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El oxígeno disuelto es crucial para que los ecosistemas fluviales y lacustres sustenten la vida aeróbica. El método de valoración Azide-Winkler permite cuantificar la cantidad de oxígeno disuelto en muestras de agua superficial.
El oxígeno gaseoso disuelto en el agua superficial es necesario para la supervivencia de los organismos que viven en ella; descomponedores críticos para el reciclaje de materiales biogeoquímicos en el ecosistema, o especies de peces preferidas para el consumo humano. A medida que los niveles de oxígeno caen por debajo de lo normal en los sistemas de agua, la calidad del agua se ve dañada y los organismos comienzan a morir.
El método de valoración de Azida-Winkler es una prueba estándar para determinar la concentración de oxígeno disuelto en una muestra. El tiosulfato de sodio se utiliza para valorar el yodo, que está relacionado estoquiométricamente con la cantidad de oxígeno disuelto en la muestra.
Este video ilustrará los principios detrás de la cuantificación de oxígeno disuelto, el proceso de realizar la valoración de Azide-Winker y la interpretación de las medidas de oxígeno disuelto.
La eutrofización es la introducción de un exceso de nutrientes en un ecosistema. Esto hace que las poblaciones de algas crezcan rápidamente hasta convertirse en densas esteras, lo que se conoce como floraciones de algas. Estas esteras pueden provocar hipoxia, o niveles bajos de oxígeno, al bloquear el intercambio de gases en la superficie, e impedir la fotosíntesis al bloquear la luz solar. Los organismos que respiran oxígeno comienzan a morir, lo que provoca un aumento de la materia orgánica, que a su vez provoca un aumento de los descomponedores dependientes del oxígeno, agotando aún más los recursos de oxígeno. Finalmente, los organismos móviles dependientes del oxígeno se alejan, dejando una zona muerta sin vida aeróbica.
Para probar el nivel de oxígeno disuelto en una fuente de agua, se puede usar el método Azide-Winkler para medir el oxígeno disuelto directamente en el campo, o se pueden fijar muestras y llevarlas al laboratorio para su posterior análisis.
El sulfato de manganeso y el hidróxido de potasio se añaden a la muestra, formando hidróxido de manganeso. Esto reduce el oxígeno disuelto, formando un precipitado marrón. Se agrega un reactivo de yoduro-azida alcalino para corregir la presencia de nitratos encontrados en las muestras de aguas residuales que pueden interferir con el procedimiento de oxidación.
El ácido sulfúrico añadido acidifica la solución y disuelve el precipitado. Este nuevo compuesto oxida el yoduro del reactivo alcalino yodo-azida a yodo.
A continuación, se agrega un indicador de almidón que se volverá azul en presencia de yodo. El tiosulfato, que convierte el yodo de nuevo en yoduro, se utiliza para valorar el yodo. Cuando se complete la valoración, la solución azul se volverá incolora. La cantidad de oxígeno disuelto en la muestra es proporcional a la cantidad de tiosulfato necesaria para convertir la solución de azul a incolora.
Ahora que estamos familiarizados con los principios detrás de la medición del oxígeno disuelto en muestras de agua, echemos un vistazo a cómo se lleva a cabo esto en el campo y en el laboratorio.
El experimento comenzará en el sitio de recolección. Primero, recoja la muestra de agua en una botella transparente de 300 ml de DBO. A continuación, mida y registre la temperatura del agua de la fuente de agua. Añada con cuidado 2 ml de sulfato manganoso a la muestra insertando la punta de la pipeta bajo la superficie del agua y dispense lentamente para evitar la formación de burbujas.
Usando la misma técnica, agregue 2 mL de reactivo de yodo-azida alcalina e inmediatamente inserte el tapón, inclinando ligeramente el frasco para que no quede aire atrapado en el frasco.
Invierta con cuidado varias veces para mezclar la solución, teniendo cuidado de no crear burbujas de aire. Se formará un precipitado, causando una apariencia turbia. Deje que el precipitado de la solución se asiente y luego mezcle bien invirtiendo la botella varias veces antes de dejar que se asiente nuevamente. Las muestras deben sellarse con una pequeña cantidad de agua desionizada rociada alrededor del tapón, luego envolverse en papel de aluminio y asegurarse con una banda elástica. La muestra ya está fija y puede transportarse de vuelta al laboratorio.
Una vez que las muestras se han fijado, se transportan al laboratorio para su posterior análisis. Primero, sosteniendo la punta de la pipeta justo por encima de la superficie de la muestra, agregue 2 mL de ácido sulfúrico concentrado a la muestra. Invierta varias veces para disolver el precipitado. Usando un matraz de vidrio y una pipeta calibrada, valore 200 mL del agua de muestra pretratada con tiosulfato de sodio estandarizado 0.025 N, agitando y mezclando continuamente hasta que se forme un color pajizo pálido.
Una vez que la solución esté de color pajizo, agregue 2 gotas de 1 ml de solución indicadora de almidón y revuelva para mezclar. La solución se volverá azul. Continúe la valoración, agregando una gota de tiosulfato de sodio a la vez y mezclando lentamente con una barra agitadora hasta que el azul se disipe y la solución se vuelva incolora. Sostenga la muestra contra una hoja de papel blanco para mejorar la visualización. Registre el volumen de tiosulfato añadido.
La concentración de oxígeno disuelto es proporcional al volumen de tiosulfato de sodio añadido a la muestra. Cada mililitro añadido equivale a 1 mg/L, o partes por millón, de oxígeno disuelto.
La cantidad máxima de oxígeno que se puede disolver en el agua varía según la temperatura del agua. Las mediciones de oxígeno disuelto en mg/L se convierten a porcentaje de saturación utilizando la temperatura del agua y una tabla de conversión. La saturación de 91 a 110% de oxígeno disuelto se considera excelente; Entre el 71 y el 90% es bueno, el 51-70% es regular y por debajo del 50% es malo.
Los niveles de oxígeno disuelto de 6 mg/L son suficientes para sustentar a la mayoría de las especies acuáticas. Los niveles por debajo de 4 mg/L son estresantes para la mayoría de los animales acuáticos, por lo que la biodiversidad se verá afectada. El agua que contiene menos de 2 mg/L de oxígeno disuelto no favorecerá la vida acuática aeróbica.
La capacidad de cuantificar la cantidad de oxígeno disuelto en una fuente de agua también tiene métodos alternativos y muchas aplicaciones prácticas relevantes. Algunos de ellos se exploran aquí.
El oxígeno disuelto y la temperatura también se pueden medir utilizando un monitor LabQuest portátil con sondas de oxígeno disuelto y temperatura. Para el oxígeno disuelto, conecte la sonda al canal 1. Las unidades deben estar en mg/L. Sumerja la sonda en la muestra de agua, haciendo circular la sonda lentamente a través de la muestra para evitar consumir oxígeno en un área localizada. Cuando las lecturas parezcan estabilizarse, registre el valor.
La mayoría de los peces requieren niveles moderados a buenos de oxígeno disuelto en sus hábitats para prosperar y reproducirse. En el caso de las piscifactorías, que pueden ocupar lagos o arroyos artificiales o naturales, la posibilidad de analizar los niveles de oxígeno disuelto puede ayudar a los administradores de las granjas a elegir un buen lugar de instalación inicial o a realizar un seguimiento de la salud de sus piscinas o arroyos.
El monitoreo del oxígeno disuelto también puede ser útil para el manejo y la conservación del hábitat. Si una región lacustre o fluvial contiene flora o fauna protegida o en peligro de extinción, el monitoreo de los niveles de oxígeno disuelto puede dar una indicación de la salud del ecosistema. Si los niveles cambian rápidamente, esto podría indicar peligro para las especies protegidas, y puede indicar que se debe implementar una estrategia de intervención de manejo.
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, la EPA, sugiere una serie de medidas para corregir los niveles de oxígeno disuelto en los ecosistemas. Estos incluyen el uso correcto y mínimo de fertilizantes, el tratamiento adecuado de las aguas residuales, la no descarga de aguas residuales de los barcos y la preservación de los ríos, arroyos y humedales adyacentes. La reducción de los óxidos de nitrógeno mediante la minimización del uso de electricidad y automóviles y la elección de motores de embarcaciones más eficientes también puede ayudar a mantener niveles adecuados de oxígeno disuelto en los recursos hídricos.
Acabas de ver la introducción de JoVE a la medición del oxígeno disuelto en aguas superficiales. Ahora debe comprender los principios detrás de la medición de oxígeno disuelto, cómo cuantificar el oxígeno disuelto en sus propias muestras de agua y cómo interpretar sus hallazgos y sus implicaciones para el medio ambiente. ¡Gracias por mirar!
