การวิเคราะห์หาความต้องการออกซิเจนของตะกอนดิน (Sediment Oxygen Demand, SOD)

ออกซิเจนมีความสำคัญต่อปลาและสัตว์น้ำอื่น ๆ ออกซิเจนในแหล่งน้ำได้มาจากการสังเคราะห์แสง การแพร่จากบรรยากาศ ส่วนการลดลงของออกซิเจนในแหล่งน้ำเป็นผลจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ของจุลินทรีย์ในน้ำ (BOD) การย่อยสลายสารอินทรีย์ในตะกอนดิน (SOD) ปฏิกิริยาไนตริฟิเคชันและการหายใจของสิ่งมีชีวิตต่างๆ ที่อยู่ในน้ำ

ความต้องการออกซิเจนของตะกอนดินเป็นผลรวมของกระบวนการที่ใช้ออกซิเจนทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างรอยต่อของตะกอนดินกับน้ำ (sediment/water interface) ความต้องการออกซิเจนของตะกอนดินเกิดจากทั้งกระบวนการทางชีววิทยาและเคมี ที่ผิวหน้าของตะกอนดินความต้องการออกซิเจน ส่วนใหญ่เกิดจากการย่อยสลายสารอินทรีย์และปฏิกิริยาไนตริฟิเคชัน ในขณะที่ใต้ผิวตะกอนดินลงไปหลายเซนติเมตรนั้นความต้องการออกซิเจนเกิดจากปฏิกิริยาเคมีของเหล็ก แมงกานีส และซัลไฟด์เป็นส่วนใหญ่

ความต้องการออกซิเจนของตะกอนดินเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้ออกซิเจนในน้ำลดลงแหล่งน้ำหรือบริเวณที่มีมลภาวะจะมีค่าความต้องการออกซิเจนของตะกอนดินสูงกว่าแหล่งน้ำหรือบริเวณที่ไม่มีมลภาวะ

น้ำยาเคมีและวิธีเตรียม

1. สารละลายมาตรฐานโปแทสเซียมไฮโดรเจนไดไอโอเดท 0.025 นอร์มอล

ละลายโปแทสเซียมไฮโดรเจนไดไอโอเดท (KH(IO₃)₂) 0.8124 กรัม ในน้ำกลั่น แล้วปรับปริมาตรให้ได้ 1 ลิตร

2. สารละลายมาตรฐานโซเดียมไธโอซัลเฟต 0.025 นอร์มอล

ละลายโซเดียมไธโอซัลเฟตเพนตะไฮเดรต (Na₂S₂O₃.5H₂O) 6.205 กรัม ในน้ำกลั่นที่ปราศจากคาร์บอนไดออกไซด์ (เตรียมได้โดย ต้มน้ำกลั่นที่กลั่นได้ใหม่  ประมาณ 15 นาที แล้วทำให้เย็นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิห้อง พร้อมทั้งปิดฝาด้วยกระจกนาฬิกา ขณะต้มและทำให้เย็น) จากนั้นเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 0.4 กรัม แล้วปรับปริมาตรให้ได้ 1 ลิตร

3. สารละลายแมงกานีสซัลเฟต

ละลายแมงกานีสซัลเฟตโมโนไฮเดรต (MnSO₄.H₂O) 364 กรัม ในน้ำกลั่น แล้วกรองผ่านแผ่นกรอง ปรับปริมาตรให้ได้ 1 ลิตร ข้อสังเกต สารละลายแมงกานีสซัลเฟตไม่ควรจะมีสีเมื่อเติมน้ำแป้งและสารละลายอัลคาไลไอโอไดด์อะไซด์

4. สารละลายอัลคาไลไอโอไดด์อะไซด์ (Alkali iodide azide)

ละลายโซเดียมอะไซด์ (NaN₃) 10 กรัม โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 480 กรัม และโซเดียมไอโอไดด์ (NaI) 750 กรัม ในน้ำกลั่น ปรับปริมาตรให้ได้ 1 ลิตร (สารละลายที่ได้จะมีสีขาวขุ่น) เก็บในขวดสีชา ข้อควรระวัง ห้ามเติมกรดลงในสารละลายนี้ เพราะจะทำปฏิกิริยาเกิด hydrazoic acids fumes ซึ่งเป็นอันตรายได้

5. น้ำแป้ง (Starch)

ละลายแป้ง 2 กรัม ด้วยน้ำกลั่น 100 มิลลิลิตร นำไปต้มจนใสแล้วทิ้งไว้ให้เย็น เติมฟอร์มาลีน 0.5 มิลลิลิตร

ขั้นตอนวิเคราะห์

1. แบ่งตะกอนดินออกเป็น 2 ส่วน ดังนี้

1) สำหรับหาน้ำหนักที่แท้จริงของตะกอนดิน โดยชั่งน้ำหนักที่แน่นอนของตัวอย่างตะกอนดินประมาณ 3 กรัม ใส่ในถ้วยเผา นำไปอบในตู้อบความร้อนแห้งที่ 110 องศาเซลเซียส นาน 2 ชั่วโมง หลังจากนั้นชั่งน้ำหนักแล้วบันทึกน้ำหนักตะกอนดิน

2) สำหรับหาค่าความต้องการออกซิเจน โดยชั่งตะกอนดินให้ได้น้ำหนักที่แน่นอนประมาณ 1–2 กรัม ใส่ในขวดบีโอดีสีดำ (ขวดมืด)

1. นำน้ำทะเลกรองมาเติมอากาศโดยใช้หัวทรายเป่าให้อากาศประมาณ 5 นาที จนกระทั้งน้ำอิ่มตัวด้วยออกซิเจน

2. นำขวดมืด(จากข้อ 2) ที่ใส่ตะกอนดินมาเติมน้ำทะเลกรองที่เติมอากาศให้เต็ม โดยวิธีกาลักน้ำ ปิดฝาแล้วเขย่าให้ตะกอนดินละลาย นำไปบ่มในตู้บ่มที่ตั้งอุณหภูมิได้ หรือบ่อเลี้ยงโดยการแช่ในบ่อเลี้ยง (ambient temperature) ใช้เวลา 5 ชั่วโมง

3. นำขวดมืดที่บ่มแล้วมาเติมสารละลายแมงกานีสซัลเฟต 1 มิลลิลิตร และสารละลายอัลคาไลไอโอไดด์อะไซด์ 1 มิลลิลิตร ค่อย ๆ ปิดฝาโดยไม่ให้มีฟองอากาศอยู่ที่คอขวด เขย่าขวดโดยพลิกคว่ำหงายประมาณ 15 ครั้ง ตั้งทิ้งไว้ให้ตะกอนขาวประมาณครึ่งขวด

4. เติมสารละลายกรดซัลฟูริกเข้มข้น 1 มิลลิลิตร โดยค่อย ๆ ริน ปิดฝาขวด แล้วเขย่าขวดให้สารผสมกันทั่ว

5. ตวงสารละลายมา 100 มิลลิลิตร เติมน้ำแห้ง 2-3 หยด (สารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน) ไตเตรทกับสารละลายมาตรฐานโซเดียมไธโอซัลเฟต จนสารละลายไม่มีสี บันทึกปริมาตรสารละลายมาตรฐานโซเดียมไธโอซัลเฟตที่ใช้

6. การทำแบลงค์ ใช้ขวดบีโอดี (ขวดใส) จำนวน 3 ขวด และขวดมืดจำนวน 3 ขวดใส ใส่น้ำตัวอย่างที่เตรียมไว้ (น้ำทะเลกรอง) โดยวิธีกาลักน้ำ นำขวดใสไปหาปริมาณออกซิเจน ค่าที่ได้จะเป็นปริมาณออกซิเจนของน้ำเริ่มต้น (ค่า DO เริ่มต้น) ส่วนขวดมืดนำไปบ่มเช่นเดียวกับตัวอย่างตะกอนดิน แล้วนำมาวิเคราะห์หาปริมาณออกซิเจน ค่าที่ได้จะเป็นปริมาณออกซิเจนที่เหลือจากออกซิเจนที่จุลินทรีย์นำไปใช้ (ค่า DO สิ้นสุด) การทำ blank ควรทำพร้อมกับการวิเคราะห์ตัวอย่างตะกอนดิน หาปริมาณออกซิเจน (ค่า DO) เช่นเดียวกับการหาค่าออกซิเจนละลาย

การคำนวณค่า SOD