Вода не резиновая: сколько бы воздуха или чистого кислорода вы в нее ни гнали, выше физического предела при данной температуре она его не примет. Разбираем сам предел, что такое насыщение в процентах и почему цифра растворимости важнее, чем кажется.
Кислород растворяется в воде до предела, и этот предел не постоянная величина: он падает с ростом температуры, с ростом солености и с уменьшением атмосферного давления. Оксиметр в хозяйстве обычно показывает две цифры сразу, мг/л и проценты насыщения, и путаница между ними стоит рыбе здоровья не реже, чем сама нехватка кислорода. Разбираем таблицу по температуре, что значит процент насыщения и почему избыток кислорода тоже бывает опасен.
Растворение газа в жидкости описывает закон Генри: количество растворенного газа пропорционально его парциальному давлению над поверхностью воды. Для кислорода в воде на практике это сводится к трем управляемым и одному неуправляемому фактору.
Значения даны для пресной воды при нормальном атмосферном давлении на уровне моря, это стопроцентное насыщение при данной температуре.
| Температура воды | Предел растворения, мг/л | Комментарий |
|---|---|---|
| 0 °C | 14,6 | Максимум для пресной воды на уровне моря |
| 5 °C | 12,8 | Зима и ранняя весна |
| 10 °C | 11,3 | Комфортный запас для большинства видов |
| 15 °C | 10,1 | Верх комфорта для холодноводных видов |
| 20 °C | 9,1 | Заметное падение запаса |
| 25 °C | 8,3 | Опасно для форели, нормально для карпа |
| 30 °C | 7,6 | Почти вдвое ниже, чем при нуле градусов |
Разброс между нулем и тридцатью градусами почти вдвое, с 14,6 до 7,6 мг/л, при том что рыба в теплой воде наоборот потребляет кислород быстрее, а не медленнее. Это сочетание и делает жару опаснее зимы, подробный разбор в статье летняя жара опаснее зимы. Пороговые значения именно для форели и карпа, а не абстрактный предел растворения, собраны в статье кислород для форели и карпа.
Большинство оксиметров показывают не только мг/л, но и процент насыщения, saturation. Это отношение фактической концентрации кислорода к теоретическому пределу при текущей температуре и давлении, выраженное в процентах. 100% насыщения не значит одну и ту же концентрацию в мг/л при разной температуре: 100% при 5 °C это 12,8 мг/л, а 100% при 25 °C это уже только 8,3 мг/л.
| Насыщение, % | Что это значит для рыбы |
|---|---|
| 90-100% | Нормальный рабочий диапазон для большинства видов |
| 60-80% | Стресс у чувствительных видов, норма для выносливых при коротких эпизодах |
| ниже 50% | Риск гибели у форели и осетровых, у карпа еще возможен, но с потерей аппетита |
| выше 110-120% | Пересыщение, риск газопузырьковой болезни |
Практический смысл процента насыщения в том, что он сразу показывает, насколько вода далека от своего физического потолка при текущей температуре, без пересчета в уме. Мг/л сам по себе такой картины не дает: 8 мг/л летом при 28 °C это почти предел и хорошая новость, а те же 8 мг/л зимой при 5 °C это меньше двух третей от возможного и повод разбираться, что не так с аэрацией.
Кислород сам по себе не токсичен для рыбы в разумных пределах, но общее пересыщение воды растворенными газами, где кислород обычно главный вклад, приводит к газопузырьковой болезни: в крови и тканях рыбы образуются микропузырьки газа, как при кессонной болезни у водолазов. Чаще всего к пересыщению приводят подогрев холодной воды из скважины без дегазации, работа кислородного оборудования с избыточным давлением или резкий перепад температуры при смешении потоков. Признаки, причины и что делать разобраны в статье пересыщение газами.
Таблица выше дана для пресной воды на уровне моря, и обе поправки действуют в одну сторону: снижают предел растворения, а не повышают.
| Условие | Ориентировочная потеря предела |
|---|---|
| Равнина, до нескольких сотен метров над уровнем моря | Поправкой можно пренебречь |
| Высота 1000 м над уровнем моря | около 11% |
| Высота 2000 м над уровнем моря | около 22% |
| Солоноватая вода, промежуточная соленость | заметная потеря, растет вместе с соленостью |
На равнинном хозяйстве этой поправкой действительно можно пренебречь, она тонет в погрешности обычного оксиметра. Хозяйству в горах или предгорьях, а также любому солоноватоводному проекту, стоит закладывать эту поправку в расчет запаса кислорода отдельно, а не полагаться на табличные значения для уровня моря и пресной воды буквально, особенно при планировании плотности посадки на пределе возможностей аэрации.
Подробный разбор четырех способов измерения, от химического теста до оптического датчика, и того, что каждый способ реально показывает: в статье как определить содержание кислорода в воде.
Предел растворения зимой высокий, но подо льдом прекращается контакт с атмосферой и фотосинтез водорослей, а разложение органики на дне продолжается и потребляет кислород. Запас может медленно выедаться без пополнения, особенно в мелком заросшем пруду.
Физически да, холодная вода растворяет больше кислорода. На практике этот путь используют редко, потому что охлаждение большого объема воды дороже и медленнее, чем аэрация или подача чистого кислорода, и годится не для всех видов рыб по температурному режиму.
Растворимость это физический потолок, сколько кислорода вода вообще способна удержать при данных условиях. Расход это то, сколько кислорода в единицу времени съедают рыба и бактерии биофильтра. Даже при высокой растворимости расход может опережать приток, и тогда содержание кислорода все равно падает, несмотря на то что теоретический предел для этой температуры еще далеко не выбран полностью.
Для разовой оценки достаточно таблицы выше и текущей температуры. Для постоянного контроля практичнее держать датчик температуры на связи: базовый блок Аквастража следит за температурой воды и питанием оборудования и присылает тревогу в телеграм и ntfy при отклонении, а датчик самого кислорода подключается отдельно, если нужен именно прямой контроль газа.
Нет, течение и перемешивание не меняют физический предел при данной температуре и давлении, они только ускоряют или замедляют скорость, с которой вода к этому пределу приближается. Стоячая вода в жару может неделями не добирать до своего же теоретического максимума насыщения именно из-за слабого перемешивания с атмосферой, хотя предел у нее тот же, что и у проточной.
Ночью водоросли и растения не фотосинтезируют и только потребляют кислород на дыхание вместе с рыбой и бактериями, поэтому концентрация плавно падает всю ночь и достигает минимума ближе к рассвету, обычно перед самым восходом солнца. Днем фотосинтез добавляет кислород сверх того, что дает атмосферный обмен, и к вечеру насыщение обычно выше. Это суточное колебание не связано с изменением самого предела растворимости, оно про баланс притока и расхода кислорода в течение суток, и именно поэтому контрольный замер утром показывает худшую картину дня.
Мы делаем сторожа, который следит за питанием, насосом и аэрацией и пишет вам в Telegram, пока рыба еще дышит. Сообщение приходит со звуком, даже если телефон в беззвучном. Базовый прибор стоит от 7 900 рублей, комплект считаем индивидуально под ваши бассейны. Напишите, что у вас за хозяйство, и подберем. Если увидим, что вам наш прибор не нужен, так и скажем.
Оставить заявку
Таблица предела растворимости кислорода в пресной воде по температуре при нормальном атмосферном давлении, стандартные справочные значения растворимости газов в воде, приведены как ориентир для уровня моря без поправки на соленость.
Закон Генри о пропорциональности растворенного газа его парциальному давлению, общая физическая химия растворов газов.