Hoy hablamos del OXÍGENO, preparate...
El oxígeno como elemento (tabla periódica), se encuentra alrededor nuestro
en muchas formas, no solo como gas. Está en el suelo, en el agua, en las
piedras, en las plantas y en vos mismo, ligado a otros elementos y en forma más
o menos estable. Ahora, en estado molecular O2, tal como está en el
aire cuando respiramos es otro tema, porque está solito. Y ahí el tipo se
vuelve, químicamente, muy reactivo, mucho más que en cualquier otra forma.
Estos gases de la atmósfera: N, CO2, y el mismo O2
se disuelven en el H2O en forma natural por difusión cuando entran
en contacto con la superficie, siguiendo la Ley de Henry:
OXÍGENO DISUELTO (OD)
El OD presente en el H2O, además de la atmósfera, lo aportan
las plantas acuáticas mediante su respiración vía fotosíntesis y la cantidad disuelta
se denomina Concentración [mg/lt].
Sí, pero tiene un límite que se llama Saturación, que en
el H2O a 25°C es 8,3mg/lt (100%), y es un estado de equilibrio hasta
que algo te cosume el O2, o el medio se dinamiza.
A la concentración en saturación se la llama Solubilidad
y es la cantidad de O2 que el H2O puede contener, y
depende de:
Bien, las causas son tantas como materia ingrese al medio: excesiva cantidad de materia degradable orgánica o inorgánica en el H2O
puede conducir, a medida que se descompone, a una depleción del OD, por lo que el OD se utiliza habitualmente
como un indicador de materia degradable en un medio
líquido
MEDICIÓN DEL OXÍGENO DISUELTO
Hoy día las cosas son más fáciles que antes, y es de esperar que así
sea, la tecnología al servicio de la ciencia como herramienta fundamental. Tenés a mano varios métodos:
Sólo demandan O2 los μOs?
Fijate que nuestro objetivo es saber la cantidad de MO que tiene tu
muestra, y si bien el valor de OD te indica cuánto O2 está disponible
para ser consumido por degradación, con ese consumo no determinás la
concentración de una sustancia específica, sino el efecto causado por una
combinatoria de sustancias y condiciones.
En el caso de MO, su aumento en la muestra te va a incrementar
la demanda de O2, ya que aumenta la biomasa microbiana (bacterias,
hongos) que la descompone, oxidándola por acción metabólica. Esto impacta
fuertemente en el nivel de OD si no se reabastece de manera rápida.
Pero
hay otra demanda de O2, una que indica su consumo por oxidaciones
químicas de toda la materia degradable en la muestra, sea orgánica
o inorgánica
DEMANDA BIOLÓGICA DE O2
Cuando los μOs ingieren la MO de una muestra, utilizan el OD de la
misma con el cual la metabolizan y transforman en energía para su crecimiento y
reproducción.
Estas demandas ocurren durante un período de tiempo variable que dependerá
del entorno: temperatura, concentración de nutrientes y enzimas disponibles
para los μOs. La cantidad de O2 requerido para oxidar completamente los diversos
compuestos orgánicos a través de generaciones de crecimiento, muerte, depleción
y canibalismo de los μOs, te va a representar la demanda total de O2
(DBOT).
Como estamos hablando de medidas, siempre hay una referencia de donde partir,
en este caso el H2O dentro de parámetros ambientalmente aceptados.
De pronto ingresa MO por el aporte de alguna vía de contaminación
específica.
En su frenesí alimenticio, los μOs provocan la desoxigenación del medio
causando un déficit del agente oxidante para su metabolismo, el O2, con lo que sobreviene:
Disminuye
así la población microbiana y se produce mayor concentración de MO en el H2O,
es decir:
Test BOD5
En 1908 la Royal Commission on Sewage Disposal (RCSD - UK of Great
Britain and Ireland), determinó el test DBO5 como el método más
apropiado para la cuantificación de polución orgánica en ríos y espejos de agua.
Propuso 5 días como período de duración del test para el agua de río a 20°C,
cuyo resultado indica
El test se basa en tener un ecosistema de μOs con enzimas capaces de
oxidar la MO disponible en la muestra, de la cual medís el OD antes y después
del período de incubación, donde ajustaste el factor de dilución. Utilizás botellas
de incubación de 300ml donde dosificás el H2O c de dilución con μOs
“semilla” y la almacenás por 5 días a oscuras y a 20°C.
Los μOs producen enzimas extracelulares que rompen los polímeros
orgánicos para que ellos accedan a los nutrientes, pero en el caso de muestras
provenientes de procesos industriales a veces se requieren enzimas
especializadas.
Más allá de los casos particulares, SIEMPRE debés utilizar culturas de
μOs adecuadas al medio a testear y es menester que lo tengas en cuenta a la
hora de las mediciones y cálculos. El resultado del test es la diferencia de
mediciones de DO luego de los 5 días de incubación:
Esta metodología se mantiene virtualmente sin cambios a pesar de sus
deficiencias, y la utilizás como herramienta para medir la “robustez” de la
contaminación. No determinás concentración de un componente o familia, para eso
usás TOC y/o TN
El término BOD refiere al uso o consumo de O2 durante la
oxidación aeróbica de donadores de electrones tales como el C orgánico
biodegradable y el N en forma de NH3 o NH₄⁺.....DA
#4-6!
Para ponerle luz a esto mirá este gráfico
Las curvas te muestran cómo los μOs consumen el OD en función del
tiempo, para metabolizar primero los compuestos carbonados cDBO y luego los
nitrogenados nDBO. En términos generales, podés verificar que el DBO Total te
va a dar:
Como podés ver, si dejás la muestra incubando, los μOs continúan
procesando la MO llegando a un valor asintótico denominado DBO Final, con
aporte tanto de ambos compuestos. En el caso del Cdbo, se reducen tanto las moléculas
orgánicas altamente degradables (azúcares) como las refractarias (celulosa),
principalmente a CO2 y H2O, casi totalmente durante los
primeros 5 días y luego te queda un remanente cercano a cero. Para el nBOD, los
μOs comienzan a procesar compuestos nitrogenados, básicamente proteínas, a los
7 días de iniciado el test y reducen principalmente el NH3 a NO₂⁻ y
luego a NO3⁻.
DEMANDA QUÍMICA DE O2
Hasta aquí atacamos la MO por su parte biodegradable utilizando su
demanda de O₂ (mayor demandante), nos queda un resto oxidable en la canasta (componentes
inorgánicos como sulfuros, sulfitos, yoduros, etc.) que también presenta una demanda
similar en su proceso oxidativo, y también se puede cuantificar.
Como ves, son métodos complementarios, ambos cuantifican demanda de O₂
pero uno lo hace mediante recursos biológicos (DBO) y el otro, químicos (DQO).
Si bien el mayor contribuyente a la DQO es la MO disuelta o en suspensión,
también contribuyen al resultado final algunos componentes inorgánicos
presentes en el agua.
Si tenés ambos valores, DBO5 y DQO, podés inferir
rápidamente el índice de degradabilidad de la muestra haciendo su correlación,
porque te va a ser de utilidad cuando las proporciones y tipos de materia en el
sustrato se mantienen relativamente constantes.
TEST DQO
La metodología de medición está estandarizada por la
Este organismo regula y recomienda métodos y procesos para el análisis
de aguas residuales a nivel global, y en relación al DQO, te recomiendan la
determinación de la demanda de OD midiendo la cantidad de O2 consumido
mediante métodos titrimétricos o fotométricos.
Método titrimétrico:
Se basa en la oxidación química de compuestos orgánicos (mayoritarios)
e inorgánicos de una muestra, disueltos con dicromato de potasio (K2Cr2O7)
en una solución de ácido sulfúrico (H2SO4), donde el O2
consumido para la conversión de compuestos orgánicos se mide en [mgO2/lt].
Entre un 95 y 100% de la MO presente puede ser oxidada mediante el dicromato.
Método fotométrico:
Se basa en la medida de la absorbancia de una solución a una longitud
de onda específica empleando fuentes de luz como radiación electromagnética. La
absorbancia está relacionada linealmente con la concentración de la sustancia
que se quiere medir por la ley de Lambert-Beer. Se utiliza un medio oxidante el
cual reacciona con la MO de la muestra reduciéndose a un ion que absorbe luz en
el espectro visible, donde la cantidad de luz absorbida es medida por un
espectrómetro que la convierte en [mgO2/lt] utilizando curvas de
calibración.
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