pH전극의 측정값이 pH버퍼 또는 시료등에 측정할때 일정수치에서 변동이 없다면

전극이 물리적으로 손상되었다고 볼수 있습니다.

이런 경우는 전극의 수리는 불가능하며, 새로운 전극으로의 교체가 필요합니다.

예) pH4버퍼에서 15.2pH로 측정, pH7버퍼에서 15.3pH로 측정

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오리온 pH 전극 slope 범위는 어느 정도가 좋습니까?

사용가능한 Slope 범위는 92 ~ 102%입니다.

92% 이하 -

​충진용액을 교체후 보관용액(ROSS Storage Solution)에 1일 이상 담궈놓은후에 보정을 다시 합니다.

그래도 기울기값이 호전되지 않을시에는 전극의 교체를 권장드립니다.​

​

102% 이상

- pH buffer가 오염이 되었을 경우가 있기에 새로운 buffer로 교체후 다시 보정을 해봅니다. \

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DO전극 측정방식?

DO 측정 방법

1.갈바니 전극법

산소에 대한 투과성이 높은 격막(테프론막 등)으로 극과 전해액을 용액으로부터 격리하고 있다.

전극의 재료로서 대극에 비금속을, 작용극에 귀금속을 이용하고, 전해액으로서 알칼리 수용액을 사용하는 것이 일반적이다.

이 DO에 비례한 전류를 측정하고 농도를 측정한다.

​

2.폴라로 전극법

작용극에 귀금속, 대극에 은, 격막에 테프론계의 막, 전해액에 염화칼륨 용액이 통상 이용된다.

양극 간에 산소의 한계 확산 전류를 생겨 전압이 인가되고 격막을 투과한 산소가 작용극으로 환원되며 DO 농도에 비례한 환원 전류가 흐른다.

외부 전원이 필요하므로 잔여 전류가 나온다.

​

3.광학식

형광물질에 여기광을 조사하면 그 형광강도가 산소의 영향으로 감소하므로 형광강도를 계측하면 산소농도로 환산할 수 있습니다.

그러나 산소분자가 보호막을 투과해 형광물질에 도달하기까지는 시간(응답시간)이 필요합니다.

센서는 자체 구조와 가공에 의해 산소분자가 형광물질에 도달할 때까지의 시간이 짧고, 또한 형광물질을 담체에 집중 고정하여 빛의 변화량을 증폭하고 있기 때문에 안정적인 측정을 할 수 있습니다.

​

DO 측정 시 유속이 필요한 이유

격막법에서는 격막을 투과하는 산소는 전극 내부에서 소비되어 버리기 때문에 일정한 유속을 줌으로써 산소를 격막 안쪽으로 계속 공급해야 한다.

격막 두께에 따라 필요한 유속은 다르다.

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에어 캘리브레이션(공기교정)이란?

포화 DO값 설정에 있어서 포화 DO수를 사용하지 않고 산소 분압이 동일한 공기를 기준으로 100%, 또는 mg/L를 설정하는 가장 현장에 적합한 설정 방법.

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DO는 탄산 동화 작용(광합성)에 의해 증가합니다.

수중에 수생 식물이나 조류 등이 서식하고 있으면 산소가 방출되어 DO가 증가합니다.

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Orion 미터 사용 중 데이터 가득 차서 삭제 해야 할 경우, 비밀번호가 필요합니다.

* Orion STAR A 시리즈 미터:   비밀 번호 111111 (6자리)

* Orion VERSA STAR 시리즈 미터: 비밀번호 1111 (4자리)

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pH전극, 이온전극, 전도도셀, DO전극 전극보관방법

pH, 이온전극의 경우에는 소모품이므로 잘못된 방법으로 보관하게 되면 감도가 떨어지고, 수명이 단축되거나 측정값이 흔들릴 수 있습니다.

각 전극의 최적의 성능 구현을 위해 올바른 전극 보관 방법을 참고하시기 바랍니다.

1. pH 전극

  pH 전극은 장시간 사용하지 않을 때 반드시 내부 용액과 화학평형을 이루는 전극 보관용액 에 담가서 보관합니다.

  ROSS pH 전극 사용시에는 P/N 810001 용액에 보관하며, 일반 Ag/AgCl pH 전극 사용 시에는 P/N 910001에 보관합니다.

  pH 전극은 측정하지 않을 때에도 계속해서 센서부위에 반응이 일어나므로, 증류수에 보관하면 시료로 인식하여

  수명이 단축되고 샘플 측정시 속도가 느려질 수 있습니다.

  * 전극 보관용액이 없는 경우에는 임시방편으로 pH7버퍼 용액 200mL 에 1g의 KCl을 녹인 용액을 사용하셔도 됩니다.

2. 이온전극

 * 단기간 보관(일주일 이내)

   : ISE 전극은 주로 4M KCl 용액에 보관하거나 해당 이온을 소량 포함한 용액에 담궈 보관합니다.

    (각 이온전극 매뉴얼에 있는 전극 보관방법 참고 바랍니다.)

 * 장기간 보관(일주일 이상)

   : 내부 충진 용액을 제거한 후 증류수로 세척, 건조 후 보호 캡을 씌워서 보관합니다. 

    (모델별로 보관법에 차이가 있을 수 있으므로 전극의 매뉴얼 참고 바랍니다.)

3. 전도도 셀

   전도도 셀은 사용 후 증류수로 세척하여 건조된 상태로 보관하시면 됩니다.

4. DO 전극

  DO 전극은 단기간 보관 시에는 캡이 장착된 상태로증류수로 세척한 후 건조시켜 보관하며, 장기간 보관 시에는 멤브레인 캡 제거 후 보관하며, 사용 전에 캡에 전해액을 채워 활성화 시킨 후 사용합니다.

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탁도와 부유물질

아주 높은 수준의 탁도 측정은 일반적으로 공정 제어를 모니터링하기 위한 기계적인 장치로 사용되거나 총 부유물질(TSS)의 중량 측정 분석을 대체하기 위하여 활용되고 있습니다. 샘플의 탁도와 TSS 간 상관관계가 설정되어야 할 필요가 있습니다. 만약 그러한 상관관게가 존재하는 경우, 탁도계를 사용하여 샘플의 TSS 변화를 모니터링하여 분석 결과를 즉시 얻을 수 있습니다. 사용자는 우선적으로 공정 과정의 다양한 조건에 대한 탁도의 관계를 결정해야 합니다. 이러한 관계가 결정되면, 샘플의 희석 수준이 결정되고, 각 희석에 대한 탁도와 TSS가 측정됩니다. 그런 다음 각 해당 희석(x축)에 따른 탁도(y축)의 플롯이 형성됩니다. 최적의 기울기는 관계의 특성을 나타냅니다. 탁도계를 사용하면 공정의 TSS 변화에 대한 응답 시간을 몇 시간에서 몇 초로 줄일 수 있습니다.

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초고도 탁도 측정

아주 높은 수준의 탁도 측정은 샘플 내의 입자 농도를 판단하는 데 사용하는 빛의 산란을 이용한 탁도 측정 방식을 적용할 수 없습니다. 측정 경로의 길이가 1인치 정도인 샘플 내에서 혼탁한 빛의 산란 신호는 2,000 NTU를 초과하는 탁도에서 감소하기 시작합니다. 이 시점에서 탁도가 증가하면 혼란 신호는 감소하는 결과를 불러올 것입니다.

또한 색상은 아주 높은 수준의 탁도 측정에 대한 주요 신호입니다. 샘플 색상의 영향으로 인하여, 음료, 식품 생산, 세포 배양, 물에 분산된 기름을 포함한 산업 공정에서 특히 혼탁한 탁도의 적용이 엄격하게 제한되었습니다.

하지만 이러한 샘플의 탁도를 측정하기 위하여 다른 방법이 적용될 수 있습니다. Transmitted Scatter, Forward Scatter, Back Scatter 방법 등 세가지가 그것입니다. Transmitted Scatter 및 Forward Scatter 신호는 탁도 증가에 반비례하며, 4,000 NTU에 대한 좋은 응답을 줍니다. 4,000 NTU를 초과하면 (1인치 경로의 스탠다드 사용시) Transmitted 및 Forward Scatter 신호가 너무 낮아 기기 소음이 주요 방해 요인이 됩니다. 반면 Back Scatter 신호는 탁도가 증가함에 따라 비례하여 증가합니다. Back Scatter 측정은 특히 1,000 에서 10,000 NTU (이상) 범위의 탁도를 판단하는 데 매우 효과적인 것으로 확인되었습니다. 1,000 NTU 보다 낮은 수준에서는 Back Scatter 신호 수준이 매우 낮으며 기기 소음이 측정을 방해하기 시작합니다. 디텍터 간 조합으로 탁도를 아주 낮은 수준에서 높은 수준까지 측정할 수 있습니다.

이러한 측정 방식은 비탁법으로 알려져 있습니다. 비탁법의 광학적인 구성은 여러 성능 특성의 핵심 요소입니다. 그 중에는 우수한 안정성, 선형성, 감도, 낮은 미광 및 색상에 대한 거부 반응 등이 있습니다. 비탁법 기반의 측정기에서 대형 투과광 디텍터는 샘플을 통과하는 빛을 측정합니다. 중간의 밀도 필터는 디텍터에 입사되는 빛을 감쇠하고, 결합기는 입사광에 대해 45도 기울여지므로 필터 및 디텍터 표면의 반사가 샘플 셀 영역으로 들어가지 않습니다. Forward Scatter 디텍터는 투과된 방향으로부터 30도에서 산란된 빛을 측정합니다. 전방 90도로 향한 디텍터는 입사광에 수직인 샘플에서 산란된 빛을 측정합니다. 네번째 Back Scatter 디텍터는 투과된 방향으로부터 138도로 산란된 빛을 측정합니다. 이 디텍터는 다른 디텍터가 더 이상 선형 신호를 생성하지 않을 때 매우 탁한 샘플에 의해 산란된 빛을 "인식"합니다. 그런 다음 각 디텍터의 신호를 수학적으로 결합하여 샘플의 탁도를 게산합니다.

다양한 분야에서 아주 높은 수준의 탁도 측정이 활용되고 있습니다. 우유의 지방함량, 이산화 티타늄과 같은 페인트 수지 성분, 펄프 및 제지 공정의 알코올 성분 용액, 광석 슬러리 공정 등의 모니터링을 위하여 사용되고 있습니다.

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안정화된 포마진 기준 용액 StablCal

탁도계의 성능을 보정하거나 검증하기 위하여 새로운 탁도 기준 용액이 개발되었습니다. StablCal이라고 불리는 안정화된 포마진 기준 용액은 전통적인 포마진 기본 탁도 용액과 동일한 광산란 폴리머를 포함하고 있습니다. 다른 매트릭스를 사용함으로써 StablCal 기준용액의 폴리머는 낮은 탁도의 포마진 표준용액처럼 시간이 흐르면서 악화되지 않습니다. 개선된 안정성으로 인하여 최대 4,000 NTU에 이르는 모든 농도의 StablCal 표준용액은 즉시 사용 가능한 형태로 제조 및 포장될 수 있습니다. 이로 인하여 시간이 절약되고 표준에 대한 직접적인 노출을 최소화할 수 있습니다.

표준화된 포마진 스탠다드인 StablCal은 안정성을 보일 뿐 아니라 새로 준비된 기존의 포마진 스탠다드와 비교 가능한 수준으로 확인되었습니다. 0.03 ~ 4,000 NTU 범위의 스탠다드는 최소 2년 동안 최초의 준비값의 5% 이내로 유지되는 것이 증명되었습니다. 비교 가능성의 관점에서, StablCal 기준용액은 기기 반응의 차이를 최소화하면서 모든 탁도계에서 교정 시액으로 상호 교환하여 사용할 수 있습니다. 포마진의 안정화는 StablCal 기준용액의 개발로 이어졌습니다. 이러한 표준은 기존 포마진 표준(기준)과 관련된 문제애 대한 해결책으로 활용될 수 있습니다. 안정화를 통하여 이러한 표준용액이 사용자가 모든 종류의 잠재적인 노출 상황에 처하는 것을 크게 줄이는 형태로 포장될 수 있었습니다. 또한 연구에 따르면, StablCal을 동일한 농도의 전통적인 포마진 기준용액과 비교할 때, 잔류 히드라진 황산염이 2-3배 적은 것으로 나타났습니다. StablCal 스탠다드에서 포마진의 안정화는 사용자가 즉시 사용 가능한 스탠다드를 제공하게 되어, 낮은 탁도의 전통적인 포마진 표준을 준비하는데 필요한 시간을 줄이는 데 기여했습니다. 사용자는 이러한 안정화된 표준을 가져와 현장에서 사용할 수 있으며 동시에 이러한 실험실이 아닌 현장에서 표준이 정확하고 반복 가능하다는 점을 확신할 수 있게 되었습니다.

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탁도 표준 용액

T탁도 측정에서 스탠다드(기준)의 주체는 공통적으로 사용되는 다양한 종류의 스탠다드로 인하여 어느 정도 복잡하게 되어 있습니다. USEPA 및 스탠다드 방법과 같은 조직에 의하여, 또 그들에 의하여 적용된 용어 또는 정의에 의하여 보고 목적으로 허용되고 있습니다. 물 및 폐수 검사를 위한 기준 방법 제19판에서는 첫번째와 두번째 표준에 대한 정의를 더욱 명확히 했습니다. 표준(기준) 방법은 추적가능한 원재료, 활용할 수 있는 정확한 방법론, 제어할 수 있는 환경 조건 등 사용자에 의하여 준비된 것에 의하여 기본적인 표준을 정의합니다. 탁도에서 포마진은 유일하게 인정되는 진정한 기본 표준(기준)이며, 다른 모든 표준(기준)은 포마진으로 거슬러 올라갑니다. 또한 탁도계에 대한 기기 알고리즘 및 사양은 이 기본적인 표준(기준)을 중심으로 설계되어야 합니다.

표준 방법은 이제 제조사(또는 독립적인 검사 기관)가 사용자가 준비한 포마진 표준(1차 표준)으로 기기를 교정할 때 얻은 결과와 동등한(특정 한도 내에서) 기기 교정 결과를 제공하도록 인증한 표준(기준)으로 2차 표준(기준)을 정의합니다. 시중에 판매되는400 NTU 포마진의 현탁액, 안정적인 포마진 현탁액 (StablCal 표준으로 언급되는 StablCal™, StablCal 솔루션 또는 StablCal) 및 스티렌디비닐벤젠 공중합체의 마이크로스페어 현탁액 등을 포함하여 교정에 적합한 다양한 표준(기준)이 있습니다.

이 글을 쓰는 시점에서, 라텍스 현택으로 채워진 밀봉된 샘플셀 또는 폴리머 겔의 금속 산화물 입자로 채워진 샘플셀과 같이 기기 제조사에서 제공하는 교정 확인 항목은 교정 여부를 확인하는 데 사용되며, 기기 교정을 위하여 사용되지는 않습니다. 표준(기준)의 정확도와 기기 사이에 불일치가 발생한다면, 첫번째 표준(기준) (예, 사용자가 준비한 포마진)을 문제의 유효성을 제어하는 데 사용되곤 합니다.

기본적인 표준(기준)은 다른 모든 표준값을 측정하고 결정하는 데도 사용합니다. USEPA 정의에 따라 2차 표준(기준)은 탁도계의 교정을 검증하는 데 사용합니다. 하지만 보조 표준(기준)은 기기의 교정을 목적으로 사용해서는 안됩니다. 표준(기준)의 예로는 금속 산화물 젤, 라텍스, 매일 교정을 모니터링하도록 정의된 비수성 표준(기준) 등이 있습니다. 사용법은 표준(기준)의 설계에 따라 다를 수 있습니다. 반면에 포마진, StablCal 표준 및 AEPA-1 대체 표준은 기기를 교정하도록 설계되었습니다.

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레이저 기반 기술

지난 10년 동안, 탁도 분석에 있어 새로운 레이저 기반의 기술이 등장했고, 여과 성능을 모니터링하는 데 가장 민감한 방법으로 증명되어 왔습니다. 이러한 레이저 기반의 기술은 더 나은 감지 수준으로 필터 통합 문제를 미리 확인할 수 있었습니다. 레이저 방식의 탁도계는 더 높은 감도와 기준점에 대한 안전성을 제공하는 향상된 광학 설계를 보유하고 있기 때문에 깨끗한 물 샘플에서 낮은 수준의 탁도 분석에 대한 요구를 처리하고 있습니다.

레이저 기반의 탁도계는 주로 단색인 고도로 시준된(광선이 평행한 빛) 레이저 기반의 광원을 사용합니다. 이 광원의 특성으로 인하여 빛 에너지가 각 기기의 샘플 챔버 내에서 매우 작은 부피로 모아집니다. 이 조합은 고출력 밀도의 입사광을 제공하여 샘플 내 입자에 의하여 효율적으로 산란됩니다. 디텍터는 감도가 더 늪올수록 산란광에 더 큰 반응을 보입니다. 되도록이면, 디텍터 반응 스펙트럼의 정점은 최대 광학감도를 생성하기 위하여 입사광에 의해 방출되는 스펙트럼과 완전히 겹쳐져야 합니다. 디텍터 감도, 시준광선 및 입사광의 높은 출력 밀도의 조합은 레이저 탁도계에 매우 높은 신호 대 잡음비를 제공합니다. 이 신호 대 잡음비는 측정 기준과 구별할 수 있는 탁도의 매우 작은 변화를 감지하기 위하여 감도를 향상시킵니다. 다시 말하면, 높은 신호 대 잡음비는 감도가 높은 탁도계를 나타냅니다.

높은 신호 대 잡음비를 제공하는 레이저 탁도계 및 기타 기기는 기존 탁도계에 비해 매우 안정적인 측정 수준을 제공합니다. 안정적인 기준치는 기존 탁도계로 구별할 수 없는 샘플 내 탁도의 매우 미세한 변화를 감지할 수 있습니다. 게다가 이 기준선은 안정성 측면에서 특화될 수 있으며, 추가적인 분석 항목으로서 역할을 수행할 수 있습니다. 이 측정항목은 탁도 측정값 자체의 지시 추이를 보완합니다.

레이저 기반 탁도계의 출현으로 여과장치의 통합 감지 기능이 향상되었습니다. 이러한 기기는 매우 안정적인 프로세스 측정 시스템을 생산하기 위하여 광학품질을 개선했습니다. 이렇듯 개선된 안전성은 레이저 기반의 탁도 측정에 있어 해독할 수 있는 추가적인 정보를 제공합니다. 탁도는 방법 기반의 측정이며 동일한 방법론에서 도출된 탁도 측정만이 정확도 사양에 있어 정량적으로 비교되어야 한다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 절대 탁도 값의 차이는 두 측정 방법의 오프셋을 나타낼 수 있으며 교정에 따라 달라질 수 있습니다. 탁도 측정 수행을 비교함에 있어 이러한 조건을 항상 고려해야 합니다. 또한 탁도 측정에서 교정 및 교정 검증값을 과대평가할 수 없습니다. 교정의 질은 탁도 측정의 질을 설정하고 확인하는 데 중요한 역할을 하는 스탠다드(표준용액)의 질에 따라 달라질 수 있습니다.

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탁도란 무엇일까?

액체의 탁한 정도를 측정할 수 있는 탁도는 수질을 판단하기 위한 가장 간단하고 기본적인 척도로 인식되고 있습니다. 여과기술이 적용된 물을 포함하여, 식수 즉 마시는 물을 모니터링하는 데 사용되어 왔습니다. 탁도 측정은 정의된 특성에 의하여 광속을 사용하거나 물이나 다른 유체 샘플 내에서 미세한 양의 입자가 존재하는지를 결정하는 것을 포함합니다. 광속은 입사광선을 말합니다. 물 속에 존재하는 물질은 입사광선을 산란시키고, 이 산란된 빛은 추적 가능한 교정 시약에 따라 감지 및 정량화됩니다. 샘플에 포함된 미립자 물질의 양이 많을수록 입사광선의 산란이 커지고, 결과적으로 탁도가 높아집니다. 

지정된 입사광원(백열등, LED 또는 레이저 다이오드 등)을 통과하는 샘플 내의 모든 입자는 샘플의 전체적인 탁도에 영향을 줍니다. 여과의 목표는 주어진 샘플의 입자를 제거하는 것입니다. 여과 시스템이 적절하게 작동할 때, 탁도계로 모니터링하면, 폐수나 오수의 탁도가 낮아지고 안정적인 특징을 보입니다. 일부 탁도계는 입자 크기와 입자수가 아주 낮은 매우 깨끗한 물에서 효과가 떨어지는 경우도 있습니다. 탁도가 낮은 수준에서 감도가 떨어지는 탁도계의 경우, 필터 결함으로 인한 탁도 변화가 너무 작아 기기의 탁도 노이즈 기준점과 구별할 수 없을 수도 있습니다.

노이즈 기준은 기기의 고유한 노이즈(전자 잡음), 기기의 미세한 광, 샘플 노이즈, 광원 자체의 노이즈를 비롯하여 다양한 원인이 있습니다. 이러한 방해 요소는 부가적이며, 탁도의 위양성 반응의 주요 원인이 되어, 기기 감지 제한에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다.

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100% 대기 포화된 두 곳의 수역은 같은 DO 농도가 아닙니다. 용존 산소(mg/L)의 양은 온도, 압력, 염도에 따라 다릅니다.

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산소 용해에 영향을 미치는 압력은 ?

압력이 증가하면 용존산소(DO) 농도는 증가합니다. 이것은 대기압 및 정수압에서 참입니다. 낮은 고도에서 물은 높은 고도의 물보다 많은 DO를 가지고 있습니다. 그 관계는 변온층 아래에서 물의 잠재적인 "과포화"를 설명할 수 있습니다. 정수압이 높을수록 물은 더욱 많은 DO를 보유하고 그러므로 같은 농도에서 낮은 DO 포화를 지시합니다. 가스 포화는 같은 수온을 유지할 때 정수압으로 인해 미터 당 10%까지의 깊의 증가로 감소합니다. 이는 DO가 표면에서 100% 공기 포화일 수 있다는 것을 의미합니다. 표면에서 3m 아래로 내려가면 DO는 70%의 공기포화가 될 것입니다.

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DO 포화도는 무엇인가요?

포화 없이 안정적인 수역에서 DO는 포화공기 100%로 존재할 것입니다. 100% 포화 공기는 물이 균형상태에서 보유할 수 있는 많은 용존 가스 미립자를 포함하고 있다는 것을 의미합니다. 균형상태에서 물 속의 각 가스는 대기 중의 가스의 비율과 동일해야 합니다. 이는 분압으로 알려져 있습니다. 물은 완전 포화상태에서 균형을 이룰 때까지 천천히 산소와 다른 가스를 대기 중으로부터 흡수합니다. 이 과정은 에어레이션에 의해 속도를 높일 수 있습니다. DO가 생물학적 의미의 물 속 포화공기 100%를 초과하는 것은 가능합니다

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DO는 왜 중요한가? 

용존산소(DO)는 어류, 무척추동물, 박테리아 및 식물을 포함한 다양한 형태의 생명에체 필수적입니다.

이러한 유기물은 호흡 시 산소를 사용합니다.

어류와 갑각류 동물은 아가미를 통해 호흡시 산소를 얻는 반면 식물 및 식물성 플랑크톤은 광합성을 위한 빛이 존재하지 않을 때, 호흡에 용존산소를 필요로 합니다. 필요한 DO의 양은 생명체에 따라 다양합니다. 최하위 서식자인 게, 굴 및 벌레는 최소 수준의 산소량(1-6mg/L)을 요구합니다.

반면 얕은 물에 서식하는 어류는 더 높은 수준(4-15mg/L)을 요구합니다.

박테리아 및 곰팡이류도 용존산소를 요구합니다. 이러한 유기물은 DO를 사용하여 수역의 아래에 있는 유기 물질을 분해합니다. 미생물 분해는 영양소 사이클에 중요하게 공헌합니다.

만약 수역에 드물게 또는순환 없이(층화로 알려짐)부패한 유기물질(조류 및 다른 유기체로부터 부패)이 적정량을 넘어선다면 낮은 수위에서 산소는 빠르게 사용될 것입니다. 

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