পানির DO পরিমাপ পদ্ধতির সকল প্রশ্ন এবং উত্তর
পানির DO (Dissolved Oxygen) এবং এর পরিমাপ পদ্ধতি
পানির DO :
নমুনা পানির অক্সিজেন সম্পৃক্তকরণে ঐ পানিতে দ্রবীভূত অক্সিজেনের (dissolved oxygen) এর পরিমাণকে ঐ পানির DO বলা হয়। 15°C-এ অক্সিজেন সম্পৃক্ত পানিতে DO এর মান হয় 10 mg/L বা 10 ppm [ppm = parts per million; এখানে প্রসঙ্গত উল্লেখ্য, per pico metre = 10-12 m]। 20°C তাপমাত্রায় অক্সিজেন সম্পৃক্ত পানিতে DO এর মান 9.2 ppm হয়।
পানির DO এর মান নির্ণয় :
অক্সিজেন সেনসর (sensor) যুক্ত Probe বা ইলেকট্রোডকে পানিতে ডুবিয়ে মিটারে সরাসরি DO এর মান জানা যায়। এছাড়া ল্যাবরেটরিতে উইঙ্কলার (Winkler) আয়োডোমিতিক পদ্ধতিতে পানির DO নির্ণয় করা হয়। সাধারণ সারফেস ওয়াটারে DO এর মান 5 mg/L এর সীমানায় বা এর উপরে থাকতে হয় এবং নদীর মোহনায় পানিতে DO এর মান 6 mg/L এর বেশি থাকে।
DO নির্ণয়ের মূলনীতি ও কার্যপদ্ধতি
DO নির্ণয়ের মূলনীতি :
দ্রবীভূত অক্সিজেন নির্ণয়ের মাধ্যমে পানির বিশুদ্ধতা সম্পর্কে ধারণা লাভ করা যায়। বর্জ্য পানির দূষণমাত্রা নির্ধারণে ব্যবহৃত জৈব অক্সিজেন চাহিদা (Biological Oxygen Demand – BOD) পরিমাপের ভিত্তি হচ্ছে দ্রবীভূত অক্সিজেন। গ্রাহক পানি, পয়ঃনিষ্কাশন এবং শিল্পজাত বর্জ্য পানির বায়বীয় বৈশিষ্ট্য অক্ষুণ্ন রাখার জন্য দ্রবীভূত অক্সিজেন পরিমাপ অপরিহার্য। সংশোধিত উইঙ্কলার (Winkler’s method) পদ্ধতিতে আয়োডোমিতির মাধ্যমে দ্রবীভূত oxygen পরিমাপ করা যায়।
পদ্ধতি (Method) :
i. ক্ষারকীয় পটাশিয়াম আয়োডাইডযুক্ত পানির নমুনায় ম্যাঙ্গানিজ সালফেট যোগ করা হয়। এতে ম্যাঙ্গানিজ হাইড্রোক্সাইড ও পটাশিয়াম সালফেট উৎপন্ন হয়।
MnSO4 + 2KOH → Mn(OH)2↓ + K2SO4
ii. পানির দ্রবীভূত অক্সিজেন দ্বারা Mn(OH)2 জারিত হয়ে ক্ষারীয় ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড (বা ম্যাঙ্গানিজ অক্সি-हाइड্রোক্সাইড) উৎপন্ন হয়।
2Mn(OH)2 + O2 (দ্রবীভূত অক্সিজেন) → 2MnO(OH)2↓ [ক্ষারীয় ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড]
iii. ক্ষারীয় ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইডে H2SO4 যোগ করলে ম্যাঙ্গানিজ সালফেট উৎপন্ন হয়:
MnO(OH)2 + 2H2SO4 → Mn(SO4)2 + 3H2O
iv. উৎপন্ন Mn(SO4)2 পটাশিয়াম আয়োডাইড থেকে আয়োডিন বিমুক্ত করে।
Mn(SO4)2 + 2KI → MnSO4 + K2SO4 + I2
v. স্টার্চ নির্দেশক ব্যবহার করে বিমুক্ত বা মুক্ত আয়োডিনকে প্রমাণ সোডিয়াম থায়োসালফেট দ্বারা টাইট্রেশন করা হয়।
2Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 (সোডিয়াম টেট্রাথায়োনেট) + 2NaI
প্রসঙ্গক্রমে উল্লেখ্য যে, মুক্ত আয়োডিন নমুনায় বিদ্যমান অক্সিজেনের পরিমাণের সমতুল্য। দ্রবীভূত অক্সিজেন সচরাচর mg/L (ppm) এককে প্রকাশ করা হয়।
DO গণনা :
উপরিউক্ত রাসায়নিক সমীকরণ অনুসারে সমতুল্যতার সম্পর্কটি নিম্নরূপ—
2 mol Na2S2O3 ≡ 1 mol I2 ≡ 1 mol Mn(SO4)2 ≡ 1 mol MnO(OH)2 ≡ ½ mol O2
অতএব, 2 mol Na2S2O3 ≡ ½ mol O2
বা, 1 mol Na2S2O3 ≡ ¼ mol O2 ≡ ¼ mol DO
অতএব, 2 mol Na2S2O3 ≡ ½ mol O2
বা, 1 mol Na2S2O3 ≡ ¼ mol O2 ≡ ¼ mol DO
পানির DO এর গুরুত্ব ও পরিবেশের ওপর প্রভাব
(১) নদী ও পুকুরের পানিতে জৈব বস্তুর পচনের ফলে পানির DO কমে যায়; তখন বায়ুজীবী (aerobic) जलজ প্রাণী ও মাছ অক্সিজেনের অভাবে মারা যায়। কিন্তু অবায়ুজীবী (anaerobic) जलজ উদ্ভিদ ও কিছু ক্ষতিকর ব্যাকটেরিয়া ঐ পানিতে দ্রুত বৃদ্ধি পায় এবং ব্যাকটেরিয়া আক্রান্ত হয়ে মাছ মরে যায়।
(২) পানিতে DO এর মান কম হলে পচনশীল জৈব বস্তুর অসম্পূর্ণ জারণ ঘটে। ফলে পানিতে মিথেন (CH4), হাইড্রোজেন সালফাইড (H2S), ফসফিন (PH3) ও অ্যামিন জাতীয় ক্ষতিকর যৌগ উৎপন্ন হয়। তখন ঐ দূষিত পানি চারপাশে তীব্র দুর্গন্ধ ছড়ায়। পয়ঃবর্জ্য, মলমূত্র, শিল্প কারখানার তরল বর্জ্য ও পচনশীল বর্জ্যসমূহ মূলত পানির DO এর মান হ্রাস করে।
(২) পানিতে DO এর মান কম হলে পচনশীল জৈব বস্তুর অসম্পূর্ণ জারণ ঘটে। ফলে পানিতে মিথেন (CH4), হাইড্রোজেন সালফাইড (H2S), ফসফিন (PH3) ও অ্যামিন জাতীয় ক্ষতিকর যৌগ উৎপন্ন হয়। তখন ঐ দূষিত পানি চারপাশে তীব্র দুর্গন্ধ ছড়ায়। পয়ঃবর্জ্য, মলমূত্র, শিল্প কারখানার তরল বর্জ্য ও পচনশীল বর্জ্যসমূহ মূলত পানির DO এর মান হ্রাস করে।
* বিশেষ সতর্কবার্তা: সারফেস ওয়াটারের DO এর মান 5 ppm এর কম হলে বায়ুজীবী জলজ প্রাণী কমে গিয়ে অবায়ুজীবী উদ্ভিদ ও ক্ষতিকর অণুজীব বেড়ে যাবে। এর নিট ফলস্বরূপ জলজ পরিবেশের প্রাকৃতিক ভারসাম্য সম্পূর্ণ বিনষ্ট হবে এবং বিষাক্ত গ্যাস ও অস্বাস্থ্যকর গন্ধ চারদিকে ছড়িয়ে পড়বে।
পানির DO (Dissolved Oxygen) সম্পর্কিত প্রশ্নোত্তর ব্যাংক
ক) জ্ঞানমূলক প্রশ্ন ও উত্তর (মান – ১)
প্রশ্ন ১: পানির DO বলতে কী বোঝায়?
উত্তর: নমুনা পানির অক্সিজেন সম্পৃক্তকরণে ঐ পানিতে স্বাভাবিকভাবে দ্রবীভূত অক্সিজেনের (Dissolved Oxygen) মোট পরিমাণকে ঐ পানির DO বলা হয়।
প্রশ্ন ২: DO পরিমাপের আন্তর্জাতিক একক কী?
উত্তর: DO পরিমাপের সাধারণ একক হলো mg/L বা ppm (parts per million)।
প্রশ্ন ৩: কোন পদ্ধতিতে আয়োডোমিতির মাধ্যমে ল্যাবে DO নির্ণয় করা হয়?
উত্তর: সংশোধিত উইঙ্কলার (Winkler’s method) পদ্ধতিতে আয়োডোমিতির মাধ্যমে পানির DO নির্ণয় করা হয়।
প্রশ্ন ৪: নদীর মোহনায় সারফেস ওয়াটারে DO এর মান সাধারণত কত থাকা প্রয়োজন?
উত্তর: নদীর মোহনায় পানিতে DO এর মান 6 mg/L বা তার বেশি থাকা প্রয়োজন।
প্রশ্ন ৫: ১ ppm বলতে কী বোঝায়?
উত্তর: প্রতি মিলিয়ন (১০ লক্ষ) ভাগ ওজনের দ্রবণ বা দ্রাবকে কোনো দ্রবের যত ভাগ ওজন দ্রবীভূত থাকে, তাকে ১ ppm বলে। গাণিতিকভাবে ১ ppm = 1 mg/L।
খ) অনুধাবনমূলক প্রশ্ন ও উত্তর (মান – ২)
প্রশ্ন ১: তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে পানির DO এর মানের কী পরিবর্তন ঘটে এবং কেন?
উত্তর: তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে পানিতে অক্সিজেনের দ্রাব্যতা হ্রাস পায়, ফলে DO এর মান কমে যায়। যেমন— 15°C তাপমাত্রায় অক্সিজেন সম্পৃক্ত পানিতে DO এর মান হয় 10 ppm, কিন্তু তাপমাত্রা বেড়ে 20°C হলে DO এর মান হ্রাস পেয়ে 9.2 ppm এ নেমে আসে।
প্রশ্ন ২: পানিতে DO এর মান ৫ ppm এর কম হলে কী ঘটে?
… পানিতে DO এর মান 5 ppm এর কম হলে জলজ পরিবেশের প্রাকৃতিক ভারসাম্য বিঘ্নিত হয়। অক্সিজেনের অভাবে বায়ুজীবী (aerobic) জলজ প্রাণী ও মাছ মারা যায়। অপরদিকে, অবায়ুজীবী (anaerobic) অণুজীব ও ব্যাকটেরিয়ার বংশবৃদ্ধি ঘটে এবং পানি পচে বিষাক্ত গ্যাসের সৃষ্টি হয়।
প্রশ্ন ৩: দূষিত পানিতে দুর্গন্ধ সৃষ্টির কারণ ব্যাখ্যা করো।
উত্তর: পানিতে পচনশীল জৈব বর্জ্য বেশি থাকলে এবং DO এর মান কমে গেলে ওই জৈব বস্তুগুলোর অসম্পূর্ণ জারণ (অবায়ুজীবী ভাঙন) ঘটে। এর ফলে পানিতে মিথেন (CH4), হাইড্রোজেন সালফাইড (H2S), ফসফিন (PH3) এবং বিভিন্ন অ্যামিন জাতীয় ক্ষতিকারক ও দুর্গন্ধযুক্ত গ্যাস উৎপন্ন হয়, যা পানিতে তীব্র দুর্গন্ধ ছড়ায়।
প্রশ্ন ৪: উইঙ্কলার পদ্ধতিতে সোডিয়াম থায়োসালফেটের সাথে আয়োডিনের বিক্রিয়াটি সমীকরণসহ দেখাও।
উত্তর: উইঙ্কলার পদ্ধতিতে মুক্ত আয়োডিনকে স্টার্চ নির্দেশকের উপস্থিতিতে প্রমাণ সোডিয়াম থায়োসালফেট দ্রবণ দ্বারা টাইট্রেশন করা হয়। বিক্রয়াটি নিম্নরূপ:
2Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 (সোডিয়াম টেট্রাথায়োনেট) + 2NaI
এখানে বিমুক্ত আয়োডিনের পরিমাণ নমুনায় বিদ্যমান দ্রবীভূত অক্সিজেনের পরিমাণের সমতুল্য।
গ) বহুনির্বাচনি (MCQ) প্রশ্নোত্তর
১. ১৫°C তাপমাত্রায় অক্সিজেন সম্পৃক্ত পানিতে DO এর মান কত?
উত্তর: ঘ) 10.0 ppm
২. ২০°C তাপমাত্রায় পানিতে দ্রবীভূত অক্সিজেনের (DO) পরিমাণ কত হয়?
উত্তর: খ) 9.2 mg/L
৩. সাধারণ সারফেস ওয়াটারে বা নদীর পানিতে DO এর মান ন্যূনতম কত থাকা উচিত?
উত্তর: গ) 5 ppm
৪. উইঙ্কলার পদ্ধতিতে DO নির্ণয়ে কোন নির্দেশক (Indicator) ব্যবহার করা হয়?
উত্তর: গ) স্টার্চ দ্রবণ
৫. ১ মোল ওজনের O₂ গ্যাসের সমতুল্য সোডিয়াম থায়োসালফেট (Na₂S₂O₃) এর পরিমাণ কত?
উত্তর: গ) 4 mol (যেহেতু গাণিতিক সম্পর্ক: 1 mol Na₂S₂O₃ ≡ 1/4 mol O₂)
৬. পানিতে দ্রবীভূত অক্সিজেনের পরিমাণ সরাসরি ও তাৎক্ষণিকভাবে পরিমাপের আধুনিক যন্ত্র কোনটি?
… খ) অক্সিজেন সেন্সরযুক্ত Probe
৭. নিচের কোন গ্যাসটি অক্সিজেনের অভাবে অবায়ুজীবী ভাঙনের ফলে উৎপন্ন হয়ে পানিতে দুর্গন্ধ ছড়ায়?
উত্তর: খ) H₂S
