Download miễn phí Cơ sở lý thuyết và khả năng xác định nồng độ ôxy hòa tan trong nước biển bằng phương trình thực nghiệm
Giá trị nồng độ ôxy hòa tan (DO) được xem là một trong những chỉ tiêu để đánh giá mức độ
phân hủy các chất hữu cơ ưa ôxy có trong môi trường nước nói chung và môi trường nước
biển nói riêng. Do vậy trong các nghiên cứu về môi trường và chất lượng nước biển, DO luôn
là một chỉ tiêu được lựa chọn ưu tiên hàng đầu do tính đơn giản trong việc thu thập số liệu, chỉ
bằng các máy đo hiện trường mà không cần sử dụng hóa chất như BOD hay COD. Tuy nhiên
trong điều kiện môi trường biển, các hoạt động đo đạc trực tiếp không phải lúc nào cũng có thể
thực hiện được. Do đó, với một công cụ tính toán gián tiếp thông qua các phương trình thực
nghiệm sẽ giúp các nhà nghiên cứu giải quyết được phần nào những khó khăn trên
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 63-7063
Cơ sở lý thuyết và khả năng xác định nồng độ ôxy hòa tan
trong nước biển bằng phương trình thực nghiệm
Trịnh Thị Lê Hà1,*, Phạm Mai Thanh2
1
Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
2Trung tâm Quy hoạch, Điều tra, Đánh giá Tài nguyên Môi trường Biển và Hải đảo,
Tổng cục Biển và Hải đảo
Nhận ngày 29 tháng 4 năm 2011
Tóm tắt. [1] tan trong
nước ngọt ở trạng thái cân bằng với khí quyển 00 400C
(ko,0) đối với ô 0
0
60
0
C theo hàm:
2
2100, //ln TaTaako
(1)
giá trị 600C [2]. Cách tính này sau đó đã được áp
dụ [3].
Riêng đối với nước biển, phương pháp tính nồng độ ôxy hòa tan có sự thay đổi do sự xuất hiện
của độ muối. Để tính được nồng độ ôxy hòa tan trong nước biển có nồng độ muối khác nhau đòi
hỏi phải xác định các hằng số Henry mới đối với ôxy hòa tan trong các điều kiện tương ứng. Trên
cơ sở đó, xây dựng hàm thực nghiệm của ko,0 theo nhiệt độ và độ muối để tính.
Do
(đối với nước mặn).
Từ khóa: Ôxy hòa tan, Hằng số Henry, Ôxy hòa tan trong nước biển.
1. xy hòa tan trong
nước biển
Từ các phương trình tổng quát tính nồng độ
ôxy hòa tan trong nước ngọt,
đã được đưa thêm vào [1,2]
ô
được biểu diễn như sau:
dosw
do
soo
nnn
n
kf
,
,
,
(2)
_______
Tác giả liên hệ. ĐT: 84-4-35586898.
E-mail: [email protected]
of sok ,
don ,
,
wn sn
ô
sV
(dm
3
sau:
dd
dd
do
ZRT
VP
n ,
(3)
sws
w
w V
M
bS
n )
000.1
(
(4)
T.T.L. Hà, P.M. Thanh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 63-70
64
sws
s
s V
M
bS
n )(
(5)
với
s
(kg.dm
-3
;
wM
(g.mol
-1
;
sM
(g.mol
-1
) là
các hòa tan trong nước [4];
swV
(dm
3
các chất :
doosws nVV ,
(6)
trong đó
o
của oxy
(dm
3
.mol
-1
).
Ở đây bS là đại lượng biểu diễn độ muối có
trong mẫu b là hằng số Millero (bảng 1
S tổng số gam muối hòa tan trong kg nước biển
(g.kg
-1
) [4]. (1.000 là giá trị thực nghiệm khi xét
độ muối theo đơn vị g.kg-1).
Như vậy, tổng số mol của ô
trong phương trình 2 có thể
viết lại như sau
v
ss
dosw
M
FV
nnn
'
,
(7)
trong đó
bS
M
M
F
s
w1000.1
(8)
và
s
do
s
w
oss
V
n
F
M
VV
,
)(1'
(9)
nnk (1979), fo được xác định như sau:
)'1( P
VZT
TVP
f o
buu
uu
o
(10)
uP
uV
uT uZ
đạc
thực nghiệm dựa trên các khí được sấy khô từ
bV
3
),
T P (atm)
o'
[2].
Thay các biểu thức (3), (7) (10)
(2) :
)'1(
'
, PkTF
VZTVPM
VZTVRP
osos
buuddw
sdduu
(11)
, R xác định như trong bảng 1.
P được giải với giả thiết
rằng quy tắc có thể ứng dụng
được
của hệ số giãn nở nhiệt là xác định [5]. Tuy
điều
kiện này
có thể
đo đạc được bằng thực nghiệm và
sV '
có thể
thay thế
sV
,
PbS
M
T
VZTVPM
VZTVRP
k o
s
w
s
buuddW
Sdduu
so 11000.1,
(12)
trong đó, các giá trị trong hai hay
biết trước hay bằng thực
nghiệm, còn
o
thì như trong
bảng 1. (Lưu ý ở đây ảnh hưởng của các muối
hòa tan trong nước biển là không đáng kể
các
hơi). K
được rút gọn thành phương trình (1) là phương
trình tính
0,ok
đối với tinh khiết.
T.T.L. Hà, P.M. Thanh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 63-70
65
Bảng 1
*
, ,, ooso CCk
P
oC
(t theo
0
)
Nguồn Các thông số và cách xác định
Taylor và nnk, 1969 [6]
1133 ...100562,82 molKdmatmR
Millero, 1982 [4]
004880,1b
1.0153,18 molgMw
Millero, 1982 [4]
1.7933,62 molgMS
S
M
F
s
w 716582,0000.11000.1
Benson và nnk, 1979 [2]
to 0000375,0002805,0
Benson và nnk, 1979 [2]
285 10436,610426,1999025,0)1( tto
Benson và nnk, 1979 [2]
2
0, 668,049.1/17,596.571814,3ln TTko
Green và Carritt, 1967a [7]
T
SPwv
16,373
11973,18exp10370,51 4
16,373
11205,26exp1101813,3 7
T
T
16,373
103945,8exp1108726,1 2
T
16,373
ln02802,5
Millero và Poisson, 1981 [8]
).( 322/30 mkgCSBSASs
Millero và Poisson, 1981 [8]
232
0 10095290,910793952,6842594,999 tt
594634 10536332,610120083,110001685,1 ttt
Millero và Poisson, 1981 [8]
2531 106438,7100899,41024493,8 ttA
4937 103875,5102467,8 tt
Millero và Poisson, 1981 [8]
2643 106546,1100227,11072466,5 ttB
Millero và Poisson, 1981 [8]
4108314,4C
2. phụ thuộc
0,ok
, v
định được sự biến thiên của
0,ok
.
Bảng 2 biến thiên
theo
t (
0
C) S (ko,s - ko,0)/S (lnko,s - lnko,0)/S
0,231 20,172 193,6 0,007082
0,228 31,634 201,3 0,007065
0,218 48,667 213,5 0,007041
15,009 20,278
*
239,0
*
0,006191
*
15,011 31,750 247,6 0,006185
15,008 48,514 259,7 0,006194
35,082 20,228 285,1 0,005367
35,081 31,856 293,4 0,005351
35,006 49,478 308,8 0,005367
*
Giá trị trung bình của hai số đo
T.T.L. Hà, P.M. Thanh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 63-70
66
Ở đây, n giả sử (
sok ,
) có
sự biến thiên t tỉ số
Skk oso /0,,
một
nhất .
2 ,
xấp xỉ nhau tỉ số
này không phải là một hằng số. , các giá
trị này có sự biến thiên theo độ muối (S) qua
hàm tương quan b .
,/ 210,, SggSkk oso
(13)
, tính gần xấp xỉ giữa các giá trị tỉ
số
Skk oso /lnln 0,,
2 4) cho thấy, tương quan
Setschenow ứng với các số liệu:
,ln
0,
,
S
k
k
o
so
(14)
nghiên cứu này, chúng tui chọn
hàm tương quan Setschenow vì t
.
1g 2g
với các biên thiên phức tạp
theo bậc hai của độ muối thì chỉ cần xác định
duy nhất một hằng số, đó là hằng số .
Ở đây, được xác theo sự biến thiên
của lấy
0,, /ln oso kk
, được tính dựa trên các kết quả
thực nghiệm ở 3 ứng S nhân với
T/1
. Kết quả ta có:
2/68,565.2/6083,130225034,0 TT
(15)
3. Tính n
Henry trong nước biển
Áp dụng đối với ôxy trong
với các
thành phần khí chủ yếu và tổng hơi P
(atm) ta có:
drdosw
do
soo
nnnn
n
kf
,,
,
,
(16)
,
of
,
sok ,
,
don ,
,
wn sn
, riêng
drn ,
các thành phần khí chính
sV
(dm
3 mẫu. Do đó, n
đơn vị khối lượng là
mol.kg
-1
trong trường hợp này là:
ss
doP
o
V
n
C
,
(17)
thay
don ,
từ phương trình (16) vào (17) ta có:
ss
drdosw
so
oP
o
V
nnnn
k
f
C
,,
,
(18)
ở đây, biểu thức (6) sẽ được viết lại như sau:
drrdoosws nvnvVV ,,
(19)
trong đ ,
swV ov
rv
(dm
3
.mol
-1
các còn lại.
wn
,
sn
xác định theo
biểu thức (4), (5)
don , drn ,
thay
swV
rút ra biểu thức (19) ta :
w
ss
drdosw
M
YFV
nnnn ,,
(20)
,
s
,
F
wM
như đã nói ở
Y
là:
s
dr
s
w
r
s
do
s
w
o
V
n
F
M
v
V
n
F
M
vY
,,
1
(21)
, the (1980a)
[1]:
PPf ooo 1
(22)
wvo PPP 20946,0
(23)
t ,
wvP
;
o
giãn nở nhiệt của ôxy.
T.T.L. Hà, P.M. Thanh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 63-70
67
Thay các biểu thức (20), (22), (23) (18)
ta có:
P
Mk
F
PPC o
wso
wv
P
o 1)(20946,0
,
(24)
phương trình tổng quát tính nồng độ
ôxy hòa tan trong nước biển, trong đó F biểu
diễn . Vì nồng độ ôxy (
P
oC
) ở
đây được xác định trên đơn vị khối lượng nước
biển nên m
s
. Như vậy, v
STk so ,,
,
STPwv ,
,
SF To
xác định
được, ta có thể tính được
P
oC
(24) ở điều kiện T, S P .
Nếu cho P = 1atm, thì
P
oC
th T, S (24)
:
o
wso
wvo
Mk
F
PC 1120946,0
,
(25)
Để xác định nồng độ ôxy trên
) ta có:
oso CC
*
(26)
Bảng 3. Các giá trị thực nghiệm
t (
0
C) S (g.kg
-1
) P (atm) ko,0
+
ko,s
Sai số của ko,s
so với kết quả
tính (%)
0,231 20,172 0,7754 25.427 29.332 0,054
0,228 31,634 0,7769 25.425 31.793 0,032
0,218 48,667 ...