تقرير عن تأثير المواد الخافضة للتوتر السطحي على الأكسجين المذاب في الماء

2020-05-12 00:25:42

تستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي لمجموعة الهيدروكربونات المحبة للماء (الزيوت) بشكل عام في المنتجات المائية. عندما تدخل جزيئات الفاعل بالسطح إلى المحلول المائي، تميل المجموعة المضادة للزيوت في الفاعل بالسطح إلى الهروب من الطور المائي من أجل تقليل التلامس مع الماء قدر الإمكان. ومع ذلك، نظرًا لوجود المجموعة المحبة للماء في جزيئات الفاعل بالسطح، فإنها لا تستطيع الهروب من الطور المائي تمامًا. نتيجة التوازن هي أن جزيئات الفاعل بالسطح في المحلول يتم إثراؤها على السطح، أي أن المجموعة المحبة للدهون تتجه نحو الهواء، ويتم إدخال المجموعة المحبة للماء في الطور المائي، لذلك يتم استبدال الواجهة التي تشكلها الماء الأصلي والهواء تدريجيًا بالواجهة التي تشكلها المجموعة المحبة للدهون وهواء الفاعل بالسطح، ويتم تقليل التوتر السطحي للماء، ومن المرجح أن يدخل الهواء إلى الجسم المائي.      

كثافة المياه السطحية أقل من كثافة المياه السفلية لأنه لا يمكن تكوين المذيلة بسبب انخفاض التركيز. تحت تشتت المادة الخافضة للتوتر السطحي، يدور الماء العلوي والسفلي لجلب الهواء إلى قاع حوض السباحة.      

خاصة في النهار، يكون محتوى الأكسجين في طبقة الماء فوق عمق التعويض لجسم الماء المائي مفرط التشبع بسبب عملية التمثيل الضوئي للعوالق النباتية، في حين أن محتوى الأكسجين في طبقة الماء أسفل تركيز التعويض، خاصة في طبقة الماء السفلية، منخفض جدًا أو حتى لاهوائي بسبب استهلاك الأكسجين في التنفس البيولوجي، وأكسدة المواد العضوية، وما إلى ذلك.      

بعد رش الفاعل بالسطح في المسطح المائي لتربية الأحياء المائية في النهار، يبدأ الفاعل بالسطح في التوزيع في الطبقة العليا من المسطح المائي لتربية الأحياء المائية، مما يجعل كثافة الطبقة العليا من المسطح المائي لتربية الأحياء المائية تزداد، وسيدفع الماء الغني بالأكسجين في الطبقة العليا للانتقال إلى الطبقة السفلى من المسطح المائي لتربية الأحياء المائية، وسوف يسبب الحمل الحراري في الطبقات العليا والسفلى من المسطح المائي لتربية الأحياء المائية بأكمله، ويزيد من محتوى الأكسجين في المسطح المائي السفلي، ويقلل من تدهور نوعية المياه والمواد السفلية في الطبقة السفلى. نوع من

في المسطحات المائية عالية الكثافة لتربية الأحياء المائية، عادة ما يتم وضع كمية كبيرة من العلف في المسطحات المائية ليتم هضمها بواسطة الحيوانات المائية ومن ثم يتم التخلص من كمية كبيرة من النفايات. بعد التحلل الميكروبي واستقلاب العوالق وعوامل أخرى، يتم تشكيل طبقة زيتية على سطح الجسم المائي لمنع الهواء من ملامسة الجسم المائي وزيادة التوتر السطحي للجسم المائي. يمكن للمادة الخافضة للتوتر السطحي أن تجعل طبقة الزيت تتقلص تدريجيًا إلى حبيبات زيتية، والتي يتم فصلها وتدحرجها وتركيزها في مخرج الهواء عن طريق تدفق الماء. عندما تكون كمية المادة الخافضة للتوتر السطحي كبيرة، يمكن استحلابها وتعليقها في المسطح المائي على شكل جزيئات.

إن انخفاض التوتر السطحي للماء يجعل الأكسجين الموجود في الهواء أسهل في الاستمرار في الجسم المائي، ويسرع ذوبان الأكسجين في الجسم المائي، كما أن زيادة الشفافية تعزز عملية التمثيل الضوئي للطحالب، وذلك لزيادة محتوى الأكسجين في الجسم المائي.

في الوقت الحاضر، يمكن استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي كمبيدات للجراثيم ومطهرات في الصناعة المائية، ويمكن استخدام بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي في تحسين الركيزة، ولكن هناك تقارير قليلة حول تأثير المواد الخافضة للتوتر السطحي على الأكسجين المذاب في الماء.     

هناك أنواع عديدة من المواد الخافضة للتوتر السطحي، مع أكثر من 20000 علامة تجارية و12 مليون طن من الإنتاج. يتم استخدامها على نطاق واسع في مختلف مجالات الصناعة والزراعة وحياة الناس. يطلق عليهم "الغلوتامات أحادية الصوديوم الصناعية". هناك القليل من الأبحاث حول استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي في تربية الأحياء المائية.      

الفاعل بالسطح هو نوع من المواد ذات مجموعات ثابتة محبة للماء ومحبة للدهون، والتي يمكن توجيهها على سطح المحلول وتؤدي إلى انخفاض التوتر السطحي بشكل كبير. التركيب الجزيئي للفاعل بالسطح هو أمفيفيلي: أحد طرفيه عبارة عن مجموعة محبة للماء، والطرف الآخر عبارة عن مجموعة كارهة للماء؛ المجموعة المحبة للماء عادة ما تكون مجموعة قطبية، مثل حمض الكربوكسيل، حمض السلفونيك، حمض الكبريتيك، المجموعة الأمينية أو مجموعة الأمين وملحها، ولكن أيضًا مجموعة الهيدروكسيل، مجموعة الأسيلامينو، رابطة الأثير، وما إلى ذلك؛ في حين أن المجموعة الكارهة للماء غالباً ما تكون سلسلة هيدروكربونية غير قطبية، مثل سلسلة الهيدروكربون التي تحتوي على أكثر من 8 ذرات كربون.