Когда требуется насыщение воды кислородом: основные цели и технологии

Происхождение кислорода в воде

Кислород, один из наиболее распространенных элементов на Земле, является неотъемлемой частью воды, составляя около 85% массы молекулы H2O. Благодаря наличию кислорода в воде, мы можем дышать, рыбы могут жить в водной среде, и многие другие живые организмы получают необходимую для жизни энергию.

На самом деле, кислород в воде образуется в результате процесса, называемого фотосинтезом. Фотосинтез — это процесс, в котором растения и некоторые другие организмы, используя энергию света, превращают углекислый газ (CO2) и воду (H2O) в органические вещества, такие как глюкоза (C6H12O6), и выделяют при этом кислород (O2).

Растения используют кислород, который они выделяют в результате фотосинтеза в ночное время, как и любые другие живые организмы. При этом, растения также синтезируют кислород в процессе дыхания, а углекислый газ, который они выделяют в результате дыхания, используется растениями для фотосинтеза.

Кроме того, кислород может также попадать в воду из атмосферы через процесс диффузии. Возможным источником кислорода в поверхностных водах, таких как озера и реки, является воздушный кислород, который растворяется в воде.

Таким образом, кислород в воде происходит от фотосинтеза растений, дыхания живых организмов и диффузии кислорода из атмосферы.

Фотосинтез растений

Фотосинтез — это процесс, в ходе которого растения, используя энергию солнца, преобразуют вещества из воздуха и воды в органические вещества, такие как глюкоза и кислород.

Кислород, полученный в процессе фотосинтеза, играет важную роль в жизни нашей планеты. Он не только необходим для дыхания живых организмов, но и способствует поддержанию атмосферного состава.

В растениях фотосинтез осуществляется в хлоропластах, которые содержат пигмент хлорофилл, с помощью которого осуществляется поглощение энергии солнечного света.

Процесс фотосинтеза можно разделить на две основные стадии: световую и темновую.

Световая стадия:
- В хлоропластах растений хлорофилл поглощает энергию света;
- Солнечная энергия используется для расщепления молекулы воды на молекулу кислорода (О2) и водород (H2);
- Кислород высвобождается в атмосферу, а водород используется в следующей стадии.
Темновая стадия:
- Водород, полученный в световой стадии, вступает в реакцию с углекислым газом (CO2), который растения поглощают из воздуха;
- С помощью энергии, накопленной в световой стадии, углекислый газ превращается в глюкозу и другие органические вещества;
- Глюкоза является основным источником питания для растений и других организмов.

Таким образом, фотосинтез растений является основным источником кислорода в атмосфере. Благодаря этому процессу мы можем дышать и жить на Земле.

Растворение в атмосфере

Вода – незаменимая составляющая нашей планеты. Она есть везде: в морях и океанах, в реках и озерах, даже в почве и в воздухе. Водяные ресурсы на Земле очень важны для поддержания жизни всех организмов.

Один из удивительных процессов, связанных с водой, – ее растворение в атмосфере. Когда вода испаряется, она переходит из жидкого состояния в газообразное и становится частью воздуха.

Известно, что водяной пар есть в воздухе в виде невидимых газовых молекул. За счет теплицы, созданной водяным паром, обеспечивается тепловой баланс в атмосфере планеты. Этот процесс носит название водяного цикла и является основой для формирования погоды и климата на Земле.

Когда воздух насыщается паром воды, он становится влажным. Влага в атмосфере образует облачность и в дальнейшем может выпасть в виде дождя, снега или града.

Растворение воды в атмосфере играет важную роль в экологических и климатических процессах. Оно определяет доступность воды для растений, животных и человека, вносит вклад в распределение тепла по поверхности планеты и создает условия для работоспособности организмов в атмосферном воздухе.

Переживания по поводу отсутствия кислорода в воде можно забыть – водяные ресурсы на Земле богаты этим элементом и доступны для всех живых существ.

Кислородные конусы

Кислородные или оксигенационные конусы состоят из конусовидного цилиндра или серии труб с постепенно увеличивающимся диаметром. Вода и кислород входят в верхнюю часть конуса, направляются вниз к выходному патрубку. С возрастанием диаметра конуса по ходу вниз, скорость воды снижается, вплоть до момента, когда она становится равна скорости всплытия пузырьков кислорода. Таким образом, пузырьки находятся во взвешенном состоянии и постепенно растворяются в воде. Эффективность данного процесса определяется скоростью поступления воды и кислорода, концентрацией вводимого кислорода, геометрией конуса и создаваемым давлением. Эффективность абсорбции варьирует от 95 до 100% с концентрацией на выходе 30-90 мг/л. Коммерческие модели рассчитаны на растворение 0,2-4,9 кг кислорода в литре при скорости водного потока 170-2300 л/мин. Стоит отметить, что кислородные конусы плохо удаляют азот из воды.

Кислородный конусКислородный конус (слева); другая конструкция использующая принцип противотока газовой и жидкой фаз (справа).

Потенциальная польза для здоровья

Хотя исследования по насыщенной кислородом воде ограничены, некоторые предполагают, что она может принести определенную пользу здоровью человека.

Может улучшить выведение лактата

Во время физических упражнений средней и высокой интенсивности, продолжающихся более 10 секунд, ваше тело вырабатывает лактат в качестве побочного продукта производства энергии.

По мере накопления лактата происходит соответствующее повышение кислотности мышц, и это может вызвать мышечную усталость, если не контролируется

Поэтому выведение лактата и снижение мышечной кислотности становится важной во время длительных упражнений

Исследование с участием 25 обученных бегунов показало, что выведение лактата после упражнений улучшился у тех, кто во время тренировок пил обогащенную кислородом воду. Тем не менее никаких других улучшений в физической производительности отмечено не было ().

Учитывая, что это только одно исследование, необходимы дополнительные исследования. Тем не менее если вы спортсмен высокого уровня, обогащенную кислородом воду стоит попробовать.

Может улучшить метаболизм алкоголя

Еще одним преимуществом употребления насыщенной кислородом воды является ее способность улучшать метаболизм алкоголя.

Когда вы употребляете алкоголь, он всасывается через желудок и тонкую кишку. Затем он транспортируется в печень, где метаболизируется в результате ряда реакций, требующих большого количества кислорода ().

Поэтому одним из побочных эффектов метаболизма алкоголя может быть дефицит кислорода в печени.

Одно исследование, изучающее метаболизм алкоголя у 15 здоровых мужчин, показало, что растворенный в напитках кислород может ускорить снижение содержания алкоголя в крови после употребления большого количества алкоголя ().

Тем не менее, чтобы установить способность насыщенной кислородом воды усиливать метаболизм алкоголя необходимы дальнейшие исследования.

Может помочь вам удовлетворить потребности в воде

Помимо других потенциальных полезных свойств, обогащенная кислородом вода может просто помочь вам удовлетворить ваши ежедневные потребности в воде.

Когда дело доходит до потребления воды, обычным эмпирическим правилом является употребление по меньшей мере восьми стаканов воды по 240 мл (около 2 литров) в день.

Учитывая, что ваше тело содержит около 60% воды, адекватная гидратация важна для различных процессов, включая регулирование температуры тела, поддержание артериального давления и правильную функцию мозга (, ).

Включение обогащенной кислородом воды в ваше ежедневное потребление жидкости может помочь вам удовлетворить ваши потребности.

Растворимость и концентрация

ВОЗ не устанавливает особых требований к содержанию кислорода в питьевой воде. Его концентрация более важна для природных источников, ведь кислородный режим определяет экологическую чистоту и качество жизни пруда, водоема, речки и пр. А они в свою очередь влияют на окружающую обстановку. Поэтому регулярное и грамотное определение растворенного кислорода в воде играет основополагающую роль в поддержании санитарно-эпидемиологической обстановки.

Основной источник поступления молекул О2 — атмосферные воздушные массы. Поверхностные воды абсорбируют их из воздуха. Фотосинтез — второй источник. Зеленые организмы в водоемах в результате воздействия на них света активно продуцируют кислород. Незначительное его количество поступает в водоемы и подземные источники с талыми и дождевыми водами. Но несмотря на стабильное поступление О2, концентрация растворенного кислорода в воде непостоянна и изменяема:

окислительные процессы;
дыхание растворенным в воде кислородом организмов, живущих в водоемах;
загрязнения. На коэффициент насыщаемости влияет минерализации субстанции, ее температуре и давление. Зависимость следующая: чем выше температура и минерализация (при условии уменьшения давления), тем ниже концентрация (хуже растворимость) молекул О2.

Согласно ГОСТ, растворенный кислород в воде водоемов и прудов должен находиться в пределах 75-80% (4.5-6.5 мг/дм3). Состояние поверхностных вод в этом случае считается нормальным. Жизнедеятельность водоема и экологическая обстановка считаются допустимыми. В таблице ниже показано, при какой температуре кислород растворим в воде лучше всего.

Растворимость, мг/дм3	Температурная зависимость, 0С
14.6
11.3	10
9.1	20
7.5	30
6.5	40
5.6	50
4.8	60
2.9	80
0.0	100

Контроль O2 и CO2

Необходимо удалять углекислый газ из воды после достижения им максимального уровня, перед сверхнасыщением воды кислородом. Этот процесс осуществляется после биофильтрации.

Воду необходимо очистить от летучих компонентов перед её поступлением в аппарат оксигенации. Предварительная фильтрация газообразных продуктов поднимает концентрацию растворенного кислорода до 90% уровня насыщения. Только чистый кислород должен поступать на сверхнасыщение.

Состояния сверхнасыщения растворенного кислорода необходимо достигать непосредственно перед поступлением воды в емкость культивирования. При этом вода должна быть изолирована от атмосферного воздуха.
——

Здесь находится скрытый текст. Для его просмотра необходимо зарегистрироваться.

Когда это использовать

Насыщенная кислородом вода обычно используется в качестве напитка после тренировки, хотя ее можно употреблять в любое время.

Некоторые бренды включают другие ингредиенты, такие как кофеин, электролиты и экстракт конопли, также известный как каннабидиол (CBD).

Разновидности с кофеином могут использоваться в качестве напитка перед тренировкой, поскольку было доказано, что кофеин повышает работоспособность. С другой стороны, кофеин также может мешать сну у некоторых людей. Таким образом, его не следует употреблять перед сном (8, 9).

Электролиты, добавленные в некоторые сорта, могут способствовать гидратации при употреблении во время упражнений средней и высокой интенсивности (10, 11).

Наконец, ранние исследования показывают, что CBD может облегчить хроническую боль и беспокойство в дозах не менее 15 мг на порцию, хотя большинство насыщенных кислородом вод содержат 10 мг или меньше.12, 13).

Вы можете пить насыщенную кислородом воду до или после тренировки или просто в качестве обычного напитка в течение дня вместо обычной воды или в дополнение к ней.