Кислород постоянно присутствует в растворенном виде в поверхностных водах. Содержание растворенного кислорода в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки экологического и санитарного состояния водоема. Кислород должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая условия для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водоемов, т.к. участвует в процессах окисления органических примесей, разложения отмерших организмов и т.д.
Снижение концентрации растворенного кислорода свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимически интенсивно окисляющимися веществами (в первую очередь органическими). Потребление кислорода обусловлено также химическими процессами окисления содержащихся в воде примесей, а также дыханием водных организмов.
Как уже было сказано, в поверхностных водах кислород активно потребляется на процессы окисления органических веществ.
Биохимическое потребление кислорода (БПК) – косвенный показатель степени загрязнения воды легкоразлагаемыми органическими соединениями, определяемый как количество кислорода, необходимого для их окисления в аэробных условиях.
Обогащение водоема растворенным кислородом происходит следующими путями:
- Абсорбция из воздуха;
- Выделение кислорода водными растениями в процессе фотосинтеза;
- Поступление с дождевой и снеговой водой.
Уменьшение содержания растворенного кислорода может быть вызвано:
- Потреблением кислорода на окисление органических веществ;
- Выделением кислорода из поверхностных слоев воды.
Растворенный в воде кислород находится в виде гидратированных молекул О2. В общем случае его содержание зависит от температуры, атмосферного давления, количества осадков, минерализации воды др. При каждом значении температуры существует равновесная концентрация кислорода, которую можно определить по специальным справочным таблицам, составленным для нормального атмосферного давления. Степень насыщения воды кислородом, соответствующая равновесной концентрации, принимается равной 100 %. Растворимость кислорода возрастает с уменьшением температуры и минерализации, и с увеличением атмосферного давления.
В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям (в сутки может изменяться на 2,5мг\л). В эвтрофированных и сильно загрязненных органическими соединениями водных объектах может иметь место значительный дефицит кислорода. Уменьшение концентрации растворенного кислорода до 2 мг/л вызывает массовую гибель рыб и других гидробионтов.
ПДК растворенного в воде кислорода для рыбохозяйственных водоемов установлена 6 мг/л (для ценных пород рыбы), либо 4 мг/л (для остальных пород).
На начальном этапе поступления органического загрязнения в водный объект начинается процесс окисления поступающих органических веществ,- следовательно, изменяется кислородный режим. Процесс окисления органических веществ связан с активным расходом кислорода. До определенного момента времени расход кислорода на окисление превышает количество кислорода, поступающего из атмосферы. Интенсивность поступления кислорода из атмосферы зависит от гидродинамических характеристик водного объекта и определяется величиной коэффициента реаэрации; скорость самого процесса окисления определяется величиной коэффициента биохимического окисления. Иногда его называют коэффициентом минерализации. Наступает момент при окислении органических загрязнений в водном объекте, когда количество кислорода, расходуемого на окисление, компенсируется кислородом, поступающим из атмосферы. Этот момент соответствует минимальному значению концентрации кислорода в водном объекте; на кислородной кривой это – точка перегиба. После этого потребность в количестве растворенного в воде кислорода, расходуемого на процесс окисления, становится меньше, чем его поступает из атмосферного воздуха, и величина растворенного в воде кислорода начинает расти до тех пор, пока не достигнет величины предельного насыщения при данной температуре. В начале процесса происходит увеличение количества бактерий, что способствует активному уменьшению количества органических веществ. Когда пищи становится меньше, то наблюдается гибель бактерий.