Oxigênio Dissolvido
| Tabela 1: Requisito mínimo de DO | |
Corpo | Oxigênio dissolvido mínimo (mg/L) |
| Truta | 6.5 |
| Caixa de boca pequena | 6.5 |
| Larvas de tricóptero | 4.0 |
| Larvas de mosca | 4.0 |
| Cabeça de touro | 2.5 |
| Barraca grande | 2.0 |
| Larvas de mosquito | 1.0 |
O oxigênio gasoso dissolvido na água é vital para a existência da maioria dos organismos aquáticos. O oxigênio é um componente chave
na respiração celular tanto para a vida aquática quanto para a vida terrestre. A concentração de oxigênio dissolvido (FAZER) num ambiente aquático é um indicador importante da qualidade da água ambiente.
Alguns organismos, como salmão, efêmeras e trutas, requerem altas concentrações de oxigênio dissolvido. Outros organismos, como bagres, larvas de mosquitos e carpas, podem sobreviver em ambientes com baixas concentrações de oxigênio dissolvido. A diversidade de organismos é muito maior em altas concentrações de OD. A Tabela 1 indica as concentrações mínimas de oxigênio dissolvido necessárias para sustentar diferentes animais.
- difusão da atmosfera
- Oxigenação devido ao movimento da água sobre rochas ou detritos
- Oxigenação por vento ou ondas
- Fotossíntese de plantas aquáticas
FAZER Fontes
O oxigênio gasoso se dissolve na água por vários processos, como difusão entre a atmosfera e a água, oxigenação pelo fluxo de água sobre rochas e outros detritos, agitação da água pelas ondas e pelo vento e fotossíntese de plantas aquáticas. Existem muitos fatores que afetam a concentração de oxigênio dissolvido em um ambiente aquático. Esses fatores incluem: temperatura, fluxo da corrente, pressão do ar, plantas aquáticas, matéria orgânica em decomposição e atividade humana.
- Temperatura
- Populações de plantas aquáticas
- Decomposição de material orgânico em água
- Fluxo atual
- Pressão atmosférica e altura
- Atividade Humana
Fatores que afetam os níveis de DO
Como resultado da atividade da planta, os níveis de OD podem flutuar durante o dia, aumentando ao longo da manhã e atingindo o máximo à tarde. À noite, a fotossíntese cessa, mas as plantas e os animais continuam a respirar, causando uma diminuição nos níveis de OD. Como são possíveis flutuações diárias, os ensaios de DO devem ser realizados no mesmo horário todos os dias. Grandes flutuações nos níveis de oxigênio dissolvido durante curtos períodos de tempo podem resultar na multiplicação de algas. À medida que a população de algas cresce rapidamente, os níveis de oxigênio dissolvido aumentam. Logo as algas começam
morrem e são decompostos por bactérias aeróbicas, que utilizam oxigênio. À medida que mais algas morrem, a necessidade de oxigênio proveniente da decomposição aeróbica aumenta, o que
resulta em uma queda acentuada nos níveis de oxigênio. Após uma proliferação de algas, os níveis de oxigénio podem ser tão baixos que os peixes e outros organismos aquáticos sufocam e morrem.
| Tabela 2 | |
| Nível FAZER | Porcentagem de saturação DO |
| Supersaturação1 | 101% |
| Excelente | 90 – 100% |
| Apropriado | 80 – 89% |
| Aceitável | 60 – 79% |
| Pobre | 60% |
A temperatura é um fator importante na capacidade de dissolução do oxigênio, uma vez que o oxigênio, como todos os gases, tem solubilidades diferentes em temperaturas diferentes. Águas mais frias têm maior capacidade de oxigênio
dissolvido do que águas mais quentes. A atividade humana, como a retirada de folhagens ao longo de um riacho ou o lançamento de água quente utilizada em processos industriais, pode causar um aumento na temperatura da água ao longo de um determinado estreitamento do riacho. Isto resulta numa menor capacidade da corrente para dissolver o oxigénio.
Níveis esperados
A unidade mg/L2 é a quantidade de oxigênio gasoso
dissolvido em um litro de água. Ao relacionar as medições de OD com os níveis mínimos exigidos pelos organismos aquáticos, utiliza-se a unidade mg/L. O procedimento descrito neste documento abrange o uso de um Sensor de Oxigênio Dissolvido para medir a concentração de OD em mg/L. A concentração de oxigênio dissolvido pode variar de 0 a 15 mg/L. Os riachos frios das montanhas provavelmente terão concentrações de OD de 7 a 15 mg/L, dependendo da temperatura da água e da pressão do ar. Nos seus trechos mais baixos, rios e córregos podem apresentar uma concentração de OD entre 2 e 11 mg/L.
Ao analisar a qualidade da água de um córrego ou rio, é conveniente utilizar uma unidade diferente de mg/L. O termo saturação percentual é frequentemente usado para comparações de qualidade da água. A saturação percentual é a leitura de oxigênio dissolvido em mg/L dividida por 100% do valor de oxigênio dissolvido para água (na mesma temperatura e pressão do ar). A Tabela 2 mostra como a porcentagem de saturação se relaciona com a qualidade da água. Em alguns casos, a água pode exceder a saturação de 100% e ficar supersaturada por curtos períodos de tempo.
Resumo dos Métodos
O oxigênio dissolvido pode ser medido diretamente no local ou em amostras de água transportadas do local. As medições podem ser feitas no local, colocando o Sensor de Oxigênio Dissolvido diretamente no riacho, longe da costa, ou coletando uma amostra de água com um recipiente ou frasco e, em seguida, fazendo medições com o Sensor de Oxigênio Dissolvido de volta à costa. Amostras de água coletadas no local e transportadas de volta ao laboratório em frascos fechados devem ser armazenadas em recipientes com gelo ou em geladeira até a realização das medições. O transporte de amostras não é recomendado, pois a precisão dos resultados dos testes é reduzida.¨C9C
- A supersaturação pode ser prejudicial aos organismos aquáticos. Pode levar à doença chamada doença da bolha de gás.
- A unidade mg/L é numericamente igual às chamadas partes por milhão ou ppm.
Oxigênio Dissolvido¨C10C
¨C11C
Como funciona o sensor de oxigênio dissolvido
membrana¨C12C
membrana
platina (cátodo)
¨C13C
Ag/AgCl (ânodo)
KCl (aq)
Tampa de membrana
| ¨C14C |
O Sensor de Oxigênio Dissolvido é um eletrodo polarográfico tipo Clark que mede a concentração de oxigênio dissolvido em água e soluções aquosas. Um cátodo de platina e um ânodo de referência de prata/cloreto de prata em um eletrólito KCl são separados da amostra por uma membrana plástica permeável a gases.
¨C15C
tampa de membrana¨C16C
O eletrodo de platina possui uma tensão fixa aplicada a ele. O oxigênio é reduzido à medida que se difunde através da membrana em direção ao cátodo:
½ O2 + H2O + 2e- 2 OH-
A oxidação que ocorre no eletrodo de referência (ânodo) é:
Ag + Cl- AgCl + e-
Consequentemente, flui uma corrente que é proporcional à taxa de difusão do oxigênio e, portanto, à concentração de oxigênio dissolvido na amostra. Esta corrente é convertida em uma tensão proporcional, que é amplificada e lida por uma das interfaces Vernier.
¨C17C
Armazenamento do sensor de oxigênio dissolvido
Siga estas etapas ao armazenar o eletrodo:
- Armazenamento de longo prazo (mais de 24 horas): Remova a tampa da membrana e lave o interior e o exterior da membrana com água destilada. Agite a tampa da membrana para secar. Lave e seque também os elementos interiores do ânodo e do cátodo expostos (seque-os com papel absorvente de laboratório). Reinstale cuidadosamente a tampa da membrana no corpo do eletrodo para armazenamento. Não aperte muito.
- Armazenamento de curto prazo (menos de 24 horas): Armazene o Sensor de Oxigênio Dissolvido com a extremidade da membrana submersa em aproximadamente 1 polegada de água destilada.
Compensação Automática de Temperatura
O Sensor Vernier de Oxigênio Dissolvido possui compensação automática de temperatura porque utiliza um termistor incluído no corpo do sensor. A saída de temperatura deste sensor é usada para compensar automaticamente alterações na permeabilidade da membrana devido a alterações na temperatura. Se o sensor não tivesse compensação de temperatura, você notaria uma alteração na leitura de oxigênio dissolvido à medida que a temperatura mudasse, mesmo que a concentração real de oxigênio dissolvido na solução não mudasse.
Aqui estão dois exemplos de como funciona a compensação automática de temperatura:
- Se você calibrar o sensor de oxigênio dissolvido no laboratório a 25° C e pressão barométrica de 760 mm Hg (assumindo salinidade insignificante), o valor que você deve inserir para o ponto de calibração de oxigênio saturado deverá ser 8,36 mg/L (consulte a Tabela 3). Se você fizesse uma leitura em água destilada saturada com oxigênio, agitando com agitação rápida e vigorosa, obteria uma leitura de 8,36 mg/L. Se a amostra de água fosse então resfriada a 10°C sem agitação adicional, a água não permaneceria saturada (a água fria pode suportar mais oxigênio dissolvido do que a água quente). Portanto, a leitura do Sensor de Oxigênio Dissolvido com compensação de temperatura deve ser de 8,36 mg/L.¨C18C
- Se a solução for resfriada, entretanto, a 10° C e é constantemente agitado para que permaneça saturado pela solução adicional de oxigênio, a compensação de temperatura do sensor deve produzir uma leitura de 11,35 mg/L, que é o valor mostrado na Tabela 3. Observação: Compensação de temperatura não significa que a leitura de uma solução saturada será a mesma em duas temperaturas diferentes, uma vez que as duas soluções têm diferentes
concentrações de oxigênio Oxigênio dissolvido saturado vs. Temperatura
dissolvido e as leituras do sensor devem refletir essa diferença.
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Coletando Amostras em Água Salgada Oceânica ou Estuários
(em níveis de salinidade superiores a 1000 mg/L)
A concentração de oxigênio dissolvido para água saturada de ar em vários níveis de salinidade, DO(sal), pode ser calculada usando a fórmula:
DO(sal) = DO – (k•S)
- DO(sal) é a concentração de oxigênio dissolvido (em mg/L) em soluções de água salgada.
- DO é a concentração de oxigênio dissolvido para água destilada saturada com ar, conforme determinado na Tabela 3.
- S é o valor da salinidade (em ppt). Os valores de salinidade podem ser determinados usando o Eletrodo Seletivo de Íons de Cloreto Vernier ou o Sensor de Condutividade conforme descrito na atividade 40. Oxigênio Dissolvido¨C20C
- k é uma constante. O valor de k varia de acordo com a temperatura e pode ser determinado na Tabela 5.
| Tabela 5: Valores da constante de correção de salinidade | |||||||
| Temperatura. (°C) | Constante, k | Temperatura. (°C) | Constante, k | Temperatura. (°C) | Constante, k | Temperatura. (°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 calibração do oxigênio saturado DO na temperatura de 23° C e na pressão de 750 mm Hg, quando o Sensor de Oxigênio Dissolvido for usado em água do mar com valor de salinidade de 35,0 ppt.
Primeiro você deve encontrar o valor de oxigênio dissolvido na Tabela 3 (OD = 8,55 mg/L). Então temos que encontrar o valor de k na Tabela 5 a 23°C (k = 0,04662). Então você tem que substituir esses valores, bem como o valor da salinidade, na equação 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 ao realizar o ponto de calibração de saturação de OD (água saturada com ar), conforme descrito na Etapa 6. O Sensor de Oxigênio Dissolvido será agora calibrado para fornecer as leituras corretas de OD em amostras de água salgada com salinidade de. 35,0 pontos.
Importante: Para a maioria dos testes de oxigênio dissolvido, Não é necessário compensar a salinidade; Por exemplo, se o valor da salinidade for 0,5 ppt, usando 25° C e 760 mm Hg, o cálculo para OD(s) deverá ser:
DO(sal) = DO – (k•S) = 8,36 – (0,04498 • 0,5) = 8,36 – 0,023 = 8,34 mg/L
Em níveis de salinidade inferiores a 1,0 ppt, negligenciar esta correção significa um erro inferior a 0,2%.
