DETERMINACIÓN DETERMINACIÓ N DE OXÍGENO DISUELTO DISUELTO
I.
INTRODUCCIÓN El Oxígeno Disuelto (OD) es la cantidad de oxígeno que está disuelta en el agua. Es un indicador de cómo de contaminada está el agua o de lo bien que puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal. Generalmente, un nivel más alto de oxígeno disuelto indica agua de mejor calidad. Si los niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos, algunos peces y otros organismos no pueden sobrevivir. El oxígeno disuelto en el agua proviene del oxígeno en el aire que se ha disuelto en el agua, por lo que están muy influidos por las turbulencias del río (que aumentan el OD) o ríos sin velocidad (en los que baja el OD). Parte del oxígeno disuelto en el agua es el resultado de la fotosíntesis de las plantas acuáticas, por lo l o que ríos rí os con muchas plantas en días de sol pueden presentar sobresaturación de OD. Otros factores como la salinidad, o la altitud (debido a que cambia la presión) también afectan los niveles de OD. Además, la cantidad de oxígeno que puede disolverse en el agua (OD) depende de la temperatura. El agua más fría puede contener más oxígeno en ella que el agua más caliente. Los niveles de oxígeno disuelto típicamente pueden variar de 7 y 12 partes por millón (ppm o mg/l). A veces se expresan en términos de Porcentaje de Saturación. Los niveles bajos de OD pueden encontrarse en áreas donde el material orgánico (vertidos de depuradoras, granjas, plantas muertas y materia animal) está en descomposición. Las bacterias requieren oxígeno para
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descomponer desechos orgánicos y, por lo tanto, disminuyen el oxígeno del agua. II.
FUNDAMENTO TEÓRICO El oxígeno es esencial para los riachuelos y lagos saludables. El nivel de Oxígeno Disuelto (OD) puede ser un indicador de cuán contaminada está el agua y cuán bien puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal de un determinado ecosistema. Generalmente, un nivel más alto de oxígeno disuelto indica agua de mejor calidad. Si los niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos, algunos peces y otros organismos no pueden sobrevivir. El Oxígeno que se encuentra disuelto en el agua proviene, generalmente de la disolución del oxígeno atmosférico (en el aire se encuentra en la proporción del 21%). Siendo un gas muy poco soluble en el agua y además como no reacciona químicamente, su solubilidad obedece a la Ley de Henry, la cual expresa que la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a su concentración o a la presión parcial del gas en la disolución. Entre otros factores que influyen en la solubilidad del oxígeno están los siguientes:
La temperatura y la salinidad: Ambos influyen de igual manera, es decir, una menor salinidad y temperatura puede guardar más oxígeno en ella que el agua más caliente y más salada, a menor temperatura y salinidad, mayor solubilidad presentara el oxígeno
La actividad biológica: En el caso de las aguas naturales superficiales, tales como lagos, lagunas, ríos, entre otros, el oxígeno proviene de los organismos vegetales que contienen clorofila o cualquier otro pigmento capaz de efectuar la fotosíntesis. Los pigmentos facultan a las plantas, tanto inferiores como superiores a utilizar la energía radiante del sol y convertir el Dióxido de Carbono (CO2) en compuestos orgánicos. La energía lumínica procedente del sol, permite que el agua y el Dióxido de Carbono (como única fuente de carbono) reaccionen para producir un azúcar simple (glucosa),
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desprendiéndose oxígeno como subproducto. Reacción de Fotosíntesis:
Reacción de fotosíntesis:
Por la noche, cuando no hay luz para producir la fotosíntesis, las plantas consumen el oxígeno en la respiración. La respiración también tiene lugar en presencia de la luz solar; sin embargo, la reacción neta es la producción de oxígeno.
Reacción de Respiración:
La turbulencia de la corriente también puede aumentar los niveles de OD debido a que el aire queda atrapado bajo el agua que se mueve rápidamente y el oxígeno del aire se disolverá en el agua. Una diferencia en los niveles de OD puede detectarse en el sitio de la prueba si se hace la prueba temprano en la mañana cuando el agua está fría y luego se repite en la tarde en un día soleado cuando la temperatura del agua haya subido. Una diferencia en los niveles de OD también puede verse entre las temperaturas del agua en el invierno y las temperaturas del agua en el verano. Asimismo, una diferencia en los niveles de OD puede ser aparente a diferentes profundidades del agua si hay un cambio significativo en la temperatura del agua. Los niveles de oxígeno disuelto típicamente pueden variar de 0 - 18 partes por millón (ppm) o (mg/L) aunque la mayoría de los ríos y riachuelos requieren un mínimo de 5 - 6 ppm para soportar una diversidad de vida acuática. Además, los niveles de OD a veces se
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expresan en términos de Porcentaje de Saturación. Sin embargo para esta práctica los resultados se reportarán en ppm:
En general, un nivel de oxígeno disuelto de 9-10 ppm se considera muy bueno. A niveles de 4 ppm o menos, algunas poblaciones de peces y macroinvertebrados (por ejemplo, la corvina, la trucha, el salmón, las ninfas de la mosca de mayo, las ninfas de la mosca de las piedras y las larvas de frigáneas) empezarán a morir. Otros organismos tienen mayor capacidad de supervivencia en agua con niveles bajos de oxígeno disuelto (por ejemplo, los gusanos de lodo y las sanguijuelas). Los niveles bajos de OD pueden encontrarse en áreas donde el material orgánico (plantas muertas y materia animal) está en descomposición. Las bacterias requieren oxígeno para descomponer desechos orgánicos y, por lo tanto, despojan el agua de oxígeno. Las áreas cercanas a las descargas de aguas negras a veces tienen niveles bajos de OD debido a este efecto. Los niveles de OD también son bajos en aguas tibias que se mueven despacio.
Método Winkler
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El método de Winkler permite determinar la cantidad de mg/L de oxígeno disuelto a través de una valoración química. Una solución de sulfato de manganeso (II) se añade a la muestra que se va a analizar. Después de tratarla con hidróxido sódico y yoduro potásico, el manganeso reacciona con el oxígeno para formar un compuesto estable de manganeso y oxígeno (el precipitado que se forma es hidróxido de manganeso (III) de color blanco). Luego se trata la solución con ácido, que disuelve el hidróxido y forma una cantidad proporcional de yodo libre (proporcional al oxígeno disuelto original). Luego se determina la cantidad de yoduro en la solución. Para esto se titula con una solución estandarizada de tiosulfato sódico hasta que todo el yodo libre (I2) es cambiado a yoduro (I-). El almidón se torna púrpura en presencia de yodo pero es incoloro en contacto con yoduro. El almidón es el indicador de que todo el yodo se convirtió en yoduro. La cantidad de tiosulfato usado en la titulación es proporcional al yoduro, que es proporcional al O2 disuelto, y se calcula, pues, determinando la cantidad de tiosulfato utilizado.
Electrodos de oxigeno (O.D) El invento por parte del Dr. Clark del electrodo de membrana para la determinación de O.D. (patentado en 1959) supuso un gran avance, ya que
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hasta entonces dicha determinación se efectuaba mediante métodos mucho más lentos y laboriosos. Hasta el día de hoy se han generado nuevas patentes de electrodos de O2, basadas en el modelo de Clark. El sistema consiste en una célula de dos electrodos, una membrana permeable al oxígeno y un electrolito. Los electrodos son un ánodo de plata y un cátodo de metal noble, generalmente platino. Un electrolito, conteniendo KCI, debe unir el ánodo y el cátodo. El oxígeno se difunde a través de la membrana permeable hacia el interior del electrodo donde se producen las siguientes reacciones: Cátodo de platino:
Ánodo de plata
Estas reacciones generan una corriente que es la base de la medida.
Ventajas de los sensores polarográficos frente a los galvánicos:
Posibilidad de seleccionar un voltaje de polarización optimo, evitando posibles interferencias, por ejemplo las debidas al CO2.
Evitan contaminaciones del ánodo mientras el sensor no está en funcionamiento.
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Requieren un menor flujo de muestra para tener lecturas estables.
Pueden trabajar durante largos periodos de tiempo, debido al pequeño tamaño de su cátodo con variaciones mínimas en las lecturas (bajo ruido).
III.
OBJETIVO Determinar la solubilidad de O 2 en muestra de agua mediante un DataLoger.
IV.
MATERIALES
Termómetro digital
Agua con hielo
Cocina eléctrica Data Loger 7
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V.
PROCEDIMIENTO
Medir
Tomar
Anotar
Realizar
Temperatura
Solubilidad de O2
Datos
Curva de calibrado
Agregar el hielo en un vaso precipitado
Encender el DataLoger
Tomar la
Anotar
temperatura
datos
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VI.
RESULTADOS
T OC 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
SOLUBILIDAD O2mg/L 11.5 56% 10.0 49.5% 7.3 36% 6.5 33% 6.3 32% 7.6 38% 6.0 30% 5.8 29% 6.7 34% 6.3 32% 6.4 32% 6.5 32% 7.3 37% 9.2 46% 7.0 35% 7.2 36% 7.5 38% 7.1 35% 6.8 34% 7.5 38% 7.5 37% 7.3 36% 7.1 35% 6.7 34% 6.5 33% 6.5 34% 7.7 35% 7.3 36% 7.7 39% 7 36% 7.5 37%
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solubilidad 14 12 y = -0.0234x + 7.6185 R² = 0.0342
L / 10 g m 2 O 8 d a d i 6 l i b u l o S 4
solubilidad Linear (solubilidad)
2 0 0
5
10
15
20
25
30
35
Temperatura
concentración 60% d a 50% d i l i b u 40% l o s e d n 30% ó i c a r t 20% n e c n o 10% C
concentracion y = -0.0012x + 0.3801 R² = 0.0373
Linear (concentracion)
0% 0
5
10
15
20
Temperatura
10
25
30
35
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VII.
DISCUSIONES La evaluación del oxígeno disuelto en un cuerpo de agua se utiliza para medir la calidad en la que se encuentra dicho cuerpo. El agua saturada de oxígeno a 20 C y 1 atm de presión, posee una solubilidad de 9.0 ppm. Las especies marinas comienzan a sufrir efectos si el oxígeno disuelto es menor de 5.6 ppm y a 3.0 ppm o menos, éstas mueren. El oxígeno disuelto, es importante para la fotosíntesis y respiración. En aguas naturales, la reducción de oxígeno se recupera por aireación y fotosíntesis En fotosíntesis, es donde ocurre la mayor producción de oxígeno para aguas estancadas y en la noche mayormente ocurre respiración, que es donde el oxígeno es consumido. COMUNIDAD ANDINA. Manual de Estadísticas Ambientales. CAN: Santa Cruz de la Sierra, 2005. p 31-45.
Uno de los causantes de que ocurra una reducción de oxígeno disuelto lo es la materia orgánica. Una pequeña cantidad de materia orgánica puede reducir significativamente la cantidad de oxígeno disuelto. La solubilidad del oxígeno en agua depende principalmente de la presión, temperatura y concentración de sales disueltas. Si alguna de estas características aumenta, ocurre una disminución de oxígeno
en
el
agua.
www.dane.gov.co/files/investigaciones/pib/ambientales/Sima/Odisuelto. pdf
Una aplicación muy importante es en piscicultura, donde el nivel de oxígeno debe ser controlado continuamente para obtener una reproducción óptima y evitar una alta mortalidad causada por niveles bajos de oxígeno. También en las centrales nucleares para medir el oxígeno
presente
en
sus
aguas
pesadas.
http://www.navarra.es/home_es/Temas/Medio+Ambiente/Agua/Docum entacion/Parametros/OxigenoDisuelto.htm
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VIII. CONCLUSIONES Se logró evaluar la solubilidad de la muestra de agua aunque no pudimos tomar correctamente los datos debido a un imperfecto en el DataLoger.
IX.
BIBLIOGRAFÍA http://www.dane.gov.co/files/investigaciones/pib/ambientales/Sima/ Odisuelto.pdf COMUNIDAD ANDINA. Manual de Estadísticas Ambientales. CAN: Santa Cruz de la Sierra, 2005. p 31-45. NACIONES UNIDAS (UN). Glosario de Términos Ambientales, citado por COMUNIDAD ANDINA. Manual de Estadísticas Ambientales. CAN: Santa Cruz de la Sierra, 2005. p 31-45. http://www.navarra.es/home_es/Temas/Medio+Ambiente/Agua/Doc umentacion/Parametros/OxigenoDisuelto.htm
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