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Oxígeno disuelto

¿Qué es el oxígeno disuelto?

El oxígeno disuelto (OD) es un indicador de cuánto oxígeno hay disuelto en el agua (obvio) y que está disponible para los seres vivos en el agua. El movimiento del agua, o su choque contra rocas u otros elementos, provoca la aireación y una mayor concentración de oxígeno en la misma. Por ello, el oxígeno disuelto es mayor en aguas con mucho movimiento, mientras que disminuye en aguas estancadas. Puede proceder de otros orígenes, por ejemplo por el intercambio y difusión con la atmósfera, aireación por viento y olas, o por la fotosíntesis de plantas acuáticas o concentración de vida. Asimismo, las variaciones en temperatura, tienen un efecto inversamente proporcional en el oxígeno disuelto: incrementos en temperatura provocan una disminución en el oxígeno disuelto y viceversa.

El oxígeno disuelto es fundamental para la vida acuática. La tabla inferior indica la mínima cantidad de oxígeno disuelto necesario para la vida de distintos organismos. Por debajo de esa cantidad de oxígeno en el agua, se provoca lo que se conoce como hipoxia, es decir, asfixia por falta de oxígeno:

Organismo OD (mg/l)
Salmón 9-10
Trucha 6.5
Lubina 6.5
Larva de tricóptero 4.0
Siluro 2.5
Carpa 2
Larva de mosquito 1

¿Por qué es importante?

El oxígeno disuelto en el agua es fundamental para la vida. Las bacterias en el agua consumen oxígeno al descomponer la materia orgánica. Un exceso de materia orgánica en descomposición (por ejemplo, con plantas o algas) puede derivar en condiciones de falta de oxígeno y esto puede provocar la muerte de vida acuática por falta de oxígeno. Además, la presencia de oxígeno es muy importante para ciertas reacciones químicas que ocurren en el agua. Por lo general, la contaminación del agua tiende a disminuir la cantidad de oxígeno en el agua, normalmente provocada por la reacción de sustancias que provocan un consumo de oxígeno elevado.

Cuando la falta de oxígeno se produce por una elevada demanda del mismo, debido a la contaminación o actividad biológica, esto no suele ocurrir directamente donde se hace el vertido, sino más adelante donde se produce la descomposición. En este caso, suele ser muy complicado establecer relaciones entre vertidos con alta demanda de oxígeno y una disminución en cantidades de oxígeno.

Los cambios en la química del agua (a nivel de Oxígeno y de pH), pueden sobrepasar la capacidad de los organismos acuáticos de aclimatarse y sobrevivir. Esto puede generar reacciones en cadena, donde los hábitats se degradan al perder biodiversidad y biomasa.

En el mar

Los organismos que viven en el mar están generalmente aclimatados a un porcentaje concreto de oxígeno. Las fluctuaciones en este parámetro por tanto pueden tener efectos devastadores: si el oxígeno disuelto desciende, algunas especies podrán adaptarse, pero es muy posible que si la disminución no es suficientemente gradual, se extinguirán. Además, el océano es un gran productor de oxígeno a nivel mundial, a través de la fotosíntesis de algas.

Impacto

Las zonas muertas (llamadas hipóxicas) en las que falta oxígeno se están multiplicando en el océano. El calentamiento global – que limita los intercambios entre las diferentes capas de agua – el aumento de la temperatura del agua – que en consecuencia contiene menos oxígeno – y la presencia cada vez mayor de abonos y fertilizantes crean efecto de zonas fatales para los animales marinos.

Hoy en día, hay de más de 245.000 km² repartidos en 400 zonas muertas. Los peces que sobreviven tienen un peso inferior al normal y su sistema reproductivo parece estar permanentemente dañado. Otros animales marinos de movimiento más lento (langostas o cangrejos, por ejemplo), crustáceos y moluscos están condenados en áreas con muy poco oxígeno. La descomposición de los cadáveres acentúa entonces el fenómeno. Estos episodios anóxicos (durante los cuales la cantidad de oxígeno es insuficiente) pueden durar algunas horas o algunos meses.

¿Cómo medir oxígeno disuelto?

La concentración de oxígeno disuelto cambia drásticamente en función de la profundidad y la distancia respecto a la orilla. Si el objetivo es medir diferencias entre diferentes puntos, es necesario tomar muestras de forma sistemática, a ser posible de forma continua. Si esto no es posible, la muestra se debe tomar lo más aguas adentro posible, mientras que la recogida de muestras o toma de muestras sea segura y a una profundidad de un brazo bajo la superficie.

Si se comparan varias muestras o medidas en continua, estas deben tener condiciones similares de agitación (no tomar algunas cerca de la orilla con muchas olas y otras en zonas estancadas), salvo que, de nuevo, el objetivo sea medir estas diferencias. Las mejores zonas son aquellas donde el agua fluye suavemente y no está en los extremos de agitación ni quietud.

Es importante tener en cuenta las variaciones diarias de oxígeno disuelto provocadas por la temperatura y por la actividad de las plantas. Toma nota de la hora a la que tomas las muestras, además de la temperatura de la muestra (tanto del aire como del agua, si puedes). Para comparar diferentes zonas, toma las muestras siempre a la misma hora, salvo que tu objetivo sea entender cómo cambia a lo largo de un día.

¡La medida de oxígeno disuelto no es fácil! Es importante no airear las muestras antes de hacer la medida, y que no tengas burbujas en tu bote de muestras.

El sensor

Usaremos un sensor de oxígeno disuelto, que se compone de una membrana de teflón y dos electrodos, uno de ellos en una solución de electrolito. El oxígeno pasa por la membrana de teflón, y al reducirse en el cátodo, se crea una diferencia de voltaje entre ellos, que podemos medir. Este tipo de sonda se denomina galvánica, y consume un poco de oxígeno cuando toma lecturas. Por ello, es necesario mover la sonda o el agua alrededor un poco (sin airearla).

FUENTE: Atlas Scientific

El sensor se puede sumergir completamente, y tiene las siguientes características (aquí citamos algunas, tienes todas en el datasheet):

  • Rango: 1-50mg/l
  • Máxima profundidad en agua: 70m
  • Velocidad de respuesta: ~0.5 mg/l/por segundo

Cuida de tu sensor

Dado que el electrolito forma parte de la reacción con el oxígeno dentro de la sonda, este se consume a lo largo del tiempo. Normalmente, tarda unos 6 meses hasta que el electrolito se agote. Por ello, se recomienda reemplazar la solución de electrolito y la membrana de teflón cada 6-12 meses.

Antes de hacer nada, revisa este datasheet (hoja de datos):

https://files.atlas-scientific.com/Mini_DO_probe.pdf

Cómo preparar el sensor

Existen varios tamaños para este sensor, en función de la cantidad de solución electrolítica que tenga. Revisa que el sensor tenga electrolito antes de usarlo.

Es posible que veas formación de Cloruro de Potasio (KCl) en la sonda. Límpialo con agua destilada, sin frotar fuerte, y úsalo normalmente.

alt_text FUENTE: ThermoScientific - KCl Creep

Calibración

Si el sensor no está calibrado, sigue el procedimiento descrito en esta guía

Cómo medir

Elige, en función de si vas a tomar una muestra y luego medirla en laboratorio, o si vas a sumergir el sensor directamente

Tomando una muestra
  1. Introduce una botella más o menos a la mitad y deja que el agua entre en la botella muy lentamente. Si hay mucho movimiento, permite que el agua rebose un par de minutos, o al menos hasta que el agua se haya renovado dos o tres veces en la botella.
  2. Verifica que no hay burbujas de agua antes de sacar la botella del agua - si hay alguna cerca del cuello de la botella, que es donde normalmente se acumulan, inclina la botella y deja que salgan.
  3. Llena la botella lo máximo posible para evitar que haya burbujas. Si al dar la vuelta a la botella hay burbujas, tira la muestra y vuelve a empezar.
  4. No uses embudos ni recipientes intermedios, ni eches el agua de un recipiente a otro, porque al hacerlo seguramente airearás la muestra. Usa un tubo de goma y traspasa el agua de un recipiente a otro, con el extremo del tubo que está en el recipiente que quieres llenar, al fondo del mismo. Poco a poco, a medida que llenas el recipiente, intenta subir el extremo del tubo hasta que llegues al borde.
Usando el sensor directamente
  1. Es necesario calibrar la sonda previamente, como se indica en el apartado anterior.
  2. Si tomas una muestra, hazlo evitando airearla, como se indica arriba.
  3. Introduce la sonda en la muestra y toma varias lecturas. Si tarda mucho tiempo en estabilizarse, remueve suavemente la sonda, ¡pero no la agites, porque podrías provocar cambios en la lectura!.
  4. Cuando las lecturas sean estables, toma ese valor como válido y anótalo.

Un double-check nunca está de más

Si puedes, revisa la medida con líquido calibrado después de cada lectura.

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