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    科學家開發出能可靠測量河流或湖泊是否已耗盡空氣的新技術

    來源:CNBETA  責任編輯:小易  

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    這意味著水中的氧氣含量會持續下降,直到最終魚類、貽貝或蠕蟲耗盡空氣。這樣的情況已經在世界各地的許多河流和湖泊中造成了低氧死亡區。

    為了測量水體受到糞便有機物污染的嚴重程度,世界各地的政府機構和環境研究人員會定期采集水樣。其中一種得到廣泛使用的測量方法是利用化學反應來測定有機物的含量。然而這種方法提供的數值實際上很難從實際的水污染程度中得出。參與了這項研究的教授、碳循環Hereon研究機構主管Helmuth Thomas表示,他們引入了一種新的方法從而使未來的測量能變得更加可靠。

    在常規的測量方法中,水樣跟高錳酸鹽或重鉻酸鹽混合。它們特別活潑,能在短時間內分解所有的有機物質。高錳酸鹽或重鉻酸鹽的消耗量可以用來確定水樣中有機物質的含量。

    專家們把這種測量方法稱為“化學需氧量(COD)”。然而COD測量的問題在于,它們沒有區分那些自然產生的有機物質如木質素和腐殖酸,這些物質則是在木材腐爛時釋放出來的。這就意味著水體污染跟有機物質的天然含量很難被區分開來。

    Thomas表示:“以韓國的漢江為例,我們已經證明,過去25年來自廢水的有機物質污染已經減少。然而,COD的測量結果仍顯示出跟以前一樣的高值。這是因為這里的天然物質構成了水中有機物的很大一部分。”

    但怎樣才能更可靠地測量實際污染呢?幾十年來,這里已經建立了一種生物測量方法,但它比COD方法復雜得多,因此政府機構和研究機構很少使用它。在這種測量方法下,從河流或湖泊中提取水樣并將水中的氧含量作為初始值進行測量。另一個“平行樣品”則立即密封保存。然后將這個水樣靜置五天。在此期間,細菌分解有機物并逐漸消耗水中的氧氣。五天后,容器被打開,含氧量被測量。如果水中含有大量有機物那么就表示細菌特別活躍,這意味著氧氣消耗也高。專家們稱之為“生物需氧量(BOD)”。

    “BOD的測量要比COD精確得多,因為細菌會優先分解廢水中的小有機分子而不會破壞木質素等天然分子,”Thomas說道。然而,BOD的測量也有其缺點。一方面,BOD的測量需要5天,而COD值在幾分鐘后就可以得到;另一方面,在充裝、儲存和測量水樣時,BOD測量法必須非常小心以確保沒有來自周圍空氣的氧氣進入樣品,否則測量值會變假。Thomas表示:“只有少數具有豐富實驗室經驗的人掌握了如何完全處理身體健康的測量。因此,即使在今天,政府機構和研究人員仍偏愛COD,盡管它有更大的不確定性。”

    為此,Helmuth Thomas和他的團隊正在引入一種替代方法以改進傳統的BOD測量方法。該方法的優點是只需要一個水樣,通過立即密封的方式讓在不干擾樣品的情況下測量到氧氣消耗量。因此,無需在5天后再次打開樣品來測量氧含量。這樣做的好處是可以防止樣品再次跟大氣中的氧氣接觸。

    在這種新方法中,當水樣本被填滿時,一根光纖被插入到樣品容器中。通過這種纖維,利用光學效應可以連續地直接測量樣品中的氧含量。Thomas表示:“我們可以不間斷地測量氧氣含量從而獲得細菌耗氧量的更精確的圖像。”

    第一次測試表明,大約48小時后就可以得到一個有意義的結果,這大大加快了BOD的測量速度。總之,光學方法不僅使BOD測量更加可靠而且速度更快。Thomas相信這種新方法將在未來幾年被確立為新標準,它將取代COD和傳統的BOD測量方法。


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