, испускают в
раствор электрические сигналы, которые могут помешать работе других датчиков,
которые снимают измерения в это же время. Если вы хотите использовать датчик
растворенного кислорода одновременно с другими датчиками PASCO (такими как
Датчик Электропроводимости или Датчик pH ), производите эксперименты под
контролем и избегайте возможности помех от взаимодействия датчиков друг с
другом.
Техническое обслуживание
Замена раствора электролита
Для оптимальной работы прибора необходимо периодически менять раствор
электролита (заполняющий зонд изнутри) и промывать серебряный электрод. Если
зонд не работает как положено, поменяйте раствор электролита следующим образом:
1. Отвинтите конец зонда путем поворачивания его налево и снимите с него верхнюю
часть картриджа. (Рисунок 5).
Когда раскручиваете, всегда старайтесь удерживать зонд за нижнюю его часть, под
стальным кругом или поддерживайте конец зонда.
Наполните до этой
отметки
Кончик шприца не
притрагивается к мембране
Счистите осадок Ag2O с
анода
Снятие верхней части картриджа и наполнение электролитом.
Рисунок 5
2. Промойте электрод водой из под крана (используйте де-ионизированную воду в
районах, где водопроводная вода повышенной жесткости) и насухо вытрите его
бумажным полотенцем, счищая с анода остатки оксида серебра (Ag2O).
аккуратно, чтобы не запустить в шприц пузырьки воздуха.
5. Поместите наконечник шприца очень близко к мембране (но не дотрагиваясь до
нее) и медленно наполните картридж раствором, остановясь примерно в 5 мм от
верха картриджа.
Внимание: Легко постукивайте по картриджу в процессе заполнения, чтобы избежать появления
пузырьков воздуха.
6. Удерживая зонд в вертикальном положении, наденьте верхнюючастькартриджана
электрод и закрутите, поворачивая вправо, до закрепления. (Рисунок 6).
мембранный картридж из его верхней части. (Рисунок 7A).
толкатель
О-образное кольцо
верхняя часть
картриджа
мембрана
толкатель
верхняя часть
картриджа
новый картридж
мембрана
О-образное
кольцо
3. Внимательно осмотрите О-образное кольцо (рисунок 8) и замените его в случае
необходимости (См. "Замена кольца" ниже.).
4. Вставьте новый мембранный картридж и, с помощью толкателя, сдвигайте его вниз
до тех пор, пока он не упрется в О-образное кольцо в нижней части (Рисунок 7B).
5. Наполните систему раствором электролита и соберите зонд, используя указания
пунктов 4-7 в разделе "Замена раствора электролита".
О-образное кольцо очень редко требует замены. Однако, случается, что на нем
образуются зарубки или трещины, что может привести к протеканию раствора
электролита. В этом случае замените его следующим образом:
1. Следуйте указаниям пунктов 1и 2 в разделе "Замена раствора электролита" (см.
выше).
2. После того, как вы сняли мембранный картридж, снимите О-образное кольцо,
используя тонкий пинцет, после чего вставьте на его место новое О-образное
кольцо.
5. Замените верхнюю часть картриджа на зонд и поместите сухой зонд в его
пластиковый пакет для хранения. При этом наконечник зонда должен быть
вставлен в бутылку (имеется в комплекте) для защиты мембраны от повреждения.
Устранение возможных проблем
Если датчик растворенного кислорода не дает ожидаемых результатов, проделайте
следующие шаги для устранения проблемы. Проверяйте работу датчика после
каждого сделанного шага, пока прибор не начнет опять работать как полагается:
1. Заменитерастворэлектролита. См. "Заменараствораэлектролита."
Если и после этого датчик не работает как полагается, обращайтесь в отдел
технической поддержки (См. раздел посвященный технической поддержке в конце
этой инструкции.)
Каков механизм растворения молекулярного кислорода в воде?
Нижеприведенонаиболееяркоеописаниемеханизмарастворениякислородавводе:
[взятоиз Water on the Web
Вода, как полярная молекула, вызывает аккумулироваие электронного облака (дипольный момент) на
одном конце неполярной молекулы газа, например кислорода (O
Используя нижеприведенные иллюстрации, изучите приближение полярной молекулы воды к
неполярной молекуле O
между двумя атомами O
облако O
результате неполярная молекула O
отрицательный заряды разделены в пространстве), из-за чего O
друг к другу. Такое притяжение двух соседних молекул, вызванное их противоположно заряженными
полюсами, называется дипольно-вызванным дипольным притяжением. Благодаря этому притяжению и
работает механизм растворения газов в воде.
смещаетсявсторону, чтобыуменьшитьсилуотталкиваниядвухотрицательныхзарядов. В
2
1
]
) илиуглекислогогаза (CO2).
2
. В нормальных условиях электронное облако O2 симметричнораспределено
II. Какие факторы влияют на количество растворенного кислорода в воде?
Несколько факторов определяют степень растворимости газообразного
молекулярного кислорода (или других газов) в воде. При этом речь идет только о
газах которые не вступают в химическое взаимодействие с водой.
1. Влияниетемпературыводы
• Газыобычнорастворяютсявжидкостяхприэкзотермическихпроцессах. Этот
процесс можно выразить следующим уравнением:
газ + жидкий растворитель растворитель насыщенный газом (эта реакция
находится в равновесии)
• Принцип Ле Шателье говорит о том, что если система, находящаяся в равновесии,
испытывает воздействие, которое вызывает смещение этого химического
равновесия, то система сама уменьшает воздействие стресса таким образом что
точка равновесия в нижеприведенном уравнении смещается налево:
газ + жидкий растворитель растворитель насыщенный газом +тепло
возрастает (а остальные факторы, такие как, например, температура, остаются
неизменными), то количество газа, растворенного в жидкости, увеличится при
достижении нового равновесия.
Например:
P1 = 1012 миллибаров (примерно на уровне моря)
C1 = 9 мг / л
P2 = 790 миллибаров (примерно 6700 футов или 2050 м над уровнем моря
лмг
)/9(
миллибаров
лмгмиллибаров
/7790
)1012(
)
• Этот эффект наиболее ярко выражен высоко над уровнем моря. Поэтому при
определении концентрации газа в жидкости очень важно знать точное атмосферное
давление. Высота над уровнем моря вызывает уменьшение атмосферного давления
(всех газов в атмосфере), что приводит к уменьшению парциального давления
кислорода (а также всех остальных газов в атмосфере). Нужно иметь в виду, что
гидрометеорологические службы часто сообщают значение атмосферного давления
для данной местности, нормализуя и корректируя его, исходя из данных
полученных на уровне моря.
• Уменьшение атмосферного давления при увеличении высоты над уровнем моря не
является линейной зависимостью. Используйте данные таблицы для корректировки
данных и компенсации разницы в давлениях.
больший обьем газа, чем при малом давлении. Так, канализационные системы
обычно находятся под большим давлением. Газы в этих системах уравновешены
при опрделенном давлении, но, в случае
раствор может оказаться перенасыщенным. Это явление напоминает процесс,
происходящий при открывании банки с консервами или бутылки газированной
воды. При этом может пройти от нескольких секунд до нескольких часов, пока
система опять придет в состояние равновесия.
Как пример естественно проишедшего перенасыщения и бурного выделения газа (в
данном случае растворенного углекислого газа
растворить. При всех остальных равных условиях пресная вода может содержать
больше растворенного кислорода, чем соленая вода. При снятии измерений
содержания растворенного кислорода в соленой воде (содержание солей более чем
1000 мг/л), вначале откалибруйте датчик в образце исследуемого раствора. В том
случае, когда содержание соли не постоянно (например в эстуариях), датчик
должен быть откалиброван с использованием пресной воды. Для каждого снятого
показания датчика необходимо иметь величину точной концентрации соли для
поправок в конечном значении концентрации растворенного кислорода.
• Для определения максимального теоретического значения концентрации
растворенного кислорода в соленой воде используйте нижеприведенную таблицу.
Нижнее калибровочное значение должно оставаться на уровне 0 мг/л растворенного
кислорода (таблица взята из Ambient Water Quality Criteria for Dissolved Oxygen,
19973). Для значений, не указанных в таблице, используйте данные Hitchman, 1978
страница 28.
Растворимость кислорода в воде (пресной и соленой) на уровне моря
• Площадьповерхностисоприкосновенияводыигазаможетизменитьскорость, с
которой газ растворяется в воде, но, в конечном итоге, она не влияет на общий
обьем газа, растворенного в статическом (не перемешиваемом) растворе. Ситуации,
в которых турбулентность постоянна (например, у основания водопада), вызывают
динамическое равновесие, в котором вода остается перенасыщена в каждом
конкретном месте среды.
• Перемешивание изучаемого раствора при лабораторном исследовании оказывает
очень сильное влияние на концентрацию в нем растворенного кислорода. Принцип
действия зонда заключается в том, что он использует кислород при
непосредственном контакте (что ведет к видимому уменьшению уровня
растворенного кислорода). Поэтому постоянное
помешивание раствора во время
снятия показаний очень важно для достижения точных результатов измерений. Это
обеспечивает достаточную скорость протекания раствора через мембрану зонда.
Рекомендуемой является скорость около 1см в секунду. Не мешайте раствор
слишком сильно, чтобы не вызвать в воде ненужные турбулентные потоки.
• При изучении растворов, где перемешивание невозможно, дайте возможность зонду
достичь равновесия. Имейте в виду, что при этом данные в самом начале
эксперимента уменьшатся (в большинстве случаев в течении первых 60 секунд), а
лишь потом система достигнет равновесия.
1 WOW. 2003. Water on the Web - Monitoring Minnesota Lakes on the Internet and Training
Water Science Technicians for the Future - A National On-line Curriculum using Advanced
Technologies and Real-Time Data. (http://wow.nrri.umn.edu). University of MinnesotaDuluth, Duluth, MN 55812
2. Table HY-DO-1 from Globe Dissolved Oxygen Protocol
(http://www.globe.gov/tctg/hydro_prot_do.pdf?sectionId=151)
3. Ambient Water Quality Criteria for Dissolved Oxygen, February, 1997. Water
Management Branch Environment and Lands Headquarters Division, Ministry Of
Environment, Lands and Parks, Canada
4. Hitchman, Michael L.1978. Measurement of Dissolved Oxygen. John Wiley and Sons,
New York. 255 p.
Эксперимент 1: Работа с датчиком растворенного
кислорода
Цель
Целью данного эксперимента является изучение основных процессов, происходящих
при работе датчика растворенного кислорода: включение, калибровка и снятие точных
показаний.
Необходимые материалы и оборудование
• Датчикрастворенногокислорода (PS-2108)
• Лабораторныйстаканна 600 мл
• PASCO ScienceWorkshop
• 400 мл де-ионизированной воды, насыщенной воздухом
Для того чтобы приготовить де-ионизированную воду, насыщенную воздухом,
наполните чистый контейнер водой на одну-треть, запечатайте его и энергично
встряхивайте в течении 10 секунд. Альтернативным вариантом является пропускание
воздуха через де-ионизированную воду с помощью насоса для аквариума.
1. Соберите и откалибруйте датчик растворенного кислорода в соответствии с
указаниями данными в этой инструкции.
2. Поместите зонд в тестируемый раствор и аккуратно мешайте им раствор в течении
тридцати секунд.
3. Щелкните накнопкуСтартвменюинструментов DataStudio дляначаласбора
данных (забор данных #1).
4. Следите за тем, чтобыстальноекольцозондабылопогруженовводукакминимум
на глубину 1 см. Аккуратно помешивайте зондом раствор до тех пор, пока
показания датчика растворенного O
стабилизируются.
2
Используя зонд, осторожно перемешайте исследуемый раствор
Рисунок 1
5. Щелкните накнопкуСтопвменюинструментов DataStudio дляпрекращения
сбора данных.
6. Щелкните накнопкуСтартвменюинструментов DataStudio дляначаласбора
данных (забор данных #2).
7. Оставьте зонд в растворевпокоенанекотороевремя, дожидаясьснятияпоказаний.
Внимание: Концентрация растворенного O2 должна быть примерно равной наибольшему значению,
которое вы внесли в процессе калибрования. Если это не так, проверьте, нет ли на поверхности зонда
крупных воздушных пузырей. Если после этого разница в показаниях с наибольшим значением все еще
довольно значительная (более 10%), откалибруйте датчик еще раз.
Эксперимент 2: Фотосинтез и выделение кислорода
водными растениями
Цель
Исследовать влияние фотосинтеза водных растений на уровень растворенного в воде
кислорода.
Необходимые материалы и оборудование
• 2-датчикарастворенногокислорода PASPort PS-2108
• 2-порта USB PASPort PS-2100
• компьютер, оснащенныйпортом USB ипрограммнымобеспечением DataStudio
• яркаялампамощностью 100 ватт (илиэквивалент)
• Лабораторный(е) штатив(ы)
• Клейкаялента
• Бумага
• 2 пробирки (25мм x 150мм)
• 1 лабораторный стакан на 1000 мл
• 1 здоровый росток элодеи
• Де-ионизированнаяиличистаясвежаявода
Предисловие
При благоприятных условиях растения осуществляют процесс фотосинтеза. Растения
используют углекислый газ, воду и энергию солнечного света. Одним из продуктов
реакции является газообразный кислород, который выделяется в окружающую среду.
В случае водных растений, кислород выделяется в воду, увеличивая концентрацию
растворенного в воде кислорода.
Датчик, используемый в этом эксперименте, прекрасно приспособлен для измерения
уровня молекулярного кислорода, выделяемого водным растением Элодея.
Советы для более успешного результата эксперимента:
• Погружайте датчик растворенного кислорода в воду так, чтобы металлическое
кольцо оказалось под водой.
• Используйте лабораторный стакан доверху наполненный водой для контроля
перепадов температуры.
• Ход эксперимента: (Выполните пункты 1-4 заранее)
Ход эксперимента
1. Проведите пробное тестирование датчика чтобы удостовериться, что мембрана
находится в рабочем состоянии.
2. Соберите прибор для проведения
эксперимента, так чтобы две используемые
пробирки были наполнены водой почти доверху.
Зонд датчика
Пробирки с
тестируемым
раствором
Водяная баня
Отросток Элодеи
3. Прикрепите пробирки к штативу вертикально, установив в основании штатива
лабораторный стакан в качестве водной бани (для уменьшения колебаний
температуры).
4. Не помещая в систему растение, оставьте систему на три-четыре часа, чтобы в ней
установилось равновесие (можно и на более долгое время, это не повредит
эксперименту).
1. Поместите датчики растворенного кислорода в две пробирки. Проведите виртуальную
калибровку в режиме DataStudio так чтобы значения в мг/л были на одном и том же
уровне в каждом датчике (примерно 7 мг/л). Абсолютная калибровка не так важна
для этого эксперимента, так как его целью является измерение относительной
разницы концентрации, а не буквальной концентрации растворенного кислорода.
2. Проведите пробное тестирование в течении примерно 30 секунд, чтобы
удостовериться, что измеренные значения примерно одинаковы.
3. Уберите датчики растворенного кислорода из системы. Не позволяйте
наконечнику зонда прикасаться к другим поверхностям (наиболее удобно
прикрепить зонды к штативу, а затем поднимать сам штатив, пока зонды
не выйдут
из пробирок).
4. Аккуратно поместите зеленый побег растения Элодеи (длиной примерно 2-3 см) в
одну из пробирок (эксперимент). Вы можете поместить пластмассовую веточку
растения в контрольную пробирку (не обязательно). Старайтесь без надобности не
перемешивать воду в пробирках.
5. Поместите датчики растворенного кислорода обратно в пробирки. При этом
наконечник зонда должен быть
близко к растению, но не дотрагиваться до него.
6. Используя клейкую ленту и сложенный лист бумаги, накройте верхнюю часть
лабораторного стакана так, чтобы бумага доходила до уровня, на котором
находится наконечник зонда.
7. Поместите источниксветапримернонарасстоянииметра от системы, так, чтобы
свет преимущественнно попадал на растение со стороны стенки стакана
(горизонтально). Включите лампу чтобы проверить, как падает свет, и тут же ее
выключите.
Cборданных
8. Начните сбор данных. Оставьте систему на ярком свету на 60 секунд, затем
полностью накройте систему непрозрачной тканью, такой, например, как
прорезиненный лабораторный фартук. После 15 минут уберите фартук (или другое
покрытие) и включите лампу опять. Продолжайте сбор данных еще 15 минут,
после чего прекратите сбор данных.
9. При желании, таким же образом, проведите дополнительные эксперименты.
Эксперимент 3: Влияние сульфита натрия на
концентрацию растворенного O
2
Необходимыематериалыи оборудование
• Датчикрастворенногокислорода
• Интерфейс PASPort
• 2 M раствор сульфита натрия (25.2 г Na
2SO3
/100 мл)
• насосдляаквариумаилибольшаябутылка
• интерфейс PASPort спортом USB ипрограммноеобеспечение DataStudio
• лабораторныйстаканна 600 ml
• 400 мл де-ионизированной воды
• пипетка
Дополнительные материалы
• плиткаимагнитнаямешалка
ВНИМАНИЕ: Сульфит натрияможетраздражатькожу, поэтомуобязательноиспользуйтезащитные
очки и избегайте попадания раствора на кожу. В случае контакта раствора сульфита натрия с кожей,
промойте место контакта большим количеством проточной воды.
Цель
Целью данного эксперимента является исследование влияния неорганического
вещества, сульфита натрия, на концентрацию растворенного кислорода в воде.
Сульфит натрия (Na2SO3) используется в качестве химиката при проявлении
фотопленок, производстве бумаги, красок, отбеливании и гравировке.
Эксперимент 4: Биохимическая потребность в
кислороде
Предисловие
Биохимическая потребность в кислороде (БПК) очень важна в определении качества
воды. БПК определяется количеством кислорода, используемым микроорганизмами
при аэробном дыхании. В реках и ручьях с высоким содержанием БПК большая часть
растворенного кислорода используется аэробными бактериями, тем самым не давая
доступ другим водным организмам получать необходимый кислород. Эта проблема
может быть
содержащих промышленных отходов.
2. Поместите еще один образец воды в темный, плотно закрывающийся сосуд, и
оставьте в покое при комнатной температуре в течении 5 дней (вторичный образец)
3. Сделайте так, чтобы температура вторичного образца воды была примерно такой
же, как и температура воды в первичном образце, и измерьте концентрацию
растворенного O2 после 5 дней.
1. Приведите доказательства того, что дрожжи являются живыми клетками и
осуществляют процесс клеточного дыхания.
2. Что произойдет с клетками дрожжей, когда концентрация растворенного O2
достигнет нуля? (Подсказка: внимательно изучите раствор, содержащий дрожжи и
обсудите, как дрожжи используются в промышленности.)
Все авторские права на данную инструкцию PASCO scientific 012-07688D защищены
законом об авторских правах. Репродукция материалов разрешена только
безприбыльным учебным заведениям для использования в учебных целях в классах и
лабораториях, без права продажи. Любое другое копирование материалов без
письменного разрешения PASCO категорически запрещается.
Ограниченная гарантия
Компания PASCO гарантирует, что ее товары не имеют дефектов и будут работать
надлежащим образом в течении, как мимимум, одного года начиная от даты
получения товара потребителем. Компания PASCO обязуется починить или заменить
(по своему усмотрению) любую часть товара в том случае, если она имеет дефект или
не функционирует. Гарантийные обязательства не покрывают повреждения товаров,
вызванные их неправильным или излишним использованием. При этом компания
PASCO единолично решает, или это производственный дефект прибора, или
повреждение вызвано неправильной эксплуатацией прибора со стороны покупателя.
Вся ответственность по возврату оборудования для починки или замены целиком
лежит на покупателе. Оборудование должно быть упаковано соответствующим
образом, так, чтобы предотвратить его повреждение в процессе доставки. Затраты на
доставку должны быть предоплачены покупателем. (Повреждения оборудования,
вызванные неправильной упаковкой при возврате, гарантией не покрываются).
Отремонтированное оборудование будет отправлено назад потребителю за счет
компании PASCO.
Возврат оборудования
Если, по какой либо причине, оборудование должно быть возвращено, позвоните в
компанию PASCO или известите компанию PASCO в письменном виде, используя
факс, обычную или электронную почту ДО ТОГО
, как возвратите товар. Получив
извещение, компания выдаст вам разрешение (авторизацию) и подробную
инструкцию, касающуюся деталей возврата оборудования.
Внимание: ТОВАРНЕБУДЕТПРИНЯТКВОЗВРАТУБЕЗПРЕДВАРИТЕЛЬНОГОРАЗРЕШЕНИЯ
(АВТОРИЗАЦИИ) КОМПАНИИ PASCO.
При возврате оборудования все его составные части должны быть правильно
запечатаны. Транспортные агентства не будут ответственны за повреждение
оборудования, вызванное неправильной его упаковкой. Для того, чтобы быть
Интернет-страница:www.pasco.com
Адрес электронной почты: support@pasco.com
Приложение C: Таблицы
Таблица 1: Концентрация растворенного кислорода (мг/л) в воде при различных
температурах и давлении
Взято из R. F. Weiss (1970). Темп ° C, температура в градусах Цельсия;
атмосферное давление от 695-600 мм ртутного столба (27.36-23.62 дюймах ртутного
столба) начинается после 40° C
Перевод из одних единиц в другие: 1.0 дюйм ртутного столба = 25.4 мм ртутного столба
= 33.86 мб или гПа
Темп.
Атмосферное давление, в мм (и в дюймах) ртутного столба