OPCIÓN E5_ OXÍGENO DISUELTO EN AGUA

Presentación del tema: "OPCIÓN E5_ OXÍGENO DISUELTO EN AGUA"— Transcripción de la presentación:

1 OPCIÓN E5_ OXÍGENO DISUELTO EN AGUA

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3 IMPORTANCIA DEL OXÍGENO DISUELTO EN AGUA
A una presión de 1 atm y a una temperatura de 20° C, la máxima solubilidad del oxígeno en el agua es solo de 9 ppm (es decir, 0,009 g dm-3). Aunque este valor es pequeño, es crucial ya que la mayoría de las plantas acuáticas y animales requieren oxígeno para la respiración aerobia.

4 Los peces requieren los niveles más altos, en torno a 0,003 g/dm3, para poder vivir y las bacterias los más bajos. Los peces necesitan un mínimo de 3 ppm para sobrevivir; para mantener un equilibrio y una diversidad en la comunidad acuática el contenido de oxígeno no debe ser inferior a 6 ppm. Cuando la materia orgánica se descompone aerobicamente en el agua, agota toda la cantidad de oxígeno disuelto.

5 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO: DBO
Es una medida del oxígeno disuelto (en ppm) necesario para descomponer biologicamente la materia orgánica en agua (oxidación orgánica aerobia), medido durante 5 días a una temperatura de 20 °C y a una presión de 1 atm. El agua que requiere una alta DBO, sin los medios para reponer oxígeno, no mantendrá la vida acuática.

6 Un río de corriente rápida puede recuperar su pureza con el agua que se oxigena a través de la acción mecánica de su caudal. Los lagos tienen una corriente relativamente lenta y la re-oxigenación es mucho más lenta o inexistente. El agua pura tiene un DBO de menos de 1 ppm, y el agua con un DBO por encima de 5 ppm se considera contaminada. La pureza del agua a menudo se evalúa por referencia a su contenido de oxígeno.

7 Baja DBO para el agua pura
Baja DBO para el agua pura. Alta DBO para el agua que contiene residuos orgánicos.

8 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS:
El contenido de las aguas residuales proveniente de viviendas e industrias varía ampliamente, pero es deseable tratarla antes de enviarla nuevamente al ambiente, especialmente para reducir la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO).

9 La etapa del tratamiento secundario de aguas residuales en la que se eliminan las sustancias responsables de los valores elevados de DBO, se conoce como proceso de lodos activados, donde la materia orgánica es oxidada por bacterias y microrganismos.

10 MEDICIÓN DE LA DBO La DBO de una muestra de agua puede ser determinada por el método Winkler. La muestra de agua es saturada con oxígeno conociéndose la concentración inicial de oxígeno disuelto. Un volumen medido de la muestra se incuba a una temperatura fija durante 5 días, mientras que los microorganismos presentes en el agua oxidan la materia orgánica.

11 Un exceso de sal de manganeso (II) se añade a la muestra
Un exceso de sal de manganeso (II) se añade a la muestra. Bajo condiciones alcalinas, los iones de manganeso (II) son oxidados a óxido de manganeso (IV) por el oxígeno restante. Se añade el yoduro de potasio, que es oxidado por el óxido de manganeso (IV) en una solución ácida para formar yodo.

12 El yodo liberado es después valorado con una solución estándar de tiosulfato de sodio. Si se conoce el número de moles de yodo producidos, la cantidad de oxígeno presente en la muestra de agua puede ser calculada y, por tanto su concentración.

13 EJEMPLO: En un método empleado para determinar la concentración de oxígeno disuelto, se forma óxido de manganeso (IV). El óxido se utiliza para liberar yodo que se titula con solución valorada de tiosulfato. Las ecuaciones que representan las tres etapas son:

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15 Una muestra de 1000 cm3 de agua se procesó por este método
Una muestra de 1000 cm3 de agua se procesó por este método. Fueron necesarios 10,0 cm3 de solución de Na2S2O3 de concentración 0,100 mol dm-3 para reaccionar con el yodo obtenido. Calcule la concentración de oxígeno disuelto en la muestra de agua, expresada en g dm-3

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19 LA EUTROFIZACION La eutrofización se debe al vertido de fertilizantes, desechos y detergentes en los lagos. Lo qué sucede durante la eutrofización es: _ Mayor crecimiento de las plantas. _ La descomposición de las plantas (muerte) reduce la concentración de O2. _ La descomposición anaeróbica se lleva a efecto y entonces se forma: NH3, PH3: H2S. _ La vida acuática se ve perjudicada, peces muertos.

20 La eutrofización es un proceso que disminuye la concentración de oxígeno en el agua.
Los nitratos procedentes de la ganadería intensiva y del uso de fertilizantes artificiales, junto con los fosfatos de los detergentes y fertilizantes artificiales, se acumulan en los lagos. Actúan como nutrientes y aumentan el ritmo de crecimiento de las plantas y de las algas. Esto también puede ocurrir en áreas donde el movimiento del mar es lento.

21 Normalmente, cuando las plantas y algas mueren, se descomponen aeróbicamente formando dióxido de carbono y agua. Sin embargo, si el crecimiento es excesivo y el oxígeno disuelto no es suficiente para hacer frente, se produce la descomposición anaeróbica.

22 Algunos productos de la descomposición anaeróbica son: hidruros formados como el amoniaco (NH3), el sulfuro de hidrógeno (H2S) y la fosfina (PH3), no solo desprenden un olor desagradable, sino que también causan la contaminación (envenenamiento) del agua, con lo cual más especies morirán dando como resultado una mayor descomposición anaeróbica, convirtiéndose los lagos en lugares con ausencia de vida, lo que se conoce como eutrofización.

23 El añadido de nitratos o fosfatos a una muestra de agua puede aumentar el valor de DBO de dicha muestra, dado que aumenta el crecimiento de las plantas debido a los nutrientes añadidos, con lo cual el consumo de oxígeno será mayor. Luego la concentración de oxígeno se reduce por la descomposición de la planta, posteriormente las plantas se descomponen aerobicamente.

24 Contaminantes orgánicos: Los contaminantes orgánicos utilizan el oxígeno para descomponerse. Por lo que disminuye la cantidad de oxígeno disuelto. Nitratos y Fosfatos: Los nitratos y fosfatos actuan como nutrientes y aumentan el crecimiento de algas. Las algas al morir utilizan el oxígeno disuelto (eutrofización)

25 DESCOMPOSICIÓN ANAERÓBICA Y AERÓBICA
Si el oxígeno presente es suficiente, la materia orgánica se descompondrá aeróbicamente. La descomposición anaeróbica necesita organismos que no requieran oxígeno. Los productos se encuentran reducidos y son a menudo malolientes y tóxicos.

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27 La materia orgánica presente en el agua puede ser descompuesta bajo condiciones aerobias y anaerobias por bacterias. La concentración de oxígeno disuelto afecta profundamente a la descomposición de la materia orgánica en el agua y al desarrollo de los ecosistemas acuáticos.

28 Las siguientes reacciones redox representan la descomposición bacteriana de residuos orgánicos en diferentes condiciones.

29 Por ejemplo: Sugiera un gas que probablemente se forme a partir de cada elemento en la descomposición de la materia orgánica por acción de bacterias anaerobias. Carbono: Metano Nitrógeno: Amoniaco, aminas. Azufre: Sulfuro de hidrógeno

30 CONTAMINACIÓN TÉRMICA
La eutrofización y la contaminación térmica disminuyen la concentración de oxígeno disuelto en agua. La solubilidad del oxígeno en el agua depende de la temperatura. A medida que la temperatura aumenta, la solubilidad del oxígeno disminuye. Al mismo tiempo, la tasa metabólica de los peces y otros organismos aumenta, por lo que la demanda de oxígeno aumenta.

31 Muchas industrias utilizan el agua como refrigerante y el vertido de agua caliente a los ríos puede causar contaminación térmica.

32 La concentración de oxígeno disuelto en un río puede disminuir por ejemplo con una fábrica de autos libera agua tibia en el río después de usarla para el enfriamiento. La concentración de algunos gases, como el oxígeno, disuelto en un líquido disminuye cuando aumenta la temperatura (esto es, salen más burbujas fuera).

33 Esto es complicado por el hecho de que la densidad del agua caliente es menor y no se mezcla rápidamente con el agua fría más densa, pudiendo permanecer en la superficie, no siendo capaz de absorber el oxígeno procedente de la atmósfera y permitiendo que disminuya el nivel global de oxígeno disuelto.

34 Un aumento moderado en la temperatura generalmente hace que aumente la velocidad a la que ocurre la reacción bioquímica, de forma que no sólo disminuye el nivel de oxígeno disuelto cuando la temperatura aumenta, sino que al aumentar la velocidad metabólica de los animales acuáticos requieren más oxígeno. Por tanto, la polución térmica tiene efectos adversos en el oxígeno disuelto y en la velocidad de consumo del oxígeno en el agua.

35 El principal uso del agua en la industria es como refrigerante
 El principal uso del agua en la industria es como refrigerante. ¿Cómo afecta a los peces el agua caliente que se descarga en un río? _ La tasa metabólica aumenta. _ La demanda de oxígeno de los peces aumenta. _ La solubilidad del oxígeno en agua disminuye. _ Disponibilidad de oxígeno disminuye. _ Peces mueren