Osíxeno disolto
| Táboa 1: Requisito mínimo de DO | |
Corpo | Oxíxeno disolto mínimo (mg/L) |
| Troita | 6.5 |
| Cubo de boca pequena | 6.5 |
| Larvas de tricópteros | 4.0 |
| Larvas de mosca de maio | 4.0 |
| Bullhead | 2.5 |
| Tenda grande | 2.0 |
| Larvas de mosquito | 1.0 |
O osíxeno gasoso disolto na auga é vital para a existencia da maioría dos organismos acuáticos. O osíxeno é un compoñente clave
na respiración celular tanto para a vida acuática como para a vida terrestre. A concentración de osíxeno disolto (FACER) nun medio acuático é un indicador importante da calidade da auga ambiental.
Algúns organismos, como o salmón, as efímeras e as troitas, requiren altas concentracións de osíxeno disolto. Outros organismos, como o bagre, as larvas de mosquitos e a carpa, poden sobrevivir en ambientes con baixas concentracións de osíxeno disolto. A diversidade de organismos é moito maior a altas concentracións de DO. A táboa 1 indica as concentracións mínimas de osíxeno disolto necesarias para manter os diferentes animais.
- difusión da atmosfera
- Osixenación debida ao movemento da auga sobre rochas ou entullos
- Osixenación polo vento ou as ondas
- Fotosíntese de plantas acuáticas
Fontes DO
O osíxeno gasoso disólvese na auga por diversos procesos como a difusión entre a atmosfera e a auga, a osixenación polo fluxo de auga sobre as rochas e outros restos, a axitación da auga polas ondas e o vento e a fotosíntese das plantas acuáticas. Hai moitos factores que afectan á concentración de osíxeno disolto nun medio acuático. Estes factores inclúen: temperatura, caudal, presión do aire, plantas acuáticas, materia orgánica en descomposición e actividade humana.
- Temperatura
- Poboacións de plantas acuáticas
- Descomposición de materia orgánica na auga
- Fluxo actual
- Presión atmosférica e altura
- Actividade Humana
Factores que afectan os niveis de DO
Como consecuencia da actividade das plantas, os niveis de DO poden variar durante o día, subindo ao longo da mañá e alcanzando un máximo pola tarde. Pola noite cesa a fotosíntese, pero as plantas e os animais seguen respirando, provocando unha diminución dos niveis de OD. Como as flutuacións diarias son posibles, os ensaios de DO deben realizarse á mesma hora todos os días. As grandes flutuacións dos niveis de osíxeno disolto durante curtos períodos de tempo poden producir a multiplicación das algas. A medida que a poboación de algas crece rapidamente, os niveis de osíxeno disolto aumentan. Pronto comezan as algas
morrer e son descompostos por bacterias aeróbicas, que usan osíxeno. A medida que morren máis algas, aumenta a necesidade de osíxeno pola descomposición aeróbica, o que
provoca un descenso brusco dos niveis de osíxeno. Despois dunha floración de algas, os niveis de osíxeno poden ser tan baixos que os peixes e outros organismos acuáticos se asfixian e morren.
| Táboa 2 | |
| nivel DO | Porcentaxe de saturación DO |
| Supersaturación 1 | 101% |
| Excelente | 90 – 100% |
| Axeitada | 80 – 89% |
| Aceptable | 60 – 79% |
| Pobre | 60% |
A temperatura é un factor importante na capacidade de disolución do osíxeno, xa que o osíxeno, como todos os gases, ten diferentes solubilidades a diferentes temperaturas. As augas máis frías teñen unha maior capacidade de osíxeno
disoltos que as augas máis cálidas. A actividade humana, como a eliminación da follaxe ao longo dun regato ou a liberación de auga quente utilizada nos procesos industriais, pode provocar un aumento da temperatura da auga ao longo dun determinado estreitamento do arroio. Isto resulta nunha menor capacidade da corrente para disolver o osíxeno.
Niveis esperados
A unidade mg/L2 é a cantidade de osíxeno gasoso
disolto nun litro de auga. Cando se relacionan as medidas de OD cos niveis mínimos esixidos polos organismos acuáticos, utilízase a unidade mg/L. O procedemento descrito neste documento abarca o uso dun sensor de osíxeno disolto para medir a concentración de DO en mg/L. A concentración de osíxeno disolto pode variar de 0 a 15 mg/L. Os regatos fríos de montaña probablemente terán concentracións de OD entre 7 e 15 mg/L, dependendo da temperatura da auga e da presión do aire. Na súa menor extensión, os ríos e regatos poden presentar unha concentración de DO entre 2 e 11 mg/L.
Cando se analiza a calidade da auga dun regato ou río, é conveniente utilizar unha unidade distinta de mg/L. O termo porcentaxe de saturación úsase a miúdo para comparar a calidade da auga. A saturación porcentual é a lectura de osíxeno disolto en mg/L dividida polo 100% do valor de osíxeno disolto para a auga (á mesma temperatura e presión do aire). Como a porcentaxe de saturación se relaciona coa calidade da auga móstrase na táboa 2. Nalgúns casos, a auga pode superar a saturación de 100% e quedar sobresaturada durante períodos curtos de tempo.
Resumo de Métodos
O osíxeno disolto pódese medir directamente no lugar ou en mostras de auga transportadas dende o lugar. As medicións pódense facer no lugar, xa sexa colocando o sensor de osíxeno disolto directamente na corrente lonxe da costa ou recollendo unha mostra de auga cun recipiente ou matraz e despois facendo medicións co sensor de osíxeno disolto de novo na costa. As mostras de auga recollidas no lugar e transportadas de volta ao laboratorio en botellas pechadas deben almacenarse en recipientes con xeo ou nunha neveira ata que se tomen as medicións. Non se recomenda o transporte de mostras, porque a precisión dos resultados das probas é reducida.¨C9C
- A sobresaturación pode ser prexudicial para os organismos acuáticos. Pode levar á enfermidade chamada Gas Bubble Disease.
- A unidade mg/L é numericamente igual ás chamadas partes por millón ou ppm.
Osíxeno disolto C10C
¨ C11C
Como funciona o sensor de osíxeno disolto
membrana C12C
membrana
platino (cátodo)
¨ C13C
Ag/AgCl (ánodo)
KCl (aq)
Tapón de membrana
| ¨ C14C |
O sensor de osíxeno disolto é un electrodo polarográfico tipo Clark que mide a concentración de osíxeno disolto en auga e solucións acuosas. Un cátodo de platino e un ánodo de referencia de prata/cloruro de prata nun electrólito de KCl están separados da mostra por unha membrana de plástico permeable aos gases.
¨ C15C
tapa de membrana ¨ C16C
O electrodo de platino ten unha tensión fixa aplicada. O osíxeno redúcese a medida que se difunde pola membrana cara ao cátodo:
½ O2 + H2O + 2e- 2 OH-
A oxidación que ten lugar no electrodo de referencia (ánodo) é:
Ag + Cl- AgCl + e-
En consecuencia, flúe unha corrente que é proporcional á velocidade de difusión do osíxeno e, polo tanto, á concentración de osíxeno disolto na mostra. Esta corrente convértese nunha tensión proporcional, que é amplificada e lida por unha das interfaces Vernier.
¨ C17C
Almacenamento do sensor de osíxeno disolto
Siga estes pasos ao almacenar o electrodo:
- Almacenamento a longo prazo (máis de 24 horas): Retire a tapa da membrana e lave o interior e o exterior da membrana con auga destilada. Agite a tapa da membrana para secala. Tamén lavar e secar os elementos interiores do ánodo e do cátodo expostos (secalos con papel absorbente de laboratorio). Reinstale coidadosamente a tapa da membrana no corpo do electrodo para almacenalo. Non o aperte demasiado.
- Almacenamento a curto prazo (menos de 24 horas): almacena o sensor de osíxeno disolto co extremo da membrana mergullado en aproximadamente 1 polgada de auga destilada.
Compensación automática de temperatura
O sensor de osíxeno disolto Vernier ten compensación automática de temperatura porque usa un termistor incluído no corpo do sensor. A saída de temperatura deste sensor úsase para compensar automaticamente os cambios na permeabilidade da membrana debidos aos cambios de temperatura. Se o sensor non fose compensado pola temperatura, notaríase un cambio na lectura de osíxeno disolto a medida que cambiaba a temperatura, aínda que a concentración real de osíxeno disolto na solución non cambiase.
Aquí tes dous exemplos de como funciona a compensación automática de temperatura:
- Se calibra o sensor de osíxeno disolto no laboratorio a 25 °C e 760 mm Hg de presión barométrica (asumindo unha salinidade insignificante), o valor que debe introducir para o punto de calibración de osíxeno saturado debe ser de 8,36 mg/L (consulte a táboa 3). Se tivese que facer unha lectura en auga destilada que está saturada de osíxeno axitando con axitación rápida e vigorosa, obtería unha lectura de 8,36 mg/L auga non permanecería saturada (a auga fría pode soportar máis osíxeno disolto que a auga quente). Polo tanto, a lectura do sensor de osíxeno disolto compensado por temperatura debe ser de 8,36 mg/L.¨C18C
- Non obstante, se a solución se arrefría ata 10 °C e se axita constantemente para que permaneza saturado pola solución adicional de osíxeno, a compensación de temperatura do sensor debería producir unha lectura de 11,35 mg/L, que é o valor que se mostra na táboa 3. Nota: Compensación de temperatura non significa que a lectura dunha disolución saturada será a mesma a dúas temperaturas diferentes, xa que as dúas disolucións teñen diferentes
concentracións de osíxeno Osíxeno disolto saturado vs. Temperatura
disolto e as lecturas do sensor deberían reflectir esta diferenza.
¨ C19C
Toma de mostras en augas salgadas oceánicas ou estuarios
(con niveis de salinidade superiores a 1000 mg/L)
A concentración de osíxeno disolto para a auga saturada de aire a varios niveis de salinidade, DO(sal), pódese calcular mediante a fórmula:
DO(sal) = DO – (k•S)
- O DO(sal) é a concentración de osíxeno disolto (en mg/L) en solucións de auga salgada.
- O DO é a concentración de osíxeno disolto para a auga destilada saturada con aire segundo se determina na táboa 3.
- S é o valor de salinidade (en ppt). Os valores de salinidade pódense determinar mediante o electrodo selectivo de ión de cloruro de Vernier ou o sensor de condutividade tal e como se describe na actividade 40. Osíxeno disolto ¨ C20C
- k é unha constante. O valor de k varía segundo a temperatura e pódese determinar a partir da táboa 5.
| Táboa 5: Valores da constante de corrección da salinidade | |||||||
| Temp. (°C) | constante, k | Temp. (°C) | constante, k | Temp. (°C) | constante, k | Temp. (°C) | constante, k |
| 1 | 0.08796 | 8 | 0.06916 | 15 | 0.05602 | 22 | 0.04754 |
| 2 | 0.08485 | 9 | 0.06697 | 16 | 0.05456 | 23 | 0.04662 |
| 3 | 0.08184 | 10 | 0.06478 | 17 | 0.05328 | 24 | 0.04580 |
| 4 | 0.07911 | 11 | 0.06286 | 18 | 0.05201 | 25 | 0.04498 |
| 5 | 0.07646 | 12 | 0.06104 | 19 | 0.05073 | 26 | 0.04425 |
| 6 | 0.07391 | 13 | 0.05931 | 20 | 0.04964 | 27 | 0.04361 |
| 7 | 0.07135 | 14 | 0.05757 | 21 | 0.04854 | 28 | 0.04296 |
Exemplo: determine o valor de calibración do osíxeno saturado DO á temperatura de 23 °C e á presión de 750 mm Hg, cando se utiliza o sensor de osíxeno disolto en auga de mar cun valor de salinidade de 35,0 ppt.
Primeiro tes que atopar o valor de osíxeno disolto na táboa 3 (DO = 8,55 mg/L). Despois temos que atopar o valor de k na Táboa 5 a 23 °C (k = 0,04662). Entón tes que substituír estes valores, así como o valor de salinidade, na ecuación anterior:
DO(sal) = DO – (k•S) = 8,55 – (0,04662 • 35,0) = 8,55 – 1,63 = 6,92 mg/L
Use o valor de 8,46 mg/L cando realice o punto de calibración de saturación de OD (auga saturada con aire), como se describe no paso 6. O sensor de osíxeno disolto agora calibrarase para dar as lecturas correctas de OD en mostras de auga salgada cunha salinidade de 35,0 ppt.
Importante: Para a maioría das probas de osíxeno disolto, Non é necesario compensar a salinidade; Por exemplo, se o valor de salinidade é de 0,5 ppt, usando 25 °C e 760 mm Hg, o cálculo para DO(s) debería ser:
DO(sal) = DO – (k•S) = 8,36 – (0,04498 • 0,5) = 8,36 – 0,023 = 8,34 mg/L
En niveis de salinidade inferiores a 1,0 ppt, descoidar esta corrección significa un erro inferior a 0,2%.
