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Nutrientes en ecosistemas acuáticos

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Nutrients in Aquatic Ecosystems

1.3: Using GIS to Investigate Urban Forestry

1.15: Analysis of Earthworm Populations in Soil

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10:48 min

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April 30, 2023

Overview

Fuente: Laboratorios de Margaret obrero y Kimberly Frye – Universidad de Depaul

Nitrógeno y fósforo son nutrientes esencial para las plantas encontradas los ecosistemas acuáticos y ambos son monitoreados como parte de la prueba de la calidad del agua porque en cantidades excesivas puede causar importante de agua problemas de calidad.

Nitrógeno en el agua se mide como el nitrato de forma común (₃^–) que es disuelto en agua y fácilmente absorbido por photosynthesizers como algas. La forma común de fósforo medido es fosfato (PO₄^{3 –}), que es fuertemente atraído por las partículas de sedimento así como disuelto en agua. En cantidades excesivas, ambos nutrientes pueden causar un aumento en el crecimiento de plantas acuáticas (algas floración, figura 1) que puede alterar los niveles de luz, temperatura y oxígeno en el agua abajo y llevar a la eutrofización e hipoxia (bajo oxígeno disuelto en el agua) formando una «zona muerta» de ninguna actividad biológica. Fuentes de nitratos y fósforo incluyen plantas de tratamiento de aguas residuales, la escorrentía de césped fertilizado y tierras agrícolas, sistemas sépticos defectuosos, escurrimiento de estiércol animal y descarga de residuos industrial.

Figura 1. Algales
Tomada en 2011, la espuma verde que se muestra en esta imagen era la floración de algas peor que Lago Erie ha experimentado en décadas. Registro resorte torrenciales lluvias lavaron el fertilizante en el lago, promoviendo el crecimiento de microcistina producir floraciones de cianobacterias. Filamentos verdes vibrantes se extienden desde la costa norte.

Principles

Concentraciones de nitrato y fosfato pueden medirse en muestras de agua mediante reactivos químicos conocidos que causan la muestra cambiar de color en presencia de un nutriente específico, con cada vez mayor intensidad de color que indica una mayor concentración de los nutrientes. Para asegurar la liberación de cualquier fosfato moléculas que estén adheridos a sedimentos en el agua, las muestras de fósforo son digeridas químicamente y con calor para liberar bonos de fosfato para una medida de fosfato total en la muestra.

Para cuantificar la intensidad del color producida por el reactivo, se utiliza un espectrofotómetro para medir la longitud de onda específica de luz que corresponde con cada color causada por los nutrientes y sus reactivos (ámbar de nitratos, fosfatos azul). El espectrofotómetro luego envía un haz de luz a través de cada muestra para medir la cantidad de esa luz que es absorbida por el color (absorbancia). Más oscuro el color, mayor será la absorbancia. El espectrofotómetro convierte entonces la absorbancia en una muestra concentración de nutrimentos (mg/L) basada en ensayos de concentración conocida.

Procedure

1. medida de nitrógeno en la muestra

En el espectrofotómetro, encontrar el programa para el nitrato (con el manual o instrumento de menú) y escriba el número de programa.
Pipetear 10 mL de la muestra de agua en uno de los tubos de muestras. Vierta esto en uno de los tubos de muestras.
Repita para un segundo tubo de muestra.
Añadir el contenido de una almohadilla de polvo de reactivo de nitrato a un tubo de muestra.
Tapa los tubos de muestra.
En el espectrofotómetro, pulse temporizador y enter para iniciar un período de reacción para el reactivo. Agitar la muestra vigorosamente hasta que el tiempo de reacción y los pitidos del temporizador. Muestra comenzará a ámbar.
Pulse enter. Comenzará un período de reacción de segunda 5 min.
Después de que el temporizador suene la segunda vez, limpie el exterior de los dos tubos de muestra con una toalla de papel sin pelusa.
Coloque el tubo de muestra sin tubo (en blanco) en el espectrofotómetro.
Cubrir bien el celular con la tapa del instrumento a la luz ambiental es bloqueada.
No cero el espectrofotómetro para lectura de 0.0 mg/L₃-N.
Retire la celda en blanco y coloque la celda de muestra con el reactivo en el soporte de la célula. Cubrir bien la celda de muestra con la tapa del instrumento.
Oprima leer. El cursor se moverá a la derecha, luego los resultados en mg/L que no₃-N se mostrará.

2. medir fósforo en la muestra

Medir a 5,0 mL de la muestra de agua con una pipeta.
Vierta agua medido en un tubo de muestras.
Añadir el contenido de una almohadilla de polvo persulfato de potasio para fosfonato al tubo de muestra.
Cerrar herméticamente el tubo y agitar para disolver.
Etiqueta de la parte superior de la tapa del tubo y coloque el tubo en un reactor de bacalao (en una campana química) y el calor durante 30 minutos.
Colocar en una gradilla para tubos de prueba y deje que se enfríe a temperatura ambiente.
Usando un cilindro graduado, medir 2 mL de hidróxido de sodio N 1.54.
Vierta esto en el tubo de muestra. La tapa y mezcle.
En el espectrofotómetro, encuentra el número de programa de fosfato (con el manual o instrumento de menú) y escriba el número de programa.
Limpie el exterior del tubo de muestra con una toalla de papel sin pelusa.
Coloque el tubo de ensayo que está mirando hacia el frente del instrumento.
Coloque la tapa en el tubo de ensayo.
Sacar el tubo de ensayo y añada el contenido de la almohada de polvo reactivo adquirido por el método de ácido ascórbico.
La tapa firmemente y agitar durante 10-15 s.
Pulsa el temporizador y escriba. Comenzará un período de espera de 2 minutos.
Después de que el temporizador suene, limpie el exterior del tubo de ensayo con una toalla de papel sin pelusa.
Coloque el tubo de ensayo en el instrumento con el logotipo hacia el frente del instrumento.
Coloque la tapa sobre el tubo de ensayo.
Oprima leer. La pantalla mostrará los resultados en mg/L.

Nitrógeno y fósforo son nutrientes encontraron en los ecosistemas acuáticos, sin embargo, en cantidades excesivas, pueden causar problemas de calidad de agua significativo esencial para las plantas. Nitrógeno y fósforo en el agua se encuentran normalmente en las formas de nitrato y fosfato, respectivamente. Ambos nutrientes se disuelven en agua y son fácilmente absorbidos por photosynthesizers como algas.

Nitratos y fosfatos entran en los sistemas de agua a través de la escorrentía de agua dulce de plantas de tratamiento de aguas residuales, césped fertilizado las tierras agrícolas, sistemas sépticos defectuosos y descarga de residuos industrial. En cantidades excesivas, ambos nutrientes pueden causar un aumento en el crecimiento de plantas acuáticas y las floraciones de algas, llamadas eutrofización. Estas floraciones de algas viven en la superficie del agua, con el fin de tener acceso fácilmente a la luz del sol y oxígeno.

Como resultado, eutrofización evita el agua niveles de acceso a la luz del sol y el oxígeno en el aire. Cuando las algas mueren, se hunden en los niveles más bajos de agua y se descomponen, consumen oxígeno en el agua más profundo causando hipoxia o niveles bajos de oxígeno disuelto. Privadas de oxígeno y cortado de reabastecimiento, las aguas profundas se convierte en una zona muerta. Como resultado, peces y otros organismos mueren en números masivos. Las zonas muertas son frecuentes en los océanos y lagos, principalmente en zonas urbanas altamente pobladas del mundo.

Este video será introducir la metodología para medición de nitratos y las concentraciones de fosfato en el agua superficial y demostrar las mediciones en el laboratorio.

Nitrógeno en el agua se divulga en términos de “nitrato como nitrógeno”. La frase “nitrato como nitrógeno” se refiere a la cantidad de nitrógeno en forma nítrica. Por lo tanto, la concentración de nitrato como nitrógeno se puede convertir para concentración usando los cocientes de los pesos moleculares de nitrógeno y nitrato del nitrato.

La concentración de nitrato se mide utilizando el método de reducción de cadmio. El metal cadmio reduce los nitratos a nitritos, y luego los iones nitrito reaccionan con el ácido sulfanílico para formar una sal de diazonio intermedio. La sal de diazonio entonces parejas con ácido gentísico y forma un compuesto de color ámbar. Más oscuro el color ámbar, cuanto mayor sea la concentración de nitrato en la muestra.

La concentración de fósforo en muestras de agua se divulga de manera similar, en cuanto a la cantidad de fósforo en forma fosfato. La conversión entre la concentración de fosfato y la concentración de fosfato como el fósforo se puede completar fácilmente usando el peso molecular. Los fosfatos están presentes en el agua en muchas conformaciones diferentes. Todos los fosfatos deben convertirse primero a ortofosfatos a través hidrólisis mediante el calentamiento de las muestras con ácido y potasio persulfato.

El método de ácido ascórbico/molibdato se utiliza para calcular la concentración de ortofosfato. Ortofosfatos reaccionan con el molibdato de sodio en condiciones ácidas para producir un complejo de fosfato/molibdato. Ácido ascórbico se usa entonces para reducir el complejo, produciendo un producto coloreado azul. Para cuantificar la intensidad del color producida por el reactivo en ambos experimentos, se utiliza un colorímetro para medir la cantidad de luz absorbida por las especies coloreadas. La absorbancia se convierte entonces en concentración.

El siguiente experimento demostrará el análisis de nitrato y las concentraciones de fosfato en muestras de agua con premezclado paquetes de reactivo para realizar esta técnica colorimétrica.

Para comenzar la medición de nitrógeno, encuentra el programa de nitrato en el colorímetro y el número de programa correspondiente de entrada o establecer el colorímetro para medir en 420 nm. Medir 10 mL de la muestra de agua, pipeta en un tubo de muestra y el tubo de la etiqueta. Preparar un segundo tubo idéntico y etiquetarla como el espacio en blanco.

Agregar el contenido de un premezclado cadmio reducción método reactivo paquetes al tubo de muestras. Tapa los tubos de muestra. Comienza el periodo de 1 min de reacción para el reactivo de la sincronización. Agitar el tubo vigorosamente a mano hasta que se complete el tiempo de reacción.

Fijar el tubo de y comenzar un segundo período de reacción de 5 minutos para permitir que el cadmio reducir el nitrógeno. Cuando el período de reacción, limpie los tubos con una toalla de papel sin pelusa.

Coloque el tubo de muestra con ningún reactivo, etiquetado como el espacio en blanco, en el colorímetro. Asegúrese de que no hay etiquetas de interfieran en la trayectoria de la luz. Cubrir bien el celular con la tapa del instrumento para asegurar que se bloquea toda la luz ambiente de la cámara de muestra.

Calibre el colorímetro con el espacio en blanco para una lectura de nitrato de 0.0 mg/L como nitrógeno. Retire el tubo en blanco y coloque el tubo de muestra en el portamuestras y vuelva a colocar la tapa del instrumento. Medir la absorbancia de la muestra y muestra la concentración de nitrato como nitrógeno de la muestra.

La medición de fósforo en una muestra de agua es similar a la medición de nitrógeno. Primero, medir 5 mL de la muestra de agua y pipeta en una muestra de tubo. Añadir el contenido de una almohadilla de polvo premezclado potasio persulfato para fosfonato al tubo de muestra.

Cerrar herméticamente el tubo y agitar para disolver el polvo. Etiqueta de la parte superior de la tapa. Coloque el tubo en el reactor en una campana y calentar durante 30 min a 150 ° C. Tras el calentamiento, retire el tubo del reactor, colocar en una gradilla para tubos y deje que se enfríe a temperatura ambiente.

A continuación, ajustar el pH mediante la adición de 2 mL 1,54 M de hidróxido de sodio al tubo de muestras. Tapa el tubo y mezclar. En el colorímetro, localice el número de programa para el fosfato y escriba el número de programa o ajustar el espectrofotómetro para medir la absorbancia a 880 nm.

Limpie el tubo de muestra con una toallita libre de pelusas y cargar el tubo de ensayo en el colorímetro. Asegúrese de que no hay etiquetas de interfieran en la trayectoria de la luz en el instrumento. Coloque la tapa sobre el instrumento y calibrar utilizando la muestra como el blanco.

Retire el tubo del instrumento y añadir el contenido de un paquete de premezclado ácido ascórbico Método reactivo al tubo de ensayo. Cerrar herméticamente el tubo y agite el tubo para mezclar. Coloque el tubo en un estante e iniciar un período de 2 min de reacción mediante un temporizador.

Después de que el período de la reacción el color de la solución debe ser azul. Limpie el exterior del tubo con una toalla libre de pelusa. Coloque el tubo de ensayo en el instrumento con todas las etiquetas de fuera de la trayectoria de la luz.

Cierre la tapa de la cámara de muestra y presione el botón de lectura. Los resultados se mostrarán en mg/L. Si usando un espectrofotómetro mide la absorbancia de la muestra a 880 nm.

Se compararon las concentraciones de nitrato y fosfato en un rama del río Metropolitana en 5 sitios diferentes de la muestra en este experimento.

Agua de río limpia normalmente contiene de 0 a 1 mg/L de nitrato-nitrógeno y 0 a 0.03 mg/L de fosfato fósforo. Concentraciones de entre 3 a 5 mg/L de nitrato-nitrógeno y 0,03 a 0,1 mg/L de fosfato fósforo se considera alto y por encima de estos rangos considerados eutróficas.

Los niveles de nitrato y fosfato eran altos en 3 de los 5 sitios de muestreo. Del mismo modo, las concentraciones medias de nitrato y fosfato fueron en comparación con aguas arriba y aguas abajo de una planta de tratamiento de agua. La medida aguas arriba representa agua no tratada, mientras que la medición aguas abajo representa el escurrimiento de la planta de tratamiento.

La medida aguas abajo fue baja en fosfatos debido a la eliminación de materia orgánica durante el proceso de tratamiento. Sin embargo, concentraciones de nitratos promedio fueron más altas aguas abajo, indicando entradas nitrato posible cerca de la zona de descarga, posiblemente de fertilizante de césped.

Comprender el contenido de nutrientes de la escorrentía y su efecto resultante sobre la vida de la planta marina es muy importante a la preservación de nuestros ecosistemas naturales.

En el ejemplo siguiente, microorganismos marinos fueron estudiados en entornos remotos como los arrecifes. Estos resultados pueden ayudar a aclarar el cambio de poblaciones microbianas debido a concentraciones de nitratos y las floraciones algales resultantes.

Se recolectaron muestras de agua en recipientes que quedan cerrados al ambiente externo para prevenir la contaminación. Microbios se recolectaron en un filtro de 0,22 μm. El agua filtrada se analizó para examinar las impurezas inorgánicas. Análisis de metagenómica encontró que la transferencia de material genético microbiano se correlacionó positivamente con la concentración de nitrato.

Para combatir la eutroficación, es importante entender el escurrimiento del suelo y el destino y transporte de contaminantes en el suelo. En el ejemplo siguiente, lluvia fue simulada, y el destino de los contaminantes en el suelo estudiado. Cajas de suelo se llena de contaminantes que contienen suelo de interés, en este caso urea, una forma común de fertilizante nitrogenado. Con el mismo procedimiento se pueden estudiar las moléculas que contienen fósforo. Precipitación fue simulada bajo diferentes condiciones, y el escurrimiento recogidos y analizados.

Similar a la del último ejemplo, el escurrimiento también se puede estudiar al aire libre en entornos naturales. Aquí, un centro de investigación de escurrimiento fue construido en un área urbana. Se construyó un muro de contención para evitar la contaminación de la escorrentía a otras áreas y para permitir la recolección de agua controlada. Áreas de terreno fueron separadas, para evitar el movimiento lateral del agua. Se realizaron estudios de escurrimiento de agua utilizando sistemas de riego. Escurrimiento de agua fue recogido y completado un análisis químico para determinar contaminantes en el agua.

Sólo ha visto introducción de Zeus para análisis de nutrientes en el agua de la superficie del agua. Ahora debe comprender los problemas relacionados con el escurrimiento de agua y eutrofización y cómo medir el contenido de nutrientes en muestras de agua. ¡Gracias por ver!

Results

Figura 2. Gráfico de comparación de nitratos entre los tipos de uso de tierra diferentes (subdesarrollados, agrícolos y urbanos).

Concentraciones de nitrato promedio en comparación con aguas arriba y aguas abajo de una planta de tratamiento de agua (figura 3). La medida aguas abajo representa el cumplimiento del tratamiento.

Figura 3. Promedio de concentraciones de nitrato en comparación con aguas arriba y aguas abajo de una planta de tratamiento de agua. La medida aguas abajo representa el cumplimiento del tratamiento.

Figura 4. Gráfico de fósforo para diferentes lugares a lo largo del río Chicago.

Promedio de las concentraciones de fosfato en comparación con aguas arriba y aguas abajo de una planta de tratamiento de agua (figura 5). La medida aguas abajo representan el cumplimiento del tratamiento.

Figura 5. Promedio de las concentraciones de fosfato en comparación con aguas arriba y aguas abajo de una planta de tratamiento de agua. La medida aguas abajo representan el cumplimiento del tratamiento.

Applications and Summary

Altas concentraciones de nitratos y fósforo pueden estimular condiciones eutróficas en el agua causando algales que afecte negativamente a otros factores de calidad de agua como oxígeno disuelto, temperatura y otros indicadores. Nitratos exceso pueden llevar al agua hipóxica (niveles bajos de oxígeno disuelto) ya no capaces de soportar vida aeróbica creando una “zona muerta”, donde muertes masivas de especies no móviles y especies móviles alejar a otras aguas. Las zonas muertas están ocurriendo a nivel global en las regiones costeras donde convergen gran cantidad de nutrientes de alto escurrimiento y aguas residuales, y vida acuática es la más altamente concentrado (figura 6). Dos de las más grandes zonas muertas están en el Baltic Sea donde 49.000 km²de agua contenía en promedio menos de 2 mg/L de oxígeno disuelto y el Golfo de México norte con una zona muerta en 17.353 km².

Figura 6. Zonas muertas marinas por todo el mundo
Círculos rojos muestran la ubicación y el tamaño de muchas zonas muertas. Puntos negros muestran zonas muertas de tamaño desconocido. Azul más oscuro en esta imagen muestran altas concentraciones de materia orgánica particulada, una indicación de las aguas excesivamente fértiles que puede culminar en zonas muertas. El tamaño y el número de zonas muertas marinas, áreas donde el agua profunda es tan bajo en oxígeno que criaturas marinas no pueden sobrevivir disuelven — han crecido explosivamente en el pasado medio siglo. No es casualidad que las zonas muertas se producen aguas abajo de los lugares donde la densidad de población humana es alta (más oscuro marrón).

Transcript

Nitrogen and phosphorus are essential plant nutrients found in aquatic ecosystems, however, in excess amounts, they can cause significant water quality problems. Nitrogen and phosphorous in water are typically found in the forms of nitrate and phosphate, respectively. Both nutrients are dissolved in water and are readily absorbed by photosynthesizers such as algae.

Nitrates and phosphates enter the water systems through freshwater runoff from wastewater treatment plants, fertilized lawns and agricultural lands, faulty septic systems, and industrial waste discharge. In excess amounts, both nutrients can cause an increase in aquatic plant growth and algae blooms, called eutrophication. These algae blooms live at the water surface, in order to easily access oxygen and sunlight.

As a result, eutrophication prevents lower water levels from access to sunlight and oxygen in the air. When the algae die, they sink into the lower water levels and decompose, consuming oxygen in the deeper water causing hypoxia, or low dissolved oxygen levels. Starved of oxygen, and cut off from resupply, the deep water becomes a dead zone. As a result, fish and other organisms die in massive numbers. Dead zones are widespread in the world’s oceans and lakes, predominantly in highly populated urban areas.

This video will introduce the methodology for measuring nitrate and phosphate concentrations in surface water, and demonstrate the measurements in the laboratory.

Nitrogen in water is reported in terms of “nitrate-as-nitrogen.” The phrase “nitrate-as-nitrogen” refers to the amount of nitrogen in nitrate form. Therefore, the nitrate-as-nitrogen concentration can be converted to nitrate concentration using the ratios of the molecular weights of nitrogen and nitrate.

The nitrate concentration is measured using the cadmium reduction method. The cadmium metal reduces the nitrates to nitrites, then the nitrite ions react with sulfanilic acid to form an intermediate diazonium salt. The diazonium salt then couples with gentisic acid, and forms an amber-colored compound. The darker the amber color, the higher the concentration of nitrate in the sample.

The concentration of phosphorus in water samples is reported similarly, in terms of the amount of phosphorus in phosphate form. The conversion between phosphate concentration and phosphate-as-phosphorus concentration can be easily completed using molecular weight. Phosphates are present in water in many different conformations. All phosphates must first be converted to orthophosphates through hydrolysis by heating samples with acid and potassium persulfate.

The ascorbic acid/molybdate method is used to calculate orthophosphate concentration. Orthophosphates react with sodium molybdate in acidic conditions to produce a phosphate/molybdate complex. Ascorbic acid is then used to reduce the complex, producing a blue colored product. To quantify the color intensity produced by the reagent in both experiments, a colorimeter is used to measure the amount of light absorbed by the colored species. The absorbance is then converted to concentration.

The following experiment will demonstrate the analysis of nitrate and phosphate concentrations in water samples using pre-mixed reagent packets to perform this colorimetric technique.

To begin the nitrogen measurement, find the program for nitrate on the colorimeter, and input the appropriate program number or set the colorimeter to measure at 420 nm. Measure 10 mL of the water sample, pipet into a sample tube, and label the tube. Prepare a second identical tube, and label it as the blank.

Add the contents of one premixed cadmium reduction method reagent packets to the sample tube. Cap both sample tubes. Begin timing the 1-min reaction period for the reagent. Shake the tube vigorously by hand until the reaction time is complete.

Set the tube down, and begin a second 5-min reaction period to allow for the cadmium to reduce nitrogen. When the reaction period is over, wipe both tubes clean with a lint-free paper towel.

Place the sample tube with no reagent, labeled the blank, in the colorimeter. Ensure that no labels interfere with the light path. Tightly cover the cell with the instrument cap to ensure that all ambient light is blocked from the sample chamber.

Calibrate the colorimeter with the blank for a reading of 0.0 mg/L nitrate as nitrogen. Remove the blank tube and place the sample tube in the sample holder, and replace the instrument cap. Measure the sample absorbance, and display the concentration of nitrate as nitrogen in the sample.

The measurement of phosphorus in a water sample is similar to the measurement of nitrogen. First, measure 5 mL of the water sample and pipet it into a sample tube. Add the contents of one pre-mixed potassium persulfate powder pillow for phosphonate to the sample tube.

Cap the tube tightly and shake to dissolve the powder. Label the top of the cap. Place the tube in the reactor in a hood, and heat for 30 min at 150 °C. After heating, remove the tube from the reactor, place it in a tube rack, and allow it to cool to room temperature.

Next, adjust the pH by adding 2 mL of 1.54 M sodium hydroxide to the sample tube. Cap the tube and mix. On the colorimeter, locate the program number for phosphate and enter the program number, or set the spectrophotometer to measure absorbance at 880 nm.

Clean the sample tube with a lint-free wipe, and load the test tube into the colorimeter. Make sure that no labels interfere with the light path in the instrument. Place the cover on the instrument, and calibrate using the unreacted sample as the blank.

Remove the tube from the instrument, and add the contents of a premixed ascorbic acid method reagent packet to the test tube. Cap the tube tightly, and shake the tube to mix. Place the tube in a rack, and initiate a 2-min reaction period using a timer.

After the reaction period is over the solution color should be blue. Clean the outside of the tube with a lint free paper towel. Place the test tube into the instrument with all labels out of the light path.

Close the sample chamber cover and push the READ button. The results will be shown in mg/L. If using a spectrophotometer, measure the sample absorbance at 880 nm.

The concentrations of nitrate and phosphate in a metropolitan river branch were compared at 5 different sample sites in this experiment.

Clean river water typically contains 0 to 1 mg/L of nitrate-nitrogen and 0 to 0.03 mg/L of phosphate-phosphorus. Concentrations between 3 to 5 mg/L of nitrate-nitrogen and 0.03 to 0.1 mg/L of phosphate-phosphorus is considered high, and above these ranges considered eutrophic.

The nitrate and phosphate levels were high in 3 of the 5 sampling locations. Similarly, average nitrate and phosphate concentrations were compared upstream and downstream of a water treatment plant. The upstream measurement represents untreated water, while the downstream measurement represents runoff from the treatment plant.

The downstream measurement was low in phosphates due to the removal of organic material during the treatment process. However, average nitrate concentrations were higher downstream, indicating possible nitrate inputs near the discharge area, possibly from lawn fertilizer.

Understanding the nutrient content of water runoff, and its resulting effect on marine plant life is extremely important to preserving our natural ecosystems.

In the following example, marine microorganisms were studied in remote environments such as reefs. These results can help elucidate changing microbial populations due to nitrate concentrations and the resulting algal blooms.

Water samples were collected in containers that are closed off to the external environment to prevent contamination. Microbes were collected on a 0.22-μm filter. The filtered water was analyzed to examine inorganic impurities. Metagenomic analysis found that the transfer of microbial genetic material was positively correlated with nitrate concentration.

In order to combat eutrophication, it is important to understand soil runoff and the fate and transport of contaminants in soil. In the following example, rainfall was simulated, and the fate of contaminants in soil studied. Soil boxes were packed with soil containing contaminants of interest, in this case urea, a common form of nitrogen fertilizer. Phosphorous-containing molecules can be studied with the same procedure. Rainfall was simulated under different conditions, and the runoff collected and analyzed.

Similar to the last example, runoff can also be studied outdoors in natural environments. Here, a runoff research facility was constructed in an urban area. A retaining wall was constructed to prevent runoff contamination to other areas, and to enable controlled water collection. Plot areas were separated as well, to prevent lateral water movement. Water runoff studies were conducted using irrigation systems. Water runoff was collected and a chemical analysis completed to determine contaminants in the water.

You’ve just watched JoVE’s introduction to water nutrient analysis in surface water. You should now understand the challenges associated with water runoff and eutrophication, and how to measure nutrient content in water samples. Thanks for watching!