W E R K D O C U M E N T HET BEPALEN VAN DE SAMENSTELLING VAN HET GAS DAT ONTSTAAT ALS GEVOLG VAN BIOLOGISCHE ACTIVITEIT IN HET WATER VAN HET VELUWEMEER door., P.R.J. Ceelen 1976-90 Bbw april 1976 I,,. >._A_- S D I E N S T V O O R. D E. I J S S E L M E E R P O L D E R S S M E D I N G H U I S
1. Inleiding i. Bij de primaire produktiemeting, dit is de meting van de zuurstofproduktie door het phytoplankton, ontstaat op warme zonnige dagen in het zuurstofflesje een gasbel. Omdat de samenstelling van dit gas niet bekend is, is hiernaar een onderzoek ingesteld. 2. Primaire produktiemeting Figuur 1. Opstelling primaire produktiemeting De zuurstofflesjes worden tevoren gevuld met water van dezelfde diepte als waarop de verschillende flesjes zich bevinden, als de opstelling in het water is neergelaten. Van tevoren worden van het water de ph, het zuurstofgehalte en de temperatuur bepaald. Drie flessen (op 20, 100 en 250 cm) zijn donker gemaakt om de nacht na te bootsen. A1 naar gelang de zuurstofproduktie wordt na verloop van tijd (1,5-2,5 uur) de gehele opstelling weer uit het water gehaald en opnieuw de ph, het zuurstofgehalte en de temperatuur bepaald. Vergelijking met de in het begin gevonden waarden geeft informatie over de produktie op verschillende waterdiepten.
statief statief - n slang uitmondend in overloopvat 500 ml om druk te nivelleren lamp 100 W werktafel - Figuur 2. Opstelling om het gas op te vangen.
.: 3. Onderzoek naar de samenstelling van het gevormde gas i 3.1.. Het opvangen van het gas Om de natuurlijke situatie na te bootsen en om het gas dat ontstaat te kunnen opvangen is een opseelling gemaakt als in figuur 2. De fles (10 1) wordt gevuld met water, dat dgor middel van een lamp (100 W) kan worden verwarmd tot maximaal - + 27 C. Deze lamp heeft drie functies: 1. licht voor de ontwikkeling van de algen, 2. warmtestroming die het in beweging blijven van de algen bevordert. 0 3. temperatuur van het water op 27 C houden. 0 Deze temperatuur van 27 C is voldoende hoog voor een maximale biologische activiteit. Als deze temperatuur is bereikt, wordt de lamp uitgeschakeld en de buret op de fles gezet (kranen A, B en C open). Het vloeistofniveau in de buret wordttussen B en C gebracht door het water op te zuigen, waarbij ervoor moet worden gezorgd dat er voldoende water in het overloopvat aanwezig is. Kraan B wordt nu gesloten en de lamp weer ingeschakeld. Na ongeveer 3 dagen is voldoende gas gevormd om hiervan het kool- dioxide-(c0 ) en zuurstof-(02)gehalte 2 3.2. Het bepalen van het C02- en 02-gehalte van het gas te kunnen bepalen. Als "gashouder" voor het te onderzoeken gas is een buret van 50 ml met 3 kranen gebruikt (figuur 3). Het volume van de buret tussen kraan B en het getal 50 moet bekend zijn. De gaiontwikkeling uit het te onderzoeken water wordt voortgezet tot dit gehele volume met gas is gevuld. De samenstelling van het gas is onderzocht volgens het door Treadwell (1) beschreven principe. 1. CO -bepaling -2 Bij D KOH (50%) inbrengen tot het volume BC geheel is gevuld. Kraan C sluiten en B openen. Het KOH mengen met het in de buret aanwezige water. Buret neerleggen - het absorberend oppervlak is dan zo groot mogelijk - en 15 minuten wachten om het CO door het KOH te laten absorberen. 2 Volume AE vullen met H20 gedem., E afsluiten met een vinger en onder water brengen in het vat (figuur 3). De buret in een statief vastzetten en 10 minuten laten staan om alle vloeistof tussen A en C naar beneden te laten lopen. Dit kan nog worden bevorderd door tegen de buret te tikken. Stand van het vloeistofniveau in de buret aflezen (I). Kraan A openen en de vloeistofmenisci in het vat en de buret gelijk stellen door de buret verder in het vat te laten zakken. Stand van het vloeistofniveau in de buret aflezen (11). Het verschil tussen (I) en (11) is het aantal ml CO aanwezig in het volume gas tussen B en het ge- 2 tal 50. 3.3. 0 -bepaling -2 Buret zover optrekken tot A kan worden gesloten. E moet onder water blijven uitmonden! Bij D 5 ml pyrogallol oplossing (25%) inbrengen. Kraan A openen en daarna, door kraan C te openen, zoveel vloeistof door A afvoeren als nodig is om de bij D ingebrachte pyrogallol in AC te brengen. A en C sluiten, voordat de pyrogallol in contact komt met de reeds in de buret aanwezig KOH, daar anders de OZTabsorbtie voortijdig plaatsvindt. Bovendien moet niet te veel KOH door A verloren gaan. Buret neerleggen en na 15 minuten AE vullen met H20 gedem. E, onder afsluiting met
een vinger, onder water brengen in het vat. De buret in een statief vastzetten en 10 minuten laten staan om alle vloeistof naar beneden te laten lopen. Stand van het vloeistofniveau in de buret aflezen (111). Kraan A openen en de vloeistofmenisci in het vat en de buret gelijkstellen door de buret verder in het vat te laten zakken. Stand van het vloeistofniveau in de buret aflezen (IV). Het verschil tussen (111) en (IV) is het aantal ml 0 aanwezig in het volume gas tussen B en het getal 56. 4. Resultaten De samenstelling van het gas is bepaald in vier hoeveelheden Veluwemeerwater, waarin verschillende soorten algen aanwezig waren. datum vol % O2 vol % C02 algensoorten 24-2-'76 44,5 191 80% Oscillatoria agardhii, 7% Centriae 4-3-'76 59,O 0,o 61% Oscillatoria agardhii, 21% Centriae 12-3-'76 37,7 0,o diatomeeen > 90% 16-3-'76 42,4 090 diatomeeen > 90% Gemidd. 46 093 Lucht 21,3 0,06 De samenstelling van het gas blijkt afhankelijk te zijn van de aanwezige soort algen. Wanneer het onderzoek in hetzelfde monster wordt herhaald (12-3 en 16-3) is het verschil tussen de duplo's acceptabel (+ 10%). ~et 02-gehalte van het gas is duidelijk hoger dan dat van lucht. Er blijkt, met uitzondering van de bepaling op 24-2, geen C02 te zijn ontstaan. Het resterende volume gas waarvan de samenstelling niet bepaald is, is waarschijnlijk N afkomstig uit de intercellaire ruimten, waarin ziti lucht bevindt. Deze lucht wordt volgens Rabinowitch (2) telkens verdreven en er komt steeds weer nieuwe lucht in afkomstig uit het water. 5. Conclusie Omdat de hier verkregen resultaten verkregen zijn onder omstandigheden die nogal afwijken van die in de natuur, lijkt het zinvol de proef aanstaande zomer onder natuurlijke omstandigheden te herhalen. De buret zou dan op een plaats waar de primaire wordt gemeten in het water moeten worden opgesteld. De voordelen van deze wijze van werken ten opzichte van een laboratoriumproef zijn: 1. hogere algenconcentraties, 2. de omstandigheden gelijk aan die waarbij de primaire produktie wordt gemeten. Figuur 3. Gasburet met vat om druk te nivelleren.
.. Het verdient aanbeveling de samenstelling van het gas gaschromato-. grafisch te bepalen. Op deze wijze kunnen met een grotere nauwkeurig- : heid meer gassen worden bepaald. Ook behoeft het volume gas dan niet zo groot te zijn als bij de hier gevolgde bepalingsmethode. In de monsterl fles die gebruikt wordt bij het meten van de primaire produktie, wordt voldoende gas ontwikkeld voor een gaschromatografische bepaling. 6. Literatuur I. Treadwell F.P. (1927),. Kurzes ~ehrbuch der Analytischen Chemie, I11 Teil. 2. Rabinowitch E.I. (1951), Photosynthesis and Related Processes, Volume 11, pag. 844-851. Lelystad, april 1976