水與氧氣的糾葛

2014-08-27 何洋      】

  辦公室里有一個(gè)魚缸,師兄師姐們養(yǎng)了些金魚。假山、魚草、礫石,金魚的房子裝飾的非常華麗,魚兒們游來游去吐吐泡,過得相當(dāng)愜意。這些嬌貴的金魚給我們辦公室?guī)砹艘恍┥鷼猓~缸里的亮麗景色也與窗外的春天相互輝映。師兄師姐們也經(jīng)常換水、添食、打掃魚缸,忙起來都不覺得累。緊張的生活中難得感覺到了安逸,于是我就想起了小時(shí)候爸爸養(yǎng)金魚的那些日子,還有我不懂事時(shí)的破壞能力。

  回憶中的某一個(gè)下午,我放學(xué)回家,看到魚缸里的水有些臟了,就想給小魚換一下水。但我不會(huì)用洗耳球和軟管去虹吸,模仿大人的動(dòng)作卻徒勞無功。于是我只好先把小魚撈出來再想辦法把水倒掉。找到一個(gè)盆隨手倒了些涼白開進(jìn)去,“新家”做好了,我再請(qǐng)魚兒入住。倒完臟水,整盆白開連帶著小魚被我倒入空魚缸。沾沾自喜之時(shí),我卻發(fā)現(xiàn)小魚探出嘴巴大口大口的吞著空氣。不喜歡干凈的水么,我心里這樣想,只不過沒太在意,繼續(xù)玩去了。等爸媽下班回來后,我邀功心切,帶他們看我的成果。我爸看到我的杰作之后,趕緊給他的愛魚換了水,氣得他要打我了。還說幸虧沒直接去接自來水,不然所有魚都會(huì)被我害死。嚇得我以后不敢隨便伺候他的魚了,直到多年后我才搞懂其中的道理。

  水中的溶解氧是魚和其他水生生物賴以生存的要素,煮沸過的水溶解氧含量很低,所以我加了涼白開后,魚在水中缺氧而浮上水面呼吸。正如陰雨天魚類浮上水面一樣,都是水中缺氧惹的禍。氣壓、鹽度、溫度是制約水中溶解氧含量的三個(gè)要素。其他要素不變的情況下,氣壓越低,水中溶解氧含量越低;溫度越高,水中溶解氧含量越低;鹽度(溶解物質(zhì)質(zhì)量與水質(zhì)量的比)越高,水中溶解氧含量越低。白開水在高溫時(shí)析出了大量溶解氧,導(dǎo)致它不適合用于養(yǎng)魚。陰雨天氣壓低,水中溶解氧較少,因此魚類也選擇游到含氧較多的水面進(jìn)行呼吸。此外,鹽溶液濃度每提高100毫克每升,溶解氧也會(huì)大約下降1%。這也可以從一方面解釋高濃度工業(yè)廢水難于生物凈化或水體自凈,高鹽度水體中溶解氧很低,難以進(jìn)行好氧過程。

  除了涼白開,自來水也不適合養(yǎng)魚。一來水中溶存的次氯酸有毒害作用,要經(jīng)過曝曬分解后才能用來養(yǎng)魚;二來水溫低、溶解氧少,水環(huán)境改變對(duì)魚有害,所以不適合直接使用。

  為了驗(yàn)證我自己當(dāng)年是真的做錯(cuò)了,我自己動(dòng)手搞了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。我把沸水分別裝入5根100毫升離心管中,然后放入-18度冰箱中降溫。10分鐘后取出,測(cè)第1號(hào)管中水的溶解氧量。然后以15分鐘為間隔測(cè)量其中一管,測(cè)第2、3、4、5號(hào)管。得到的結(jié)果如下表格所示。

時(shí)間

16:20

16:45

17:00

17:15

17:30

溫度℃

34.6

27.6

25.8

23.8

22.2

溶解氧mg/l

2.23

2.65

2.69

2.69

2.74

氣壓mbar

1004

1004

1004

1004

1004

表1.白開水中溶解氧測(cè)量結(jié)果

  為了準(zhǔn)確性我還做了一個(gè)常溫自來水對(duì)照試驗(yàn),自來水對(duì)照結(jié)果如下。

時(shí)間

16:10

16:25

16:40

16:55

17:10

溫度℃

19.2

20.6

19.6

20.3

20.2

溶解氧mg/l

3.08

3.28

3.48

3.67

3.94

氣壓mbar

1004

1004

1004

1004

1004

表2.常溫自來水溶解氧變化

  這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說明了,白開水溶解氧低且難以恢復(fù);自來水在管道中溶解氧低,自來水本身溶解氧較天然水體低。正常條件下大氣中氧含量為200mg/l,天然水體中為8-10mg/l??紤]到溫度對(duì)溶解氧的影響,白開水恢復(fù)常溫的過程可以解釋溶解氧含量上升。所以白開水短時(shí)間內(nèi)難以恢復(fù)成自然水體,而自來水溶解氧量按照每小時(shí)改變1mg/l的速度也需要5-7個(gè)小時(shí)恢復(fù)。綜上,用白開水養(yǎng)魚的我是真的錯(cuò)了。
  是否有其他因素也影響水中溶解氧含量呢?好奇心作祟,我又試了下氨氣發(fā)生反應(yīng),驗(yàn)證產(chǎn)出氨氣是否可以排出氧??赡苡捎诜磻?yīng)時(shí)溫度較低,沒有加熱使氨氣快速溢出,導(dǎo)致最后結(jié)果是溶解氧量沒有明顯變化。如果可以輕微加熱(不引入溫度因素),我想這種溶存氣體量對(duì)溶解氧量的影響是可以得到驗(yàn)證的。
  做了這些簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)后,我對(duì)自然生態(tài)又有了新的認(rèn)識(shí)。以往不注意的小事都可以深入思考,發(fā)現(xiàn)、探索新事物。正如大自然溶于水中的氧氣,我們的大腦也需要融入更多的知識(shí)。

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