1. Was ist gelöster Sauerstoff?
Gelöster Sauerstoff (Abkürzung für TUN) ist die Menge an freien, nicht gebundenen gasförmigen Sauerstoffmolekülen (O₂), die im Wasser vorhanden sind. Man kann sich das so vorstellen, wie es bei Salz oder Zucker der Fall ist, wenn man diese in Wasser einrührt. Es ist zudem ein entscheidender Parameter in aquatischen Lebensräumen und spielt eine entscheidende Rolle für das Überleben und die Gesundheit verschiedener Organismen. Einfach ausgedrückt bezieht er sich auf die Menge an im Wasser gelöstem Sauerstoff.
Warum ist gelöster Sauerstoff wichtig?
- Für Fische und andere Wassertiere, gelöster Sauerstoff ist wie die Luft, die wir atmen. Sie sind darauf angewiesen, um ihre Atmung aufrechtzuerhalten und die für ihre täglichen Aktivitäten benötigte Energie zu gewinnen. Ausreichende Sauerstoffgehalte fördern ein gesundes Wachstum und eine gesunde Fortpflanzung. Niedrige Sauerstoffgehalte können bei Wasserlebewesen zu Stress, Krankheiten und sogar zum Tod führen.
- Dies wirkt sich auch auf die allgemeine Wasserqualität aus. Ein hoher Sauerstoffgehalt kann dazu beitragen, organische Stoffe effizienter abzubauen und so die Anreicherung schädlicher Substanzen zu verhindern.
Woher stammt der gelöste Sauerstoff und wovon hängt seine Menge ab?
2.1 Quellen für gelösten Sauerstoff
(1) Gelöster Sauerstoff in der Atmosphäre:
Die Diffusion an der Grenzfläche zwischen Wasser und Atmosphäre ist eine wichtige Quelle für gelösten Sauerstoff im Wasser. So lösen sich beispielsweise Sauerstoffmoleküle langsam aus der Luft in die ruhige Oberfläche von Seen oder Flüssen auf. Das Henrysche Gesetz besagt, dass die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit proportional zu seinem Partialdruck ist. Bei einem atmosphärischen Partialdruck von Sauerstoff von ~21 kPa (unter Standarddruck) löst er sich im Wasser auf, auch wenn dieser Prozess langsam verläuft. Die Bewegung des Wassers beeinflusst die Auflösungsgeschwindigkeit: Windgetriebene Wellen auf einem See vergrößern die Kontaktfläche zwischen Luft und Wasser und beschleunigen so die Sauerstoffauflösung.
(2) Photosynthese von Wasserpflanzen:
Dies ist eine weitere wichtige Quelle für gelösten Sauerstoff im Wasser. Wasserpflanzen (wie Algen, Wassergras usw.) nehmen bei der Photosynthese Kohlendioxid auf und setzen Sauerstoff frei. Die chemische Gleichung für die Photosynthese lautet: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. In einem eutrophen Teich beispielsweise vermehren sich Algen in großer Zahl. Bei ausreichender Sonneneinstrahlung tagsüber erhöht der durch die Photosynthese der Algen erzeugte Sauerstoff den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser erheblich, sodass manchmal sogar ein übersättigter Zustand erreicht wird.
2.2 Einflussfaktoren auf den Gehalt an gelöstem Sauerstoff
| Ausschlaggebende Faktoren | Auswirkungen auf den Gehalt an gelöstem Sauerstoff | Ausführliche Beschreibung |
| Temperatur | Ein Temperaturanstieg führt zu einer Verringerung des Gehalts an gelöstem Sauerstoff | Mit steigender Temperatur nimmt die thermische Bewegung der Wassermoleküle zu, und die Neigung der Gasmoleküle, aus dem Wasser zu entweichen, steigt. So beträgt beispielsweise bei 0 °C die Sättigung des Wassers mit gelöstem Sauerstoff etwa 14,6 mg/l, bei 30 °C hingegen etwa 7,6 mg/l. |
| Luftdruck | Ein Anstieg des Luftdrucks erhöht den Gehalt an gelöstem Sauerstoff | Nach dem Henry-Gesetz wirken sich Änderungen des Luftdrucks – sofern alle anderen Bedingungen unverändert bleiben – auf die Menge an gelöstem Sauerstoff aus. In hochgelegenen Gebieten herrscht ein niedriger Luftdruck und der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in Gewässern ist relativ gering; in tiefgelegenen Gebieten herrscht ein hoher Luftdruck und der Gehalt an gelöstem Sauerstoff ist relativ hoch. |
| Salzgehalt | Ein Anstieg des Salzgehalts verringert die Löslichkeit von gelöstem Sauerstoff | Salzionen im Wasser gehen Wechselwirkungen mit Wassermolekülen ein, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass sich Sauerstoffmoleküle mit Wassermolekülen verbinden. Der Salzgehalt von Meerwasser liegt in der Regel bei etwa 32‰ bis 37‰, und seine Sättigung mit gelöstem Sauerstoff ist deutlich geringer als die von Süßwasser. |
| Fließfähigkeit von Wasser | Fließendes Wasser kann den Gehalt an gelöstem Sauerstoff erhöhen; in stehendem Wasser kommt es leicht zu einer Schichtung des gelösten Sauerstoffs. | Fließende Gewässer erneuern ständig die mit der Atmosphäre in Kontakt stehende Wasseroberfläche, erhöhen die Sauerstoffaufnahme und sorgen für eine gleichmäßigere Verteilung des gelösten Sauerstoffs. Stehende Gewässer werden hauptsächlich durch Diffusion und Photosynthese mit Sauerstoff versorgt, wodurch es leicht zu einem großen Unterschied im Gehalt an gelöstem Sauerstoff zwischen der Oberfläche und der Bodenschicht kommen kann; die Bodenschicht kann unter Sauerstoffmangel leiden. |
| Atmung von Wasserorganismen und Abbau organischer Substanzen | Verbrauch von gelöstem Sauerstoff | Die biologische Atmung (z. B. C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energie) und der Abbau organischer Stoffe sind sauerstoffverbrauchende Prozesse. Zu viel organischer Stoff im Wasser und eine nicht rechtzeitige Sauerstoffzufuhr führen zu einem starken Rückgang des gelösten Sauerstoffs. |
2.3 Welche Faktoren beeinflussen die Sättigung mit gelöstem Sauerstoff?
Normalerweise wird die Sättigung von gelöstem Sauerstoff im Wasser in hohem Maße von der Wassertemperatur, der Wassertiefe und dem Salzgehalt beeinflusst: Je höher die Wassertemperatur, desto niedriger ist der Sättigungswert von gelöstem Sauerstoff im Wasser.
Je höher der Druck, desto niedriger ist der Sättigungswert von gelöstem Sauerstoff im Wasser. Je höher der Salzgehalt, desto niedriger ist der Sättigungswert von gelöstem Sauerstoff im Wasser.
Die folgende Tabelle dient als Referenz. Bitte kontaktieren Sie uns, um die Daten zur Sättigungstabelle für gelösten Sauerstoff zu erhalten.
3. Messung des gelösten Sauerstoffs
Es gibt verschiedene Methoden zur Messung des gelösten Sauerstoffs. Eine gängige Methode ist der Einsatz eines Messgeräts für gelösten Sauerstoff. Damit lässt sich der DO-Gehalt in der Wasserprobe schnell und genau ermitteln. Ein weiterer traditioneller Ansatz ist die Winkler-Titration, die zwar zeitaufwändiger, dafür aber äußerst genau ist.
