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Nutrientes en ecosistemas acuáticos

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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!

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