determinacion de oxigeno disuelto

DETERMINACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO

I. INTRODUCCIÓN

El Oxígeno Disuelto (OD) es la cantidad de oxígeno que está disuelta en el

agua. Es un indicador de cómo de contaminada está el agua o de lo bien que

puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal. Generalmente, un

nivel más alto de oxígeno disuelto indica agua de mejor calidad. Si los

niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos, algunos peces y otros

organismos no pueden sobrevivir.

El oxígeno disuelto en el agua proviene del oxígeno en el aire que se ha

disuelto en el agua, por lo que están muy influidos por las turbulencias del

río (que aumentan el OD) o ríos sin velocidad (en los que baja el OD). Parte

del oxígeno disuelto en el agua es el resultado de la fotosíntesis de las

plantas acuáticas, por lo que ríos con muchas plantas en días de sol pueden

presentar sobresaturación de OD. Otros factores como la salinidad, o la

altitud (debido a que cambia la presión) también afectan los niveles de OD.

Además, la cantidad de oxígeno que puede disolverse en el agua (OD)

depende de la temperatura. El agua más fría puede contener más oxígeno en

ella que el agua más caliente.

Los niveles de oxígeno disuelto típicamente pueden variar de 7 y 12 partes

por millón (ppm o mg/l). A veces se expresan en términos de Porcentaje de

Saturación.

Los niveles bajos de OD pueden encontrarse en áreas donde el material

orgánico (vertidos de depuradoras, granjas, plantas muertas y materia

animal) está en descomposición. Las bacterias requieren oxígeno para

Determinación de oxígeno disuelto 2013

descomponer desechos orgánicos y, por lo tanto, disminuyen el oxígeno del

agua.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

El oxígeno es esencial para los riachuelos y lagos saludables. El nivel de

Oxígeno Disuelto (OD) puede ser un indicador de cuán contaminada está el

agua y cuán bien puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal de un

determinado ecosistema. Generalmente, un nivel más alto de oxígeno disuelto

indica agua de mejor calidad. Si los niveles de oxígeno disuelto son

demasiado bajos, algunos peces y otros organismos no pueden sobrevivir.

El Oxígeno que se encuentra disuelto en el agua proviene, generalmente de la

disolución del oxígeno atmosférico (en el aire se encuentra en la proporción

del 21%). Siendo un gas muy poco soluble en el agua y además como no

reacciona químicamente, su solubilidad obedece a la Ley de Henry, la cual

expresa que la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a su

concentración o a la presión parcial del gas en la disolución.

Entre otros factores que influyen en la solubilidad del oxígeno están los

siguientes:

La temperatura y la salinidad: Ambos influyen de igual manera, es

decir, una menor salinidad y temperatura puede guardar más oxígeno

en ella que el agua más caliente y más salada, a menor temperatura y

salinidad, mayor solubilidad presentara el oxígeno

La actividad biológica: En el caso de las aguas naturales superficiales,

tales como lagos, lagunas, ríos, entre otros, el oxígeno proviene de los

organismos vegetales que contienen clorofila o cualquier otro

pigmento capaz de efectuar la fotosíntesis. Los pigmentos facultan a

las plantas, tanto inferiores como superiores a utilizar la energía

radiante del sol y convertir el Dióxido de Carbono (CO2) en

compuestos orgánicos. La energía lumínica procedente del sol,

permite que el agua y el Dióxido de Carbono (como única fuente de

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carbono) reaccionen para producir un azúcar simple (glucosa),

desprendiéndose oxígeno como subproducto.

Reacción de Fotosíntesis:

Reacción de fotosíntesis:

6CO2(g )+6H 2O(l )=¿=¿=¿C6H 12O6(l)+6O2 (g)

Por la noche, cuando no hay luz para producir la fotosíntesis, las plantas

consumen el oxígeno en la respiración. La respiración también tiene

lugar en presencia de la luz solar; sin embargo, la reacción neta es la

producción de oxígeno.

Reacción de Respiración:

C6H 12O6+6O2=¿=¿>6CO2+6H 2O+Energía

La turbulencia de la corriente también puede aumentar los niveles de OD

debido a que el aire queda atrapado bajo el agua que se mueve

rápidamente y el oxígeno del aire se disolverá en el agua.

Una diferencia en los niveles de OD puede detectarse en el sitio de la

prueba si se hace la prueba temprano en la mañana cuando el agua está

fría y luego se repite en la tarde en un día soleado cuando la temperatura

del agua haya subido. Una diferencia en los niveles de OD también puede

verse entre las temperaturas del agua en el invierno y las temperaturas del

agua en el verano. Asimismo, una diferencia en los niveles de OD puede

ser aparente a diferentes profundidades del agua si hay un cambio

significativo en la temperatura del agua.

Los niveles de oxígeno disuelto típicamente pueden variar de 0 - 18

partes por millón (ppm) o (mg/L) aunque la mayoría de los ríos y

riachuelos requieren un mínimo de 5 - 6 ppm para soportar una

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diversidad de vida acuática. Además, los niveles de OD a veces se

expresan en términos de Porcentaje de Saturación. Sin embargo para esta

práctica los resultados se reportarán en ppm:

En general, un nivel de oxígeno disuelto de 9-10 ppm se considera muy

bueno. A niveles de 4 ppm o menos, algunas poblaciones de peces y

macroinvertebrados (por ejemplo, la corvina, la trucha, el salmón, las

ninfas de la mosca de mayo, las ninfas de la mosca de las piedras y las

larvas de frigáneas) empezarán a morir. Otros organismos tienen mayor

capacidad de supervivencia en agua con niveles bajos de oxígeno

disuelto (por ejemplo, los gusanos de lodo y las sanguijuelas). Los

niveles bajos de OD pueden encontrarse en áreas donde el material

orgánico (plantas muertas y materia animal) está en descomposición. Las

bacterias requieren oxígeno para descomponer desechos orgánicos y, por

lo tanto, despojan el agua de oxígeno.

Las áreas cercanas a las descargas de aguas negras a veces tienen niveles

bajos de OD debido a este efecto. Los niveles de OD también son bajos

en aguas tibias que se mueven despacio.

Método Winkler

4


El método de Winkler permite determinar la cantidad de mg/L de oxígeno

disuelto a través de una valoración química.

Una solución de sulfato de manganeso (II) se añade a la muestra que

se va a analizar.

Después de tratarla con hidróxido sódico y yoduro potásico, el

manganeso reacciona con el oxígeno para formar un compuesto

estable de manganeso y oxígeno (el precipitado que se forma es

hidróxido de manganeso (III) de color blanco).

Luego se trata la solución con ácido, que disuelve el hidróxido y

forma una cantidad proporcional de yodo libre (proporcional al

oxígeno disuelto original).

Luego se determina la cantidad de yoduro en la solución. Para esto se

titula con una solución estandarizada de tiosulfato sódico hasta que

todo el yodo libre (I2) es cambiado a yoduro (I-).

El almidón se torna púrpura en presencia de yodo pero es incoloro en

contacto con yoduro. El almidón es el indicador de que todo el yodo

se convirtió en yoduro. La cantidad de tiosulfato usado en la

titulación es proporcional al yoduro, que es proporcional al O2

disuelto, y se calcula, pues, determinando la cantidad de tiosulfato

utilizado.

Electrodos de oxigeno (O.D)

5


El invento por parte del Dr. Clark del electrodo de membrana para la

determinación de O.D. (patentado en 1959) supuso un gran avance, ya que

hasta entonces dicha determinación se efectuaba mediante métodos mucho

más lentos y laboriosos.

Hasta el día de hoy se han generado nuevas

patentes de electrodos de O2, basadas en el

modelo de Clark. El sistema consiste en una

célula de dos electrodos, una membrana

permeable al oxígeno y un electrolito.

Los electrodos son un ánodo de plata y un

cátodo de metal noble, generalmente platino.

Un electrolito, conteniendo KCI, debe unir el

ánodo y el cátodo. El oxígeno se difunde a

través de la membrana permeable hacia el

interior del electrodo donde se producen las

siguientes reacciones:

Cátodo de platino:

O2+2H 2O+4 e−¿→4OH−¿reducción ¿¿

Ánodo de plata

4 Ag+4Cl−¿→4 AgCl+4e−¿oxidación ¿¿

Estas reacciones generan una corriente que es la base de la medida.

Ventajas de los sensores polarográficos frente a los galvánicos:

Posibilidad de seleccionar un voltaje de polarización optimo,

evitando posibles interferencias, por ejemplo las debidas al CO2.

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Evitan contaminaciones del ánodo mientras el sensor no está en

funcionamiento.

Requieren un menor flujo de muestra para tener lecturas estables.

Pueden trabajar durante largos periodos de tiempo, debido al

pequeño tamaño de su cátodo con variaciones mínimas en las lecturas

(bajo ruido).

III. OBJETIVO

Determinar la solubilidad de O2 en muestra de agua mediante un

DataLoger.

IV. MATERIALES

7

Termómetro digital Agua con hielo


V. PROCEDIMIENTO

8

Data LogerCocina eléctrica

Medir

Tomar

Anotar

Realizar

Temperatura

Solubilidad de O2

Datos

Curva de calibrado

Encender el DataLoger

Agregar el hielo en un

vaso precipitado


VI. RESULTADOS

T OC SOLUBILIDAD O2mg/L0 11.5 56%1 10.0 49.5%2 7.3 36%3 6.5 33%4 6.3 32%5 7.6 38%6 6.0 30%7 5.8 29%8 6.7 34%9 6.3 32%10 6.4 32%11 6.5 32%12 7.3 37%13 9.2 46%14 7.0 35%15 7.2 36%16 7.5 38%17 7.1 35%18 6.8 34%19 7.5 38%20 7.5 37%21 7.3 36%22 7.1 35%

9

Anotar datos


23 6.7 34%24 6.5 33%25 6.5 34%26 7.7 35%27 7.3 36%28 7.7 39%29 7 36%30 7.5 37%

10

0 5 10 15 20 25 30 350

2

4

6

8

10

12

14

f(x) = − 0.0233870967741936 x + 7.61854838709677R² = 0.034229848753724

solubilidad

solubilidadLinear (solubilidad)

Temperatura

Solu

bilid

ad O

2mg/

L


VII. DISCUSIONES

La evaluación del oxígeno disuelto en un cuerpo de agua se utiliza

para medir la calidad en la que se encuentra dicho cuerpo. El agua

saturada de oxígeno a 20 C y 1 atm de presión, posee una solubilidad

de 9.0 ppm. Las especies marinas comienzan a sufrir efectos si el

oxígeno disuelto es menor de 5.6 ppm y a 3.0 ppm o menos, éstas

mueren. El oxígeno disuelto, es importante para la fotosíntesis y

respiración. En aguas naturales, la reducción de oxígeno se recupera

por aireación y fotosíntesis En fotosíntesis, es donde ocurre la mayor

producción de oxígeno para aguas estancadas y en la noche

mayormente ocurre respiración, que es donde el oxígeno es

consumido. COMUNIDAD ANDINA. Manual de Estadísticas Ambientales.

CAN: Santa Cruz de la Sierra, 2005. p 31-45.

Uno de los causantes de que ocurra una reducción de oxígeno

disuelto lo es la materia orgánica. Una pequeña cantidad de materia

orgánica puede reducir significativamente la cantidad de oxígeno

disuelto. La solubilidad del oxígeno en agua depende principalmente

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0 5 10 15 20 25 30 350%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

f(x) = − 0.00115725806451613 x + 0.380100806451613R² = 0.0372798124445568

concentración

concentracionLinear (concentracion)

Temperatura

Conc

entr

ació

n de

solu

bilid

ad


de la presión, temperatura y concentración de sales disueltas. Si

alguna de estas características aumenta, ocurre una disminución de

oxígeno en el agua.

www.dane.gov.co/files/investigaciones/pib/ambientales/Sima/Odisuelto.

pdf

Una aplicación muy importante es en piscicultura, donde el nivel de

oxígeno debe ser controlado continuamente para obtener una

reproducción óptima y evitar una alta mortalidad causada por niveles

bajos de oxígeno. También en las centrales nucleares para medir el

oxígeno presente en sus aguas pesadas.

http://www.navarra.es/home_es/Temas/Medio+Ambiente/Agua/Docum

entacion/Parametros/OxigenoDisuelto.htm

VIII. CONCLUSIONES

Se logró evaluar la solubilidad de la muestra de agua aunque no

pudimos tomar correctamente los datos debido a un imperfecto en el

DataLoger.

IX. BIBLIOGRAFÍA

http://www.dane.gov.co/files/investigaciones/pib/ambientales/

Sima/Odisuelto.pdf

COMUNIDAD ANDINA. Manual de Estadísticas Ambientales.

CAN: Santa Cruz de la Sierra, 2005. p 31-45.

NACIONES UNIDAS (UN). Glosario de Términos Ambientales,

citado por COMUNIDAD ANDINA. Manual de Estadísticas

12


Ambientales. CAN: Santa Cruz de la Sierra, 2005. p 31-45.

http://www.navarra.es/home_es/Temas/Medio+Ambiente/Agua/

Documentacion/Parametros/OxigenoDisuelto.htm

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determinacion de oxigeno disuelto

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