¿Qué es el Oxígeno Disuelto?
La mayoría de los organismos acuáticos necesitan oxígeno disuelto, a menudo abreviado como OD, para sobrevivir, pero la fuente de este oxígeno no es la molécula de agua (H2O).
El OD es oxígeno molecular gaseoso en forma de O2 procedente de la atmósfera o como subproducto de la fotosíntesis. Una vez disuelto en el agua, puede ser utilizado por los organismos vivos y desempeñar un papel importante en muchos procesos químicos del medio acuático. Además de estar disuelto en el agua, este oxígeno no difiere del oxígeno que respiramos.
¿Qué variables ambientales afectan al Oxígeno Disuelto?
Las concentraciones de oxígeno disuelto en el agua se ven afectadas por la temperatura, la presión barométrica y la salinidad.
Temperatura
La variable más significativa es la temperatura, por lo que es esencial medirla junto con el oxígeno disuelto.
La solubilidad del oxígeno en el agua está inversamente relacionada con la temperatura: a medida que ésta aumenta, la OD disminuye. Por lo tanto, una masa de agua en invierno tendrá una mayor concentración de OD que en verano, suponiendo que las demás variables se mantengan constantes. Lo mismo se aplica a la noche: a medida que una masa de agua se enfría durante la noche, se puede disolver más oxígeno. Sin embargo, es importante tener en cuenta el impacto que tienen la fotosíntesis y la respiración en las concentraciones de OD durante el día y la noche (véanse las figuras 5 y 6).
Salinidad
Al igual que la temperatura, la solubilidad del oxígeno en el agua está inversamente relacionada con la salinidad: a medida que aumenta la salinidad, disminuye la OD.
Por ejemplo, el agua de mar puede contener un 20% menos de oxígeno a la misma temperatura y presión atmosférica que el agua dulce. Por lo tanto, es fundamental medir la salinidad (esto se hace con un sensor de conductividad) cuando se recogen datos de OD en estuarios, humedales, zonas costeras, acuicultura o cualquier otra aplicación en la que la salinidad pueda variar. Consulte la sección Comparación de unidades de medida de oxígeno disuelto para obtener más información sobre el impacto de la salinidad en el OD.
Presión barométrica
A diferencia de la temperatura y la salinidad, existe una relación directa entre la presión barométrica y los niveles de OD en el agua: a medida que disminuye la presión, disminuye el OD.
A menor altitud, la presión barométrica es alta, por lo que hay más presión para empujar el oxígeno gaseoso de la atmósfera al agua. Pero a mayor altitud, la presión barométrica es mucho más baja.
Además de la altitud, la presión barométrica puede cambiar debido a un cambio en el tiempo. Una caída rápida de la presión puede indicar que se avecina una tormenta. La mayoría de los instrumentos modernos de OD tienen un sensor de presión barométrica incorporado que compensará automáticamente las lecturas de OD por los cambios de presión barométrica.
¿Por qué medir el Oxígeno Disuelto en las Aguas Residuales?
Los microbios consumen los residuos y los transforman en productos finales inocuos en el proceso de tratamiento de las depuradoras de aguas residuales. El oxígeno disuelto desempeña un papel fundamental en este proceso, ya que los microbios dependen de él para descomponer los contaminantes de las aguas residuales, como los orgánicos o el amoníaco. En el proceso de lodos activados (ASP) -la configuración más común de las plantas- se bombea aire a tanques de aireación llenos de microbios suspendidos en agua.
El efluente, que es el agua tratada que sale de la planta, debe contener una cantidad limitada de nutrientes para garantizar que no se produzca eutrofización en el medio ambiente. Los procesos de eliminación biológica de nutrientes (BNR) pueden utilizarse para garantizar el cumplimiento de los límites de nutrientes de los efluentes, pero estos procesos requieren condiciones controladas dentro de la planta de tratamiento.
La BNR se caracteriza por la presencia de zonas anaerobias y anóxicas no aireadas aguas arriba y aguas abajo de las zonas de aireación. Las corrientes de reciclado de licor mezclado y de retorno de lodos se organizan para aprovechar al máximo el contenido orgánico del sistema de lodos activados.
¿Como medir el Oxígeno Disuelto con Sensores Electroquímicos?
A diferencia de la medición del OD mediante una valoración de Winkler o un colorímetro, los sensores electroquímicos, también conocidos como sensores de OD cubiertos por membrana, no necesitan reactivos. Estos sensores proporcionan mediciones rápidas y tienen un amplio rango, pero el agua debe moverse continuamente a través de la membrana a medida que se consume oxígeno durante la medición.
Existen dos tipos de sensores electroquímicos: polarográficos y galvánicos. En 1956, se inventó el electrodo polarográfico. El electrodo galvánico se desarrolló más tarde, pero mide la DO del mismo modo que el sensor polarográfico.
Los sensores electroquímicos de OD constan de un ánodo y un cátodo confinados en una solución electrolítica por una membrana permeable al oxígeno. Las moléculas de oxígeno disueltas en la muestra se difunden a través de la membrana antes de reducirse (es decir, consumirse) en el cátodo. Esta reacción produce una señal eléctrica que viaja del cátodo al ánodo y llega finalmente al instrumento/medidor.
La cantidad de oxígeno que se difunde a través de la membrana es proporcional a la presión parcial y a la concentración de oxígeno fuera de la membrana. Cuando la concentración de oxígeno varía, también lo hace el oxígeno que se difunde a través de la membrana, y esto hace que la corriente de la sonda cambie proporcionalmente.
Polarográfico
Las sondas polarográficas tienen un ánodo de plata y un cátodo de oro. Estos materiales requieren que la sonda se caliente, o polarice, antes de su uso, lo que tarda unos 10 minutos. Los sensores polarográficos tienen una vida útil más larga que los galvánicos porque no están siempre encendidos (es decir, no están siempre polarizados).
Galvánico
Los sensores galvánicos tienen un ánodo de zinc y un cátodo de plata. Estos materiales permiten que el sensor esté continuamente polarizado incluso cuando el medidor está apagado, por lo que no es necesario un periodo de calentamiento. El hecho de estar siempre encendidos tiene un inconveniente: estos sensores tienen una vida útil más corta que los sensores polarográficos.
Sensores ópticos
Los sensores ópticos y electroquímicos presentan algunas similitudes. Para empezar, estos sensores miden la presión del oxígeno disuelto en la muestra. Las lecturas «en bruto» se expresan como DO%, y la única variable que afecta al DO% es la presión barométrica. Cuanto mayor sea la presión barométrica, más oxígeno será empujado al agua. Es importante tener en cuenta que los mg/l de OD se calculan a partir del porcentaje de OD, la temperatura y la salinidad.
Al igual que los sensores electroquímicos, no se necesitan reactivos cuando se utilizan sensores ópticos. Ambos tipos de sensores también se colocan directamente en la muestra cuando se realiza una medición.
Hay varias estructuras clave de un sensor óptico de OD. La tapa del sensor de un sensor óptico de OD contiene una capa de difusión a través de la cual el OD se mueve constantemente. A diferencia de los sensores electroquímicos, el oxígeno no se consume durante la medición, por lo que no es necesario que el agua fluya continuamente a través de la tapa del sensor.
También hay diferentes LED, uno de los cuales hace que otra capa de la tapa del sensor - la capa de colorante - a luminiscencia (es decir, br)
A medida que el oxígeno atraviesa la capa de difusión, afecta a la luminiscencia de la capa de colorante. La cantidad de oxígeno que atraviesa la capa de detección es inversamente proporcional a la duración de la luminiscencia en la capa de detección. El tiempo de vida de la luminiscencia es medido por el sensor y comparado con la referencia (la luz roja en nuestro ejemplo), lo que permite determinar el OD.
Sensor Óptico de Oxígeno Disuelto
- Fácil de manejar, no se ve afectado por la velocidad del flujo de la muestra, no es sensible al sulfuro de hidrógeno, se reemplaza la tapa del sensor de PD después de 1-2 años
- Sensor de Temperatura incorporado
- Viene con tapa de sensor de OD reemplazable, botella de calibración de aire y proyector de sensor de OD de acero inoxidable.
- El largo del cable puede ser de 2 o 5 metros