Опыт 13.8. Определение содержания кислорода в пробе воды [1990 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д.

Метод Винклера, который описан в этом разделе, позволяет точно измерить содержание кислорода, но для того чтобы пользоваться этим методом, необходимы многочисленные реактивы.

10 см³ щелочного раствора иодида (3,3 г NaOH; 2,0 г КСl в 10 см³ дистиллированной воды) (Обращаться с осторожностью!)

10 см³ раствора хлорида марганца (4,0 г МnСl₂ в 10 см³ дистиллированной воды)

5 см³ концентрированной хлористоводородной кислоты (Обращаться с осторожностью!)

250 см³ исследуемой воды в стеклянном сосуде с притертой пробкой

1. Осторожно, не расплескивая, наберите воду в бутылку и оставьте ее под водой, чтобы в нее не попадали пузырьки воздуха.

2. В пробу воды пипеткой добавьте 2 см³ хлорида марганца и 2 см³ щелочного раствора иодида; конец пипетки должен касаться дна бутылки. Более тяжелый раствор солей вытеснит из бутылки равное количество воды, находящейся в верхнем слое.

3. Добавьте 2 см³ концентрированной хлористоводородной кислоты и закройте бутылку так, чтобы в ней не было пузырьков воздуха. Хорошо потрясите бутылку для того, чтобы растворился осадок. В результате образуется раствор в избытке иодида калия. Теперь растворенный кислород зафиксирован и бутылку можно вынуть из воды.

4. Для исследования отлейте в коническую колбу 50 см³ воды. Из бюретки оттитруйте ее 0,01 M раствором тиосульфата натрия следующим образом:

а) постоянно встряхивая коническую колбу, доливайте в нее раствор тиосульфата до тех пор, пока желтый цвет не побледнеет;

б) добавьте 3 капли раствора крахмала и продолжайте титровать, постоянно встряхивая колбу, до тех пор, пока не исчезнет темно-синяя окраска крахмала.

Запишите объем израсходованного тиосульфата натрия.

5. Дважды повторите операцию 4 с 50 см³ исследуемой воды и вычислите средний объем расходуемого тиосульфата (х).

6. При использовании этих растворов 1 см³ 0,01 M тиосульфата соответствует 0,056 см³ кислорода в условиях НТД (нормальная температура и давление).

7. Подсчитайте содержание кислорода в литре воды, используя следующую формулу:

где х - объем тиосульфата, расходуемый на титрование 50 см³ воды.

Самым простым методом определения скорости течения воды служит измерение времени, необходимого какому-нибудь плавающему предмету для того, чтобы пройти определенное расстояние. Чтобы исключить влияние ветра, лучше использовать предмет, который большей своей частью погружен в воду. Или же поместить в поток воды L-образную трубку высотой 50 см, длиной 10 см и диаметром 2 см таким образом, чтобы ее короткий конец был обращен навстречу течению. Измерив высоту, на которую вода поднялась в длинном конце трубки, можно определить скорость течения, используя следующую формулу:

Относительная влажность воздуха - это отношение абсолютной влажности, выраженной в г/м³ к максимальному содержанию водяных паров в воздухе; относительная влажность выражается в процентах. Относительная влажность изменяется с температурой, так как воздух при нагревании расширяется и может удерживать больше водяных паров. Их содержание измеряется психрометром, состоящим из влажного и сухого термометров, которые закреплены в деревянной раме (рис. 13.1). По показаниям термометров вычисляют влажность воздуха, пользуясь психрометрическими таблицами.

Рис. 13.1. Аспирационный психрометр

Температуру воздуха, воды и почвы можно измерить ртутным термометром. Однако определение температуры в данной точке и в данное время имеет небольшое значение для экологических исследований. Более информативным является изменение температуры за определенный период времени. Поэтому обычно температуру измеряют в разное время (по сложной временной схеме) или же используют максимальный и минимальный термометры, регистрирующие максимальную и минимальную температуры соответственно. В микроместообитаниях и труднодоступных местообитаниях, например в сердцевине древесного ствола, температуру измеряют термистором (рис. 13.2). Это электрический прибор, который может иметь столь малые размеры, что его можно вмонтировать в кончик шариковой ручки. Электрическое сопротивление этого прибора меняется с изменением температуры. Измеряя сопротивление термистора и сравнивая его с ранее составленной таблицей, где каждому сопротивлению соответствует определенная температура, можно установить температуру среды, в которую помещен термистор. При проведении экологических исследований полезно также определять максимальные и минимальные температуры микроместообитаний (микроклимат), так как часто именно этим объясняется исчезновение из определенных районов отдельных видов, например растений, чувствительных к морозам.

Рис. 13.2. Термистор во время работы

Свет различается по своей интенсивности, продолжительности и качественному составу (длине волны). Чтобы получить полную информацию об этом физическом факторе при проведении экологических исследований, необходимо измерять все три пере-численных параметра света. Для их измерения используются специальные методы. В практических целях для сравнения интенсивности падающего

света в различных районах обычно требуется некий отнесенный к данной площади показатель интенсивности света. Для этого достаточно обычного фотоэкспонометра. Суммарная интенсивность света за определенный период времени определяется с помощью бумаги Ozalid, которая обладает кумулятивной чувствительностью к свету.

Направление и скорость ветра

С экологической точки зрения важна не столько скорость ветра в местообитании в данный момент времени, сколько степень открытости местообитания для ветров. Следовательно, важна частота ветров, их интенсивность и направление. Однако для большинства практических целей при сравнении особенностей ветра в различных местообитаниях достаточно простого прибора, показывающего направление ветра и анемометра (рис. 13.3), регистрирующего скорость ветра.

Рис. 13.3. Простейший анемометр, с помощью которого можно измерять скорость ветра, измеряя частоту оборотов деревянного крыла, окрашенного в черный цвет