manual de análisis de para el bachillerato unam

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DEMÉXICO

COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL SURINFOCABVERNIER

YFACULTAD DE QUÍMICA

PRESENTAN

MANUAL DE ANÁLISIS DE

PARA EL BACHILLERATO UNAM

AutoresQuím. Agustín Arreguín Rojas (Coordinador)Dr. Salvador Alejandro Sánchez TovarDra. María del Refugio González SandovalDra. Marisela Bernal GonzálezDra. María del Carmen Durán Domínguez

México D.F.

Serie: Química Ambiental del Agua y las Aguas ResidualesVol. 9

UNIVERSIDADNACIONALAUTÓNOMA DEMÉXICO

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© AMCATH y UNAM

© Academia Mexicana de Ciencias, Artes, Tecnología y Humanidades, HMCATH

© Universidad Nacional Autónoma de MéxicoColegio de Ciencias y Humanidades Plantel Sur y Facultad de Química / College of Sciences andHumanities South Campus and Faculty of Chemistry

ISBN978-607-7807-13-1

Correspondiente a los Proyectos INFOCAB SB201608 y PB201312: Instalación deun humedal con actividades didácticas de apoyo a los programas de Química yBiología del Bachillerato UNAM.

TRADUCCIÓN Y DISEÑOS DIDÁCTICOS: Q. Agustín Arreguín Rojas

Autores:

Quím. Agustín Arreguín Rojas (Coordinador)Dr. Salvador Alejandro Sánchez TovarDra. María del Refugio González SandovalDra. Marisela Bernal GonzálezDra. María del Carmen Durán Domínguez

Serie: Química Ambiental del Agua y las Aguas Residuales. Volumen 9

Primera edición (2013)

Proyecto INFOCAB SB201312: Desarrollo de actividades didácticas, ecológicas y técnicasdel Humedal artificial del CCH Sur, de apoyo a las asignaturas de Biología,Química y Opciones Técnicas del Bachillerato UNAM. 2012


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Contenido

PáginaAcerca de este manual 7Introducción 9Información general 9Preparación 11La práctica nos hace expertos 11Seguridad 11La selección del sitio de estudio o investigación 12El cuerpo de agua que se supervisa 13Sistema global de posicionamiento (usando un llamado GPS en inglés) 15Resumen de las pruebas de calidad del agua 16¿Qué es el agua? 18¿Por qué el agua es tan especial? 20¿El agua del planeta se descompone y se acabará? 23El agua y sus diferentes usos1: Diferentes calidades 25El agua en algunas industrias alimentarias (alimenticio es lo que nutre) 26Muestreo para el análisis del control de la calidad del agua 27Importancia de las medidas de seguridad y protección ambiental en ellaboratorio y en campo

301 www.monografias.com/problematica del agua/shtml

http://www.monografias.com/problematica


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1. Introducción al sistema de registro de datos con sistemade sensores 35Objetivos 35Materiales 36Datos 39Procesando los datos 392. Determinación de la temperatura de cuerpos de agua 41Resumen del método 44Procedimiento de análisis 45Datos y cálculos 463. Determinación de la turbidez de cuerpos de agua 47Resumen del método 49Datos y cálculos 524. Determinación del pH del agua 53Medición de pH 55Datos y cálculos 575. Determinación de sólidos totales disueltos en agua 59Resumen del método 62Datos y cálculos 656. Cloro y salinidad 66Resumen de los métodos 68Cálculos y datos 71, 757. Determinación de oxígeno disuelto en cuerpos de agua 77Resumen de los métodos 80Cálculos y datos 868. Demanda bioquímica de oxígeno 88Resumen de métodos 90Datos y cálculos 959. Determinación de nitrógeno amoniacal en agua 96Resumen de métodos 98Datos y cálculos 10110. Determinación de iones nitrato en agua 102Resumen de métodos 104Datos y cálculos 107


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11. El calcio y la dureza del agua 109Resumen del método 112Datos y cálculos 11512. Determinación de fosfatos en el agua 117Resumen de métodos 118Datos y cálculos 123Aplicaciones al proceso enseñanza-aprendizaje dellaboratorio de campo del humedal artificial del CCH SUR

125Aplicación de los Talleres para prácticas e investigaciónde campo en el Laboratorio de campo del humedalartificial del CCH Sur. Aplicaciones de estos sistemas enlos procesos enseñanza-aprendizaje

128Nombre del Taller: INVESTIGACIÓN CON “REACTORES” OHUMEDALES A NIVEL DE BANCO

130Nombre del Taller: ANÁLISIS FISICOQUÍMICO DEL EFLUENTEDEL HUMEDAL DEL CCH SUR

131Nombre del Taller: ANÁLISIS FISICOQUÍMICO DEL EFLUENTEDEL HUMEDAL DEL CCH SUR

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Universidad Nacional Autónoma de México

Colegio de Ciencias y Humanidades, Plantel Sur


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ACERCA DE ESTE MANUAL

Este manual contiene métodos de análisis aplicables para conocer la calidad del agua. En estosmétodos de análisis se ha incorporado el uso de sensores específicos para cada propiedadfisicoquímica del agua, con un sistema de registro de datos y gráficas del proceso, para seranalizadas por el estudiante. Este manual ha tomado como base la información contenida en elWater Quality with Vernier y la experiencia de la instrumentación VERNIER, Los contenidosacadémicos desarrollados en este manual están ajustados a la Unidad I: Agua, compuestoindispensable, del programa de Química I, del Colegio de Ciencias y Humanidades – UNAM.

Los sensores aplicados en el análisis de la calidad del agua corresponden a una tecnología de puntade aplicación en centros de investigación y en la industria de alimentos y medicamentos. Estossensores dan lugar a medidas más exactas comparadas con las que tradicionalmente se hacían conequipo tal como termómetros de mercurio, tiras de papel indicador de pH, reacciones deformación de precipitado o colorimétricas, etcétera, algunas de estas con más de cien años deaplicación.

Este manual incluye después de cada prueba, “información adicional” con las indicaciones parapreparar soluciones y datos indirectos útiles con respecto el planeamiento y a la puesta en prácticapara una prueba en particular.

Las técnicas de este libro se pueden utilizar sin cambiar, o pueden ser modificadas de acuerdo algrupo, a cada alumno y al profesor. Los estudiantes aprenderán de acuerdo al diseño de laspruebas dependiendo de sus bases matemáticas, experiencia anterior usando los sensoresinterconectados, el alcance y el nivel del curso, y sus propios estilos de aprendizaje. Aquí estánalgunas formas de utilizar los experimentos en este libro:

Sin hacer cambios, el profesor puede fotocopiar las hojas para el estudiante, distribuirlas, ytener resultados después de los procedimientos realizados. Para muchos estudiantes será máscómodo si la mayor parte de los pasos del instructivo usados en el registro y el análisis de datosse incluyen en cada prueba.

Modificado levemente. Antes de producir copias del estudiante, el profesor puede cambiar lasinstrucciones para ajustar circunstancias de enseñanza.


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Modificado extensivamente. Algunos profesores prefieren disminuir al grado del detalle eninstrucciones para el estudiante y llevar la experimentación investigación-conducida.

Agradecemos a LCT Didácticos S.A. de C.V. la autorización para tomar la información del libroWater Quality with Vernier en la integración de este Manual. También hacemos patente nuestroreconocimiento al Ing. Néstor Medina López su asesoría en el manejo del equipo Vernier.Deseamos mencionar que, dentro de los autores de este libro, la valiosa participación de losDoctores María del Carmen Durán Domínguez de Bazúa, María del Refugio González Sandoval,Marisela Bernal González y Salvador Alejandro Sánchez Tovar, en la revisión y corrección de estedocumento, permite garantizar su congruencia académica.

Agustín Arreguín Rojas

Coordinador del Proyecto INFOCAB-UNAM


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INTRODUCCIÓN

INFORMACIÓN GENERAL

Este Manual es una guía para el correcto uso del equipode análisis, el cual consta de: Sensores, Hardware(interfase) y Software, aplicables en el análisis de lacalidad del agua de arroyos, lagos, cisternas, plantas detratamiento, etcétera y agua de mar. El principal objetivoes proporcionar a los estudiantes y profesores facilidadpara seguir las instrucciones para realizar una ampliavariedad de pruebas fisicoquímicas del agua. Cadadescripción de la prueba proporciona la informacióndetallada sobre el ion, o la sustancia, o el parámetro quees desea medir. Se incluye además en cada caso una hojapara registro de datos y cálculos de cada prueba, en lacual se registran los datos del sitio que se investiga, datos del alumno, fecha, etcétera y se realizan loscálculos. Una sección con “información adicional” sobre métodos de análisis alternativos, donde losprofesores o los estudiantes encontrarán la información suficiente sobre el parámetro que es medido, asícomo las pruebas indirectas necesarias como la toma de muestras, o preparando soluciones de estándar.

Este Manual incluye las pruebas básicas que se aplican para definir el nivel de la calidad del agua establecidaen el WQI (Water Qualyti Index). Estas pruebas WQl se incluyen porque universidades y organizaciones anivel mundial las utilizan. Las pruebas de WQI incluyen la temperatura,pH, turbiedad, sólidos totales, oxígeno disuelto, OD oxígeno disuelto,DBO demanda bioquímica de oxígeno, fosfatos totales y nitratos. Ademásde estas pruebas básicas, hay otras pruebas de agua importantesincluidas como: el nitrógeno amoniacal, coliformes fecal, alcalinidad, lossólidos totales disueltos, dureza del calcio, dureza total del agua, elcloruro y la salinidad.

Aun cuando la mayor parte de las pruebas de este Manual describen eluso de Sensores Vernier, varias pruebas incluyen métodos alternativosque no utilizan la detección electrónica. La mayor parte de las pruebas en


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este Manual tienen el nivel académico adecuado al estudiante de bachillerato por lo que pueden sercomprendidas y realizadas por estos jóvenes estudiantes.

Para este Manual, se utilizó una variedad amplia de textos de ciencias, la unidad I, Agua, compuestoindispensable, del programa de química I del CCH, sitios Web - Internet, y de organizaciones de la calidaddel agua. Se proporciona los detalles para encontrar o comprar la mayor parte de estas referencias.

Los Sensores Vernier han mejorado grandemente la facilidad de empleo y la exactitud de las mediciones delas características fisicoquímicas del Agua y en general del análisis químico. La mayor parte de las pruebas sepueden hacer in situ o en el laboratorio. Una vez que se obtienen los resultados, los estudiantes puedenutilizar información más extensa proporcionada en este Manual para ampliar sus investigaciones ycompartir o comparar sus resultados con los estudiantes en otras partes del país. Esperamos que nuestrosjóvenes experimenten el mismo entusiasmo que tenemos en descubrir más sobre agua, este compuesto tanindispensable.

Muestreando¿Qué interfase se debe utilizar?

LabQuestEl LabQuest Vernier es la interfase de elección para pruebas de calidad del agua. Con este dispositivomanual los estudiantes de Ciencias Experimentales pueden realizar sus investigaciones en los sitios que sepresentan los fenómenos naturales, en práctica de campo o en sus laboratorios. Los estudiantes puedenadquirir gráficos en tiempo real y análisis a través del dispositivo de pantalla a color

LabPro

El LabPro Vernier es otra alternativa para la prueba de lacalidad del agua. Esta interfase ligera, con pilas se puedellevar al campo o utilizar en el laboratorio.

LabPro con una computadora

LabPro se puede utilizar en una computadora deMacintosh@ o de Microsoft@ Windows@ a través delpuerto serial o del puerto del USB. LabPro se utiliza consoftware en su computadora.


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PREPARACIÓN

Decida qué pruebas serán realizadas en el campo y qué pruebas seránhechas en el laboratorio. Mientras que hay algunas pruebas que se debenhacer en el campo, otras deben hacerse en el laboratorio. La secciónintroductoria de cada prueba indicará si puede ser realizado en ellaboratorio o debe ser hecha en el campo. Haga una lista de comprobaciónde todos los materiales.

Antes de salir al campo, es importante cerciorarse de que todos losmateriales necesarios se han recolectado para el viaje. Es necesario haceruna lista de artículos. El artículo más pequeño, tal como un cable deinterfase, puede faltarle para una o muchas ejecuciones de sus pruebas.

Si están realizando pruebas en de laboratorio, traiga los envases al campopara recoger y transportar muestras. Se recomiendan las botellas de cristalque pueden ser selladas firmemente. (Las botellas plásticas evitan el riesgo de romperse pero algunosresultados muestran variaciones por el almacenaje en plástico.) Todos los envases para muestreo de aguadeben estar limpios y enjuagados con agua destilada. Compruebe siempre las direcciones particularmenteprueban para la consideración especial con respecto a la recolección de muestras. Lleve los recipientes pararesiduos para ambos: líquidos y sólidos, así, que pueden ser llevados de nuevo a la escuela y ser dispuestoscorrectamente.

La práctica nos hace expertos

Considere la posibilidad de preparar a sus estudiantes en el trabajo experimental en el laboratorio, antes deaventurarse a trabajar en el campo. Una sesión de práctica ayuda a introducir a sus estudiantes al manejode equipos, los procedimientos de muestreo, y la forma en que la computadora y los sensores de trabajopara recopilar y almacenar datos

SEGURIDAD

La seguridad la cosa más importante a recordar en cualquier salida al campo. A continuación están algunaspautas de seguridad a seguir al trabajar cerca del agua.

Antes de elegir un sitio particular, es el mejor examinar el área para los peligros, tales como bancosinestables, obstáculos peligrosos en las corrientes, o caída de árboles.

No permita que los estudiantes entren en el agua que aparece especialmente profunda o rápida. elagua con una velocidad del flujo de 0.5 m/s o mayor se considera ser rápido. el agua con unaprofundidad mayor de su rodilla se debe considerar riesgosa. Los estudiantes deben trabajar


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siempre con otros en grupos de dos o tres. No permita que los estudiantes vaguen lejos de sugrupo.

Es importante saber dónde los grupos de estudiante comieron a estudiantes no deben cambiarsiempre localizaciones sin la notificación de su instructor primero.

Los estudiantes deben usar las ropas calientes, impermeables al trabajar en una corriente. Debentraer artículos de repuesto, tales como calcetines secos, que pueden ser usados después de trabajaren el agua. La exposición prolongada a la agua fría puede dar lugar a hipotermia

LA SELECCIÓN DEL SITIO DE ESTUDIO O INVESTIGACIÓN

La selección de sitio la localización en la cual se recoge una muestra puede influenciar la calidad de susdatos. Cuando en vista de un sitio para el muestreo, conteste a estas preguntas:

¿El sitio está situado sobre o debajo de actividad que pueda interrumpir la corriente?• ¿Está el representante de la corriente de la corriente? ¿Aparece ser bien mezclado?• ¿Se puede el agua recoger con seguridad de la orilla?

¿Es el sitio fácilmente accesible?

• ¿Hay peligros físicos en el sitio, tales como bancos escarpados o inestables del río?

¿Es este sitio una representación justa del río o de la corriente en su totalidad?

Colección de la muestra

Las muestras de agua se pueden recoger apenas sobre dondequiera usted pueden acceder a la corriente.Recoger una muestra que sea verdad representante de la corriente en su totalidad, sin embargo, él es elmejor recoger todas las muestras lejos de la orilla y debajo de la superficie del agua. Si la corriente es baja,usted puede recoger una muestra a mano al usar vadeando cargadores. Para corrientes más profundas y/omás rápidas, usted puede desear construir un dispositivo que permita que los estudiantes estén parados enun puente o en el banco y recojan muestras en el medio de la corriente. Tal dispositivo puede parecer elrepresentado abajo.

Un dispositivo de la colección de la muestra se puede construir usando los materiales disponibles en sucentro local del hardware o de las mejoras para el hogar; telescopar las barras se puede encontrar en la


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sección de la pintura. Una cesta del alambre o un sostenedor similar se puede construir para sostener labotella de la muestra.

Recoja todas las muestras contra la corriente de donde usted está estando parado, especialmente si ustedha revuelto encima del sedimento. Antes de recoger su muestra final, es el mejor aclarar el envase demuestra varias veces con agua del sitio de la muestra.

Recoja siempre el agua de debajo la superficie.

Paquete de la dirección inútil siempre hacia fuera lo que usted embala en un sitio de la corriente. Esimportante mantener la integridad del ambiente natural. Cualquier basura líquida generada se debe poneren un recipiente para residuos y transportar de nuevo al laboratorio para la disposición apropiada.Cualquier basura sólida, tal como almohadillas del polvo o tejidos finos, se debe también transportar detráspara la disposición apropiada.

EL CUERPO DE AGUA QUE SE SUPERVISA

Los lagos son de diferentes corrientes que la de los ríos porque el agua que contienen es agua dulce norápidamente substituida. En un lago, no hay intercambio de agua posiblemente a partir de 100 años,dependiendo del tamaño del lago y de la línea divisoria de las aguas que drena la introducción de él. Estohace los lagos muy susceptibles al daño por los agentes contaminadores. La deposición ácida es común enlos lagos y puede dar lugar a choque ácido si un lago tiene un nivel bajo de la alcalinidad o si los suelos quelo rodean tienen capacidad que neutraliza del ácido muy pequeño. El choque ácido puede dañar o matar avida acuática en el lago.

Los lagos se pueden caracterizar de tres maneras. Los lagos con las fuentes grandes o excesivas dealimentos se llaman eutróficos (del inglés eutrophic y a su vez del griego bien alimentado). Este tipo delagos son típicamente poco profundos. Los lagos con una fuente pequeña de alimentos se llamanoligotróficos (del inglés oligotrophic y a su vez del griego alimentado mal). Este tipo de lago estátípicamente profundo y claro con un color azul o verde. La mayoría de los lagos están en alguna parte entreestos dos, y se llaman mesotrófico (en inglés mesotrophic).


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Sobre 4oC, la densidad del agua aumentamientras que la temperatura disminuye. Cuando el agua alcanza 4oC, su densidad comienza a disminuirhasta que congela. Porque la densidad del agua se diferencia con temperatura. Los lagos experimentan unproceso conocido como verano termal o de estratificación termal donde estas estratificaciones separan unlago en diversas regiones según la profundidad. Esto previene el mezclado de las capas de agua y sucantidad de alimento entre ellas se basa justamente en esta estratificación. En invierno, la temperatura delagua disminuye en la superficie y como el agua en el fondo del lago es más caliente que el agua superficial,ésta se hunde, comenzando a subir las capas del fondo hacia lasuperficie. Esto causa la mezcla del agua, que trae los alimentosdel fondo a la superficie y el oxígeno disuelto en las aguassuperficiales se va al fondo.

Usando la punta de prueba extralarga de Vernier paratemperatura y el fenómeno de la profundidad del agua,demostrados aquí, es posible investigar la estratificación termal ycómo afecta la concentración del pH y del oxígeno disuelto en lasvarias profundidades. Otras pruebas que pueden ser de interésespecífico en estudios de lagos son los contenidos de sólidosdisueltos totales, turbiedad, alcalinidad, y nitrógeno en forma denitratos.

Si es posible, practique el usar del sensor de la profundidad delagua en una piscina o alberca como se les conoce en México. Laspiscinas son ideales para este propósito, porque el agua clarapermite a los estudiantes ver cómo es necesario accionar el sensory cómo evitar el accionar antes de que el sensor alcance laprofundidad señalada.


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Usar la cinta impermeable, la sección del cable de la punta de prueba extralarga de la temperatura y lacuerda del sensor de la profundidad del agua en incrementos de 2 metros. Esto hará más fácil determinar laprofundidad a la cual el equipo se ha bajado en el agua. Será necesario pesar abajo del extremo de la puntade prueba extralarga de la temperatura así que no flota. Esto se puede hacer uniendo una roca o un peso alcable con la cinta del conducto.

Los datos de la muestra en este gráfico demuestran los datos recogidos del lago Henry Hagg en el estado delOregón (antes perteneciente a México) ahora en los Estados Unidos. Es un depósito artificial que se clasificacomo eutrófico. El lago Henry Hagg está situado alrededor de 45 km al oeste de la ciudad de Portland,Oregón. Los datos fueron recogidos en octubre usando una punta de prueba extralarga Vernier de latemperatura, la punta de prueba del oxígeno disuelto, de pH -y la punta de prueba de la conductividad. Lasmuestras de agua fueron recogidas desde una canoa usando un sensor de la profundidad del agua.

De acuerdo con los datos tomados, el lago tiene cierta estratificación. Debajo de una profundidad de 10metros (35 pies en medidas inglesas), la temperatura cae agudamente hasta que alcanza 9°C al llegar a casi20 metros (50 pies). Los niveles disueltos del oxígeno también demuestran la estratificación. En la superficiey abajo a una profundidad de menos de 10 metros (25 pies) los niveles del oxígeno disuelto están en lagama de 9 - 10 mg/L. Esto es probablemente la llamada región fótica donde la producción de oxígenofotosintético de los productores primarios (como las algas) excede la respiración. Debajo de unaprofundidad de 10 metros (>25 pies), el oxígeno disuelto comienza a caer constantemente alcanzandoconcentraciones de 2 mg/L a una profundidad de 15 metros (45 pies).

SISTEMA GLOBAL de POSICIONAMIENTO (usando un llamado GPS en inglés)

Cuando se estudia la calidad del agua, conociendo las localizaciones exactas desus sitios del muestreo puede ser muy importante. Podemos verlos en un mapay agregar una nueva dimensión a su análisis. Sus relaciones el uno al otro y susalrededores pueden ayudar a veces a explicar resultados o pueden generar aúnmás preguntas. Cualquier manera, agregando este componente geospacial a lainvestigación puede ser beneficiosa.

El GPS (del inglés global positioning system, sistema de localización global)

El sistema de localización global, GPS, es un sistema usado para determinar lalocalización de un punto dado en la Tierra. Hay 24 satélites en el sistema GPS delos Estados Unidos, llamado NAVSTAR (navegación en el tiempo basado en lossatélites). Se colocan estos satélites para, por lo menos poder ver cinco satélitesen cualquier momento desde cualquier lugar en la Tierra. Un receptor del GPSutiliza estos satélites para determinar su localización.


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RESUMEN DE LAS PRUEBAS DE CALIDAD DEL AGUA

Prueba 1 Importancia y determinación de la Temperatura en cuerpos de agua: Una característica física quepuede determinar el tipo de reacciones bioquímicas en el ambiente acuático. Las corrientes o ríos sonevaluados por su capacidad para resistir los cambios de temperatura entre dos sitios de muestreodiferentes.

Prueba 2 Importancia y determinación de la tTurbiedad en cuerpos de agua: La turbiedad es una medidade la carencia de claridad del agua. El agua altamente turbia reduce la penetración de luz que afecta nivelesde la fotosíntesis, aumenta el calentamiento del agua debido a la absorción de la luz del sol, y da un aspectodesagradable al paisaje.

Prueba 3. Importancia y determinación de Sólidos totales disueltos en cuerpos de agua: Muchoscomponentes importantes de ecosistemas acuáticos sanos están bajo la forma de sólidos disueltos.Alimentos, tales como nitratos y fosfatos; y sales disueltas tales como cloruro de sodio NaCl. Contribuyen alos sólidos disueltos totales.

Prueba 4. Importancia y determinación del pH de cuerpos de agua. La escala del pH se utiliza para medir laacidez del agua. La mayoría de los organismos acuáticos tienen una gama limitada del pH en la cual puedanprosperar. La escala del pH es de 0 a 14 unidades del pH, con un pH de 7 como punto neutral entre el ácidoy el alcalino. La mayoría de las aguas superficiales están entre 6 y 8 unidades del pH.

Prueba 5. Importancia y determinación de la Alcalinidad de cuerpos de agua: La alcalinidad es una medidadel grado de resistencia al cambio del pH del agua de un río, un lago o arrollo, cuando estos recibendescargas como la lluvia ácida. Las fluctuaciones en el pH causan daños a la vida acuática e interrumpendesarrollo de organismos acuáticos. La alcalinidad actúa como amortiguador de los cambios, ayudando aguardar el pH dentro de límites tolerables.

Prueba 6. Importancia y determinación de Cloruro y salinidad en cuerpos de agua: El cloruro, bajo la formade ion del Cl-, está generalmente presente en el agua dulce y en el agua salada. Las fuentes decontaminación incluyen la disolución de minerales y los desechos industriales. La salinidad es el total detodas las sales no carbonatadas disueltas en agua.


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Prueba 7. Importancia y determinación de Oxígeno disuelto en el agua: El Oxígeno disuelto en agua esvital para la vida acuática. Es un componente necesario de la respiración celular. La mayoría de losorganismos acuáticos tienen un rango específico del oxígeno disuelto para sobrevivir. El oxígeno disuelto estan importante, que su contenido es un indicador básico para definir la calidad del agua.

Prueba 8. Importancia y determinación de la Demanda bioquímica del oxígeno en cuerpos de agua: En lamayoría de las aguas naturales, las bacterias aerobias descomponen el material orgánico, consumiendo eloxígeno en este proceso. Esta demanda o necesidad de oxígeno disuelto puede ser perjudicial para losorganismos si es mayor que la velocidad a la que disuelve el oxígeno en forma natural.

Prueba 9. Importancia y determinación de Fosfatos en cuerpos de agua: El fósforo en sus compuestosforma parte del alimento esencial para las plantas acuáticas y los animales. El exceso de fósforo en el agua,pueden ser dañino porque puede estimular abundancia de planta y crecimiento de algas. Las aguasresiduales y del fertilizante usadas en agricultura son fuentes comunes de Fosfatos.

Prueba 10. Importancia y determinación de los Nitratos contenidos en cuerpos de agua: El nitrógeno es unalimento esencial para las plantas acuáticas y los animales. El nitrato es la forma en la cual las plantaspueden utilizar el nitrógeno. La concentración del nitrato en el agua puede tener una gran influencia sobreel mayor crecimiento vegetal en el agua y romper el equilibrio de estos sistemas.

Prueba 11 Importancia y determinación del Nitrógeno amoniacal (NH4+) en cuerpos de agua: El nitrógeno

bajo la forma de ion del amonio NH4+, es un subproducto de los desechos animales en descomposición, la

materia orgánica y los fertilizantes. Existe un equilibrio entre el amoniaco NH3 y el ion amonio NH4+,

dependiente del pH.

Prueba 12, Importancia y determinación de Calcio (Ca ²+) y la dureza del agua: Los iones del calcio Ca ²+, seagregan en el agua cuando ésta fluye por las rocas de piedra caliza. Las aguas duras contienen exceso deiones del calcio Ca ²+. Esto puede causar depósitos de carbonato de calcio en las calderas y tuberías dehidráulicas. También estas aguas reducen la acción limpiadora y espumante de los jabones.


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Qué es el agua

Releyendo a diferentes autores acerca de este tema se queda unoimpresionado de esta sustancia que es un compuesto formado por launión del oxígeno con el hidrógeno. Tratando de hacer este estudiomás accesible al estudiante de bachillerato revisemos primero, aspectos de importancia del agua en elsostén de la vida animal, vegetal y la vida o estabilidad del planeta; a continuación, tratar de comprenderporque tiene esas propiedades tan especiales y, como tercer aspecto, conocer métodos de laboratorio paradeterminar sus propiedades físicas, químicas y biológicas y, llagar a valorar los grados de calidad o decontaminación del agua.

Importancia del agua. Tratar este tema nos llevaría todo este libro y posiblemente perderíamos nuestropunto central “Qué es el agua”, por esto, nos ajustaremos al programa de química I del bachillerato nuestraexperiencia y en datos de Manuel Guerrero-Legarreta de su libro: Elagua, Edición del Fondo de Cultura Económica de 2009.

Cuando nosotros observamos a nuestro alrededor, estando en unaciudad, o el campo, podemos encontrar que el agua, es la sustanciaque aparece con más frecuencia o que atrae a nuestra vista, porejemplo en la ciudad: las bebidas refrescantes, las fuentes de losjardines, una manguera con el chorro de agua, el agua de nuestro baño o de lacocina, etcétera y, cuando salimos al campo nuestra vista busca algún rio, una lagunao nos emocionamos cuando vemos el inmenso mar. Se comenta que esto se debe aque la vida se originó en el mar y del mar diferentes especies se aventuraron a salirdel agua y sobrevivir fuera del agua pero no muy lejos; o también se considera quenuestra vida se gestó en el vientre de nuestra madre y estuvimos confortablementeen un medio acuoso por nueve meses quizás los mejores. Más sobre la importanciadel agua es que aparte del agua que se observa a simple vista, todos los seres vivos contenemos en nuestracomposición agua, como los vegetales,desde una jugosa piña hasta un cactus deuna zona árida, contienen agua, en mayor omenor proporción y los animales es elmismo caso sea un pez o una hormiga. Entodos ellos, el agua está presente pero nopensemos la presencia del agua solamente

http://www.google.com/imgres?q=agua&start=144&um=1&hl=es&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=m2z0lo1HE8HwfM:&imgrefurl=http://www.fondosxl.com/21715_fondos_de_pez-en-el-agua.html&docid=namdmkUa6sKu6M&imgurl=http://3.5x1.net/58/archivos/imagenes/1152x864-pez-en-el-agua.jpg&w=1152&h=864&ei=yJ2JUJzmNeXa2wX18YCgBA&zoom=1&iact=hc&vpx=194&vpy=376&dur=1071&hovh=194&hovw=259&tx=105&ty=177&sig=117162570588581787432&page=6&tbnh=138&tbnw=210&ndsp=33&ved=1t:429,r:64,s:100,i:196

http://www.google.com/imgres?q=agua&start=111&um=1&hl=es&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=bT5VhfypBSbANM:&imgrefurl=http://educacion-enrique.blogspot.com/2011/01/cuidado-con-los-cursos-de-natacion-para.html&docid=ISabAft0qAXoVM&imgurl=http://4.bp.blogspot.com/_7xD-i2LBSoc/TTLv82iNCsI/AAAAAAAAAEY/arvUByb4mfE/s1600/bebe-al-agua.jpg&w=360&h=406&ei=yJ2JUJzmNeXa2wX18YCgBA&zoom=1&iact=hc&vpx=1033&vpy=2&dur=1015&hovh=238&hovw=211&tx=103&ty=108&sig=117162570588581787432&page=5&tbnh=139&tbnw=95&ndsp=33&ved=1t:429,r:16,s:100,i:52

http://www.google.com/imgres?q=agua+disolvente+de+nutrientes&um=1&hl=es&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=eMF8xSUoQCNgDM:&imgrefurl=http://portal.perueduca.edu.pe/modulos/m_agua1.0/Biosfera.htm&docid=QxWLxyPiIu_I3M&imgurl=http://portal.perueduca.edu.pe/modulos/m_agua1.0/agua en la vida2222.jpg&w=537&h=202&ei=yqGJUJDFLcfi2gXB6YC4BQ&zoom=1&iact=hc&vpx=186&vpy=28&dur=2228&hovh=137&hovw=366&tx=142&ty=90&sig=117162570588581787432&page=3&tbnh=113&tbnw=302&start=51&ndsp=32&ved=1t:429,r:31,s:20,i:222


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como una sustancia pura (H2O) porque es difícil sino imposible encontrarla al 100%. En los seres vivos elagua se encuentra formando disoluciones homogénea (disoluciones salinas) o heterogénea como es el casode la sangre de los animales o sabias de las plantas. En los seres inanimados como las rocas, los minerales olas montañas o el subsuelo, también existe el agua en proporciones y formas variables, a estas formas se leconoce como manto freático, agua de hidratación, humedad o agua de cristalización pero el agua siempreestá presente. Entonces podemos afirmar que el agua es uncompuesto de máxima importancia en los seres vivos y losinanimados.

Un concepto muy importante de los biólogos es que ellosconsideran el agua como un sustrato, igual que el suelo o el aireporque en los tres se genera vida – concepto diferente para elquímico que regularmente estudia el agua como una molécula H2Ocon sus propiedades físicas y químicas. Y efectivamente, un aspectode importancia es que el agua lleva vida a todas las partes de un serviviente al ser un gran disolvente de sustancias necesarias para losorganismos vivientes animales o vegetales como las sales (Na Cl,fosfatos, etcétera) estas sales solo pueden llagar a cada una de lascélulas de un animal o una planta en forma de disolución y a travésdel fenómeno de la ósmosis o el torrente sanguíneo. Estos procesosno se lograrían con otro disolvente porque podrían ser reactivos conlas sales o agresivos al organismo o disolventes deficientes, oinestables, etcétera. Solo el agua es capaz de hacer estosimportantes procesos.

Considerando la vida marina, hay que reflexionar en los mares de los polos ártico y antártico cuyastemperaturas frías llegan a estar tan bajas como - 40oC (40 grados abajo de 0oC) temperaturas a las cualesun pez o planta marinos se congelan, pero en los polos no es el caso porque los iceberg o montañas de hieloque se forman a estas bajas temperaturas flotan y el fondo marino de los polos sigue conteniendo agualíquida entre 2 y 4 oC. Esta propiedad que hace posible la vida marina en los polos, también protege de unenfriamiento gradual de todos los mares y del planeta. Además, por si lo anterior fuera poco, el agua es unade las sustancias con mayor capacidad calorífica y esta propiedad hace que los cambios bruscos detemperatura del planeta al cambiar del día a la noche y de la noche al día no sean bruscos. Esto se observacuando estamos en la playa, en las mañanas la arena y el aire son fríos y el agua del mar es tibia y al mediodía cuando el aire está a 40 oC, el agua del mar es fresca.

http://www.google.com/imgres?q=vida+submarina+en+los+polos+del+planeta&um=1&hl=es&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=RwBGO4lByl5DJM:&imgrefurl=http://www.foro3d.com/f27/submarinos-67992-2.html&docid=4pn98dBsjvFA9M&imgurl=http://www.foro3d.com/attachments/87487d1228641589-submarinos-nautilusmono.jpg&w=640&h=480&ei=OZqJULvdGbCE2QWN5oHwAg&zoom=1&iact=hc&vpx=377&vpy=281&dur=2444&hovh=194&hovw=259&tx=128&ty=79&sig=117162570588581787432&page=4&tbnh=141&tbnw=185&start=79&ndsp=29&ved=1t:429,r:71,s:20,i:342


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Podríamos revisar más y más propiedades del agua que son favorables para la vidaanimal y vegetal pero podríamos perder el objetivo de este manual de la calidad delagua. Por lo tanto, pasemos a tratar de explicarnos ¿cómo es posible tantascaracterísticas del agua favorables para la los seres vivos?

¿Por qué el agua es tan especial?

Primero es necesario aclarar que esas bondades del agua son únicas de estecompuesto y que por las características que presenta el agua, para el criterio de losfísicos y químicos, el agua tiene un comportamiento irregular o anormal comparado con moléculassimilares como el ácido sulfhídrico H2S o el amoniaco NH3 que se pueden considerar moléculas hermanasdel H2O pero con un comportamiento fisicoquímico regular. Algunas de las anomalías que presenta el aguason las siguientes: a) A temperatura ambiente (20 oC) el H2O debería estar en estado gaseoso como: NH3,H2S; b) el agua hierve a 100 oC y esta temperatura se considera alta para una molécula pequeña y de masamolecular reducida; c) El hielo flota en el agua mientras que todos lossólidos son más densos en estado sólido que en estado líquido; d) Elagua al estado líquido, presenta alta tensión superficial en comparacióncon líquidos como el etanol o la acetona y, hay más diferencias perobaste con estas para considerar el compuesto H2O como anormal, parapasar a encontrar sus causas.

¿Tiene algo especial la molécula del agua? Esta molécula está formadapor dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, pero analicemos másacerca de esta molécula.

La unión O – H . El oxígeno como los elementos del grupo 6ª no son estables y por esto, comparten doselectrones para formar dos enlaces covalentes, en este caso con dos átomos de hidrógeno. El oxígeno, tienela configuración electrónica 1s2 2s2 2p4 lo que nos indica que el átomo de oxígeno requiere de doselectrones para adquirir una configuración estable como la del gas Neón 1s2 2s2 2p6 como se muestra en lafigura.

El enlace sigma2 o enlace covalente simple del O – H se forma cuando los orbitales se superponen por susextremos, concentrando los electrones en un orbital de enlace entre los dos átomos (Un orbital de enlace esuna región localizada donde es más probable hallar los electrones de enlace) En la figura se presentan losenlaces sigma de la molécula del agua (H2O).

2 Dingrando et al, pp. 245 Química Materia y Cambio, Ed. Mac Graw Hill, Colombia (2002)

http://www.google.com/imgres?q=polaridad+de+la+molecula+del+agua&um=1&hl=es&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=nrlmBj0-r_5rfM:&imgrefurl=http://lasmaravillasdelagua564.blogspot.com/2011/02/estructura-molecular-del-agua-enlaces.html&docid=d0xWjrrECMeSwM&imgurl=http://3.bp.blogspot.com/_pwLpotAhgPA/ShOjLGkpYdI/AAAAAAAAABM/rSEe0ZGUtbU/s320/Elementos+del+agua.jpg&w=300&h=255&ei=uZCJUPjHHc7q2wW0y4HYAg&zoom=1&iact=hc&vpx=180&vpy=2&dur=2999&hovh=204&hovw=240&tx=146&ty=98&sig=117162570588581787432&page=2&tbnh=139&tbnw=164&start=26&ndsp=30&ved=1t:429,r:6,s:20,i:147


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Polaridad e la molécula de agua. Usando la tabla de Linus Pauling, de valores de electronegatividad de loselementos, encontramos el oxígeno con un valor de electronegatividad de 3.44 y el hidrógeno con 2.20 , ladiferencia de estas electronegatividades es de 1.24 . Esta diferencia ya corresponde a las moléculas polares.

La geometría de la molécula del agua, como se aprecia en la figurasiguiente, el agua, formada por tres átomos, dos de hidrógeno (el elementomás ligero) y uno de oxígeno, dispuestos en un ángulo de 105 grados, con eloxígeno en el vértice; el ángulo no varía, sea la molécula en estado sólido,en líquido o en gas. El resultado es que el ángulo referido de 105 grados leda a la molécula completa su máxima estabilidad.

La distancia entre el átomo de oxígeno y uno de los de hidrógeno es de 0.96Angstrom (1 Angstrom es igual a un cienmillonésimo de un centímetro). Laforma de la molécula del agua es angular y asimétrica porque hay dos paresde electrones libres en el átomo central de oxígeno. Debido a que los enlaces H – O no son simétricos enuna molécula de agua, esta molécula tiene un extremo positivo definido y un extremo definido negativo ypor tanto es polar. Por esto, el agua es una molécula con afinidad con sustancias polares y, además consustancias de unión iónica. Esto indica que puede actuar comodisolvente de todo este tipo de sustancias, razón por la cual se le llegóa designar (exageradamente) DISOLVENTE UNIVERSAL.

Las interacciones entre las moléculas de agua. Indica Guerrero3 L. M.,que en la molécula del agua, los electrones forman una nubealrededor de los tres núcleos, uniéndolos, pero los dos núcleos dehidrógeno se repelen. La nube electrónica, por su parte, adquiere laforma que puede imaginarse contenida dentro de un cubo, con eloxigeno en el centro, los hidrógenos en los vértices opuestos de unacara y unas protuberancias que se proyectan en la cara opuesta que son las nubes electrónicas. Estas nubesatraen a los átomos de hidrógeno de la otra molécula de agua y dan lugar a lo que se conoce como unpuente de hidrógeno o ligadura de hidrógeno.

El estudio de las propiedades fisicoquímicas es importante porqueesclarece mucho de los misterios sobre el comportamiento de esta nadacomún sustancia. La investigación sobre la naturaleza molecular hamostrado que una de las principales claves, quizá la más importante, es elpuente de hidrógeno (ligadura de hidrógeno).

3 Guerrero M., El agua, p. 31, Ed. Fondo de Cultura Económica, México (2009)

http://www.google.com/imgres?q=la+molecula+del+agua&um=1&hl=es&sa=N&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=odkpJ6p959rEWM:&imgrefurl=http://www.asturnatura.com/bioelementos-biomoleculas-inorganicas/agua.html&docid=OzahVo23dTFj5M&imgurl=http://www.asturnatura.com/Imagenes/articulos/moleculas-vida/moleculasagua.jpg&w=300&h=298&ei=1oqJUKSIB6Xw2gXonICABw&zoom=1&iact=hc&vpx=179&vpy=299&dur=7180&hovh=224&hovw=225&tx=147&ty=118&sig=117162570588581787432&page=1&tbnh=146&tbnw=147&start=0&ndsp=21&ved=1t:429,r:14,s:0,i:125

http://www.google.com/imgres?q=la+molecula+del+agua&um=1&hl=es&sa=N&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=D02lR-i8t9j0bM:&imgrefurl=http://aprendamoscienciasge.blogspot.com/2011/04/el-agua.html&docid=4qW--Zj7NyvyjM&imgurl=http://2.bp.blogspot.com/-phW2zMchyhA/TaNOgrdgMmI/AAAAAAAAAEc/GOpQfbqDA3M/s1600/136351_image001.jpg&w=400&h=300&ei=1oqJUKSIB6Xw2gXonICABw&zoom=1&iact=hc&vpx=597&vpy=374&dur=3857&hovh=194&hovw=259&tx=127&ty=133&sig=117162570588581787432&page=1&tbnh=146&tbnw=187&start=0&ndsp=21&ved=1t:429,r:17,s:0,i:134


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No es el agua la única molécula que tiene ligaduras de hidrógeno, el amoniaco, el ácido fluorhídrico y losalcoholes también la tienen. Lo que parece ser único en la estructuran del agua es que las moléculasfácilmente se aglomeran en redes tridimensionales, con muchos huecos, cuya geometría depende delángulo que forman los tres átomos componentes. Esto le confiere a las moléculas del agua gran cohesión.

Esta estructura, por cierto, se mantiene enlas fases líquida y sólida. Para un físico, talinformación es muy importante pues puederelacionarla con las propiedades queobservamos del agua. Por ejemplo, si en vezde estar los átomos dispuestos en unángulo de 105 grados estuvieran alineados,el agua no sería tan buen disolvente comoen realidad lo es, y si así fuera, entre otra cosas no podría acarrear los nutrientes en el interior de los seresvivos (plantas o animales).

Al congelarse, las moléculas del agua forman rápidamente estructuras ordenadas. Bajo la presiónatmosférica ordinaria, cuatro moléculas se asocian en la forma de un tetraedro, las que a su vez conformanuna estructura de anillos hexagonales.

Este arreglo, por cierto es una estructura muy poco compacta (con muchos huecos) es por ello que el aguasólida es menos densa que el agua líquida y por eso el hielo flota en el agua líquida.

Esta peculiar estructura (con puentes de hidrógeno) tan fofa rige la variación que tiene la densidad del agua.Como en cualquier sustancia, la densidad cambia con la temperatura, pero de una manera singular: a 4 oCmuy cerca del punto de congelación, la densidad del agua alcanza su máximo valor. Esto no se observa enningún otro líquido común, ni tampoco en los sólidos comunes. Sucede solo en sustancias de estructuraelástica semejantes a polímeros como el hule.

Por esta misma razón, las masas de agua se congelande la superficie hacia abajo. No debemos pasar estaobservación sin reflexionar un poco sobre ella. Si elagua no fuese así, los océanos se congelarían en laszonas frías del fondo hacia arriba y tal vez ya nohubiera vida en el planeta como la concebimos ahora.

La capacidad disolvente del agua4. Los líquidos

4 Guerrero M., El agua, p. 43, Ed. Fondo de Cultura Económica, México (2009)

Moléculas de agua que se agrupan entresí a través de interacciones o puentes dehidrógeno. Imagen de Asturnatura.com

http://www.google.com/imgres?q=puentes+de+hidrogeno+en+el+agua+liquida+y+en+el+hielo&start=153&um=1&hl=es&sa=N&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=4S9eaoquv9OLOM:&imgrefurl=http://jindetres.blogspot.com/2012/06/agua-sutileza-para-la-vida.html&docid=nrCbrvtFewOEWM&imgurl=http://4.bp.blogspot.com/-6uJJLQNZ9O4/T9oBMq1DuGI/AAAAAAAAANs/ORSAYjmscJI/s1600/est-agua-mod.jpg&w=1535&h=709&ei=wpSJULaRJMno2AW6eA&zoom=1&iact=hc&vpx=862&vpy=11&dur=6930&hovh=152&hovw=331&tx=171&ty=79&sig=117162570588581787432&page=6&tbnh=122&tbnw=266&ndsp=25&ved=1t:429,r:57,s:100,i:175

http://www.google.com/imgres?q=solvataci%C3%B3n+acuosa&start=141&um=1&hl=es&sa=N&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=v-y1m36Vg832LM:&imgrefurl=http://www.vi.cl/foro/topic/7310-problemas-de-acidos-y-bases/&docid=ONEzoxGGKq8xWM&imgurl=http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/ph/graphics/nacl2.gif&w=490&h=276&ei=KZeJUJSvO6Hq2QX3yoGIBg&zoom=1&iact=hc&vpx=1092&vpy=95&dur=1761&hovh=168&hovw=299&tx=102&ty=103&sig=117162570588581787432&page=6&tbnh=149&tbnw=265&ndsp=30&ved=1t:429,r:50,s:100,i:154


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pueden aceptar ciertas cantidades de gases y sólidos en su seno: esto se conoce como disolución: No todosólido o gas puede incorporarse a un líquido, ni en cualquier cantidad. Al límite de concentración de unsoluto (la sustancia que se agrega) en un solvente (la que recibe) se le llama solubilidad. Esta propiedadpuede modificarse por la temperatura y por la presión.

La propiedad de disolución se conoce desde la antigüedad. Los alquimistas buscaron una sustancia quedisolviese todas las demás. Esta sustancia no existe, pero lo más cercano a ella es el agua. Además, el aguaes extremadamente corrosiva, una de las más corrosivas y no obstante es fisiológicamente inocua.

Sustancias gaseosas se disuelven en los líquidos en distintas cantidades. Por ejemplo, el agua disuelveinmensas cantidades de ácido sulfhídrico y bióxido de carbono. El amoniaco es también muy aceptado (100g en medio vaso de agua) aun que el oxígeno y el nitrógeno se disuelven con mucho menos facilidad (0.07 y0.03 g / Litro respectivamente), ello es muy importante para la vida acuática, pues aun que hay uncentésimo de gramo de aire por litro, este es suficiente para los peces.El agua, dentro de sus particularidades, parece haber sido pensada como el líquido de la vida: disuelve losnutrientes que necesitan los seres vivos (mejor que cualquier otro liquido) , regula la temperatura del medioambiente como del interior de los organismos, favorece el crecimiento y da cuerpo a las estructuras vivas:La turgencia de las plantas se debe a su contenido de agua. Es el elemento máscomún y, sin embargo no siempre se encuentra en el sitio requerido y con lapureza adecuada

¿El agua del planeta se descompone y se acabará?El agua es un compuesto estable, lo podemos ver cuando calentamos unospedazos de hielo en un sistema controlado como un destilador, el hielo primero se funde y el líquidoaumentará su temperatura hasta ebullición y el vapor enviado al condensador se convertirá en gotas deagua por el proceso de condensación, Esto nos muestra la gran estabilidad de la molécula de agua a losprocesos de calentamiento y enfriamiento. Un proceso parecido a la destilación, en la naturaleza es el ciclodel agua que observamos constantemente a nuestro alrededor., -Debemos aclarar que otras formas deenergía si logran la descomposición de ésta molécula- pero, al menos laenergía calorífica que recibimos del sol y que mantiene al planeta el rango detemperaturas de -20 a +80oC, que es el rango en el cual se desarrolla la vidade nuestro planeta, el agua es estable y podemos decir que en general, lacantidad de agua que existe en el planeta se mantiene aproximadamenteconstante y solo cambia de estado físico.

Esta estabilidad del agua es una ventaja para los seres vivos porque nosgarantiza supervivencia en el planeta pero, existe el riesgo de lacontaminación del agua que por este momento lo remarcamos para tratarlo más adelante.


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Disociación de la molécula de agua. Ya comentamos que el agua es estable y su descomposición es

mínima pero es necesario aclarar que el agua como todo compuesto formado por dos o más elementosobedece a una reacción como ecuación de la figura donde se muestran dos flechas de reacción ensentido opuesto. Esto, se interpreta que toda las reacción de formación de un compuesto siempre habráuna reacción de descomposición de ese mismo compuesto y de acuerdo a la estabilidad del compuestoque se forma habrá mayor o menor % porcentaje de materia en uno u otro lado de la reacción. Buenopues el caso del agua esta proporción no es 50% con 50%, ni tampoco es 80 / 20, en el caso del agua sepresenta una proporción de 99.999,999,999,999,99 % como molécula H2O y un 0.000,000,000,000,01 %como iones H+ y OH- esto quiere decir que casi toda el agua contenida en un vaso o en un lago estácomo Molécula y muy pocas como iones.

Esta observación la tomaremos para reforzar el aspecto de laestabilidad del agua y dejaremos el tema de ionización delagua para la unidad de pH de agua, de gran importancia para lavida animal y vegetal.

Como conclusión, podemos resumir aspectos importantes delagua como los siguiente: El agua es una molécula polar y estole da la capacidad de disolución de sustancias polares y iónicasimportantes para la vida porque es una forma de transporte de nutrientes y sustancias necesarias a losorganismos vivos, pero también, las concentraciones excesivas de estas sustancias afectan el equilibriode los organismos o los sistemas naturales. Los puentes de hidrógeno en el H2O le dan propiedadesespeciales y necesarias para la vida animal y vegetal, acuática y terrestre y favorecen su estabilidad comomolécula H2O que nos servirá para diseñar sistemas de descontaminación de esta importante molécula.

Fig. Ecuación que representa lareacción química de disociacióndel agua. Esta reacción tieneflechas en sentidos contrarios.Esto indica que la reacción serealiza los dos sentidos.

http://www.google.com/imgres?q=teoria+de+disociaci%C3%B3n+o+ionizaci%C3%B3n&um=1&hl=es&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=1BX9ARtehMy3hM:&imgrefurl=http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/equilibrio-ionico-y-ley-de-dilucion-de-ostwald&docid=ktb9tA2vK3pItM&imgurl=http://quimica.laguia2000.com/wp-content/uploads/2011/04/IONIC2.jpg&w=261&h=98&ei=nlikUK2aM8Wa2AWKoIDADw&zoom=1&iact=hc&vpx=329&vpy=491&dur=1697&hovh=78&hovw=208&tx=90&ty=43&sig=117162570588581787432&page=2&tbnh=78&tbnw=199&start=27&ndsp=34&ved=1t:429,r:48,s:0,i:213

http://www.google.com/imgres?q=teoria+de+disociaci%C3%B3n+o+ionizaci%C3%B3n&start=333&um=1&hl=es&biw=1435&bih=683&tbm=isch&tbnid=dcwXk4Cg9hYV6M:&imgrefurl=http://jesusarnoldohernandezcavazos.blogspot.com/2012/10/unidad-3-compuestos-inorganicos-y.html&docid=YkN7HE2VZ2UyrM&imgurl=http://2.bp.blogspot.com/-bYhQ9whOYOs/UHHiQL3GYrI/AAAAAAAAAIk/cGQmajequio/s1600/formula2.png&w=394&h=102&ei=TFmkUJDGJcfB2QW9wYGQDg&zoom=1&iact=hc&vpx=390&vpy=203&dur=11004&hovh=81&hovw=315&tx=137&ty=59&sig=117162570588581787432&page=12&tbnh=68&tbnw=264&ndsp=34&ved=1t:429,r:48,s:300,i:148


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El agua y sus diferentes usos5: Diferentescalidades

Nuestro ambiente y nuestra vida dependen de un recurso muy conocido, el AGUA. Esta interesantesustancia química que tiene propiedades muy peculiares, como ya se vio, una de las cuales es su gran poderde disolver, por lo que se le ha llamado “el disolvente universal”, lo que hace casi nunca encontremos agua“pura”. El agua, en contacto con la superficie de la Tierra al atravesar sus estratos, va enriqueciéndose conlas sustancias inorgánicas u orgánicas que encuentra. Favorecen este enriquecimiento los componentesgaseosos que ha absorbido en la atmósfera o que todavía adquiere en su camino subterráneo. En lanaturaleza, el agua se puede encontrar en distintos lugares y en los tres estados de agregación así porejemplo la nieve, el hielo y el granizo, la bruma, las nubes, los arroyos y ríos, el mar, son nada más que aguaen estado sólido, líquido y gaseoso.

Podemos decir que el agua es una disolución porque lleva disuelta una cantidad de sales y gases. Es unasuspensión porque en ella se encuentran suspendidos materiales que pueden sedimentar por reposo. Elagua es una dispersión, porque muchos de sus componentes se encuentran en estado coloidal.

Normalmente el agua se clasifica según su origen y las sustancias que tiene en solución:

Clasificación del agua según su ubicación :

Agua superficial Agua de río Agua de pozo Agua de lagos y lagunas Agua de mar Agua de lluvia Agua destilada Agua purificada

Cada una de ellas tiene en forma disuelta, suspendida o coloidal, diversas sales minerales y gases encantidades variables dependiendo de donde procedan.

5 www.monografias.com/problematica del agua/shtml

http://www.monografias.com/problematica


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El agua se clasifica también según el uso que se le vaya a dar:

Agua de uso doméstico

Agua para limpieza y lavado

Agua para uso industrial :

a) Para generadores de vapor de alta y baja presiónb) Para enfriamiento

Agua para análisis químicos

Agua para aplicaciones biológicas (libre de pirógenos)

El agua tal como existe, pocas veces se puede usar en su forma natural.

Se requiere conocer sus características físicas, químicas y la naturaleza y cantidad de las sustancias disueltaso suspendidas que contengan, para acondicionar un agua particular al uso deseado.

EL AGUA EN ALGUNAS INDUSTRIAS ALIMENTARIAS (ALIMENTICIO ES LO QUE NUTRE)

Industria del azúcar: El azúcar es la fuente más inocua de energía para el ser humano y muchas otrasespecies. Proviene de las plantas como la caña de azúcar o la remolacha blanca. Las aguas que contienenaltas concentraciones de sulfatos o carbonatos y especialmente nitratos, dificultan la cristalización delazúcar. Ésta con el tiempo se hace delicuescente. Las aguas que contienen una concentración microbianarelativamente alta hacen que el azúcar se descomponga con facilidad durante el almacenaje.

Panaderías: Se requiere agua potable y con el mínimo de materia orgánica que pueda afectar la acción de lalevadura, Saccharomyces cerevisiae, en condiciones aerobias (presencia de oxígeno molecular) ya que ellarequiere a una parte del azúcar para sobrevivir y reproducirse, la glucosa, formando dióxido de carbono quees el agente leudante capaz de “inflar” el pan haciéndolo más blando.

Industria del alcohol etílico: Louis Pasteur descubrió la fermentación, una reacción bioquímica en la que unorganismo, la levadura conocida como Saccharomyces cerevisiae, toma la glucosa en un ambiente sinoxígeno molecular (anaerobio) y la transforma en alcohol etílico y dióxido de carbono. Las aguas que seemplean deben ser puras y frescas con pocos microorganismos que puedan competir desventajosamentecon la levadura afectando la fermentación: Los constituyentes minerales no aparecen en el producto debidoa que se trata de un destilado.


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Industria de la cerveza: El agua destinada a esta industria requiere determinados parámetros biológicos yquímicos. No debe contener mucho hierro porque colorea la malta y da a la cerveza un sabor desagradable.Para remojar la cebada no hay demasiada exigencia. Solamente debe estar libre de materia orgánica, denitratos y de amoníaco.

Por lo anterior, el agua para elaboración de productos se elige una especificación de concentración de sales.

La mayoría de las industrias de la alimentación utilizan agua como materia prima. Si no la utilizan en lacomposición de sus productos, por lo menos la utilizan en el lavado de los recipientes o como alimentaciónde las calderas, para lo cual debe reunir determinadas condiciones.

Muestreo para el análisis del control de lacalidad del agua

Toma de muestras de agua (influente, efluente)

La muestra se toma basándose en la Norma Mexicana NMX-AA-003-1980. Tal y como lo indica lanorma citada y según la Tabla 1 se deben etiquetar los frascos contenedores y una vez tomada lamuestra debe colocarse en una hielera con bolsas refrigerantes o hielo para su transporte allaboratorio, de preferencia a una temperatura entre los 4 y 10ºC, cuidando de no congelar lasmuestras. Una vez en el laboratorio, son almacenadas en una cámara de refrigeración enoscuridad a una temperatura entre 4 y 10ºC.

Tabla 1. Parámetros de interés a medir en las muestrasParámetro Cantidad Envase Preservación Tiempo

DBOTotal (mgO2/L)

200 mL Plástico ovidrio

4°C Análisisinmediato

DQOTotal (mgO2/L)

50 mL Plástico ovidrio

pH<2 conH2SO4

Análisisdentro de los

28 díasSDT (mg/L) 100 mL Plástico o

vidrio4°C Análisis

inmediatopH 100 mL Plástico o


inmediatoT (°C) 100 mL Plástico o


inmediatoCE (μS/cm) 100 mL Plástico o


inmediatoO2 (mg/L) 100 mL Plástico o


inmediato


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donde DBO es la demanda bioquímica de oxígeno, DQO es la demanda química de oxígeno, SDTson los sólidos disueltos totales, pH es el potencial de hidrógeno, T es la temperatura, CE es laconductividad eléctrica, mL es la abreviatura de mililitros y O2 es el oxígeno disuelto

El ejemplo en este caso es un sistema hecho por el hombre simulando los humedales naturales.Se usa para limpiar o depurar aguas a las que el hombre ha contaminado al lavarse las manos, aldefecar, al realizar prácticas en un laboratorio, etc. Se le conoce como humedal artificial oconstruido.

Manejo de las muestras, cadena de custodia, análisis in situ y en el laboratorio

La determinación de los parámetros de interés en el laboratorio se debe realizar siguiendo lanormativa y métodos presentados en la Tabla 2. En esta misma tabla se presentan los parámetrostomados in situ.

Tabla 2. Parámetro, normativa y métodoParámetro NMX Método

DBOTotal (mg O2/L) NMX-AA-028-SCFI-2001 Incubación por diluciones, iodométricoDQOTotal (mg O2/L) NMX-AA-030-SCFI-2001 Reflujo cerradoSDT (mg/L) NMX-AA-034-SCFI-2000 GravimétricopH

NMX- AA-008-SCFI-2000Potenciométrico (in situ)

T (ºC) NMX-AA-007-SCFI-2000 Termométrico (in situ)CE (μS/cm) NMX-AA-093-SCFI-2000 Potenciométrico (in situ )O2 (mg/L) NMX-AA-012-SCFI-2001 Oxímetro (in situ)DBO: demanda bioquímica de oxígeno; DQO: demanda química de oxígeno; SDT: sólidos disueltos totales;pH: potencial de hidrógeno; T: Temperatura; CE: conductividad eléctrica; mL: mililitros; O2; oxígeno

Evaluación de los datos experimentales

Los resultados obtenidos de los muestreos durante un lapso razonable (mínimo de 4 meses) alinfluente y efluente de un sistema en estudio deben presentarse como se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3. Parámetros medidos en el influente y efluente de un humedal artificialParámetro Influente Efluente

Muestra 1 2 3 1 2 3DQOTotal (mg O2/L) 376 324 173 27.87 33.93 76SDT (mg/L) 1320 1243 1319 105 115 124.3pH 8.16 8.78 8.67 6.66 7.72 8.17T (ºC) 20.5 20.52 20 19.3 19.86 19.83CE (μS/cm) 2641 2487 2637 2423 2014 2487O2 0 0 0 1.57 2.14 1.35


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DBO: demanda bioquímica de oxígeno; DQO: demanda química de oxígeno; SDT: sólidos disueltostotales; pH: potencial de hidrógeno; T: Temperatura; CE: conductividad eléctrica; mL. mililitros; O2;oxígeno

Para calcular los porcentajes de remoción de contaminantes medidos en el sistema en estudio esnecesario considerar los datos de entrada y los de salida para cada parámetro. La ecuaciónempleada es la siguiente:

[ (Variable a la entrada – Variable a la salida) / Variable a la entrada ] 100 =

% reducción variable

En la Tabla 4 se presentan los datos obtenidos del ejemplo citado arriba.

Tabla 4. Porcentaje de remoción del sistema en tres muestreosParámetro % remociónMuestra 1 2 3

DQOTotal (mg O2/L) 92.58 89.52 56.06SDT (mg/L) 20.45 7.48 5.76DBO: demanda bioquímica de oxígeno; DQO: demanda química de oxígeno;STD: sólidos disueltos totales

Bibliografía

1. Norma Mexicana NMX-AA-003-1980- Muestreo en agua. Diario Oficial de la Federación.Estados Unidos Mexicanos.

2. Norma Mexicana NMX-AA-007-SCF. Análisis de agua- Determinación de temperatura en aguasnaturales, residuales y residuales tratadas. Diario Oficial de la Federación. Estados UnidosMexicanos.

3. Norma Mexicana NMX-AA-008-SCFI-2000. Analisis de agua- Determinación de pH. DiarioOficial de la Federación. Estados Unidos Mexicanos.

4. Norma Mexicana NMX-AA-028-SCFI-2001. Análisis de agua-Determinación de la demandabioquímica de oxígeno en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Diario Oficial de laFederación. Estados Unidos Mexicanos.

5. Norma Mexicana NMX-AA-030-SCFI-2001. Análisis de agua-Determinación de la demandaquímica de oxígeno en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Diario Oficial de laFederación. Estados Unidos Mexicanos.

6. Norma Mexicana NMX-AA-093-SCFI-2000. Análisis de agua-Determinación de la condutividaden aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Diario Oficial de la Federación. EstadosUnidos Mexicanos.

7. Norma Mexicana NMX-AA-034-SCFI-2000. Análisis de agua-Determinación de sólidos totalesen aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Diario Oficial de la Federación. EstadosUnidos Mexicanos.


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IMPORTANCIA DE LAS MEDIDAS DESEGURIDAD Y PROTECCIÓN AMBIENTAL EN

EL LABORATORIO Y EN CAMPO

Medidas de seguridad en el laboratorio

Es muy importante entender que, cuando se realizan actividades en un laboratorio o en una plantaprototipo de investigación, es necesario seguir una serie de medidas de seguridad para garantizarque la salud de los participantes se proteja.

A continuación, en la Tabla 5 se presentan algunas de ellas.

Tabla 5. Medidas de seguridad en un laboratorio o en una planta prototipo de investigación1.- Es obligatorio el uso de bata y lentes de

seguridad (personal) para proteger la piel y los

ojos de posibles riesgos

2.- Es preciso identificar al inicio la ubicación de la

regadera de emergencia, el botiquín de primeros

auxilios, el sistema lavaojos, el lugar de los

extintores y la ubicación de las salidas de

emergencia del laboratorio o de evacuación en el

caso de la planta prototipo de investigación


- 31 -

3.- Queda prohibida la visita de personas ajenas a la

práctica que se realiza

4. Queda prohibido fumar e ingerir alimentos y

bebidas dentro del laboratorio o la planta

prototipo de investigación

5.- Para cada experimento a realizar, el alumno

deberá informarse de las medidas de seguridad

pertinentes, asi como sobre el manejo y toxicidad

de los reactivos y las recomendaciones

específicas para su manejo y la realización de la

práctica

6.- Considerando que algunas sustancias químicas

son irritantes a la piel y mucosas (ya sea en

estado sólido, líquido y/o gaseoso), debe evitarse

el contacto directo de productos en manos y

cara; así como la inhalación directa de gases.

Para hacer la inhalación es conveniente formar

una ligera corriente de aire con la mano sobre la

boca de los recipientes hacia la nariz

7.- Los remanentes de reactivos utilizados no deben

regresarse a los envases originales, sino que

deben manejarse en recipientes etiquetados para

su disposición controlada o uso subsecuente


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8.- La gran mayoría de los disolventes orgánicos

son volátiles e inflamables. Por ello, al trabajar

con ellos deberá hacerse en lugares ventilados o

bajo la campana y nunca cerca de una flama.

Los recipientes que los contienen deben

mantenerse cerrados, en lugares frescos y secos

10. Cuando se manejan muestras que contengan

microorganismos es muy importante usar

cubrebocas y cubrenariz, así como guantes para

evitar una posible contaminación. Generalmente,

deben investigarse organismos indicadores mas

que patógenos que pudieran causar problemas a

académicos y estudiantes. Dentro del os

organismos indicadores están bacterias no-

específicas como coliformes, Escherichia coli y

Pseudomonas aeruginosa, que comúnmente se

encuentran en el aparato digestivo humano y de

animales monogástricos y que si son detectados

pueden sugerir la presencia de drenajes en las

muestras. Los análisis se pueden hacer con

métodos de cultivo, bioquímicos e incluso

ópticos. Si las cantidades encontradas exceden

los niveles pre-establecidos, pueden realizarse

análisis específicos para patógenos por métodos

de cultivo o incluso biología molecular. Ninguno

de estos análisis puede ser realizado por los

estudiantes sin la supervisión de un académico

entrenado responsable en el laboratorio Un

accidente (por pequeño que sea) debe

comunicarse de inmediato al académico

responsable en el laboratorio


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Referencias

1. Norma Oficial Mexicana. NOM-026-STPS-2008. Colores y señales de seguridad e higiene,e identificación de riesgos por fluidos conducidos en tuberías. Diario Oficial de laFederación. Estados Unidos Mexicanos.

2. http://fsrio.nal.usda.gov/sanitation-and-quality-standards/microbiological-

standards-and-guidelines3. Métodos EPA 1680. Fecal coliforms in biosolids by multiple-tube “fermentation”

(biodegradación). Environmental Protection Agency, Estados Unidos.4. Métodos EPA 1106.1. Enterococci in water by membrane filtration using membrane-

Enterococcus-Esculin Iron Agar (mE-EIA). Environmental Protection Agency, EstadosUnidos.

Medidas de seguridad en campo

La actividad de recolección y manejo de las muestras, es uno de los procesos más importantes ytrascendentes en la caracterización de calidad de agua y aguas residuales. El objetivo esestablecer el procedimiento para efectuar de manera segura el muestreo, especialmente de lasaguas residuales siguiendo el procedimiento abajo descrito.

1. Establecer la información mínima que se debe registrar tanto durante las operaciones enterreno como en el momento de la recepción de la muestra en el laboratorio

2. Establecer las condiciones de envase y preservadores en función de los siguientes puntos:a) Parámetros a determinar y tipo de muestreo específicob) El material, tipo y volumen de los envases apropiadosc) Método de limpieza de los envasesd) Evitar contaminación cruzadae) Los métodos de preservación se limitan a control de pH, refrigeración y adición de

compuestos químicos tales como (ácido nítrico y ácido clorhídrico)3. Seleccionar los puntos de muestreo, deben corresponder a zonas de fácil acceso4. El muestreo se debe efectuar preferentemente en canales o cañerías parcialmente llenas,

en los cuales el liquido escurre con superficie libre5. El procedimiento para la recolección de la muestra es el siguiente

a) El muestreo se realiza en donde el agua esté mezclada adecuadamente y seahomogénea

b) La muestra debe ser tomada en el centro del flujo, donde la velocidad es mayor y laposibilidad de asentamientos de sólidos es menor

c) Tener cuidado de no tomar muestras cerca de un vertedero o compuesta, porque lossólidos tienden a acumularse

d) Las muestras se pueden recolectar manualmente o con muestreador automático

http://fsrio.nal.usda.gov/sanitation-and-quality-standards/microbiological-standards-and-guidelines

http://fsrio.nal.usda.gov/sanitation-and-quality-standards/microbiological-standards-and-guidelines


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e) Se recomienda un frasco con boca anchaf) Al tomar la muestra se debe enfrentar el envase contra la corriente para evitar la

contaminacióng) Tomar suficiente volumen de muestra teniendo en consideración los diferentes análisis

a realizarh) Llenar el envase completamentei) No enjuagar el envase de la muestra con el agua residualj) Evitar recolectar sólidos grandes flotantes o suspendidos que excedan un diámetro de

uno o más centímetros6. Existen dos tipos básicos de muestras posibles de recolectar:

a) Muestras puntuales: Tomada de una masa de agua de forma aleatoria; son útiles paradeterminar la composición del agua residual en un momento determinado

b) Muestras compuestas: Es la mezcla de dos o más muestras en proporcionesconocidas, para determinar la concentración promedio de contaminante en un lapsodado (24 horas, 1 semana, etc.)

7. Tiempo de recolección y análisisa) Este tiempo se debe reducir al mínimo posible, siendo necesario incluso que algunos

análisis sean realizados en el lugar (in situ)b) El tiempo de envase, se contabiliza para las muestras puntuales, desde el minuto de la

recolección hasta la ejecución del análisis y para las muestras compuestas desde laobtención de la misma

8. Identificación y registro de las muestras debe cubrir los siguientes puntos:a) Para un adecuado control del proceso de muestreo se debe completar un registro

llamado cadena de custodia que contiene:-Identificación de la muestra-Método y sistema de muestreo-Tipo de transporte-Recepción en el laboratorio

Referencia

NORMA MEXICANA. NMX-AA-003-1980. AGUAS RESIDUALES.-MUESTREO. RESIDUALWATERS.- SAMPLING. Diario Oficial de la Federación Estados Unidos Mexicanos.


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1. Introducción al sistema de registro de datos consistema de sensores

La adquisición de datos de medición es una parte muy importante de la ciencia. Los meteorólogosrecolectan datos del clima en el tiempo para mantener un registro histórico y ayudar a elaborar pronósticos.Los químicos miden diferentes características del agua en reposo y en reacción para determinar su grado depureza y recomendar sus usos. Los oceanógrafos recolectan datos de la salinidad del agua de mar paraestudiar las tendencias de cambio en los océanos de nuestro planeta Tierra. Mientras que durante los siglosXIX y XX se tomaron datos de forma manual, la tecnología de registro electrónico de datos está con nosotrosdesde hace poco menos de 80 años y, solamente en los últimos 20 años esta tecnología está disponible paralas universidades y en esta década que inicia es que se presenta en las escuelas de nivel Medio superiorpara la enseñanza de las ciencias.

Este primer experimento se diseñó para introducir a los estudiantes en los dos modos de adquisición dedatos más comunes que se utilizarán en el análisis de la calidad del agua.

La Parte I lo guiará a través de la recolección de datos en el tiempo y su análisis. Se usará un Sensor deTemperatura para registrar la temperatura del agua durante 60 segundos a una rapidez de un dato porsegundo.

En la Parte II, tomará datos usando un modo llamado Eventos con Entrada. Este estilo de recolección dedatos le permitirá tomar un dato puntual y luego se le pedirá que introduzca por teclado un valorcorrespondiente. En este experimento, el dato recolectado será la temperatura de su mano y el valor quehay que introducir será el número de integrante de grupo que se le asignó.

OBJETIVOS

En este experimento

Se familiarizará con el programa para computador o máquina computadora o computadora como sele conoce en México Logger Pro.

Usará un computador y un sensor de temperatura para hacer mediciones.

Analizará el gráfico de datos.

Usará este gráfico para elaborar conclusiones sobre el experimento.


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Determinará el tiempo de respuesta de un sensor de temperatura.

MATERIALES

Computadora Dos vasos de precipitado de 250 mL

interfase Vernier para computador Agua corriente fría

Logger Pro Agua corriente caliente

Sensor de Temperatura Vernier Hielo

PROCEDIMIENTO

Parte I Gráfico en el Tiempo

1. Coloque unos 100 mL de agua corriente en un vaso de precipitadode 250 mL, agregue dos o tres cubos de hielo.

2. Conecte el Sensor de Temperatura en el Canal 1 de su interfaseVernier para computador.

3. Coloque el Sensor de Temperatura en el agua fría y revuelvabrevemente. Luego déjelo en la posición que se indica en la Figura1. Nota: Tenga cuidado que el vaso de precipitado no se vuelquebajo el efecto del peso del Sensor de Temperatura.

4. Prepare el computador para la adquisición de datos.

a. Seleccione Abrir del menú Archivo.

b. Abra la carpeta Ciencias de la Tierra con Computadores.

c. Abra el archivo “01ª Intro a los Datos”.

5. Coloque unos 150 mL de agua caliente dentro del segundo vaso de precipitado de 250 mL.

6. Haga clic en para iniciar la recolección de datos. No agite ni mueva el agua.

7. Cuando hayan transcurrido exactamente 10 segundos, coloque rápidamente el Sensor de Temperaturaen el vaso que contiene el agua caliente y deje que el computador continúe la recolección de datos. Noagite el agua ni mueva el Sensor de Temperatura durante el resto del periodo de recolección de datos.

Fig. 1


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8. La adquisición de datos se detendrá automáticamente al cabo de 60 segundos.

9. Retire el Sensor de Temperatura del vaso y séquelo con toalla de papel.

10. Determine el tiempo en el cual se alcanzó la temperatura más alta. Hay varias formas de lograr esto.Pruébelas todas.

a. Mueva el cursor al punto sobre el gráfico donde aparece la temperatura más alta.

b. Mientras va moviendo el cursor a través del gráfico, observe que hay una lectura en vivo de lascoordenadas x-y en el extremo inferior de la pantalla. Esta lectura de la localización del cursor es laforma más rápida y fácil de interpretar un gráfico.

c. Haga clic en el botón Examinar, , en la barra de herramientas. El cursor ahora incluye una líneavertical. Mientras va moviendo el cursor a través del gráfico, saltará de un punto de dato al próximo.Los valores de temperatura y tiempo correspondientes a esas posiciones se mostrarán en la cajaExaminar.

d. Use las teclas de flecha izquierda y derecha para recorrer la porción más alta de la curva. ¿Quéprefiere usted, el mouse o las flechas izquierda y derecha?

e. Encuentre la temperatura más alta. Registre esta temperatura y el tiempo en el cual se alcanzó porprimera vez en su tabla de datos.

f. Cierre la Caja Examinar haciendo clic en la esquina superior izquierda de la caja.

g. Para confirmar el tiempo en el cual se alcanzó la temperatura más alta por primera vez, use lasbarras de deslizamiento en la tabla para recorrer dicha tabla y examinar los datos.

11. Practique cambiando la escala del gráfico. En experimentos futuros puede necesitar cambiar la escalade cualquiera de los ejes del gráfico. Hay varias formas de hacer esto.a. Para cambiar la escala del eje de temperatura al intervalo 0 a 80°C en lugar de la escala actual, haga

clic sobre la marca “100” en el extremo superior del eje. En la caja de edición que aparece escriba“80” y presione la tecla ENTER. Observe que el eje completo se reajusta al cambio que ha realizado.Para cambiar la escala del eje de tiempo al intervalo 0 a 150 segundos en lugar de la escala actual,haga clic sobre la marca “60” en el extremo derecho del eje. En la caja de edición que apareceescriba “100” y presione la tecla ENTER.

b. Otra forma de cambiar la escala es hacer clic sobre el botón Auto-escala, , en la barra deherramientas. El computador cambiará la escala de forma automática por usted. Hágalo.

12. Imprima copias de su gráfico según instrucciones de su profesor.

Parte II Eventos con Entrada


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13. Prepare el computador para la toma de datos.

a. Seleccione Abrir del menú Archivo.

b. Abra la carpeta Ciencias de la Tierra con Computadores.

14. Numere a los miembros de su grupo por edad comenzando con el uno por el más viejo. Registre losnombres en tu tabla de datos. Añada más líneas si fuera necesario.

15. Haga clic en para iniciar la toma de datos.

16. Mida la temperatura de la mano de cada integrante de su grupo.

a. El miembro número uno del grupo debe sujetar elSensor de Temperatura con su punta apoyada sobrela palma de su mano, como se muestra en laFigura 2.

b. Observe la lectura en vivo de la temperatura en laventana Medidor. Cuando la temperatura deje deaumentar, haga clic en .

c. Se le pedirá que introduzca un número. Escriba “1”como el número de miembro de grupo y presione latecla ENTER. La temperatura y el número demiembro de grupo se guardarán en la tabla de datos.

17. Enfríe el Sensor de Temperatura colocándolo en el agua fría que usó en la Parte I. Revise la temperaturaen el medidor y retire el sensor cuando su temperatura alcance 25°C.

18. Pase el Sensor de Temperatura al próximo miembro del grupo.

19. Repita los Pasos 16–18 hasta que cada miembro del grupo haya registrado la temperatura de su mano.

20. Haga clic en para finalizar la adquisición de datos.

21. Determine la temperatura de la mano de cada persona usando uno de los métodos descritos en el Paso10. Registre estos resultados en su tabla de datos.

22. Imprima copias del gráfico según instrucciones de su profesor.

Figura 2


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DATOS


Temperaturamáxima(°C)

Tiempotranscurrido(s)


NúmeroMiembrode Grupo

Nombre Miembro de GrupoTemperatura máxima(°C)

1

2

3

4

5

6

Promedio de Grupo

PROCESANDO LOS DATOS


1. Describa la apariencia de su gráfico de la Parte I.


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2. ¿Por qué se coloca el tiempo en el eje horizontal en este experimento?

3. ¿Por qué se coloca la temperatura en el eje vertical?

4. Determine la respuesta en tiempo del Sensor de Temperatura. Para hacerlo, use sus datos paraencontrar cuánto demoró el sensor en alcanzar la temperatura máxima después de cambiarlo del aguafría al agua caliente

5. Explique cómo procedió para responder la Pregunta 4.


6. Calcule el promedio de la temperatura de la palma de la mano de su grupo. Registre el resultado en latabla de datos.

7. ¿Quién tenía la mano más caliente?

8. ¿Quién tenía la mano más fría?


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2. Determinación de la temperatura de cuerpos deagua

Contesta en tres minutos las siguientes preguntas

1) ¿Es lo mismo calor que temperatura?

2) ¿Cuándo calentamos el agua a más de 1000C en un vaso de precipitados, ¿Qué pasa con lamolécula de H2O?

3) ¿Cómo influyen los cambios de temperatura del agua de los ríos?

4) ¿Cómo pueden modificar la temperatura del agua de un río algunas industrias?

5) ¿Cómo influye la temperatura en la solubilidad del oxígeno en el agua?

INTRODUCCIÓN

La temperatura de un depósito natural de agua ejerce unainfluencia en sus propiedades en general. Cuando la temperaturadel agua se encuentra fuera del intervalo “normal” típico de unacorriente o río, puede causar daños a los organismos acuáticosque viven en ese medio. Debido a ello es que se debe medir elcambio de temperatura del agua a través de una sección de lacorriente y no en un punto específico dentro de ella. Si latemperatura del agua cambia aunque solo sea en unos pocosgrados a lo largo de 1,6 kilómetros de longitud de la corriente,esto es un indicador de una fuente de contaminación térmica.

Factores que afectan la temperaturadel agua

Temperatura del aire

Cantidad de sombra

Erosión del suelo incrementandola turbidez

Contaminación térmica de lasactividades humanas

Confluencia de corrientes


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e x p o s u r e t os u n l i g h tM e d i u mL o w L o w H i g h

e x p o s u r e t os u n l i g h t

La contaminación térmica causada por las actividades humanas es un factor que puede afectar latemperatura del agua. Muchas industrias utilizan el agua de los ríos en sus procesos. El agua recibe un

tratamiento antes de retornar al río, pero esoprovoca que esté más caliente que antes. El aguaprocedente de los lotes de estacionamiento y desus techos, al entrar en una corriente está máscaliente que la propia corriente y por tantoaumentará su temperatura total.

La sombra es un factor muy importante en la saludde una corriente debido a la influencia cálida de laluz directa del Sol. Algunas actividades humanasconducen a la eliminación de los árboles del área,disminuyendo la cantidad de sombra y aumentandola irradiación directa del Sol sobre el agua, lo queproduce un aumento de su temperatura.

Otro factor que puede influir en la temperatura delagua es la temperatura del aire sobre el agua. Laimportancia de su influencia tiene mucho que vercon la profundidad del agua. Una corriente baja esmás susceptible a cambiar su temperatura que un

río profundo.

Mientras muchos factores contribuyen al calentamiento de las aguas superficiales, unos pocos provocan suenfriamiento. Una posible forma de enfriamiento del agua se debe a las bajas temperaturas del aire. Unasegunda forma de enfriamiento de un lago o río se debe al aporte de las aguas frías de un río tributario.

Intervalos óptimos de temperatura

Organismo Intervalo Temperatura (°C)

Trucha 5 – 20

Lobina de bocapequeña

5 – 28

Larvas de tricópteros 10 – 25

Larvas deefemeróptero o moscade mayo

10 – 25

Larvas de plecóptero 10 – 25

Corixidae o insecto debote

10 – 25

Carpa 10 – 25

Mosquito 10 – 25

Siluro 20 – 25


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Un aspecto importante de la temperatura del agua es su efecto sobre la solubilidad de los gases como eloxígeno. Mayor cantidad de gas se puede disolver en agua fría que en agua caliente. Animales como elsalmón, que requieren un alto nivel de oxígeno disuelto solo pueden sobrevivir en aguas frías.

Elevadas temperaturas del agua pueden causartambién un aumento de la rapidez de fotosíntesis deplantas y algas acuáticas. Esto puede conducir a unaumento del crecimiento de las plantas y la floraciónde las algas, lo que puede ser muy peligroso para elecosistema local.

Un cambio en la temperatura del agua puede afectar lasalud general de los organismos acuáticos, por lo que cambia la calidad de las corrientes de agua. En laTabla 1 se muestran los intervalos óptimos de temperatura de algunos organismos acuáticos seleccionados.Cuando la temperatura del agua se pone demasiado fría o demasiado caliente, los organismos se estresan,con lo que disminuye su resistencia a los contaminantes, las enfermedades y los parásitos.

Niveles esperados

La temperatura del agua puede variar desde 0C en el invierno hasta sobre los 30C en el verano.Aguas más frías en una corriente se consideran como más saludables que aguas más calientes,aunque no hay un estándar definitivo al respecto. Los problemas ocurren generalmente cuando seaprecian cambios en la temperatura del agua a lo largo de una corriente en un mismo día. Algunosdatos de muestra se listan en la Tabla 1.

Efectos de la temperatura del agua

Solubilidad del oxígeno disuelto

Rapidez de crecimiento de las plantas

Rapidez metabólica de los organismos

Resistencia de los organismos

Tabla 1. Temperaturas del agua de ríos seleccionados

Lugar Estación Temperatura(°C)

Estación Temperatura(°C)

Río Hudson, Poughkeepsie, NY Invierno 5 Verano 25

Río Missouri, Garrison Dam, ND Invierno 3 Verano 14

Río Grande, El Paso, TX Invierno 16 Verano 21

Río Mississippi, Memphis, TN Invierno 7 Verano 29

Río Willamette, Portland, OR Invierno 9 Verano 22


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Resumen del método

Usará un sensor de temperatura Vernier para medir la temperatura del agua en un lugar y en un segundolugar corriente arriba (el estándar es de 1,6 km corriente arriba, pero se puede utilizar una distancia máscorta). Como la temperatura del agua puede fluctuar mucho de una región a otra y de una estación a otra,(ver la Tabla 2), se mide la diferencia de temperatura a lo largo de una longitud de una corriente o río enparticular en un solo día.

Temperatura

Lista de materiales

Computadora Sensor de Temperatura Vernier

interfase Vernier para computador taza pequeña de plástico

Logger Pro

Recolección y almacenamiento de muestras

1. La temperatura del agua se debe medir en el lugar, ya sea colocando el sensor directamente en lacorriente o tomando una muestra de agua para medir inmediatamente su temperatura.

2. Si fuera necesario tomar una muestra de agua para medir su temperatura en el lugar, es importanteobtener la muestra de agua por debajo de la superficie y lo más lejos posible de la orilla mientras seaseguro. Si las zonas adecuadas de la corriente son inaccesibles, se pueden construir colectores demuestras consistentes en una barra larga y un contenedor.

PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS

1. Coloque la computadora en un lugar seguro lejos del agua. Manténgala lejos del agua todo el tiempo.

2. Conecte el sensor de temperatura en el Ch 1 de la interfase Vernier.

3. Prepare la computadora para la recolección de datos. Abra “01 Temperatura” de la carpeta deexperimento Calidad de agua con Computadores del Logger Pro.

4. Ya está listo para tomar datos de temperatura.

a. Coloque la punta del sensor dentro del agua de la corriente en el Sitio 1, o dentro de una taza con lamuestra de agua acabada de tomar de la corriente. Sumerja la punta del sensor hasta unaprofundidad de unos 6 cm.

b. Observe la temperatura en el medidor durante 30 segundos.


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c. Si la temperatura permanece estable, registre su valor en la hoja de datos y cálculos y continúe conel paso 6.

5. Si el valor de temperatura que se muestra en el medidor está fluctuando, determine el valor medio (o elpromedio) de la temperatura. Para esto:

a. Haga clic en el botón para dar inicio a una medición de 10 segundos. Importante: Mantenga lapunta del sensor sumergida todo el tiempo que dura la medición.

b. Cuando la medición termina, haga clic en el botón Estadísticas , para que aparezca la caja deestadísticas en el gráfico.

c. Registre la temperatura media en la hoja de datos y cálculos.

6. Retorne al paso 4 para hacer una segunda lectura en el Sitio 1.

7. Repita los pasos 1-6 en el Sitio 2, a una distancia corriente arriba de 1.6 km del Sitio 1.


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DATOS Y CÁLCULOS

Temperatura

Corriente o lago: ____________________________ Fecha: ________________________________

Sitio 1, Nombre: ____________________________ Hora (Sitio 1): __________________________

Sitio 1, número: ____________________________ Hora (Sitio 2): __________________________

Sitio 2, nombre: ____________________________ Nombre del estudiante: __________________

Sitio 2, número: ____________________________ Nombre del estudiante: __________________

Distancia entre los sitios: _____________________ Nombre del estudiante: __________________

Columna de Procedimiento:A. Registre la primera lectura de temperatura del agua en cada sitio.

B. Registre la segunda lectura de temperatura del agua en cada sitio.

C. Promedio de la temperatura del agua en cada sitio = (A + B) / 2

D. Cambio de temperatura = Promedio de T Sitio 1 – Promedio de T Sitio 2

Observaciones de campo (por ejemplo, clima, geografía, vegetación a lo largo de la corriente)

Análisis hecho: ________________ Fecha: ______

D

Cambio de laTemperatura

(°C)

Columna A B C

Sitio Temperatura 1 (°C)

Temperatura 2 (°C)

Promediode la

temperatura (°C)

1

2


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3. Determinación de la turbidez de cuerpos de agua

Contesta en cinco minutos las siguientes preguntas

1) ¿Qué tipo de sustancia puede enturbiar el agua?

2) ¿Es polar o no polar la molécula del agua?

3) ¿Qué unidad se aplica para medir la turbidez del agua?

4) ¿Qué es el limo?

5) ¿La turbidez causa algún problema a las algas?

INTRODUCCIÓN

La turbidez es una medida de la falta de transparenciadel agua. El agua con elevada turbidez es opaca, mientrasque el agua con baja turbidez es clara. La opacidad estáproducida por el reflejo de la luz en las partículassuspendidas en el agua; por lo tanto, mientras máspartículas haya en el agua, mayor es la turbidez.

Muchos factores pueden contribuir a la turbidez delagua. Un incremento del flujo de la corriente debido afuertes lluvias o una disminución en el banco devegetación de la corriente pueden ser las causas de la

Fuentes de Turbidez

Erosión del suelo- arcilla- limo Residuos urbanos- suciedad de carreteras- tejados- estacionamientos de vehículos Desperdicios Industriales- efluentes de tratamiento de aguas residuales Abundancia de organismos de profundidad- remueven y elevan sedimentos Orgánicos- microorganismos- plantas y animales en descomposición- gasolina o aceite de los caminos


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aceleración de la erosión del suelo. Esto agregará al aguapartículas en suspensión, como arcilla o limo.

Los residuos de diverso tipo contienen sólidos suspendidosque se pueden agregar a la turbidez de una corriente. Losresiduos agrícolas contienen partículas sólidas ensuspensión. Otros tipos de residuos pueden serdesperdicios industriales, efluentes de las plantas detratamiento de agua y residuos urbanos de losestacionamientos de vehículos, carreteras y techados.

Los organismos acuáticos de profundidad, comoel siluro o bagre, pueden contribuir a la turbidezdel agua agitando y elevando los sedimentosque yacen en el fondo de una corriente. Lamateria orgánica como el plancton o la materia

en descomposición de plantas y animales que está en suspensión en el agua, pueden también incrementarla turbidez de una corriente.

La elevada turbidez disminuirá la cantidad de luz solar capaz de penetrar el agua, lo que hace disminuir latasa de fotosíntesis. La reducción de la transparencia del agua la hace estéticamente menos agradable.Aunque esto no es directamente dañino, ciertamente es indeseable para muchos usos del agua.

Cuando el agua está opaca, la luz solar la calentará con mayor eficiencia. Esto ocurre debido a que laspartículas suspendidas en el agua absorben la luz solar, calentando el agua del entorno. Esto puedeconducir a otros problemas asociados con el incremento de la temperatura.

Aunque el agua con alta turbidez puede deteriorar un ecosistema acuático, no es correcto asumir que elagua transparente y clara es siempre sana. El agua ligeramente turbia puede ser perfectamente sana,mientras que el agua clara pudiera contener toxinas invisibles o insanos niveles de nutrientes.

Niveles de Turbidez en algunos ríos

Sitio Turbidez(NTU)

Río Sacramento, Keswick, CA 4

Río Hudson, Poughkeepsie, NY 15

Río Mississippi, Memphis, TN 39

Río Grande, El Paso, TX 80

Río Colorado, CO-UT líneaestatal

180

Efectos de la Turbidez

Reduce la transparencia del agua

Efecto antiestético

Disminuye la tasa de fotosíntesis

Aumenta la temperatura del agua


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Niveles esperados

La turbidez se mide en Unidades Nefelométricas de Turbidez, NTU. De acuerdo con la USGS de los EstadosUnidos, la turbidez del agua superficial usualmente está entre 1 NTU y 50 NTU. La turbidez es generalmentemás alta que estos valores, especialmente luego de fuertes lluvias cuando los niveles del agua suben. Laturbidez puede ser menos de lo esperado en aguas tranquilas debido a que las partículas suspendidaspueden sedimentar. En la Tabla 1 se indica la turbidez de algunos ríos. El agua es visiblemente turbia aniveles por sobre los 5 NTU. El estándar para el agua potable está entre 0.5 NTU y 1.0 NTU.

Resumen del MétodoLa turbidez se mide usando un Sensor de Turbidez Vernier. Se coloca una cubeta de muestra de agua en elSensor de Turbidez y el valor en NTU se lee directamente del computador. Las mediciones se pueden haceren el sitio o en el laboratorio en un momento posterior.

TURBIDEZ

Lista de Verificación de Materiales

Computadora Estándar de Turbidez (StableCal® Estándar deFormazina 100 NTU)

Interfase Vernier para computador cubeta de Turbidez

Logger Pro paño suave libre de hilachas o papelabsorbente

Sensor de Turbidez Vernier botella para muestras con tapa

Botella con agua destilada

Muestreo y almacenamiento

1. Este Análisis se puede hacer en el laboratorio o en el sitio. Obtenga una muestra en una botella quetenga tapa para permitir una mezcla enérgica justo antes del Análisis. Se requieren aproximadamenteunos 100 mL de agua.

2. Es importante obtener la muestra de agua de debajo de la superficie del agua y tan lejos como se puedade la orilla, mientras sea seguro. Si las zonas adecuadas de la corriente son inalcanzables, se puedeconstruir una toma muestras con una barra y un contenedor.


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3. evita cualquier actividad en la corriente que pudiera originar movimiento de sedimentos que alascender pudieran afectar sus lecturas. Mantén la botella de muestras lejos de tu cuerpo, corrientearriba.

4. Si no se puede realizar el Análisis en unas pocas horas, coloca la muestra en un recipiente con hielo o enun refrigerador.

Procedimiento de análisis

1. Coloca el computador en un lugar seguro lejos del agua. Mantén el computador siempre alejado delagua en todo momento.

2. Conecta el Sensor de Turbidez en el Ch 1 de la interfase Vernier.

3. Prepara el computador para la adquisición de datos abriendo el archivo el LoggerPro.

4. Ahora estás listo para calibrar el Sensor de Turbidez.

Primer punto de calibración

a. Elige Calibrar CH1: Turbidez (NTU) del menú Experimento y luego haz clic en .

b. Prepara un blanco lavando la cubeta (frasco) de vidrio de turbidez con agua destilada, luego llenándolacon agua destilada de modo que el fondo del menisco coincida con el borde de la línea blanca. Colocala tapa en la cubeta. Seca bien el exterior con un paño suave, libre de hilachas o con papel absorbente.

c. Revisa que la cubeta no tenga burbujas de aire. Si hay burbujas, mueve suavemente el fondo de lacubeta sobre una superficie dura para que salgan las burbujas.

d. Sujetando la cubeta por la tapa, colócala en el Sensor de Turbidez. Asegúrate que la marca en la cubetaesté alineada con la marca en el Sensor de Turbidez. Cierra la tapa.

e. Escribe “0” (el valor en NTU) en la caja de edición.

f. Cuando la lectura de voltaje mostrada en Lectura 1 se estabilice, haz clic en .

g. Retira la cubeta y colócala aparte para usarla en el Paso 5.

Segundo punto de calibración

h. Toma la cubeta que contiene el Estándar de Turbidez (100 NTU) e inviértelo con energía unas cuatroveces para lograr la mezcla de las partículas que pudieran estar depositadas en el fondo.Importante: No sacudas el estándar. Al sacudir se pueden crear pequeñas burbujas de aire queafectarán la turbidez.

i. Seca el exterior con un paño de tela suave libre de hilachas o con papel absorbente.


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j. Sujetando el estándar por la tapa, colócalo en el Sensor de Turbidez. Asegúrate que la marca en lacubeta esté alineada con la marca en el Sensor de Turbidez. Cierra la tapa.

k. Escribe “100” (el valor en NTU) en la caja de edición.

l. Cuando la lectura de voltaje en Lectura 2 se estabilice, haz clic en y luego haz clic en.

5. Ahora estás listo para tomar los datos de turbidez.

a. Invierte con energía la muestra de agua para mezclar las partículas que pudieran estar depositadasen el fondo. Importante: No sacudas la muestra. Al sacudir se pueden crear pequeñas burbujas deaire que afectarán la turbidez.

b. Vacía el agua de la cubeta utilizada en el Paso 4.

c. Enjuaga la cubeta con la muestra de agua, luego llénala con la muestra de agua de modo que elfondo del menisco esté justo sobre la línea blanca. Coloca la tapa en la cubeta. Seca bien el exteriorcon un paño de tela suave libre de hilachas o con papel absorbente.

d. Revisa que la cubeta no tenga burbujas de aire. Si hay burbujas de aire, golpea con fuerza el fondode la cubeta sobre una superficie dura para que salgan las burbujas.

e. Sujetando la cubeta por la tapa, colócala en el Sensor de Turbidez. Asegúrate que quede en la mismaorientación en el espacio para la cubeta que la que tuvo anteriormente. Cierra la tapa del Sensor deTurbidez.

f. Observa el valor de turbidez en el medidor digital. Si este valor está estable, regístralo en la hoja deDatos y Cálculos y continúa con el Paso 7. Nota: Las partículas en el agua se asentarán en el fondocon el tiempo y mostrarán una lenta disminución en los valores de las lecturas de turbidez. Por ello,toma tus lecturas rápidamente después de colocar la cubeta en el sensor.

6. Si el valor de turbidez que se muestra en el medidor está fluctuando, determina la media (o promedio)de la turbidez. Para hacer esto:

a. Haz clic en para iniciar una medición de 10 segundos.

b. Cuando termine la medición, haz clic en el botón Estadísticas , para visualizar la caja deestadísticas en el gráfico.

c. Registra el valor medio de la turbidez en la hoja de Datos y Cálculos.

7. Retorna al Paso 5 para obtener una segunda lectura. Cuando hayas tomado ambas lecturas, lava lacubeta con agua destilada.


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DATOS Y CÁLCULOS

Turbidez

Corriente o lago: ____________________________ Hora del día: ___________________________

Nombre del sitio: ___________________________ Nombre del estudiante: __________________

Número del sitio: ___________________________ Nombre del estudiante: __________________

Fecha: ____________________________________ Nombre del estudiante: __________________

Columna A

Lectura Turbidez (NTU)

1

2

Promedio de Turbidez(NTU)

Procedimiento de Columna:

A. Registra la turbidez según la lectura en la computadora.

Observaciones de campo (por ejemplo: clima, geografía, vegetación a lo largo de la corriente) ________

____________________________________________________________________________________

Análisis hecho: __________________ Fecha: ________


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4. Determinación del pH del agua


1) ¿Qué es un ácido?

2) ¿Qué significa el término pH?

3) ¿Cuál es el rango de pH de la lluvia ácida?

4) ¿Conoces alguna forma de vida acuática animal o vegetal que se daña con el pH de la lluvia ácida?

5) ¿Cuál es el rango de pH óptimo para la vida de los organismos?

6) Aparte de la lluvia ácida, ¿qué otros contaminantes pueden modificar el pH de un río?

INTRODUCCIÓNEl agua contiene dos tipos de iones, los de hidrógeno H+ y

los de hidróxido OH–. Las concentraciones relativas de estosdos iones determinan el valor del pH6. El agua con un pH de

7 tiene concentraciones iguales de estos dos iones y seconsidera como una solución neutra. Si una solución esácida, la concentración de los iones H+ es mayor que la de

los iones OH–. En una solución básica, la concentración de

iones OH– es mayor que la de los iones H+. En una escala depH de 0 a 14, un valor de 0 es la más ácida y 14 la másbásica. Un cambio de pH 7 a pH 8 en un lago o corriente

representa un aumento en un factor de diez en la concentración de los iones OH–. Las precipitaciones tienenun valor de pH entre 5 y 6.5. Su a

acidez se debe al dióxido de carbono disuelto y a los contaminantes del aire, como dióxido de azufre o losóxidos de nitrógeno.

6 El valor de pH es igual al logaritmo negativo de la concentración iónica: pH = –log [H+].

Factores que afectan el nivel de pH

Lluvia ácida

Florecimiento de algas

Nivel de minerales de agua dura

Emanaciones de procesosindustriales Ácido carbónico de la respiración o

descomposición

Oxidación de sulfuros en sedimentos


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Cuando la lluvia fluye sobre un suelo con minerales de agua dura, su pH aumenta. Los iones de bicarbonato,

HCO3–, que resultan de la reacción de los

depósitos de suelo de tipo caliza con el

agua, forman iones OH– de acuerdo con laecuación:

HCO3– + H2O H2CO3 + OH–

Como resultado de esto, las corrientes y loslagos son básicos frecuentemente, convalores de pH entre 7 y 8, algunas veces tanalto como 8.5.

La medición del pH de un cuerpo de aguaes muy importante como indicador decalidad del agua, debido a la sensibilidad delos organismos acuáticos al pH de suambiente. Pequeños cambios en el pHpuede perjudicar a muchas clases deplantas y animales; por ejemplo, las truchasy varios tipos de ninfas solo puedensobrevivir en aguas entre pH 7 y pH 9. Si elpH de las aguas en las que viven está fuerade este intervalo, pueden no sobrevivir oreproducirse.

El florecimiento de algas también puedecausar cambios en el pH (más básico), asícomo los procesos industriales conemanaciones de bases y ácidos (elevando obajando el pH), o la oxidación de sulfurosen sedimentos (más ácido).

Para lograr una comprensión completa de la relación entre el pH y la calidad del agua, vas a necesitar hacermediciones del pH de una corriente, como se describe en este Análisis y también determinar la alcalinidad,de la corriente como se describe en el anexo de título Alcalinidad. La alcalinidad es la medición de lacapacidad o habilidad de un cuerpo de agua para neutralizar ácidos en el agua. La lluvia ácida puede tenerun efecto muy pequeño sobre el pH de una corriente o lago si la región es rica en minerales que producenvalores de alta alcalinidad. Altas concentraciones de iones carbonato, bicarbonato e hidróxido de depósitos

Tabla 1: Efectos del pH en la vida acuáticapH Efecto3.0 –3.5

Poco probable que los peces puedan sobrevivir porunas pocas horas en este rango, aunque algunasplantas e invertebrados pueden vivir a pH tanácido.

3.5 –4.0

pH ácido. Letal para los salmónidos.

4.0 –4.5

Ausentes todos los peces, mayoría de las rana,insectos.

4.5 –5.0

pH ácido. Ausentes la mayoría de los insectos. Lamayoría de los huevos de peces no incuban.

5.0 –5.5

Las bacterias destructoras mueren. Se acumulandesperdicios de hojas y deshechos, bloqueando losnutrientes esenciales e interrumpiendo el cicloquímico. Desaparece el plancton. Ausentescaracoles y almejas. Hongos remplazan a bacteriasen el substrato.

5.5 –6.0

Metales (aluminio, plomo) normalmente atrapadosen los sedimentos se liberan (disocian) a las aguasácidas en formas tóxicas.

6.0 –6.5

Ausentes los langostinos de agua dulce. Pocoprobable que sea directamente dañino para lospeces, a menos que el dióxido de carbono libre seaalto (más de 100 mg/L)

6.5 –8.2

Óptimo para la mayoría de los organismos.

8.2 –9.0

Poco probable que sea directamente nocivo paralos peces, pero hay efectos indirectos a este niveldebido a cambios químicos en el agua.

9.0 –10.5

Probablemente nocivo para salmónidos y percas siestá presente por largos periodos.

10.5 –11

Totalmente letal para salmónidos. Exposiciónprolongada es letal para carpas y percas.

11 –11.5

Totalmente letal para todas las especies de peces.


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de roca caliza pueden proporcionar una capacidad reguladora natural, capaz de neutralizar la mayoría de losiones H+ del ácido. Otras regiones pueden tener bajas concentraciones de iones alcalinos que no sonsuficientes para reducir el efecto de la lluvia ácida. En el Noreste de los Estados Unidos y el Este de Canadá,ha disminuido sensiblemente la población de peces en algunos lagos debido a la acidez del agua causadapor la lluvia ácida. Si el agua es muy ácida, los metales pesados pueden disociarse en el agua y acumularseen las branquias de los peces o causar deformidades que reducen la probabilidad de sobre vivencia. Enalgunos casos, los peces más viejos continúan viviendo, pero serán incapaces de reproducirse debido a lasensibilidad de la porción reproductiva del ciclo de crecimiento.

Niveles esperados

El valor del pH de las corrientes y lagos está usualmente entre pH 7 y 8. Niveles entre 6.5 y 8.5 de pH sonaceptables para la mayoría de los estándares de agua potable. Áreas con altos niveles de dureza de agua

(altas concentraciones de Mg2+, Ca2+ y HCO3– ) usualmente presentan aguas con altos valores de pH (entre

7.5 y 8.5).

Resumen de métodos

El método preferido es usar un Sensor de pH para hacer mediciones en el lugar del nivel de pH en unacorriente o lago.

Como alternativa, se toma una muestra de agua de un lago o corriente y se almacena en un recipientehelado o refrigerador. Al regreso al laboratorio, se deja que las muestras alcancen la temperatura de lahabitación y se mide el pH usando el Sensor de pH.

MEDICIÓN DEL pH

Lista de Verificación de Materiales

computador frasco de lavado con agua destilada

interfase Vernier para computador solución reguladora de pH 7 (opcional)

Logger Pro solución reguladora de pH 10

Sensor de pH Vernier servilletas o papel absorbente

vaso de precipitado de 250 mL taza pequeña de plástico


1. El Análisis se puede realizar in situ o en el laboratorio. Se requiere una muestra de agua de 100 mL.


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2. Es importante obtener la muestra de agua de la parte bajo la superficie del agua y tan lejos como sepueda de la orilla. Si el área adecuada de una corriente es inalcanzable, se puede construir un recolectorde muestras con una vara y un contenedor. Consulta la página Intro-4 de la Introducción para mayordetalle.

3. Si la medición no se puede realizar hasta dentro de unas pocas horas, se deben almacenar las muestrasen un recipiente refrigerado o en un refrigerador.

Procedimiento de Análisis

1. Coloca el computador en un lugar seguro lejos del agua. Mantén el computador lejos del agua todo eltiempo.

2. Conecta Sensor de pH en el Ch 1 de la interfase Vernier.

3. Prepara la recolección de datos abriendo el archivo “02 pH” en la carpeta Calidad de Agua conComputador del Logger Pro.

4. Ahora está listo para preparar el computador y el Sensor de pH para la calibración.

Si tu profesor te indica usar la calibración almacenada en el computador, continúa con el Paso 5.

Si tu profesor te indica que realices una nueva calibración del Sensor de pH, sigue este procedimiento.


a. Elige Calibrar CH1: pH del menú Experimento y luego haz clic en .

b. Retira el sensor de la botella desenroscando la tapa, luego enjuaga el sensor con agua destilada.

c. Coloca la punta del sensor en el reguladora pH-7. Escribe “7” (el valor del pH del reguladora) en lacaja de edición.

Cuando la lectura de voltaje mostrada en Lectura 1 se estabiliza, haz clic en


e. Lava el sensor con agua destilada y colócalo en la solución reguladora con pH-10.

f. Escribe “10” (el valor del pH del reguladora) en la caja de edición.

g. Cuando la lectura de voltaje mostrada en Lectura 2 se estabiliza, haz clic en y luego clic en.


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5. Ahora estás listo para recolectar datos de pH.

a. Retira el Sensor de pH de la botella de almacenamiento. Lava lapunta del sensor con bastante agua corriente.

b. Coloca la punta del sensor en la corriente del Sitio 1, o en una tazacon la muestra de agua de la corriente. Sumerge la punta delsensor a una profundidad de 3-4 cm.

c. Si el valor de pH parece estable, simplemente regístralo en la hojaDatos y Cálculos y sigue con el Paso 7.

6. Si el valor de pH mostrado en el medidor está fluctuando, determinael valor medio (o el promedio). Para hacer esto:

a. Haz clic en para iniciar una toma de datos por 10 segundos. Importante: Deja la punta delsensor sumergida los 10 segundos que dura la toma de datos.

b. Cuando termina la toma de datos, haz clic en el botón Estadísticas , para mostrar la caja deestadísticas en el gráfico.

c. Registra el valor medio del pH en la hoja Datos y Cálculos.

7. Retorna al Paso 5 para hacer una segunda lectura.

DATOS Y CÁLCULOS

Medición del pH


Nombre del Sitio: ___________________________ Nombre del estudiante: __________________

Número del Sitio: ___________________________ Nombre del estudiante: __________________

Fecha: ____________________________________

__________________________________________

Nombre del estudiante: ______________________


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Columna A

Lectura pH (pH unidades)

1

2

Promedio

Procedimiento Columna:

A. Registra el valor de pH que aparece en el computador.

Observaciones de campo (por ejemplo, clima, geografía y vegetación a lo largo de la corriente) __

_______________________________________________________________

Análisis realizado_______________ Fecha:______


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5. Determinación de sólidos totales disueltos en agua

Contesta en diez minutos las siguientes preguntas:

1. ¿El agua destilada y el agua potable conducen la corriente eléctrica?

2. ¿Por qué el agua se contamina tan fácilmente?

3. ¿Cómo se pueden separar del agua los contaminantes insolubles?

4. ¿Qué tipo de unión química hay entre los elementos de los siguientes compuestos: NaCl yH2O?

5. Menciona tres sustancias solubles en agua. ¿Qué hay de común entre ellas?

6. Menciona tres sustancias insolubles en agua. ¿Qué hay de común entre ellas?


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INTRODUCCIÓN

Los sólidos se encuentran en las corrientes endos formas: suspendidos y disueltos. Los sólidosen suspensión pueden ser limo, sedimentos queascienden a la superficie, materia vegetal endescomposición o efluentes del tratamiento deaguas servidas. Los sólidos en suspensión noatravesarán un filtro, mientras que los sólidosdisueltos sí lo hacen. Los sólidos disueltoscontenidos en muestras de agua potablepueden ser sales solubles que producen ionestales como sodio (Na+), calcio (Ca2+), magnesio

(Mg2+), bicarbonato (HCO3–), sulfato (SO4

2– ), o

cloruro (Cl– ).

Los sólidos totales disueltos, o TDS, se pueden determinar por evaporación en una muestra pre filtrada yllevada a sequedad para después, determinar la masa del residuo seco por litro de muestra. Un segundométodo considera el uso de un sensor de conductividad eléctrica Vernier para determinar la habilidad, delas sales disueltas y de sus iones resultantes, de conducir la corriente eléctrica en una muestra no filtrada.La conductividad se convierte luego a TDS. Cualquiera de estos métodos produce un valor de TDS enunidades de mg/L.

La concentración de TDS en un cuerpo de agua está afectada por muy distintos factores. Una altaconcentración de iones disueltos no es por sí misma una indicación de que una corriente está contaminada oes insalubre. Resulta normal para una corriente disolver y acumular grandes concentraciones de iones de losminerales presentes en las rocas y suelos sobre los cuales ella fluye. Si estos depósitos contienen sales(cloruro de sodio o cloruro de potasio) o piedra caliza (carbonato de calcio), entonces se obtendránconcentraciones significativas de Na+, K+, Cl–, así como de iones de agua dura, tales como Ca2+ y HCO3

– de lapiedra caliza.

Fuentes de sólidos totales disueltos Iones de agua dura:( Ca2+) ( Mg2+) y ( HCO3

–)

Fertilizantes en residuos agrícolas: ( NH4+) (

NO3–) ( PO4

3–) y ( SO42–)

Residuos urbanos: ( Na+) ( Cl–)

Salinidad de la mezcla por olas, por minerales oagua de irrigación de retorno: ( Na+) ( K+) ( Cl–)

Lluvia ácida: ( H+) ( NO3–) ( SO3

2–) ( SO42–)


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Los SDT (TDS en inglés) se usan muchas veces como un sistema analítico ambiental de “control”. Cualquiercambio en la composición iónica entre los sitios estudiados en una corriente pueden ser rápidamentedetectados usando un sensor de conductividad eléctrica. Los valores de TDS cambiarán cuando seintroducen iones al agua desde sales, ácidos, bases, minerales de agua dura o gases solubles que se ionizanen la solución. Sin embargo, los Análisis que se describen aquí no te dirán los iones específicos que son losresponsables del aumento o disminución de los TDS. Ellos simplemente dan una indicación general del nivelde sólidos disueltos en la corriente o lago. Otros tipos de Análisis pueden ayudar a determinar los ionesespecíficos que contribuyen a los cambios en las lecturas de los TDS inicial.

Hay muchas posibles fuentes de origen humano de iones que pueden contribuir a elevar las lecturas de losTDS. Los fertilizantes de campo y de césped pueden agregar una gran variedad de iones a una corriente. Enpaíses que reciben nevadas, los aumentos en el TDS pueden obtenerse también de los residuos de lascarreteras que han recibido sales durante el invierno para evitar la acumulación de la nieve caída. Lamateria orgánica de las aguas residuales de las plantas de tratamiento de agua puede contribuir elevar elnivel de los iones nitrato y fosfato. Las aguas residuales tratadas pueden mostrar también mayores nivelesen las lecturas de TDS que las de agua potable urbana si han sido altamente cloradas. Las aguas de irrigaciónque retornan a una corriente tendrán a menudo mayores concentraciones de iones cloro y sodio. La lluviaácida con gases disueltos como CO2, NO2 o SO2, frecuentemente poseen elevadas concentraciones de H+.

Si los niveles de TDS son altos, especialmente debido a sales disueltas, muchas formas de vida acuáticasufren afectaciones. Las sales influyen en la deshidratación de la piel de los animales. Las altasconcentraciones de sólidos disueltos pueden hacer que el agua adquiera propiedades de laxante o que elagua tenga un desagradable sabor a mineral. También es posible que los iones disueltos afecten el pH de uncuerpo de agua, lo cual a su vez puede influir en la salud de las especies acuáticas. Si las elevadas lecturas deTDS se deben a los iones de agua dura, entonces los jabones serán menos efectivos o aparecerán residuossólidos significativos en los calentadores eléctricos de agua.

Niveles esperados

Los valores típicos de TDS en lagos y corrientes caen en el rango de 50 a 250 mg/L. En las zonas de aguasduras o alta salinidad, los valores de TDS pueden llegar hasta 500 mg/L. En el agua potable el nivel de TDS

debe estar entre 25 y 500 mg/L. El estándar de agua potable en los Estados Unidos7 recomienda que el nivel

7 Establecido en 1986 Correcciones a la Ley (Act en inglés) de Agua Potable


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de TDS no supere el valor de 500 mg/L. El agua destilada, en comparación, tendrá usualmente unaconductividad de 0.5 a 1.5 mg/L de TDS.

Sólidos disueltos totales (TDS en inglés) en diversos ríos

Sitio Estación TDS(mg/L)

Estación TDS(mg/L)

Río Grande, El Paso, TX Primavera 510 Otoño 610

Río Mississippi, Memphis, TN Primavera 133 Otoño 220

Río Sacramento, Keswick, CA Primavera 71 Otoño 60

Río Ohio, Benwood, WV Primavera 300 Otoño 143

Río Hudson, Poughkeepsie, NY Primavera 90 Otoño 119

Resumen del método

Método 1: TDS Usando un Sensor de Conductividad

Se utiliza un sensor de conductividad eléctrica Vernier en el sitio o colocado enmuestras tomadas en el sitio, para medir la concentración de TDS en la solución.Ofrece la ventaja de que puede usarse sin filtración previa, proporcionando almomento información acerca de la concentración de sólidos totales disueltos en unacorriente.

Método 2: TDS por Evaporación

Usando este método, las muestras se filtran primero, para eliminar los sólidos ensuspensión. Un volumen medido de muestra se vierte en un vaso de precipitado cuidadosamente lavado,secado y pesado. Luego se evapora el agua en un horno de secado. La diferencia de masa entre las dospesadas es la masa de los sólidos totales disueltos. Se realizan después cálculos para convertir el cambio demasa a mg/L de TDS. Este procedimiento no requiere de un sensor, pero requiere de una balanza analítica(resolución de 0.001 o 0.0001 g).

MÉTODO 1: TDS USANDO UN SENSOR DE CONDUCTIVIDAD

Lista de verificación de materiales

Computadora botella de lavado con agua destilada


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interfase Vernier para computador papel absorbente

Logger Pro vaso pequeño de papel o plástico (opcional)

Sensor de conductividad eléctricaVernier

Solución estándar de 50 mg/L de TDS (opcional)

Solución estándar de 500 mg/L de TDS


1. Este análisis se debe realizar en el laboratorio o en el sitio. Se requiere una muestra de agua de 100 mL.

2. Es importante obtener la muestra de debajo de la superficie del agua y lo más lejos posible de la orilla,mientras sea seguro hacerlo. Si las áreas adecuadas de la corriente están en zonas inalcanzables, sepuede construir una extensión para toma de muestras consistente en una barra y un recipiente.

3. Si no puedes realizar la medición hasta unas horas después de tomar las muestras, colócalas en unrecipiente con hielo o en un refrigerador.

Procedimiento de Análisis

1. Coloca la computadora en un lugar seguro lejos del agua.Manténla lejos del agua todo el tiempo.

2. Prepara el sensor de conductividad eléctrica para tomardatos.

a. Conecta el sensor de conductividad en el Ch 1 de lainterfase Vernier.

b. Coloca el selector en la caja del sensor en el rango 0-2000 µS/cm (2000 µS/cm = 1000 mg/L TDS).

3. Prepara la computadora para la toma de datos abriendoel archivo “12 Sólidos Totales Disueltos” en la carpeta Calidad del Agua con Computadores del LoggerPro.

4. Ahora estás listo para calibrar el sensor de conductividad eléctrica.

Si tu profesor te indica que uses la calibración almacenada en el archivo de experimento, entoncessigue con el Paso 5.


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Si tu profesor te indica que realices una nueva calibración parael sensor de conductividad eléctrica, sigue este procedimiento:


a. Selecciona Calibrar CH1: Conductividad (mg/L) del menúExperimento y luego haz clic en .

b. Realiza el primer punto de calibración con el sensor en el aire (esto es fuera de cualquier solución).

c. Escribe 0 en la caja de edición.

d. Cuando la indicación del voltaje para Lectura 1 se estabiliza, haz clic en .


e. Coloca el Sensor de Conductividad en la solución estándar de 500 mg/L de TDS. El hueco junto a lapunta del sensor debe estar completamente cubierto.

f. Escribe 500 (la concentración en mg/L de TDS) en la caja de edición.

g. Cuando la indicación del voltaje para Lectura 2 se estabiliza, haz clic en y luego clic en.

5. Ya ahora estás listo para tomar datos de concentración de TDS.

a. Lava la punta del sensor con agua destilada.

b. Coloca la punta del sensor dentro de la corriente, o dentro de una taza con la muestra de agua de lacorriente. El hueco junto a la punta del sensor debe estar completamente cubierto.

c. Si el valor de TDS parece estable, simplemente regístralo en la hoja Datos y Cálculos y continúa conel Paso 7.

6. Si el valor de TDS visualizado en la ventana Medidor está fluctuando, determina la media(o el promedio). Para hacerlo:

a. Haz clic en para iniciar una toma de muestras de 10 segundos. Importante: Deja sumergida lapunta del sensor los 10 segundos que dura la medición.

b. Cuando termines la toma de datos, haz clic en el botón Estadísticas , para visualizar la caja deestadísticas en el gráfico.

c. Registra el valor medio de TDS en la hoja de Datos Cálculos.

7. Retorna al Paso 5 para obtener una segunda lectura.


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DATOS Y CÁLCULOS

Método 1: TDS Usando un sensor de conductividad eléctrica



Número del sitio: ___________________________ Nombre del estudiante: __________________

Fecha: ____________________________________ Nombre del estudiante: __________________

Columna A

Lectura TDS(mg/L)

1

2

Promedio

Procedimiento de columna:

A. Registra el valor de TDS (en mg/L) obtenido de la computadora.

Observaciones de campo (por ejemplo, clima, geografía, vegetación a lo largo de la corriente) ________

Análisis concluido: ________________ Fecha: _________


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6. Cloro y salinidad

INTRODUCCIÓN

Cloruros

El cloruro, en forma del ion Cl–, es uno de los principales aniones inorgánicos, o iones negativos, en aguasalada y agua dulce. Se origina en la disociación de sales, tales como el cloruro de sodio o cloruro de calcio,en agua.

NaCl(s) Na+(aq) + Cl–(aq)

CaCl2(s) Ca2+(aq) + 2 Cl–(aq)

Estas sales y sus iones de cloruro resultante, proceden de minerales naturales, mezclas con agua salada enestuarios y la contaminación industrial.

Hay muchas fuentes posibles de sales provocadas por elhombre que pueden contribuir a las lecturas de cloruroelevado. Cloruro de sodio y cloruro de calcio, sal decarreteras, contribuyen a los niveles de cloruro elevado encorrientes. Agua potable tratada con cloro y suavizantes deagua de cloruro de sodio a menudo aumentar los nivelesde cloruro en las aguas residuales de la comunidad.

En el agua potable, el sabor salado producido por clorurosdepende de la concentración de los iones de cloruro.

El agua que contiene 250 mg/L de cloruro puede tener un sabor salado detectable si el cloruro provino decloruro de sodio. El nivel máximo recomendado de cloruro en el agua potable U.S. es de 250 mg/L.

Fuentes de iones de cloruro

Cursos de río con sal que contienenminerales

Escurrimiento de carreteras saladas

Regresado a corrientes de agua deriego

Mezcla de agua de mar con agua dulce

Clorados agua potable

Suavizantes de agua regeneración


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Salinidad

La salinidad es el total de sales de todos los iones que no sean carbonatos disueltos en agua. Generalmentese expresa en partes por mil (1 ppt = 1000 mg / L). A diferencia de la concentración de cloruro (Cl–), sepuede considerar de salinidad como una medida de la concentración total de sal, compuesta en su mayoríade los iones Na + y Cl–. A pesar de que hay pequeñas cantidades de otros iones en agua de mar (por ejemplo,K +, Mg2 + o SO4

2–), los iones de sodio y cloruros representan alrededor del 91% de todos los iones de aguade mar. La salinidad es una medida importante en agua de mar o en estuarios donde el agua dulce de losríos y arroyos de mezclas con agua de mar salado. El nivel de salinidad en el agua de mar es bastanteconstante, a unos 35 ppt (35.000 mg/L), mientras que estuarios salobres pueden tener niveles de salinidadentre 1 y 10 ppt. Dado que la mayoría aniones en agua de mar o agua salobre son iones cloruro, la salinidadpuede determinarse de la concentración de cloruro. Se utiliza la siguiente fórmula:

Salinidad (ppt) = 0.0018066 Cl– (mg/L)

Un electrodo de ion selectivo de cloruro puede utilizarse para determinar la concentración de cloruro, quese convierte en un valor de salinidad usando la fórmula anterior.

También se puede medir la salinidad en agua dulce. En comparación con agua de mar o agua salobre, aguadulce tiene niveles mucho más bajos de “iones de sal”, como Na + y Cl–; de hecho, estos iones a menudo soninferiores en la concentración de iones de agua dura tales calcio (Ca2 +) y bicarbonato (HCO3

–). Porquelecturas de salinidad en agua dulce será significativamente menores que en el agua de mar o agua salobre,las lecturas a menudo se expresan en mg/L en lugar del ppt (1 ppt = 1000 mg / L).

Se han observado niveles de aumento de la salinidad en el curso inferior de los ríos Colorado y el ríoGrande, debido al regreso de agua de riego (véase el cuadro 1). En regiones áridas, el agua se evaporafácilmente durante el riego, resultando en altas concentraciones de iones de sal en el agua que vuelve a losríos. La salinidad es también de interés en cuerpos de agua donde mar mezcla con agua dulce, ya que losorganismos acuáticos tienen diferentes habilidades para sobrevivir y prosperar en los niveles de salinidaddiferentes. Los organismos de agua salados sobreviven en hasta 40 ppt de niveles de salinidad, sin embargo,muchos organismos de agua dulce no pueden vivir en los niveles de salinidad por encima de 1 ppt.


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Niveles esperados

El agua de mar tiene una concentración de iones de cloruro de unos 19.400 mg/L (una salinidad de 35,0ppt). Agua salobre en estuarios mareas puede tener niveles de cloruro de entre 500 y 5.000 mg/L (salinidadde ppt de 1 a 10). Incluso agua dulce arroyos y lagos tienen un nivel de cloruro significativa que puedeoscilar entre 1 y 250 mg/L (salinidad de ppt de 0.001 a 0.5).

Tabla 1: cloruro y salinidad en sitios de seleccionados

Site (fall season) Chloride(mg/L)

Salinity(mg/L)

Salinity(ppt)

Columbia River, Newport, WA 1.3 2.3 0.0023

Mississippi River, Memphis, TN 14.1 25.5 0.025

Rio Grande River, San Marcial, NM 56 101 0.101

Rio Grande River, Brownsville, TX 220 397 0.397

Colorado River, State Line, CO-UT 67 121 0.121

Colorado River, Andrade, CA 190 343 0.343

Resumen de los métodos

Método 1: Concentración de cloruro y salinidad (ISE)

Un electrodo de ion selectivo de cloruro “Vernier” se utiliza para medir la concentración de iones de cloruroen el agua (en mg/L) en el sitio o después de regresar al laboratorio. Salinidad puede determinarsemediante la relación, la salinidad (ppt) = 0.0018066 (Cl– (mg/L).

Método 2: Salinidad uso de una sonda de conductividad (agua de mar o agua salada)

Una sonda de conductividad Vernier se utiliza para medir el valor de la salinidad de las aguas (ppt). Si losvalores de salinidad superan 13 ppt, será necesario la dilución de las muestras, como se describe en elprocedimiento. Este método utiliza la hipótesis de que la mayoría de los iones en la solución es iones de salno carbonatos (p. ej., Na +, K + o Cl–) y convierte la conductividad leyendo a un valor de salinidad.


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MÉTODO 1: CONCENTRACIÓN DE CLORURO Y SALINIDAD (ISE)

Lista de materiales

Computadora Bajo estándar (10 mg/L de Cl–)

Vernier computer interface Alto estándar (1000 mg/L de Cl–)

Logger Pro Norma muy alto (20.000 mg/L de Cl–)

Electrodo de ion selectivo de cloruro Tejidos

lavar la botella con agua destilada papel pequeño o plástico taza(opcional)

Preparación de la experimentación

El electrodo selectivo de ion Chloride (ESI-Cl) debe ser empapado en la solución decloruro de alto estándar (incluida con el ESI-Cl) durante 30 minutos. Importante:Asegúrese del electrodo no está apoyada en la parte inferior, y que están inmersoslos contactos de referencia blanco pequeño. Asegúrese de que no las burbujas deaire están atrapadas debajo el electrodo.

Si la ESI-Cl necesita ser transportados al campo durante el proceso de remojo,utilice la botella de remojo de ESI-Cl a corto plazo. Retire el tapón de la botella yllenarla completo de ¾ de alto estándar. Diapositiva del tapón en el ESI-Cl,insértela en la botella y apriete. Importante: No deje la ESI-Cl en remojo durantemás de 24 horas. Almacenamiento a largo plazo debe ser en la botella dealmacenamiento de información de ESI-Cl a largo plazo.

Recogida y almacenamiento de muestras

1. Esta prueba puede llevarse a cabo en el sitio o en el laboratorio. Una muestra de 100 mL de agua serequiere.

2. Es importante obtener la muestra de agua de debajo de la superficie del agua y en lugares tan alejadosde la costa como es seguro. Si las áreas adecuadas de la secuencia parecen ser inaccesible,muestreadores que consta de una varilla y el contenedor pueden construirse para la colección. Consulteen la página 4 de la introducción de la introducción de este libro para obtener más detalles.

Procedimiento de prueba

1. Coloque el equipo de forma segura lejos del agua. Agua de mantener lejos del equipo en todomomento.

ISE soakingfor travel


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2. Preparar el electrodo selectivo de ion cloruro (ESI-Cl) para la recopilación de datos.

a. La ESI-Cl se debe sumergir en el estándar de alta. Asegúrese de que no está apoyada en la parteinferior del contenedor, y que están inmersos los contactos de referencia blanco pequeño.

b. Enchufe el sensor de ESI-Cl en canal 1 de la interfase Vernier.

3. Preparar el equipo para recolección de datos abriendo el archivo “15 Chloride ESI-Cl “ de la calidad delagua con la carpeta Vernier de Logger Pro.

4. Ahora está listo para calibrar la ESI-Cl decloro.


a. Elija calibrar (CH1: ISE de cloruro en el menú de experimento y, a continuación, haga clic en.

b. Tipo 1000 (la concentración en mg/L Cl–) en el cuadro de edición.

c. Cuando el voltaje mostrado para leer la lectura se estabiliza 1, haga clic en .


d. Si está probando una muestra de agua dulce, coloque la punta del electrodo en el estándar de baja(10 mg/L de Cl–). Si está probando una muestra de agua salobre o agua de mar, coloque la punta delelectrodo en el muy alto estándar (20.000 mg/L de Cl–). Asegúrese de que el electrodo no estáapoyada en la parte inferior de la botella y que están inmersos los contactos de referencia blancopequeño. Asegúrese de que no las burbujas de aire están atrapadas debajo el electrodo.

e. Después brevemente giran la solución, mantenga la SIE todavía y espere unos 30 segundos para lalectura de voltaje que se muestran en la pantalla del ordenador para estabilizar.

f. Escriba 10 (la concentración de la norma de baja) o “20.000” (la concentración de la norma muyalto), dependiendo de cuál usaste.

g. Cuando el voltaje mostrado para leer la lectura 2 se estabiliza, haga clic en y, a continuación, haga

clic en .

5. Ahora está listo para recopilar datos de concentración de cloruro.

a. Enjuague la SIE con agua destilada y suavemente blot lo seco.

b. Coloque el extremo del detector en la secuencia en el sitio 1, o en un recipiente con agua de lamuestra de la secuencia. Asegúrese de que el SIE no está apoyada en la parte inferior y que estáninmersos los contactos de referencia blanco pequeño. Asegúrese de que no están atrapadasburbujas de aire por debajo de la SIE.


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c. Click para comenzar la recopilación de datos.

d. Click para comenzar un muestreo de s 10 ejecutar. Importante: Deja el extremo deldetectorsumergido durante los 10 segundos que se recopilan los datos.

e. Cuando finalice el muestreo ejecutar, detener la recopilación de datos y registrar el valor deconcentración de cloruro de media en la hoja de cálculos & de datos.

6. Volver al paso 5 para obtener una segunda lectura.

7. Determinar el valor de la salinidad de la muestra (en ppt). Utilice esta fórmula para calcular la salinidad,basada en la concentración de cloruro, Cl–

salinity (ppt) = 0.0018066 X Cl– (mg/L)

Grabar este valor en la tabla de cálculos & de datos (ronda a la más cercana de 0,1 mg/L Cl–).

CÁLCULOS Y DATOS

Método 1: Concentración de cloruro y salinidad (ISE)

Secuencia o lago: ________________________________ hora del día: ________________________________

Nombre del sitio: _______________________________ Nombre del estudiante: _______________________

Número de sitio: ________________________________ Nombre del estudiante: _______________________

Día: ___________________________________________ Nombre del estudiante: _______________________

Columna A B

Lectura Cloruro de (mg/L Cl–) Salinidad (ppt)

1

2


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Promedio(Averageen inglés)

Columna de Procedimiento:

A. Registrar el valor de concentración de cloruro (en mg/L Cl–) desde el equipo.B. Calculate salinity, using the formula:

Salinidad (ppt) = 0.0018066 Cl– (mg/L).

Observaciones de campo (por ejemplo, el clima, la geografía, la vegetación a lo largo de la secuencia)Observaciones de campo (por ejemplo, el clima, la geografía, la vegetación a lo largo de la secuencia) __

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

Prueba terminada : ________________ Date:______


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MÉTODO 2: SALINIDAD USANDO UN SENSOR DE CONDUCTIVIDAD

Lista de Materiales

Computadora lavar la botella con agua destilada

Vernier computer interface tejidos o toallas de papel

Logger Pro salinidad de ppt 5 estándar

sensor de conductivdad Vernier salinidad de ppt 10 estándar

cilindro de 100 mL se graduó papel pequeño o plástico

botella de 500 mL con tapa

Recolección (recogida) y almacenamiento de muestras

1. Esta prueba puede llevarse a cabo en el sitio o en el laboratorio. Se requiere una muestra de100 mL de agua.

2. Es importante obtener la muestra de agua por debajo de la superficie del agua y en lugares tanalejados de la costa como sea seguro. Si las áreas adecuadas de la secuencia parecen serinaccesible, el muestreador que consta de una varilla y el contenedor pueden construirse parala colección. Consulte la introducción de este libro para obtener más detalles.


1. Coloque el equipo de forma segura lejos del agua. Agua de mantener lejos del equipo en todomomento.

2. Prepare el detector de conductividad eléctrica para recopilación dedatos.

a. Enchufe el detector de conductividad eléctrica al canal 1 de lainterfase Vernier.

b. Configure la conputadora en el cuadro de sondeo para el 0-20000 microsiemens por centímetro (ppt de 0-13 salinidad).


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3. Prepare el equipo para la recopilación de datos mediante la apertura de “15 Conductividad deSalinidad” de la Calidad del Agua con archivos de experimento Vernier de Logger Pro.

4. Ahora está listo para calibrar el detector de conductividad eléctrica.

Si el maestro apoya en la calibración que se almacena en el archivo de experimento, vaya al paso 5.

Si el instructor va a realizar una calibración nueva para el detector de conductividad eléctrica, sigaeste procedimiento:


a. Elija calibrar (CH1: conductividad (ppt) en el menú de experimento y, a continuación, haga clic en.

b. Realizar el primer punto de calibración colocando el detector de conductividad en la salinidad de ppt5 estándar. El agujero cerca de la punta del detector debería estar cubierto completamente.

c. Tipo 5 (el valor de salinidad) en el cuadro de edición.

d. Cuando el voltaje mostrado para leer la lectura se estabiliza 1, haga clic en .


e. Colocar el detector de conductividad eléctrica en la solución estándar de salinidad de ppt 10. Elagujero cerca de la punta del detector debería estar cubierto completamente.

f. Tipo de 10 (el valor de salinidad) en el cuadro de edición.

g. Cuando el voltaje mostrado para leer la lectura 2 se estabiliza, haga clic en , depues dar click

.

h. Enjuagar el electrodo con agua destilada y suavemente secarcon papel absorbente.

5. Ahora está listo para recopilar datos de concentración desalinidad.

a. Coloque la punta del electrodo en un recipiente con agua de lamuestra de la masa de agua que se está probando. El agujerocerca de la punta del detector debería estar cubiertocompletamente.

b. Supervisar el valor de concentración de salinidad en el medidor.


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Si el valor es inferior a 13 ppt (el rango superior del detector de conductividad), grabar este valoren la hoja de cálculos & de datos. Si lo hiciera una dilución de ¼ de la muestra, asegúrese demultiplicar este valor por 4!

Si el valor de salinidad es mayor que el ppt 13, vaya al paso 7.

6. Repita el paso 5 para obtener una segunda lectura.

7. Si el valor de su salinidad es mayor que el ppt 13, la muestra tuvo un valor de salinidad que está más alládel rango superior del detector de conductividad. Necesitará diluir la muestra en un valor de salinidadque está dentro del rango de la sonda. Para hacer esto:

a. Utilice un cilindro graduado para añadir 100 mL de la muestra de agua a una botella de 500 mL.

b. Añadir 300 mL de agua destilada a la muestra en la botella, la tapa de tornillo en y agitarlo bien.

c. Importante: La muestra ha sido diluida por un factor de 100 / 400 o ¼. Cualquier medición desalinidad realizada en esta muestra tendrá que ser multiplicado por un factor de 4 para tener encuenta esta dilución.

d. Repita el paso 5 para obtener una segunda lectura.

CÁLCULOS Y DATOS

Método 2: Salinidad uso de una sonda de conductividad

Secuencia o lago: ___________________________ Hora del día: ___________________________


Número de sitio: ___________________________ Nombre del estudiante: __________________

Día: ______________________________________ Nombre del estudiante: __________________


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Columna A

Lectura Salinidad (ppt)

1

2

Promedio

Columna de procedimiento:

A. Se registrará la concentración de salinidad, según lo determinado por interpolación de la curva decalibración.

Observaciones de campo (por ejemplo, clima, geografía, vegetación a lo largo de la secuencia)________

____________________________________________________________________________________

Prueba terminada______________ Día: ______


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7. Determinación de oxígeno disuelto en cuerpos deagua

Contesta en tres minutos las siguientes preguntas:

1) ¿Por qué en necesario determinar el oxígeno disuelto en el agua?

2) ¿Por qué es necesario que el agua que bebemos contenga oxígeno?

3) ¿Al disolverse el oxígeno, la molécula de O2 se une a las moléculas de H2O?

4) ¿Cuál es la ubicación del oxígeno en la Tabla periódica? Familia, nivel, masa atómica, electrones devalencia y número atómico.

INTRODUCCIÓN

El oxígeno gaseoso disuelto en el agua es vital para la existencia de la mayoría de los organismos acuáticos.El oxígeno es un componente clave en la respiración celular tanto para la vida acuática como para la vida


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terrestre. La concentración de oxígeno disuelto (DO) en unambiente acuático es un indicador importante de la calidad delagua ambiental. Algunos organismos, como el salmón, lasefímeras y las truchas, requieren altas concentraciones deoxígeno disuelto.

Otros organismos como el siluro, las larvas de mosquito y lascarpas pueden sobrevivir en ambientes con bajasconcentraciones de oxígeno disuelto. La diversidad de losorganismos es mucho mayor a altas concentraciones de DO.

La Tabla indica las concentraciones mínimas de oxígeno disuelto necesarias paras sostener a distintosorganismos.

El oxígeno gaseoso se disuelve en el agua por diversos procesos como la difusión entre la atmósfera y elagua, oxigenación por el flujo del agua sobre las rocas y otros detritos, la agitación del agua por las olas y elviento y la fotosíntesis de plantas acuáticas. Hay muchos factores que afectan la concentración del oxígenodisuelto en un ambiente acuático.

Estos factores incluyen:

Temperatura, flujo de la corriente, presión del aire, plantas acuáticas, materia orgánica en descomposición yactividad humana.

8 La supersaturación puede ser dañina para los organismos acuáticos. Puede conducir a laenfermedad llamada enfermedad de burbujas de gas

Niveles de oxígeno disuelto OD en agua

Nivel de DO Porcentaje deSaturación de DO

Supersaturación8 <101%

Excelente 90 – 100%

Adecuado 80 – 89%

Aceptable 60 – 79%

Pobre 60%

Requerimiento mínimo de OD para organismosacuáticos

Organismo Oxígenodisuelto mínimo

(mg/L)

Trucha 6.5

Lobina de boca pequeña 6.5

Larvas de tricópteros 4.0

Larvas de efemeróptero o mosca de mayo

4.0

Siluro 2.5

Carpa 2.0

Larvas de mosquito 1.0

Fuentes de DO

Difusión de la atmósfera

Oxigenación por el movimiento de lasaguas sobre las rocas o los detritos

Oxigenación por el viento o las olas

Fotosíntesis de las plantas acuáticas


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Como resultado de la actividad de las plantas, los niveles del OD pueden fluctuar durante el día, elevándosea lo largo de la mañana y alcanzando un máximo en la tarde. Por la noche cesa la fotosíntesis, pero lasplantas y animales continúan respirando, causando una disminución de los niveles de DO. Como lasfluctuaciones diarias son posibles, los Análisis de OD ,deben realizarse a la misma hora cada día. Grandesfluctuaciones en los niveles de oxígeno disuelto en periodos cortos de tiempo pueden traer como resultadouna multiplicación de algas. Como la población de algas está creciendo con gran rapidez, los niveles deoxígeno disuelto aumentan. Pronto las algas comienzan a morir y son descompuestas por bacteriasaeróbicas, las que usan el oxígeno.

A medida que mueren más algas, el requerimiento de oxígeno de la descomposición aerobia aumenta, loque resulta en una caída brusca de los niveles de oxígeno. A continuación de una floración de algas, losniveles de oxígeno pueden ser tan bajos que los peces y otros organismos acuáticos se sofocan y mueren.

La temperatura es un factor importante en la capacidad del oxígeno para disolverse , ya que el oxígeno, aligual que todos los gases, tiene diferentes solubilidades a distintas temperaturas. Las aguas más frías tienenuna mayor capacidad de disolución del oxígeno que las aguas más cálidas. La actividad humana, como laremoción del follaje a lo largo de una corriente o la liberaciónde aguas calientes empleadas en los procesos industriales, loque puede causar un aumento de la temperatura del agua alo largo de un estrechamiento dado de la corriente. Estoresulta en una menor capacidad de la corriente para disolveroxígeno.

Niveles esperados

La unidad mg/L9 es la cantidad de oxígeno gaseoso disuelto en un litro de agua. Cuando se relacionan lasmediciones de OD, con los niveles mínimos requeridos por los organismos acuáticos, se utiliza la unidadmg/L. El procedimiento descrito en este documento cubre el uso de un sensor de oxígeno disuelto paramedir la concentración de OD, en mg/L. La concentración de oxígeno disuelto puede variar desde 0 hasta 15mg/L. Las corrientes frías de montaña tendrán probablemente concentraciones de OD, desde 7 hasta 15mg/L, dependiendo de la temperatura del agua y de la presión del aire. En sus menores alcances, los ríos ycorrientes pueden exhibir una concentración de OD, entre 2 y 11 mg/L.

9 La unidad mg/L es numéricamente igual a la denominada partes por millón o ppm

Factores que afectan los niveles de DO

Poblaciones de plantas acuáticasMaterial orgánico en descomposición en elaguaFlujo de corrientesPresión atmosférica y alturaActividad humana


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Cuando se analiza la calidad del agua de una corriente o río, es conveniente usar una unidad distinta quemg/L. El término porcentaje de saturación a menudo se usa para las comparaciones de la calidad del agua.El porcentaje de saturación es la lectura de oxígeno disuelto en mg/L dividido por el 100% del valor deoxígeno disuelto para el agua (a la misma temperatura y presión del aire). La forma en la que el porcentajede saturación se relaciona con la calidad del agua se indica en la tabla. En algunos casos, el agua puedeexceder el 100% de saturación y ser supersaturada por cortos periodos de tiempo.

Resumen de los métodos

El oxígeno disuelto se puede medir directamente en el sitio o en muestras de agua transportadas desde elsitio. Las mediciones se pueden realizar en el sitio, ya sea colocando el Sensor de Oxígeno Disueltodirectamente en la corriente lejos de la orilla o recolectando una muestra de agua con un contenedor ofrasco para luego hacer las mediciones con el Sensor de Oxígeno Disuelto de regreso en la orilla. Lasmuestras de agua recolectadas en el sitio y transportadas de regreso al laboratorio en botellas cerradas sedeben almacenar en recipientes con hielo o en un refrigerador hasta el momento en que se tomen lasmediciones. El transporte de muestras no se recomienda, debido a que se reduce la exactitud de losresultados del análisis.

OXÍGENO DISUELTO

Lista de materiales

Computadora Vaso de precipitado de 250 mL

Interfase Vernier para computador 100% botella de calibración

Logger Pro botella de lavado con aguadestilada

Sensor de oxígeno disuelto Vernier papel absorbente

Solución de relleno del electrodo OD (DOen inglés)

Pipeta

Solución de calibración de sulfito de sodio Frasco pequeño de papel o plástico(opcional)


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1. Antes de tomar las muestras, completa la información del sitio en la hoja Datos y Cálculos. Al final de lahoja de Datos y Cálculos hay espacio para colocar las observaciones del sitio. Algunos aspectosespeciales a observar en el sitio son el clima, descripción de la corriente (flujo, profundidad, forma) yuna descripción de la zona vegetal (densidad del follaje y ancho de la zona).

2. Es importante tomar la muestra debajo de la superficie del agua y tan lejos como se pueda de la orilla,mientras sea seguro. Se puede construir una toma muestras consistentes en una barra con uncontenedor para recolectar muestras de lugares más lejanos y difíciles de alcanzar. En aguas quietas(con movimiento lento), es necesario tomar las muestras debajo de la superficie del agua a variasprofundidades.

3. Cuando recolecta muestras con un recipiente o contenedor, evite la mezcla de la muestra de agua conel aire, tomando tu muestra de debajo de la superficie del agua.

4. Si vas a hacer las lecturas después de retornar al laboratorio, asegúrate que no haya burbujas de aire enel contenedor de la muestra de agua y que el contenedor esté bien cerrado. Se deben almacenar lasmuestras en una caja con hielo o en un refrigerador hasta que se vayan a tomar las mediciones. Elalmacenar muestras de agua para hacer mediciones posteriores reduce la exactitud de las mediciones ysolo es recomendable en los casos en que sea imposible hacer las mediciones en el sitio.

5. Cuando se toman lecturas en agua fría (0–10°C) o caliente (25–35°C), deje pasar un tiempo mayor hastaobservar que las lecturas de oxígeno disuelto se estabilizan. La compensación automática portemperatura en el Sensor de Oxígeno Disuelto no es instantánea y las lecturas pueden demorar hasta 2minutos para estabilizarse en dependencia de la temperatura.

Procedimiento de análisis

1. Coloca el computador en un lugar seguro lejos del agua. Mantén el computador lejos del agua todo eltiempo.

2. Preparación del sensor de oxígeno disuelto para su uso.

a. Retira el gorro protector azul si aún está en la punta del sensor.

b. Desenrosca el gorro de membrana de la punta del sensor.

c. Usando una pipeta, rellena el gorro de membrana con 1 mL de Solución de Relleno del ElectrodoDO.

d. Enrosca cuidadosamente de nuevo el gorro de membrana al electrodo.


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e. Coloca el sensor en un recipiente con agua.

Remove membrane cap Add electrode filling solution Replace membrane cap

3. Conecta el sensor de oxígeno disuelto en el Ch 1 de la interfase Vernier.

4. Prepara la computadora para la toma de datos abriendo el archivo “05 Oxígeno Disuelto” en lacarpeta Calidad del agua con Computadores del LoggerPro.

5. Hace falta dejar que el sensor de oxígeno disuelto se caliente durante 10 minutos antes detomar las lecturas. Para calentar el sensor, déjalo conectado a la interfase, con el Logger Proejecutándose, durante 10 minutos. El sensor debe estar conectado todo el tiempo paramantenerlo caliente. Si se desconecta por unos pocos minutos, será necesario dejar al sensorque se caliente otra vez.

6. Ahora estás listo para calibrar el sensor de oxígeno disuelto.

Si tu profesor te indica que uses la calibración almacenada en el archivo de experimento,entonces sigue con el Paso 7.

Si tu profesor te indica que realices una nueva calibración para el Sensor de Oxígeno Disuelto,sigue este procedimiento.

Punto de calibración cero oxígeno

a. Elige Calibrar CH1: Oxígeno Disuelto (mg/L) del menú Experimento y luego haz clic en.

Coloque el gorro demembrana

Retire el gorro demembrana

Agregue solución derelleno de electrodo


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b. Retira el sensor del agua y coloca su punta en laSolución de Calibración de Sulfito de Sodio.Importante: No debe haber burbujas de aire atrapadasdebajo de la punta del sensor o el sensor medirá unvalor incorrecto del nivel de oxígeno disuelto. Si elvoltaje no disminuye rápidamente, inclina ligeramenteel sensor en la botella para desalojar cualquier burbuja.Las lecturas deben estar en el rango 0.2 a 0.5 V.

c. Escribe “0” (el valor conocido en mg/L) en la caja deedición.

d. Cuando la indicación del voltaje para Lectura 1 se estabiliza, haz clic en .

Punto de Calibración OD saturado

e. Lava el sensor con agua destilada.

f. Desenrosca la tapa de la botella de calibración proporcionada con el sensor. Desliza la tapa yel anillo de goma una ½ pulgada hacia el cuerpo del sensor.

g. Agrega agua a la botella hasta una profundidad de cerca de ¼ de pulgada y enrosca la botella en sutapa, como se muestra en la ilustración. Importante: No debes tocar ni mojar la membrana en estepaso. Mantén el sensor en esta posición por un minuto.

h. Escribe el valor correcto de oxígeno disuelto saturado (en mg/L) usando la Tabla 3 (por ejemplo,“8.66”) considerando los valores actuales de la presión barométrica y la temperatura del aire. Si notiene el valor de la presión del aire actual, usa la Tabla 1 para estimar la presión del aire a la altitud

Sumerja la puntadel sensor a 1-2cm

Incline elsensor enángulo

¼ depulgada deagua en elfondo

Enrosque latapa y elsensor en labotella

Inserte el sensordentro del hueco en elanillo de goma


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del sitio donde estás (la Ciudad de México está a 2300 m sobre el nivel del mar en promedio con unapresión de 585 mm de mercurio).

i. Cuando la indicación del voltaje para Lectura 2 se estabiliza (las lecturas deben estar por encima de2.0 V), haz clic en y luego clic en .

7. Ahora estás listo para tomar los datos de la concentración de oxígeno disuelto.

a. Lava la punta del sensor con la muestra de agua.

b. Coloca la punta del sensor en la corriente en el Sitio 1, o en unvaso con agua de la corriente. Sumerge la punta del sensorhasta una profundidad de 4-6 cm.

c. Mueve circularmente el sensor en forma continua en lamuestra de agua. Observa el valor de la concentración deoxígeno disuelto en la ventana del Medidor. Nota: Esimportante mantener el movimiento circular del sensor hastaque se termine la toma de datos de DO.

d. Si el valor de OD, parece estable, simplemente regístralo en la hoja Datos y Cálculos y continúa conel Paso 9.

8. Si el valor de OD, visualizado en la ventana Medidor está fluctuando, determina la media (o elpromedio) de la concentración de oxígeno disuelto. Para hacerlo:

a. Haz clic en para iniciar una toma de muestras de 10 segundos. Importante: Deja la punta delsensor sumergida y continúa moviéndolo en forma circular los 10 segundos que dura la recolecciónde datos.

b. Cuando termines la toma de datos, haz clic en el botón Estadísticas , para visualizar la caja deestadísticas en el gráfico.

c. Registra el valor medio de la concentración de oxígeno disuelto en la hoja de Datos Cálculos.

9. Retorna al Paso 7 para obtener una segunda lectura. Cuando hayas tomado las dos lecturas, lava lapunta del sensor y colócalo en la botella de calibración llena con agua.


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Tabla 1a: 100 % Capacidad de Oxígeno Disuelto (mg/L)

770 mm 760 mm 750 mm 740

mm

730

mm

710

mm

700

mm

690 mm 680

Mm

0°C 14.76 14.57 14.38 14.19 13.99 13.61 13.42 13.23 13.04

1°C 14.38 14.19 14.00 13.82 13.63 13.26 13.07 12.88 12.70

2°C 14.01 13.82 13.64 13.46 13.28 12.92 12.73 12.55 12.37

3°C 13.65 13.47 13.29 13.12 12.94 12.59 12.41 12.23 12.05

4°C 13.31 13.13 12.96 12.79 12.61 12.27 12.10 11.92 11.75

5°C 12.97 12.81 12.64 12.47 12.30 11.96 11.80 11.63 11.46

6°C 12.66 12.49 12.33 12.16 12.00 11.67 11.51 11.34 11.18

7°C 12.35 12.19 12.03 11.87 11.71 11.39 11.23 11.07 10.91

8°C 12.05 11.90 11.74 11.58 11.43 11.11 10.96 10.80 10.65

9°C 11.77 11.62 11.46 11.31 11.16 10.85 10.70 10.55 10.39

10°C

11.50 11.35 11.20 11.05 10.90 10.60 10.45 10.30 10.15

11°C

11.24 11.09 10.94 10.80 10.65 10.36 10.21 10.07 9.92

12°C

10.98 10.84 10.70 10.56 10.41 10.13 9.99 9.84 9.70

13°C

10.74 10.60 10.46 10.32 10.18 9.90 9.77 9.63 9.49

14°C

10.51 10.37 10.24 10.10 9.96 9.69 9.55 9.42 9.28

15°C

10.29 10.15 10.02 9.88 9.75 9.48 9.35 9.22 9.08

16°C

10.07 9.94 9.81 9.68 9.55 9.29 9.15 9.02 8.89

17°C

9.86 9.74 9.61 9.48 9.35 9.10 8.97 8.84 8.71

18°C

9.67 9.54 9.41 9.29 9.16 8.91 8.79 8.66 8.54

19°C

9.47 9.35 9.23 9.11 8.98 8.74 8.61 8.49 8.37

20°C

9.29 9.17 9.05 8.93 8.81 8.57 8.45 8.33 8.20

21°C

9.11 9.00 8.88 8.76 8.64 8.40 8.28 8.17 8.05

22°C

8.94 8.83 8.71 8.59 8.48 8.25 8.13 8.01 7.90

23°C

8.78 8.66 8.55 8.44 8.32 8.09 7.98 7.87 7.75

24°C

8.62 8.51 8.40 8.28 8.17 7.95 7.84 7.72 7.61

25°C

8.47 8.36 8.25 8.14 8.03 7.81 7.70 7.59 7.48

26°C

8.32 8.21 8.10 7.99 7.89 7.67 7.56 7.45 7.35

27°C

8.17 8.07 7.96 7.86 7.75 7.54 7.43 7.33 7.22

28°C

8.04 7.93 7.83 7.72 7.62 7.41 7.30 7.20 7.10

29°C

7.90 7.80 7.69 7.59 7.49 7.28 7.18 7.08 6.98

30°C

7.77 7.67 7.57 7.47 7.36 7.16 7.06 6.96 6.86

311°C

7.64 7.54 7.44 7.34 7.24 7.04 6.94 6.85 6.75


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CÁLCULOS Y DATOS

Oxígeno disuelto

Corriente o lago: _________________ Hora del día: ________________________

Nombre del Sitio: __________________ Nombre del estudiante: _______________

Número del Sitio: ______________________ Nombre del estudiante: _________________

Fecha: _____________, Nombre del estudiante: ____________________________

Columna A B C D E

Lectura Oxígenodisuelto(mg/L)

Temperatura delagua ° C9)

Presiónatmosférica

(mmHg)

100% oxígenodisuelto(mg/L)

Porcentaje desaturación

(%)

Ejemplo 8.2 mg/L 18.4° C 760 mmHg 9.5 mg/L 86 %

1

2

Promedio %

Tabla 1b: Presión barométrica aproximada a diferentes elevaciones

Elevación (pies)

Presión(mm Hg)

Elevación (pies)

Presión(mm Hg)

Elevación (pies)

Presión(mm Hg)

0 760 2000 708 4000 659

250 753 2250 702 4250 653

500 746 2500 695 4500 647

750 739 2750 689 4750 641

1000 733 3000 683 5000 635

1250 727 3250 677 5250 629

1500 720 3500 671 5500 624

1750 714 3750 665 5750 618


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Procedimiento de columna:

A. Registra la lectura de oxígeno disuelto del computador.B. Registra la temperatura del agua del Sensor de Temperatura o termómetro (Análisis 1).C. Registra la presión atmosférica de un barómetro o usando la altitud conocida (mira Tabla 4).D. De la Tabla 3, registra el valor 100% de oxígeno disuelto usando la temperatura medida y la presión

atmosférica.E. Porcentaje de saturación = A / D X 100

Observaciones de campo (por ejemplo, clima, geografía, vegetación a lo largo de la corriente) ________

______________________________________________________________________________________________

Analizó: ___________________fecha: _______


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8. Demanda bioquímica de oxígeno (DBO).


1) ¿Cuál es la importancia del oxígeno disuelto en el agua?

2) ¿Qué diferencia hay entre el oxígeno de la molécula de agua y el oxígeno disuelto en elagua?

3) ¿En qué proceso natural se puede disuelve el oxígeno en el agua?

4) ¿En qué proceso biológico interviene el oxígeno disuelto?

5) ¿Qué función tiene el O2 con las moléculas de materia orgánica?

Introducción

El oxígeno disponible para los organismosacuáticos se encuentra en forma de oxígenodisuelto. El oxígeno gaseoso se disuelve a travésde la aireación, la difusión de la atmósfera, y lafotosíntesis de las plantas acuáticas y algas. Lasplantas y los animales necesitan el consumo deoxígeno para producir energía a través de larespiración. En un riachuelo saludable, eloxígeno se repone rápido de lo que es utilizadopor los organismos acuáticos. En algunas

AerationDiffusion

Photo-synthesis

O2

O2

O2O

2

O2

O2

O2

O2

O2

Sources of Dissolved Oxygen


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corrientes de agua, las bacterias aerobias descomponen un volumen tan grande de materia orgánica que eloxígeno se agota más rápido de lo que puede ser reemplazado. La consiguiente disminución de oxígenodisuelto se conoce como la demanda bioquímica de oxígeno (DBO).

Cuando llueve, el material orgánico encontrado en el suelo se transporta en el agua de lluvia a los arroyos yríos. Esta materia orgánica adicional se acumula en el torrente, cuando los organismos acuáticos mueren.

Las bacterias y otros microorganismosdescomponen este material orgánico. En uncuerpo sano de agua, este proceso tiene unimpacto leve en los niveles de oxígeno disuelto.Sirve para liberar los nutrientes vitales, tales comonitratos y fosfatos, que estimulan el crecimientode las plantas acuáticas y algas. Si la cantidad demateria orgánica en descomposición es demasiadoalta, niveles de oxígeno disuelto puede verseseriamente reducida. En un cuerpo de agua congrandes cantidades de materia orgánica endescomposición, los niveles de oxígeno disuelto

puede caer en un 90%, esto representaría una DBO alta. En un arroyo de montaña con bajos niveles demateria orgánica en descomposición, los niveles de oxígeno disuelto pueden caer a sólo el 10% o 20% -unaDBO baja.

Los materiales orgánicos, como hojas, árboles caídos, los cadáveres de peces, y los residuos animales,terminan en el agua de forma natural y son importantes en el reciclaje de nutrientes en todo el ecosistema.Los materiales orgánicos que entran en el agua como resultado del impacto humano (orina y excremento)son considerados fuentes de contaminación.

Los niveles esperados

Los niveles de DBO dependen de la masa de agua que se está probando. A poca profundidad, las aguas demovimiento lento, como los estanques y humedales, a menudo tienen grandes cantidades de materiaorgánica en el agua y los niveles de DBO son altos. Una muestra de agua de un estanque podría tener unalectura inicial de oxígeno disuelto de 9.5 mg / L. Después del período de incubación de cinco días, el oxígenodisuelto puede ser de hasta 1 mg / L como resultado un nivel de alta DBO de 8.5 mg / L. Por el contrario,una muestra de agua extraída de un arroyo de montaña frío, con una lectura inicial de oxígeno disuelto de

O2

CO2

PO43- NO -

3

aerobic bacteria(decomposers)

organic wastes


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11 mg / L puede haber disminuido a 9 mg / L después de la incubación, resultando en una DBO de sólo 2 mg/ L. Es importante usar tablas como la Tabla 1 como una guía general para los datos que se reúnen.

RESUMEN DE MÉTODOS

De acuerdo con los niveles de DBO esperados (ver Tabla 1), se puede decidir el procedimiento apropiadopara el agua que está probando. Sólo una de las dos pruebas a realizar.

Método 1: Baja los niveles de DBO (0-6 mg / L)

La DBO se calcula a partir de dos mediciones distintas oxígeno disuelto realizadas utilizando el oxígenodisuelto de la sonda. La lectura inicial de oxígeno disuelto se toma en el sitio de muestreo que utilice losprocedimientos descritos en las pruebas de 5. Con una botella de vidrio color ámbar, recoja una muestra deagua en el mismo sitio. La muestra se transporta al laboratorio y se incuba a 20 ° C durante un total de cincodías. Después de cinco días, la muestra incubada es la prueba del oxígeno disuelto. La lectura de oxígeno alfinal de los cinco días se resta de la lectura inicial. El valor resultante es el nivel de DBO.

Método 2: altos niveles de DBO (> 6 mg / L)

Tabla 1: Interpretación de niveles de DBO

DBO niveles(mg/L)

Status

1–2 mg/L Agua limpia con poco desperdicioorgánico

3–5 mg/L Agua limpia moderada con algunosresiduos orgánicos

6–9 mg/L Lotes de material orgánica y muchasbacterias

>10 mg/L Agua de calidad muy pobre. Grandescantidades de materia orgánica en el agua.


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Este método se recomienda cuando las pruebas son en aguas estancadas o contaminadas, en el que todo eloxígeno disuelto se puede consumir antes de que finalice el período de 5 días. La prueba inicial de oxígenodisuelto, el muestreo, el almacenamiento y la incubación, se realizan de la misma manera como seencuentra en el método 1. Las diferencias de método 2 son:

Recoger cinco muestras de agua.

Una muestra es la prueba del oxígeno disuelto cada 24 horas durante cinco días.

Si antes del quinto día la concentración de oxígeno disuelto cae por debajo de 4.0 mg/L, el oxígeno esañadido a las muestras restantes por aireación.

Cambiar cada botella en la concentración de oxígeno disuelto para obtener el valor de DBO.

Método 1: DBO BAJA (0-6 mg / L)

Lista de materiales

Lab Quest pequeña taza de plástico

Lab Quest toallas de papel absorbente

Vernier del detector de oxígeno disuelto

papel de aluminio

250 mL vaso de agua destilada

100% botella de calibración con solución de sulfito de sodio

NO usar pipeta de llenado de electrodos de soluciones

3 botellas de DBO

PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA

Día 0

1. Obtener una lectura inicial de oxígeno disuelto en el lugar que se está probando para la DBO. Si otrogrupo de alumnos está realizando la prueba de oxígeno disuelto se indica en las pruebas de 5, acontinuación, copie los valores de oxígeno disuelto su en los datos de DBO y la hoja de cálculos en elepígrafe inicial de oxígeno disuelto. Si no se puede analizar en el sitio, se debe realizar la prueba deoxígeno disuelto antes de comenzar esta prueba.

2. Recoger tres muestras de agua para la prueba de DBO en el mismo lugar la lectura inicial de oxígenodisuelto se midió. Usando los frascos de vidrio para DBO , sumerja cada botella 10 cm por debajo de lasuperficie del agua y mantenerlo allí durante 1 minuto. Cuando haya transcurrido un minuto, la muestrade agua debe estar sin burbujas de aire y llena por completo. Coloque la tapa de la botella de nuevo en


- 92 -

la botella y el tornillo de la tapa hacia abajo apretada mientras esté todavía sumergido. Cada botelladebe estar completamente cubierta con papel de aluminio o cinta adhesiva negra para bloquear el pasode la luz.

3. Si el tiempo entre el muestreo y la incubación de las muestras es mayor de 30 minutos, colocar lasbotellas llenas en una hielera hasta que puedan ser colocados en una incubadora. Si el tiempo es menosde 30 minutos, simplemente mantener las botellas llenas sin que les de la luz solar directa.

4. Al regresar al laboratorio, colocar los frascos de DBO en una incubadora o armario oscuro a unos 20 ° C.Las botellas deben permanecer en la incubadora o un armario durante cinco días hasta que esté listopara llevar a cabo la medición final del oxígeno disuelto en el procedimiento del día-5.

Día 5Cuando han pasado cinco días, realice los pasos 5-13 para poner a prueba las muestras incubadas para eloxígeno disuelto. Si es posible, trate de analizar las muestras aproximadamente a la misma hora del día enque fueron recogidos.

5. Prepare el detector de oxígeno disuelto para su uso.

a. Retire la tapa protectora azul si sigue en la punta del detector.b. Destornille la tapa de la membrana de la punta del detector.c. Utilizando una pipeta, llenar la cápsula de membrana con 1 mL de la solución de llenado para el

electrodo OD.d. Vuelva a tapar con cuidado la membrana del electrodo.e. Coloque el detector en un recipiente con agua.

6. Conecte el detector de oxígeno disuelto LabQuest y elija el menú Archivo. Si usted tiene un sensor no

R e m o v e m e m b r a n e c a p A d d e l e c t r o d e f i l l i n g s o l u t io n R e p l a c e m e m b r a n e c a p


- 93 -

Auto-ID, configure manualmente el sensor.7. Es necesario calentar el detector de oxígeno disuelto durante 5-10 minutos antes de tomar las lecturas.

Con el detector todavía en el vaso de agua destilada, espere 5-10 minutos mientras que el detector secalienta. el detector debe permanecer conectado todo el tiempo que lo mantenga caliente.

8. Configurar el modo de recopilación de datos.

a. En la pantalla del medidor, toque en el modo. Cambiar el modo de recopilación de datos a los eventosseleccionados.

b. Seleccione promedio más de 10 segundos y seleccione Aceptar.

9. Establecer la calibración del detector de oxígeno disuelto.

Si su profesor le dirige a introducir manualmente los valores de calibración, seleccione en el menú decalibración de sensores y toque en la ecuación. Introduzca los valores para la pendiente. SeleccioneAplicar para que los cambios surtan efecto y seleccione Aceptar. Vaya al paso 10.

Si su instructor le indica realizar una nueva calibración, siga este procedimiento.

Cero (Zero en inglés) - Oxígeno punto de calibración

a. Seleccione el menú Calibrar Sensores y seleccione Calibrar ahora.

b. Retire el detector del baño de agua y coloque la punta deldetector en la solución de sulfito de sodio de calibración.Importante: No puede quedar burbujas de aire atrapadasdebajo de la punta del detector porque el detector detectará uninexacta nivel de oxígeno disuelto. Si la tensión no disminuyerápidamente, toque en el lado de la botella con el detector paradesalojar la burbuja. La lectura debe estar en el rango 0,2 a 0,6V.

c. Introduzca 0 como el valor conocido en mg / L para la lectura.d. Cuando la tensión se estabilice (aproximadamente 1 minuto), toque Mantenga.

Saturada OD, punto de calibracióne. Enjuague el detector con agua destilada y secar con cuidado.f. Desenrosque la tapa de la botella de calibración siempre con el detector. Deslice la tapa y el aro de

refuerzo de 1 / 2 pulgadas en el cuerpo de la sonda.g. Añadir agua a la botella a una profundidad de aproximadamente 1 / 4 pulgadas y el tornillo de la botella

en la tapa, como se muestra. Importante: No toque la membrana o se moje durante este paso.

Insert probe atan angle

Submerge probetip 1-2 cm


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h. En la lectura 2 campo, introduzca el valor correcto saturada de oxígeno disuelto (en mg / L) del cuadro 3(por ejemplo, 8,66) con la presión barométrica actual y los valores de la temperatura del aire. Si usted notiene la presión del aire actual, utilice el cuadro 4 para estimar la presión de aire a su altitud.

i. Mantenga el detector en esta posición durante aproximadamente un minuto. La lectura debe estar porencima de 2,0 V. Cuando la lectura de voltaje se estabilice, toque Mantenga.

j. Seleccione Aceptar.

10. Retire las muestras de agua de la incubadora.

11. Ahora está listo para recoger los datos de concentración de oxígenodisuelto.

a. recopilación de datos de inicio.

b. Sumerja la punta del detector en la botella de DBO. Muevasuavemente el detector dentro y hacia arriba y hacia abajomovimiento, mientras que mantiene la punta en el agua en todomomento.

c. Hacer el seguimiento (“monitorear”, palabra que no existe) losvalores de concentración de oxígeno disuelto en la pantalla. Nota: Esimportante seguir removiendo hasta que haya terminado la recolección de datos OD.

d. Toque: Importante: Mantenga la punta del detector sumergida mientras que los datos están siendorecogidos por 10 segundos.

e. Detener la recopilación de datos.

f. Toque en el cuadro para ver los datos. Anote el valor de OD, media de los datos y la hoja de cálculos.

1/4water

”

Move in anup and down

motion


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A B C

muestra Oxígeno inicialdisuelto (mg/L)

Oxígeno final disuelto(mg/L)

DBO (BOD en inglés)(mg/L)

Ejemplo 10.8 mg/L 6.7 mg/L 4.1 mg/L

1

2

3

promedio

DATOS Y CÁLCULOS

Bajos niveles de DBO (0-6 mg / L)

Estanque, río o lago: Hora del día:Nombre del sitio: Nombre del estudianteNúmero de sitio: Nombre del estudiante:

Fecha: Nombre del estudiante:Columna de procedimiento:

A. lectura de oxígeno disuelto Registro de la prueba OD en el sitio de ejemplo.

B. Registro lectura de oxígeno disuelto de la prueba OD después de la incubación de la muestra durantecinco días.

C. Calcular DBO = A - B = C

Observaciones sobre el terreno (por ejemplo, el clima, la geografía, la vegetación a lo largo del arroyo)

Test Completo: ________________ Fecha: ______


- 96 -

9. Determinación del nitrógeno amoniacalen aguaINTRODUCCIÓN

El ion amonio, NH4+, es un ión importante del grupo del nitrógeno que contienen compuestos que actúan

como nutrientes para las plantas acuáticas y algas. En aguas superficiales, la mayoría del amoníaco, NH3, seencuentra en forma de ion amonio, NH4

+. Este hecho nos permite la aproximación de la concentración detodo el nitrógeno en forma de amoniaco y combinada, comúnmente conocida como nitrógeno amoniacal,midiendo sólo la concentración de los iones de amonio.

f re e n it ro g e n(N )2

a tm o s p h e r icn it ro g e nf ix a t io n in d u s tr ia l

n it ro g e nf ix a t io n

n it ra te s(N O )3

-

n i t r if ic a t ion

deni

trifi

catio

n

l ig h tn in ga n im a l p ro te in

p la n t p ro te in

d e co m p o s itio n

le g u m e

b io lo g ic a ln it ro g e nf ix a t io n

a m m o n iu m(N H )4

+

f e r til ize ra n im a lw a s te s

a m m o n iu m(N H )4

+

d e c o m p o s itio n

N itro g e n C y c le

Todas las plantas y los animales necesitan nitrógeno, unnutriente para sintetizar aminoácidos y proteínas. La mayoríadel nitrógeno en la Tierra se encuentra en la atmósfera enforma de N2, pero las plantas y los animales no puedenutilizarlo sino tomarlo ya transformado por organismosconocidos como fijadores de nitrógeno.

El nitrógeno debe convertirse primero en una forma utilizable, como el nitrato, NO3-. Estas conversiones

entre las diversas formas de nitrógeno forman un ciclo complejo llamado el ciclo del nitrógeno, que seilustra arriba.

Fuentes de amoniaco

• descomposición de plantas y animales• Los desechos de animales• Residuos industriales de efluentes• Agrícola escorrentía del nitrógenoatmosférico


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En el ciclo del nitrógeno, las bacterias convierten el nitrógeno atmosférico en amonio en un procesollamado fijación de nitrógeno. Este proceso ocurre a menudo en las raíces de plantas leguminosas como laalfalfa, las habas y los guisantes. Las bacterias también pueden convertir el nitrógeno de los animales yvegetales muertos y en descomposición y productos de desecho en el suelo o el agua en amonio por elproceso de amonificación. Otras fuentes de materia orgánica para amonificación incluyen los residuosindustriales, residuos agrícolas, y el tratamiento de efluentes.

Algunos árboles y pastos son capaces de absorber los iones de amonio directamente, pero la mayoríarequiere su conversión en nitrato. Este proceso, denominado desnitrificación, se logra generalmente por lasbacterias en el suelo o el agua. En el primer paso de la nitrificación, los iones de amonio se oxidan en elnitrito. El nitrito se convierte en nitrato, que posteriormente puede ser utilizado por las plantas y algas.

Los animales necesitan nitrógeno. Obtienen el nitrógeno que necesitan alimentándose de plantas o por elconsumo de otros animales, que a su vez han comido las plantas.

Si los niveles del nitrógeno amoniacal en las aguas superficiales son demasiado altos, pueden ser tóxicospara algunos organismos acuáticos. Si los niveles son sólo moderadamente altos, las planta y el crecimientode algas por lo general se incrementará debido a la abundancia de nitrógeno disponible como nutriente.Esto tendrá un efecto dominó en otros atributos de la calidad del agua, como el aumento de la demandabioquímica de oxígeno y la reducción de niveles de oxígeno disuelto. Los niveles de oxígeno disueltotambién se puede bajar cuando el nitrógeno de amonio es alto debido a la mayor cantidad de nitrificaciónocurre.

Si están presentes suficientes nutrientes, la eutrofización puede ocurrir. La eutrofización se produce cuandohay abundancia de nutrientes disponibles y produce un aumento significativo de la planta y el crecimientode algas. A medida que estos organismos mueren, se acumulan en el fondo y se descomponen, liberandomás nutrientes y agravando el problema. En algunos casos, este proceso de eutrofización puede llegar a sertan avanzado que la masa de agua puede convertirse en un pantano, y, finalmente, se llena por completo.

Si el nitrógeno amoniacal está presente en concentración baja, puede ser el factor limitante en la cantidadde plantas y el crecimiento de algas. El nitrógeno amoniacal puede rápidamente convertirse en nitritos onitratos, por lo tanto, un bajo nivel de nitrógeno amoniacal no necesariamente indica un bajo nivel denitrógeno en general.


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Los niveles esperados

Se espera que los niveles de nitrógeno amoniacal sean por lo general bastante bajos en el movimiento lasaguas superficiales. Esto se debe a que hay poca materia orgánica en descomposición recogida en la parteinferior. Si hay un alto nivel de nitrógeno amoniacal puede ser una indicación de la contaminación de algúntipo en el agua. Estanques y pantanos suelen tener un nivel de nitrógeno amoniacal superior al agua de flujorápido. Si bien los niveles de nitrógeno amoniacal en el agua potable no debe exceder de 0,5 mg / L, arroyoso estanques muy cerca de los campos fertilizados pueden tener mayores concentraciones de este ion. Losfertilizantes que contienen sulfato de amonio, (NH4

+) 2SO4, o nitrato de amonio, NH4NO3, puede dar lugar ala lixiviación de los campos que contienen un alto nivel de estos iones de amonio.

RESUMEN DE MÉTODOS

Un electrodo selectivo del ion amonio “ Vernier” (ES-IA) se utiliza para medir la concentración de nitrógenode amonio en el agua, en los lugares de muestreo o en el laboratorio.

Lista de materiales

LabQuest aplicación

Amonio Ion-electrodo selectivo ES-IA

Bajo estándar (1 mg / l NH4+-N)

Vaso de plástico

Alto estándar (100 mg / l NH4+ N)

Lavar la botella con agua destilada

Toallas de papel

Preparación

El electrodo selectivo de iones (ES-IA) para amonio Vernier se debe empapar de solución de amonioestándar (incluido en el ES-IA) por aproximadamente 30 minutos. Importante: Asegúrese de que el (ES-IA)no se va al fondo, y que los contactos de referencia están inmersos. Asegúrese de que no queden burbujasde aire atrapadas debajo del (ES-IA). Si el ES-IA tiene que ser transportado al campo durante el proceso deremojo, usar el frasco de remojo ES-IA. Quite la tapa de la botella y rellenar ¾ con alto estándar. Deslice latapa de la botella en el (ES-IA), insertarlo en la botella, y apriete. Importante: No deje el ES-IA remojodurante más de 24 horas. El almacenamiento es a largo plazo debe estar en la botella a largo plazo ES-IA dealmacenamiento.


- 99 -

Recolección (recogida) y almacenamiento de muestras

1. Esta prueba puede llevarse a cabo en el sitio de muestreo o en el laboratorio. Una muestra de agua 100mL es requerida.

2. Es importante para obtener la muestra de agua de debajo de la superficie del agua y lo más lejos de lacosta como sea prudente. Si las áreas de muestreo no son adecuadas, muestrear con una barra y el envasese puede construir para la colección. Consulte la introducción de este libro para más información.

3. Si las pruebas no pueden llevarse a cabo dentro de un par de horas, coloque las muestras en una hielera oun refrigerador.

Procedimiento de la prueba

1. Con el ES-IA en la solución de alto estándar, conéctelo a LabQuest y elija Nuevoen el menú Archivo. Si usted tiene un sensor antiguo que no sea auto-ID, establezcamanualmente el sensor.

2. Configure el modo de recopilación de datos.

A. En la pantalla del medidor, toque en el modo. Cambiar el modo derecopilación de datos a los eventos seleccionados.

B. Seleccione promedio más de 10 segundos y seleccione Aceptar

3. Establecer la calibración para el ES-IA de amonio.

Si su instructor le indica introducir manualmente los valores de calibración, seleccione Calibración deSensores en el menú y pulse la ecuación. Introduzca los valores de la pendiente y la intersección.Seleccione Aplicar para que los cambios surtan efecto y seleccione Aceptar. Continúe con el Paso 5.

Si su instructor le indica que para realizar una nueva calibración, siga este procedimiento.


A. En primer punto de calibración Seleccione el menú Calibrar sensores y seleccione Calibrar ahora.

B. Escriba 100 como el valor conocido en mg / L NH4+-N para la lectura 1.

C. Cuando la lectura se estabiliza la tensión, puntee en Mantener.


- 100 -


D. Enjuague el ES-IA a fondo con agua destilada y séquelo suavemente con un pañuelo o toalla de papel.Importante: Si no enjuagar cuidadosamente secar el ISE se contamina la solución estándar

E. Coloque la punta de la ES-IA en la solución de baja (1 mg / L NH4+-N). Asegúrese de que el ES-IA no se

unde en la parte inferior de la botella y que los contactos blanca pequeña referencia se encuentraninmersos. Asegúrese de que no queden burbujas de aire atrapadas debajo del ES-IA.

F. Introduzca una medida que la concentración de la norma en mg / L NH4+-N para la lectura 2.

G. Tras una breve agitación de la solución, mantenga el ES-IA y esperar aproximadamente 30 segundos parala lectura de voltaje se estabilice. Cuando la lectura se estabiliza la tensión, puntee en Mantener. H.Seleccione Aceptar.

4. Recoger los datos de concentración de amonio.

A. Inicio de recogida de datos.

B. Enjuague el ES-IA con agua destilada y séquelo suavemente con un pañuelo. Coloque la punta de la ES-IAen la corriente en el Sitio 1, o en un recipiente con la muestra de agua de la corriente. Asegúrese de que lospequeños contactos blancos de referencia se encuentran inmersos, y que el ES-IA no se va al fondo de lataza. Compruebe que no hay burbujas de aire atrapadasdebajo del ES-IA.

C. Tras una breve agitación de la solución, mantenga el ES-IA y esperar aproximadamente 30 segundos paraque se estabilice.

D. Toque Mantenga a comenzar el muestreo. Importante: Mantenga el ES-IA sigue siendo para el segundoperíodo de recopilación de datos 10

E. Repita la recopilación de datos por vez tocando Mantenga. Deje la punta del detector sumergido durantelos 10 segundos, y luego se detiene la recopilación de datos.


- 101 -

F. Toque en el cuadro para ver los datos. Registre los valores de amonio de concentración media de lecturas1 y 2 en la hoja de datos y cálculos (redondo con una precisión de 0,01 mg / L NH4

+-N). Nota: El sensor nolee los valores de precisión inferiores a 0,1 mg / L. Si la lectura es menor que 0.1, escriba <0,1 en la hoja dedatos y cálculos.

DATOS Y CÁLCULOS

Nitrógeno de tipo amoniacal

Arroyo o lago: _____________________Hora del día:_______________________Nombre del sitio____________________Nombre del alumno:_________________Número del sitio: ___________________Nombre del alumno: ________________ _________________________________

Nombre del estudiante:_______________ _______

Procedimiento de la columna A.

Se registrará la concentración de nitrógeno amoniacal.

Las observaciones de campo (por ejemplo, el clima, la geografía, la vegetación a lo largo de la corriente) deprueba realizadas: ______________________________________________

Columna A

Lectura NH4+ -N

(mg/L)1

2

PromedioNH4+ -N(mg/L)

Prueba Terminada: ____________Día________


- 102 -

10. Determinación de iones nitrato enaguaINTRODUCCIÓN

Las pruebas descritas aquí se utilizan para medir la concentración de iones de nitrato, NO3–, en una muestra

de agua. La concentración de nitrato será expresado a lo largo de esta sección en unidades de mg/L NO3– -

N. La unidad, NO3– - N, significa simplemente “nitrógeno que se encuentra en la forma de nitrato.”

Los iones de nitrato encontrados en muestras de aguadulce son el resultado de una variedad de fuentesnaturales así como provocadas por el hombre. Los nitratosson una importante fuente de nitrógeno necesario paraplantas y animales para sintetizar los aminoácidos y lasproteínas. La mayoría de nitrógeno en la tierra seencuentra en la atmósfera en forma de nitrógenomolecular gaseoso, N2.

A través de un proceso que se llama el ciclo del nitrógeno,el gas de nitrógeno se cambia en formas que sonutilizables por plantas y animales. Estas conversiones incluyen la producción industrial de fertilizantes, asícomo los procesos naturales, tales como la fijación de nitrógeno por la acción simbiótica de bacterias yplantas leguminosas, descomposición vegetal y animal y los desechos animales.

Aunque los niveles de nitratos en el agua dulce son generalmente menos de 1 mg/L, fuentes artificiales denitrato pueden elevar los niveles por encima de 3 mg/L. Estas fuentes incluyen la engorda de animales, elescurrimiento de los campos fertilizados o el tratamiento de aguas residuales municipales que se devuelvenparcialmente tratadas a los cuerpos receptores.

Fuentes de iones de nitratos

Escurrimiento de agricultura

Escurrimiento urbano

Corrales de engorda de animales ycorrales

Aguas residuales municipales eindustriales

Automóvil y de las emisionesindustriales

Descomposición de plantas y animales


- 103 -

Los niveles por encima de 10 mg/L en el agua potable puedencausar una enfermedad potencialmente mortal en los bebésllamada metahemoglobinemia o síndrome de la muerte azul decuna (Baby-blue Syndrome, en inglés). En esta enfermedad, elnitrato convierte la hemoglobina en una forma que ya no puedetransportar oxígeno resultando en la asfixia y muerte y como losbebés tienen una masa corporal muy pequeña con bajascantidades de nitratos disueltos en el agua usada para disolver lasfórmulas lácteas que sustituyen a la leche materna basta paracausar la muerte.

Las concentraciones de nitrato de alta también contribuyen a unacondición en lagos y estanques llamado eutrofización oenriquecimiento por nutrientes que deriva en el crecimiento

excesivo de algas y plantas acuáticas. Productos de este fenómeno, generalmente asociado a la adición defosfatos a los detergentes, son un olor y sabor desagradables del agua, así como reducción de la claridad.Eventualmente, la biomasa muerta se acumula en el fondo del lago, donde se desintegra y agrava elproblema mediante el reciclado de nutrientes. Si otros nutrientes necesarios están presentes, puedenocurrir floraciones de algas en un lago con tan poco como 0.50 mg/L NO3

– - N.

El nitrato se ha convertido en un grave problema ecológico en algunas zonas agrícolas de contaminación deaguas superficiales y subterráneas. Aunque generalmente esto se asocia a la adición de fertilizantes a lasescorrentías, hay evidencia de que la concentración del ganado en los corrales de engorda es ahora laprincipal fuente de la contaminación agrícola de nitrato. El escurrimiento de agua o escorrentías de loscampos fertilizados sigue siendo una fuente importante de nitrato, aunque el uso de fertilizantes alcanzó supunto máximo en 1981 y ha permanecido prácticamente constante desde entonces.

Niveles esperados

El nivel de nitratos en el agua dulce se encuentra normalmente en la gama de 0.1 a 4.0 mg/L NO3– - N en las

aguas. Las fuentes no contaminadas por lo general tienen niveles de nitratos por debajo de 1 mg/L. Elefluente de algunas plantas de tratamiento de aguas residuales puede tener niveles por encima de 20 mg/L.

En un estudio basado en el seguimiento de sitios a lo largo de los Estados Unidos, el 80% de ellos teníanniveles de nitratos inferior a 1 mg/L, 16% eran en el rango de 1 a 3 mg/L, y 4% mayor que 3 mg/L. El estudiode diversos tipos de suelos reportó niveles superiores a 1 mg/L de nitratos siendo los suelos de pastizales <


- 104 -

5%, los de bosques alrededor de 10%, las zonas urbanas alrededor de 30% y las tierras agrícolas conaproximadamente 40%.

RESUMEN DE MÉTODOS

Método 1: Electrodo de Ion Selectivo Nitrato ES-INitr

Se utiliza un electrodo selectivo del ion nitrato ES-INitr “Vernier” para medir la concentración de iones denitratos en el agua, en mg/L NO 3

– - N, en el sitio o después de regresar al laboratorio.

Método 2: Nitrato con colorímetro con un estándar único

Un colorímetro Vernier se utiliza para crear una curva estándar de 2 puntos de absorbancia vs.concentración de nitrato mediante un punto como blanco y una solución estándar de nitrato en el otropunto. Este método es más rápido y más fácil que el método estándar, pero debido a que su medicióndepende de un estándar, las posibilidades de error son algo mayores.

Método 3: Nitrato con colorímetro con varias de las normas

Un colorímetro Vernier se utiliza para crear una curva estándar de 4 puntos de absorbancia frente aconcentración de nitrato utilizando un conjunto de cuatro normas de nitrato. Este método toma más

Concentración de nitratos en sitios seleccionados

SitioNitratos, nivel de

primavera

(mg/L NO3– - N)

Nitrato, nivel deotoño

(mg/L NO3– - N)

Río Mississippi, Clinton, IA 0.55 1.20

Río Mississippi, Memphis, TN 1.60 2.90

Río Grande, El Paso, Texas 0.38 0.59

Río Ohio, Benwood, WV 0.87 1.30

Río Willamette, Portland, OR 0.28 0.98

Río Misuri, Garrison Dam, ND 0.40 0.14

Río Hudson, Poughkeepsie, NuevaYork

0.49 0.64

Río Platte, Sharpes Station, MO 1.90 1.30


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tiempo y esfuerzo que el método estándar de la única, pero la curva estándar se basará en cuatro puntos,reduciendo las posibilidades de error.

Método 1: Nitrato de ELECTRODO de ION SELECTIVO (ES-INitr)

Lista de comprobación de materiales

LabQuest tejidos o toallas de papel

LabQuest App Solución diluida (1 mg/L NO 3- - N)

Electrodo selectivo de ion de nitrato ES.INitr Sol. concentrada (100 mg/L NO3– - N)

Vaso de plástico agua destilada

Preparación de la experimentación

El electrodo de ion selectivo Vernier nitrato (ES.INitr) debe estar remojado en lasolución de nitrato de alto estándar (incluida con el SIE) por aproximadamente 30minutos antes de usarlo. Importante: Asegúrese de que el ES.INitr no está descansandoen la parte inferior del frasco, y que están inmersos los contactos de referencia blancapequeña. Asegúrese de que no están atrapadas burbujas de aire por debajo de laES.INitr.

Si el ES.INitr necesita ser transportado al campo durante el proceso de remojo delelectrodo, se hace con la botella de remojo de ES.INitr a corto plazo. Retire el tapón dela botella y llenarla completo de ¾ de alto estándar. Deslice el tapón de la botella en elES.INitr, insértela en la botella y apriete. Importante: No deje el ES.INitr en remojo

durante más de 24 horas. Su almacenamiento a largo plazo debe ser en la botella de almacenamiento deinformación de ES.INitr a largo plazo.

Toma y almacenamiento de muestras

1. El análisis puede realizarse en sitio o en el laboratorio. Es necesaria una muestra de 100 mL de agua.

2. Es importante obtener la muestra de agua por debajo de la superficie del agua y en lugares tan alejadosde la costa como sea seguro. Si las áreas adecuadas parecen ser inaccesible, utilice el muestreador queconsta de una varilla y el contenedor pueden construirse para la colección. Consulte la página Introducción-4 de la introducción de este libro para obtener más detalles.

3. En caso de que las pruebas no pueden llevarse a cabo dentro de dos horas, almacenar muestras enhielera o refrigerador.


ES.INitr

portátil


- 106 -

1. Con el ES.INitr sumergido en la solución de alto estándar, conectar a LabQuest y elegir nuevo en el menúArchivo. Si dispone de un sensor no auto-ID, configurar manualmente el sensor.

2. Configurar el modo de recopilación de datos.

a. En el panel de instrumentos de la pantalla, toque en modo. Cambiar el modo de recopilación de datospara los eventos seleccionados.

n. Seleccione promedio de más de 10 segundos y seleccione Aceptar.

3. Calibrar el ES.INitr.

Elegir si el instructor le indica introducir manualmente los valores de calibración, dirige Calibrardesde el menú de sensores y la llave de paso del editor de ecuaciones. Introduzca los valores para lapendiente y la intercepción. Seleccione Aplicar para que los cambios surtan efecto y haga clic en Aceptar.Vaya al paso 4.

Si el instructor le indica realizar una calibración nueva, siga este procedimiento.

1er punto de calibración

a. Elegir Calibrar en el menú de sensores y seleccione calibrar ahora.

n. Introducir 100 como el valor conocido en mg/L NO 3– - N para lectura 1.

c. Cuando la lectura de voltaje se estabiliza, tocar en mantener.

2º punto de calibración

f. Enjuagar el ES.INitr cuidadosamente con agua destilada y suavemente seque con una toalla de papel.Importante: enjuague cuidadosamente fracaso y seque ES.INitr para no contaminar el estándar.

e. Colocar la punta de ES.INitr en la sol, diluida (1 mg/L NO 3– - N). Asegúrese de que ES.INitr no está

apoyada en la parte inferior de la botella y que están inmersos los contactos de referencia blanca pequeña.Asegúrese de que no están atrapadas burbujas de aire por debajo de ES.INitr.

f. Introducir 1 como la concentración de la solución diluida mg/L NO 3– - N para lectura 2.

g. Después de brevemente girar la solución, mantener la SIE todavía y esperar aproximadamente 30segundos para la lectura de voltaje para estabilizar. Cuando la lectura de voltaje se estabiliza, tocar en Keep.

h. Seleccionar Aceptar.

4. Recopilar datos de la concentración de nitrato.a. Iniciar colección de datos.


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n. Enjuagar la SIE con agua destilada y suavemente secar con una servilleta de papel. Colocar la punta de laSIE en el sitio 1 o en un recipiente con agua de la muestra de la secuencia. Asegurarse de que estáninmersos los contactos de referencia blanco pequeño y que el SIE no esté apoyado en la parte inferior delrecipiente. Asegurarse de que no están atrapadas burbujas de aire por debajo del SIE.

c. Después girar brevemente la solución, manteniendo ES.INitr y esperando unos 30 segundos paraestabilizar.

f. Tocar la tecla mantener para recoger el primer par de datos. Importante: Mantener el ES.INitr quietodurante el período de recopilación de datos de 10 segundos.

e. La recopilación de datos de repetición debe repetirse de la misma manera. Dejar el extremo del detectorsumergido por 10 segundos y, a continuación, recopilar los datos.

f. Registrar los valores de concentración de nitrato promedio para las lecturas 1 y 2 en la hoja de cálculos yde datos (verificando que la más cercana sea de 0.01 mg/L NO3

– - N). Nota: El sensor no leer los valores conprecisión por debajo de 0.1 mg/L. Si la lectura es menor de 0.1, escribir < 0.1 en la hoja de cálculos y dedatos.

DATOS Y CÁLCULOS

Método 1: electrodo Selectivo de ion Nitrato - (ES.INitr)

Secuencia o lago: Nombre de sitio:

Hora: Nombre del alumno:

Nombre de alumno Número del sitio:

Fecha:


- 108 -

Columna AReading Nitrato (mg/L NO3– - N)12PromedioProcedimiento de columna:

A. grabar la concentración de nitrato, NO en mg/L 3– -N.

Campo de observaciones (por ejemplo, el clima, la geografía, la vegetación a lo largo de la secuencia)

_________________________________________________________________________


- 109 -

11. El calcio y la dureza del agua

testa en el tres minutos las siguientes preguntas

1.

2. 2+2+

3.

4.

INTRODUCCIÓN

Calcio iónico, Ca2+

El calcio, en la forma iones de calcio, es uno de los principales cationes inorgánicos, o iones positivos, enagua salada y agua dulce. Puede originarse de la disociación de sales, de roca mineral tales como el clorurode calcio o sulfato de calcio, en el agua:

CaCl2(s) Ca2+(aq) + 2 Cl–(aq)

CaSO4(s) Ca2+(aq) + SO42–(aq)


- 110 -

La mayoría del calcio en las aguas superficiales proviene dearroyos que desembocan sobre piedra caliza, CaCO3, yeso,CaSO4.2H2O y otros que contienen calcio, rocas y minerales. Lasaguas subterráneas y los acuíferos subterráneos al infiltrarsecaptan incluso mayores concentraciones de iones de calcio delas rocas y el suelo. El carbonato de calcio es relativamenteinsoluble en agua, pero se disuelve más fácilmente en agua quecontiene niveles significativos de dióxido de carbono disuelto.10

La concentración de los iones de calcio (Ca2+) en agua dulce se encuentra en un rango de 0 a 100 mg/L y

generalmente tiene la mayor concentración que cualquier otro catión en agua dulce. Se recomienda unnivel de 50 mg/L como el límite superior para el agua potable. Los niveles altos no representan un problemade salud; sin embargo, los niveles por encima de 50 mg/L pueden ser problemáticos debido a la formaciónde depósitos de carbonato de calcio en exceso en las tuberías (plomería), en calderas o en la acción delimpieza como la disminución de la espuma de jabones y detergentes. Si la concentración de iones de calcioen agua dulce está por debajo de 5 mg/L, puede soportar sólo escasa vida vegetal y animal, una condiciónconocida como oligotrófica. El agua de mar que contiene calcio tienen valores o niveles deaproximadamente 400 mg/L.

Dureza de calcio como CaCO3

Cuando el agua pasa a través de depósitos minerales de piedracaliza, los niveles de calcio, Mg2+ y HCO3

– como iones presentesen el agua aumentan enormemente lo que hace que seclasifique como agua dura. Este término resulta del hecho deque los iones de calcio y/o magnesio en el agua se combinancon las moléculas de jabón, formando una escoria pegajosa queinterfiere con la acción limpiadora del jabón haciendo “difícil”obtener espuma, que es la que remueve la suciedad. Uno de lossignos más evidentes de la dureza del agua es una capa depelícula blanca adherida sobre la superficie de las regaderas oduchas, de las ollas donde se hierve agua, etc. Dado que la mayoría de la dureza del agua procede de losiones de carbonato de calcio, a los niveles de dureza del agua se les denomina en términos de dureza como

10 La reacción que ocurre con las calizas es: CaCO3(s) + CO2(ac) + H2O(l) Ca2+(ac) + 2HCO3–(ac)

Fuentes de iones de calcio

Limestone: CaCO3

Dolomite: CaCO3–MgCO3

Gypsum: CaSO4•2H2O

Dureza de calcio como CaCO3

Suave: 0-20

Moderadamente suave: 20-40

Moderadamente dura: 40-80

Dura: 80-120

Muy dura: >120


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CaCO3. Por ejemplo, si se encuentra una muestra de agua que una concentración de calcio de 30 mg/L,entonces su dureza de calcio como CaCO3 puede calcularse mediante la fórmula11

(30 mg/L Ca2+) x (100 g CaCO3 / 40 g Ca2+) = 75 mg/L dureza como CaCO3

Debe tenerse en cuenta que los 30 mg/L de Ca2+y 75 mg/L de dureza de calcio como CaCO3 son

equivalentes, simplemente son dos maneras de expresar los niveles de calcio. El valor de dureza de calciocomo CaCO3 siempre puede obtenerse multiplicando la concentración de calcio en un factor de 100/40, osea, de 2.5.

Otra medida común de la dureza del agua es conocida como la dureza total como CaCO3. Esta medida tomaen cuenta, tanto los iones de calcio como los de Mg2

+. En promedio, la dureza de magnesio representaaproximadamente 1/3 de dureza total y la dureza de calcio alrededor de 2/3. Si se comparan los propiosresultados de la prueba de dureza de calcio como CaCO3 con resultados en publicaciones que utilizanunidades de dureza total como CaCO3, se puede estimar la dureza total multiplicando la dureza de calcio por1.5. Es importante consultar en el manual original de Vernier la prueba 14 que mide la dureza total del aguapara obtener más información acerca de este tema.

Niveles esperados

La concentración de los iones de calcio (Ca2+) en agua dulce se encuentran en un rango de 4 a 100 mg/L (10

– 250 mg/L de dureza de calcio como CaCO3). El agua de mar contiene niveles de calcio de 400 mg Ca2+ /L

(1000 mg/L de dureza de calcio como CaCO3).

En la tabla siguiente se muestran algunos datos medidos en los Estados Unidos para algunos ríos dediferentes estados de la actual unión que conforma este país.

11 Esta fórmula considera que la masa molar del Ca es 40 g/mol y que la del CaCO3 es 100 g/mol


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Calcio, dureza de calcio y dureza total en sitios seleccionadosSitio (temporada de otoño) Calcio (mg/L Ca2+) Dureza de Ca (mg/Lcomo CaCO3) Total de dureza (mg/Lcomo CaCO3)Río Merrimack, Lowell, NH 6.3 15.8 20.8Río Mississippi, Memphis, TN 48.0 120.0 178.3Río Grande (Bravo), El Paso, TX 84.0 210.0 297.5Río Ohio, Grand Chain, OH 24.0 60.0 86.3Río Willamette, Portland, OR 6.4 16.0 25.2Río Missouri, Garrison Dam, ND 53.0 132.5 215.8Río Sacramento, Keswick, CA 11.0 27.5 46.3Río Hudson, Poughkeepsie, NY 26.0 65.0 84.6Río Platte, Louisville, NE 72.0 180.0 250.8Río Colorado, Andrade, CA 76.0 190.0 294.2RESUMEN DEL MÉTODO

Con el electrodo selectivo del ión calcio (ES-Ica) se hace la medición de su concentración en agua, en mg/L,como Ca2+, que puede ser en el sitio de investigación o en el laboratorio. Este valor se multiplica por unfactor de 2.5 para obtener un valor para dureza da calcio como CaCO3 en mg/L.

Electrodo selectivo del ion calcio ES-ICa

Lista de materiales LabQuest Papel absorbente

LabQuest App Agua destilada

Electrodo Selectivo del Ion Calcio Solución diluida (10 mg/L Ca2+)

Recipiente pequeño de plástico Solución concentrada (1000 mg/L Ca2+)

Preparación experimental

El electrodo de ion selectivo Vernier Calcium (en inglés) (ES-ICa) debe ser empapado en la solución estándarde calcio (incluida con el ES-ICa) durante 30 minutos. Importante: Se debe garantizar que el ES-ICa no estéapoyado en la parte inferior y que estén inmersos los contactos de referencia. También debe asegurarseque no hayan quedado atrapadas burbujas de aire por debajo del ES-ICa.


- 113 -

Si el ES-ICa necesita ser transportado al campo durante el proceso deremojo se debe utilizar la botella de remojo de ISE a corto plazo. Retirar eltapón de la botella y llenarla completamente con ¾ de estándarconcentrado. De acuerdo con la figura del tapón del ES-ICa, se debeinsertar en la botella y apretar. Es importante no dejar que el ES-ICa seremoje durante más de 24 horas. Para su almacenamiento a largo plazodebe realizarse en la botella de almacenamiento a largo plazo ISE.


El análisis se puede hacer in situ o en el laboratorio. Se requiere al menosde 100 mL de muestra de agua.

2. Es importante para obtener la muestra de agua de debajo de lasuperficie del agua y lo más lejos de la orilla como sea posible. Si las zonasadecuadas de la corriente parecen ser inalcanzables, se debe utilizar el muestreadorque consiste en una varilla y un contenedor. Consultar la Introducción para másdetalles.

Procedimiento de la prueba

1. Colocar el equipo de forma segura lejos del agua. Agua de mantener lejos delequipo en todo momento.

2. Preparar el electrodo de ion selectivo de calcio (ES-ICa) para la recopilación dedatos.

a. El sensor ES-ICa se debe sumergir en el estándar de solución concentrada.Asegurar que no esté apoyado en la parte inferior del contenedor y que están inmersos los contactos dereferencia del blanco pequeño.

b. Enchufar el sensor ES-ICa en el canal 1 de la interfase Vernier.

3. Preparar el equipo para la recopilación de datos abriendo el archivo “calcio 13 & dureza” de la calidaddel agua con la carpeta Vernier de Logger Pro.

4. Calibrar la SIE de calcio.

1er paso de calibración

a.

ES-ICa remojardurante sutransporte


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b. Elegir calibrar (CH1: ISE de calcio (mg/L) en el menú del experimento y, a continuación, haga clic en.

c. Colocar Tipo 1000 (la concentración en mg/L Ca² +) en el cuadro de edición.

d. Cuando el voltaje mostrado para leer la lectura se estabiliza 1, hacer clic en .

2o paso de calibración

d. Enjuagar ES-ICa cuidadosamente con agua destilada y suavemente secar con papel absorbente. Es muyfrágil la membrana. Importante: Evitar que las soluciones contaminen el estándar SIE.

e. Colocar el ES-ICa en la solución diluida (10 mg/L Ca2 +). Asegurarse de que el ES-ICa no esté apoyado en laparte inferior de la botella y que estén inmersos los contactos de referencia del blanco pequeño. Asegurarsede que no estén atrapadas burbujas de aire por debajo del ES-ICa.

f. Después de agitar brevemente la solución, mantener el ES-ICa todavía y esperar unos 30 segundos paraestabilizar la lectura de voltaje que se muestra en la pantalla de la computadora.

g. Escribir 10 (la concentración en mg Ca²+/L) en el cuadro de edición.

h. Cuando el voltaje mostrado para leer la lectura 2 se estabiliza, hacer clic en , después dar clic

.

5. Ahora está listo para recopilar datos de concentración de calcio.

a. Enjuagar el ES-ICa con agua destilada y suavemente secar.

b. Colocar el extremo del detector en la secuencia en el sitio 1 o en un recipiente con agua de la muestra dela secuencia. Asegurarse de que el ES-ICa no esté apoyado en la parte inferior y de que estén inmersos loscontactos de referencia del blanco pequeño. Asegurarse de que no estén atrapadas burbujas de aire pordebajo del ES-ICa.

c. Click para comenzar la recopilación de datos.

d. Click para comenzar un muestreo de 10 ejecutando la instrucción. Importante: Dejar el extremodel detector sumergido durante los 10 segundos en que se recopilan los datos.

e. Cuando se finalice el muestreo ejecutar, detener la recopilación de datos y registrar el valor deconcentración de calcio medida en la hoja de datos y cálculos.

6. Volver al paso 5 para obtener una segunda lectura.

7. Convertir la concentración de calcio (mg/L Ca2 +) a unidades de dureza de calcio (mg/L como CaCO3). Elcálculo tiene en cuenta la diferencia en la masa molar de calcio (40 g/mol Ca²+) y carbonato de calcio (100g/mol CaCO3). Para convertir a las unidades de dureza de calcio, realizar el cálculo siguiente:


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Dureza de calcio como CaCO3= (mg/L Ca2+) (100 g CaCO3 / 40 g Ca2+)= (mg/L Ca2+) 2.5Grabar este valor en la hoja de datos y cálculos (buscar el valor más cercano a 0.01 mg/L).DATOS Y CÁLCULOS

Calcio y dureza de calcioNombre del lago: ____________________________________ Hora del día: _____________________________________Nombre del sitio: ____________________________________ Nombre del estudiante: ________________________Número del sitio: ____________________________________ Nombre del estudiante: ________________________Día: ____________________________________________________ Nombre del estudiante: ________________________A BLectura Calcio(mg/L Ca2 +) Dureza de calcio(mg/L de CaCO3)

12PromedioColumna:

A. se registrará la concentración de calcio (mg/L Ca2+) desde el equipo.

B. Multiplique la concentración de calcio (mg/L Ca2+) por 2.5 para obtener la dureza de calcio (como CaCO3).

Observaciones de campo (por ejemplo, el clima, la geografía, la vegetación a lo largo de la secuencia)____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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__________________________________________________________________________________________________________________Pueba terminada:________________Día: ______


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12. Determinación de fosfatos en el agua

Fosfatos (orto y total)

Introducción

El fósforo es una sustancia nutritiva esencial para todas lasplantas acuáticas y algas. Sólo una muy pequeña cantidad esnecesaria, sin embargo, un exceso de fósforo se puede presentarfácilmente, especialmente porque se usaba en los detergentespara eliminar la problemática de las aguas duras. El fósforo deexceso por lo general se considera como un contaminante porqueesto puede conducir a la condición de eutrofización donde unasuperabundancia de sustancias nutritivas, como el fósforo, causamayor población de plantas y el crecimiento de microalgas. Laeutrofización puede bajar los niveles de oxígeno disuelto en elagua y puede dar lugar a un tipo de agua inhabitable por muchos organismos acuáticos. El fósforo escomúnmente el factor restrictivo que determina el nivel de eutrofización que ocurre.

La mayor parte de fósforo en el agua superficial está presente en forma de fosfatos. Hay cuatroclasificaciones de los fosfatos cuando se citan en la literatura ambiental:

Ortofosfatos son las formas inorgánicas de fosfato, como PO43-, HPO4

2-, y H2PO4-

Estas son las formas de fosfatos utilizados en gran medida en los fertilizantes y en los detergentes y que sonlos que llegan a las aguas superficiales por escurrimiento (escorrentías) o lixiviación.

Los fosfatos de origen biológico se encuentran en los desechoshumanos y de animales o en la materia orgánica que se descompone.

Los fosfatos condensados (también llamados polifosfatos), comoP3O10

5-, se adicionan en algunas comunidades al agua potable y aprocesos industriales para prevenir la formación de incrustaciones e inhibir la corrosión. Esto se hace en laforma química de fosfatos que era como comúnmente estaba en los detergentes (en el pasado).

Los efectos de niveles altos defosfatos- Eutrofización- Aumento de la floración de algas- Aumentado BOD- Disminuido HACENBajo nivela- Factor restrictivo en planta ycrecimiento de alga

Las fuentes de Fosfatos

Desechos humanos y de animalDesechos industrialesFines agrícolasPerturbación humana del suelo


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Los fosfatos totales son la suma de las tres formas descritas arriba, siendo la forma más común parareportar las concentraciones de fosfatos.

En áreas donde el suelo y la vegetación han sido maltratadas la erosión aumenta conduciendo a la presenciaaún mayor de fosfatos que son lavados del suelo y vertidos a las fuentes de agua. Los fosfatos tambiénpueden venir del excremento de animales que viven cerca de cuerpos de agua o cuyos desechos sondirectamente vertidos a ellos sin ningúntratamiento.

Niveles esperados

La concentración de fosfatos se expresanen las unidades de mg/L PO4

3-12. Tambiénpuede expresarse en unidades de fósforo.Los niveles mayores de 0.1 mg/L de PO4

3--P pueden estimular el crecimiento vegetalsobre sus valores naturales. El agua querecibe la salida de áreas fuertemente fertilizadas puede tener niveles más altos de fosfatos.

Un estudio elaborado por el sistema geológico estadounidense basado en mediciones de 410 sitios en todaspartes de los Estados Unidos relata que, en 1982, aproximadamente el 55% de los sitios muestreados teníanniveles de fosfato mayores a este límite de 0.1 mg/L PO4

3--P. Hacia 1989, este porcentaje se había logradoreducir en cerca del 40% al prohibir el uso de los fosfatos en los detergentes y en los fertilizantes.13

RESUMEN DE MÉTODOS

Los dos métodos mostrados abajo incluyen procedimientos para determinar los niveles de ortofosfatos yfosfatos totales. La única diferencia entre estos métodos es el número de normas requeridas para crear lacurva estándar.

12 Tener en cuenta que los PO43- se utilizan en los informes como unidades de fosfato, aún cuando se pueden tener

formas químicas como los PO43- y los HPO4

2-

13 Estudio estadounidense, Resumen Nacional 1990-91, calidad de agua para 2400 sitios de abastecimiento de agua,Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos, 1993, pp. 124-125.

Niveles de fosfato de ríosSitio Fosfatos

totales(mg/L PO4

3--P)

Orto-fosfatos(mg/L PO4

3--P)

Río Missouri, St. Joseph, MO 0.64 0.11

Río Hudson, Poughkeepsie, NY 1.60 0.02

Río Missouri, Garrison Dam, ND 0.02 0.01

Río Grande (Bravo), El Paso, TX 0.41 0.07

Río Willamette, Portland, OR 0.09 0.06


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Los ortofosfatos son relativamente fáciles de medir y, por lo general, dan una indicación preliminar del niveltotal de fosfatos en el agua. La concentración de ortofosfatos se determina mediante una reacción químicaque causa a un cambio en color proporcional a la concentración de ortofosfatos presente. La intensidad delcolor se mide con un colorímetro Vernier.

La prueba para fosfatos totales implica la digestión de la muestra con un ácido y un oxidante, puestos ahervir durante 30 minutos para convertir todos los fosfatos en ortofosfatos. La prueba de ortofosfatos sehace en la muestra. Los resultados son reportados como fosfatos totales. Esta prueba está más complicadaque la prueba de ortofosfatos, pero esto es la forma de fosfatos más comúnmente reportados.

Método 1: Colorimétrico con solamente un estándar de fosfatos

Se usa un colorímetro Vernier, se calibra con una curva con una solución estándar con 2 puntos deabsorbancia de fosfato contra la concentración que se usa en un blanco y un estándar de fosfato. Estemétodo es más rápido y más fácil que el método múltiple estándar pero, dado que su medición depende deun estándar, las posibilidades para tener errores experimentales son más altas.

Método 2: Colorimétrico con estándares múltiples de fosfatos

Se usa un colorímetro Vernier para crear una curva estándar de 4 puntos de fosfato usando la absorbanciacontra la concentración que se basa en cuatro normas para fosfatos. Este método toma más tiempo yesfuerzo que el método de un solo estándar, pero la curva estándar estará basada en cuatro puntos,reduciendo la posibilidad de error.

Método 1: COLORÍMETRO DE FOSFATOS CON UN ESTÁNDAR

Lista de materiales

lapQuest Botella de muestreo

Colorímetro Vernier Probetas graduadas de 10 y 25 mL

Papel absorbente Matraces Erlenmeyer, 3

Un frasco Agua destilada

Ácido clorhídrico H2SO4, 2.63 M

Estándar de fosfatos 10.0 m/L PO43- PhosVer 3 paquetes de polvo de fosfatos

Plancha caliente Sulfato/Persulfato de potasio


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Recolección y almacenamiento de las muestras

Importante: Los fosfatos pueden adherirse al cristal. Para obtener mejores resultados, toda la cristaleríaempleada en esta prueba debe lavarse con ácido clorhídrico concentrado 0.1 M antes de su empleo durante30 minutos. Debe enjuagarse de manera muy completa con agua destilada. PRECAUCIÓN: La solución deácido clorhídridrico es muy corrosiva y causar quemaduras dolorosas si se pone en contacto con la piel. Porello, es mejor realizar esta prueba en el laboratorio recolectando 100 mL de agua, de tal manera quepuedan realizarse al menos 25 pruebas múltiples. Las muestras de agua deben obtenerse de debajo de lasuperficie del cuerpo de agua y lo más lejos de la orilla como sea posible. Si las áreas son inalcanzables,deben usarse sistemas de recolección que consistan de una barra y un contenedor. Ver la Introducción deeste libro para más detalles. Si las pruebas no pueden realizarse en un lapso de pocas horas, las muestrasdeben transportarse en baño de hielo o en un refrigerador hasta el laboeratorio.

Procedimiento

1. Usar gafas protectoras.2. Etiquetar dos frascos Erlenmeyer “A” y “B”.3. Medir 25 mL de agua de la muestra en cada frasco usando la probeta graduada.

1. Pruebas para fosfatos totales u ortofosfatos

a. Debe ir a la hoja de Datos y a la hoja de Cálculos para fosfatos totales comprobando en la casilla“Total” en el título de las Columnas B y C. Continuar en 5.

b. Debe ir a la hoja de Datos y a la hoja de Cálculos para ortofosfatos comprobando en la casilla “Total”en el título de las Columnas B y C. Continuar en 6.

2. Digestión de las muestras de agua. Nota: Realizar este paso sólo si se van a medir fosfatos totales.

a. Añadir una bolsita de persulfato de potasio en polvo a cada frasco y mezclar.

b. Añadir 2.0 mL de H2SO4 2.63 M a cada frasco de 10 mL usando la probeta graduada y mezclar.

PRECAUCIÓN: El ácido sulfúrico, H2SO4, es muy corrosivo. Ser muy cuidadoso con este paso.

c. Hervir las muestras durante 30 minutos, añadiendo pequeñas cantidades del agua destilada paraconservar el volumen, pero no por encima de los 25 mL. PRECAUCIÓN: Asegurarse que la ebullición se


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realice en una campana o en un área bien ventilada. No aspire los vapores generados por esta digestión yaque son ALTAMENTE CORROSIVOS Y DAÑINOS.

d. Después del período de digestión de 30 minutos, quitar los frascos de la plancha caliente y enfriar lassoluciones.

e. Añadir 2.0 mL de NaOH 5.0 M a cada uno de los frascos usando la probeta graduada de 10 mL mezclandocuidadosamente. PRECAUCIÓN: El hidróxido de sodio, NaOH, es una solución fuertemente cáustica. Ser muycuidadoso con este paso.

f. Si hay menos de 25 mL de líquido en cualquier frasco, completar el volumen a 25 mL con agua destilada.

6. Preparar la solución de estándares de fosfato y el blanco a utilizar.

a. Etiquetar el matraz Erlenmeyer con una “S” para “el estándar” y añadir 25 mL del estándar de fosfatos de10.0 mg/L.

b. Añadir un sobre de PhosVer 3 de polvo de fosfatos al frasco.

c. Agitar la solución hasta que el polvo se disuelva completamente.

d. Seguir con el procedimiento de la prueba mientras la reacción ocurre. Esto tomará aproximadamentedos minutos para una reacción completa.

7. Colocar el equipo de forma segura lejos del agua. Mantener el agua destilada lo más lejos del equipo entodo momento.

8. Enchufar el colorímetro en el canal 1 de la interfase Vernier.

9. Configurar el equipo para la recopilación de datos abriendo el archivo “07 fosfatos” de la calidad delagua con el archivo de Logger Pro de Vernier.

10. Preparar un blanco llenando un frasco vacío hasta ¾ de su volumen con agua destilada. Sellar el frascocon una tapa. Para usar correctamente el colorímetro, recuerde:

Todos los frascos deben estar limpios y secos usando toallitas suaves.

Manejar los frascos sólo por el borde superior de los lados acanalados.

Todas las soluciones deben estar sin burbujas.

Siempre colocar los frascos con su lado blanco por el lado de la ranura del colorímetro.

11. Calibración del colorímetro.

a. Colocar las celdas o “cuvettes” en inglés con el lado blanco en la ranura del colorímetro y cerrar la tapa.


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b. Apretar el botón <el> o el botón sobre el colorímetro para poner la longitud de onda a 565 nm (Verde).Calibrar presionando el botón de CAL sobre el colorímetro. Cuando el LED deja de parpadear, la calibraciónse ha completado.

12. Configurar el MODO de recopilación de datos.

a. Sobre la pantalla del medidor, dar un toque al Modo. Cambiar el modo para la recolección de datos en la“Entrada”.

b. Introducir el Nombre (Conc.) y las Unidades (mol/L). Seleccionar Aceptar

11. Recoger datos de absorbancia-concentración para el blanco y la solución estándar de fosfatos. Esteproceso creará una curva estándar que será usada por el equipo para determinar las concentraciones defosfatos de las muestras.

a. Colección de datos desde el principio.

b. Con el en blanco todavía en el colorímetro, señalar mantener. Seleccionar Aceptar.

c. Introducir 0 como la concentración en mg/L PO43- y seleccionar Aceptar para guardar este par de datos.

d. Desechar el agua del frasco y lavar dos veces con la solución estándar del frasco “S” y luego llenar hasta ¾de su volumen. Tapar la “cubeta” o celda. Limpiar el exterior del frasco y colocarlo en el colorímetro.Después del cierre de la tapa, esperar a que el valor mostrado sobre la pantalla se haya estabilizado.

e. Tocar Guardar. Introducir el número 10 como la concentración en mg/L. Seleccionar Aceptar

f. Suspender la recolección de datos cuando se haya terminado con las muestras.

12. Trazar una curva de absorbancia contra concentración con una curva de regresión lineal.

a.Seleccionar ajustar curva en el menú de analizar.

b.Seleccionar la línea de la ecuación que se ajusta.

c. Seleccionar Aceptar.

d.Desechar las soluciones estándar de acuerdo a las instrucciones de su profesor.

13. Preparar las muestras para el análisis.

a. Añadir una bolsa de PhosVer 3 fosfato en polvo a cada frasco de muestra.

b. Mezclar cada solución hasta que el polvo se disuelva completamente.

c. Esto puede tardar aproximadamente dos minutos para que se produzca una reacción completa. Lasmuestras se tornarán de color azul con una intensidad proporcional a la concentración de fosfatos queposean.

14. Encontrar los valores de absorbancia de las muestras.


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a.Pulsar Meter

b.Enjuagar la “cubeta” o celda dos veces con solución de la muestra y llenar a aproximadamente ¾ de sucapacidad. Tapar la “cubeta”, limpiando las caras exteriores y colocarla en el colorímetro.

c. Verificar el valor de absorbancia en la pantalla y cuando este valor se haya estabilizado anotarlo en la hojade Registro y Cálculos.

15. Determinar la concentración de fosfatos en las muestras de agua por interpolación del valor deabsorbancia en la curva estándar del paso anterior.

a.Tocar la tecla de Gráfica.

b.Elegir Interpolar del menú de analizar

c. Interpolar a lo largo de la curva de regresión para determinar la concentración de la solución desconocida.Seleccionar cualquier punto de la curva de regresión para mover la línea de interpolación. Mover el valor deabsorbancia a la lectura de absorbancia más cercana que se obtenga en el paso anterior. La concentraciónde fósforo en mg/L PO4

3-, se mostrará en la derecha de la gráfica.

d.Anotar el valor de la concentración obtenido en la hoja de cálculos.

16. Repetir los pasos 14 y 15 para el frasco B. Si la instrucción Interpolar ya está seleccionada, no haynecesidad de elegir Interpolar en el paso 15b.

17. Los valores obtenidos en el paso 15 se encuentran en unidades de mg/L de fósforo, PO43-. En ocasiones,

los resultados de esta prueba se reportan en unidades de fósforo, PO43--P. Si se desea convertir los valores

de fosfato a fósforo, se debe utilizar la siguiente ecuación y registrar los resultados en la columna C de lahoja de Datos y Cálculos:

fósforo (mg/L PO4-P) = fosfatos (mg/L PO4)3.06

DATOS Y CÁLCULOSFosfatos

Corriente o lago: Tiempo de día:

Nombre de sitio Nombre de estudiante:Número de sitio: Nombre de estudiante:

Nombre de estudiante:Fecha:


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Columna A B CFrasco Absorbancia Concentración de

fosfatos(mg/LP PO4

3--P)ortofosfatos totales

Concentración de fósforo(mg/L PO4

3--P)

AB

Promedio

Procedimiento de Columna:

A. Registrar el valor de absorbancia.

B. Registrar la concentración de fosfatos como determinado por la interpolación de la curva estándar.

C. Calcular la concentración de fósforo, usando la fórmula:

Fósforo (mg/L PO4-P) = fosfatos (mg/L PO4)

Observaciones De campaña (p.ej., tiempo, geografía, vegetación a lo largo de corriente)

Prueba Completada____________ Fecha: ______


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APLICACIONES AL PROCESO ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DEL LABORATORIO DE CAMPO DEL

HUMEDAL ARTIFICIAL DEL CCH SUR

A continuación se detallan las aplicaciones de este sistema prototipo en el proceso enseñanza-aprendizaje.

Uso de reactores a escala de laboratorio que simulan la operación del humedal prototipo

Para evitar problemas de seguridad e higiene para los estudiantes y académicos, se plantea laconstrucción de unidades a escala de banco para que los estudiantes puedan ver un modelo de loque ocurre en el sistema prototipo del humedal artificial del CCH Sur. En la Figura 5.1 se presentael diagrama esquemático de estos sistemas. En ellos se coloca el mismo tipo de material desoporte que se usa en un sistema prototipo, se siembra el mismo tipo de planta acuática enestudio y se alimenta con agua residual pero en este caso sintética, esto es, elaborada en ellaboratorio con agua de la llave y algunas sustancias químicas que proporcionen una composiciónsimilar a la de un agua residual de tipo sanitario como la que llega al sistema prototipo.

La Tabla 1 presenta la composición de un agua residual sintética comúnmente elaborada en losLaboratorios 301, 302 y 303 del Conjunto E de la Facultad de Química de la UNAM para lasinvestigaciones científicas que se realizan con diversos tipos de aguas residuales (Guido-Zárate,2006; Orduña-Bustamante, 2012; Ruiz-López, 2008). Los simuladores de un humedal artificial sonreactores tubulares como los mostrados en la Figura B.1.

Tabla 1. Concentración del agua sintética empleada (relación 15:1:0.1, C:N:P)SUSTANCIA CONCENTRACIÓN mg/LC12H22O11 450

(NH4)2SO4 30

Na3PO3.12H2O 3


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Figura B.1. Sistemas a escala de banco (laboratorio) que simulan humedalesartificiales con dos tipos de plantas acuáticas, el de la izquierda con tules, palabranáhuatl (Typha latifolia) y el de la derecha con carrizos (Phragmites australis)

Este tipo de reactores que simulan a un humedal artificial pueden usarse sin problemas enprácticas de laboratorio resultando interesantes para los estudiantes.

En ellos pueden aplicarse los ejemplos señalados anteriormente para el uso de sensores, tantopara el influente como para el efluente de cada uno de los reactores como se muestra en lasFiguras C.1 y 2 (Orduña-Bustamante, 2012).

Figura C.1. Área de trabajo: 1) Mesa de trabajo soportando los biorreactores y en la parte superior elsistema de iluminación artificial; 2) Colocación de un termómetro de máxima y mínima para el registrodiario de temperaturas; 3) Puerto de muestreo para electrodos en la parte superior y puerto de muestreode efluente a 5cm, por un costado; 4) Puerto de muestreo para electrodos mostrando el nivel de agua,también puede verse el lecho de escoria volcánica (tezontle) con una granulometría de 0.5cm yporosidad de 0.54


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Figura C.2. Propagación del material vegetativo de Phragmites australis y acondicionamiento de losbiorreactores en el área de trabajo: 1) Humedal del que se extrajeron los propágulos para colocarse enlos biorreactores, ubicado en el Conjunto E de la Facultad de Química; 2) Colocación de los propágulos enlos biorreactores empacados y sistema de iluminación con temporizador para su encendido y apagadoautomático; 3) Puertos de muestreo de efluente y puerto para electrodos y drenaje con sifón en lascolumnas empacadas ara que éstas no se vacíen sino que mantengan su nivel de inundación; 4)Columnas empacadas, bomba peristáltica y depósitos de agua residual sintética de alimentación

Referencias

Guido, Z,A. 2006. Estudio de los potenciales de óxido-reducción en reactores biológicos quesimulan un humedal artificial. Tesis de Maestría en Ingeniería Ambiental. UniversidadNacional Autónoma de México. México, D.F. México.

Orduña-Bustamante, M.A. 2012. Efecto de la relación nitrógeno:potasio en la eficiencia deremoción de contaminantes carbonosos y nitrogenados en agua en sistemas de laboratorioque simulan humedales artificiales. Tesis de Doctorado en Ingeniería Ambiental.Universidad Nacional Autónoma de México. México, D.F. México.

Ruiz-López, V. 2008. Remoción de cadmio y zinc de aguas residuales de una industria mineramediante reactores biológicos que simulan un humedal artificial. Tesis de Maestría enIngeniería Ambiental. Universidad Nacional Autónoma de México. México, D.F. México.


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Aplicación de los Talleres para prácticas einvestigación de campo en el Laboratorio decampo del humedal artificial del CCH Sur

Aplicaciones de estos sistemas en los procesosenseñanza-aprendizajeTALLERES PARA PRÁCTICA E INVESTIGACIÓN EN EL LABORATORIO DE CAMPO DELHUMEDAL ARTIFICIAL DEL CCH SUR.

De acuerdo con los objetivos del proyecto INFOCAB: PB201312 denominado: “Desarrollo deactividades didácticas, ecológicas y técnicas del Humedal artificial del CCH Sur, de apoyo a lasasignaturas de biología y química del bachillerato UNAM”, en esta unidad, en forma paralela serealizan una serie de talleres que se imparten en el Sistema de Laboratorios de Iniciativa(SILADIN) Plantel Sur.

Los talleres se presentan como una opción complementaria a las asignaturas curriculares yoptativas del Bachillerato UNAM, pero están diseñadas para mejorar o reforzar aprendizajes de lasasignaturas de biología y química. También el diseño se realizó para los alumnos que deseanhacer investigaciones científicas al nivel bachillerato, en el área de tratamiento de aguas o análisisde la calidad del agua.

Para estos talleres, se cuenta con la siguiente infraestructura y equipo:

El prototipo de humedal artificial diseñado para el tratamiento hasta de 8,000 litros por día. Seis reactores que simulan humedales artificiales para desarrollar investigaciones. Laboratorio de campo anexo al área del humedal del CCH Sur. Laboratorio conocido como LACE de Biología en el SILADIN del CCH Sur Equipo de sensores para análisis fisicoquímico, de apoyo al control de la calidad del

efluente del humedal y las investigaciones de de los humedales piloto.

Cada uno de los talleres que se presentan se desarrolla en 20 horas durante los semestres enhorarios extra-clase de 13 a 15 horas y en promedio de dos horas por semana.

Los Talleres que se imparten son los siguientes:


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1. INVESTIGACIÓN CON “REACTORES” O HUMEDALES A ESCALA DE BANCO.

2. ANÁLISIS FISICOQUÍMICO DEL EFLUENTE DEL HUMEDAL ARTIFICIAL DEL CCH SUR.

3. CURSO DE MICROBIOLOGÍA Y MEDIOS DE CULTIVO

A continuación se presenta un ejemplo de uno de los talleres.


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Nombre del Taller: INVESTIGACIÓN CON “REACTORES” OHUMEDALES A NIVEL DE BANCO

Profesor Agustín Arreguín Rojas

Descripción:Este taller consiste en hacer investigaciones acerca delos humedales, en reactores o humedales piloto:probando diferentes tipos de plantas, sustratos osuelos, diferentes contaminanantes, etcétera. Loshumedales piloto son reactores a escala que guardanlas características del humedal artificial del CCH Sur,utiliza agua potable y los contaminantes disueltos quese investigan. Los estudiantes, estabilizan un reactorpiloto y realizan sus pruebas y análisis químiconecesario, comparando resultados con su hipótesis. El estudiante o equipo realizan un informesemestral de avances de su investigación y hacen propuestas para mejorar su investigación.

Objetivos: Al término de este taller, el practicante está capacitado para conocer y estabilizar su“reactor natural” o humedal piloto, controlar las variables del sistema y posteriormente proponerhipótesis de acuerdo a la investigación que desea realizar (el tipo de plantas, el sustrato o soporte,o los contaminantes que investiga).

También, el participante llega a dominar las técnicas de análisis químico con el sistema desensores, disponibles en el Laboratorio de campo del Humedal del CCH Sur.

El estudiante o equipo de estudiantes preparan un proyecto de investigación que puede aplicarseen el “Reactor” humedal del CCH Sur y lo presentan al grupo y al profesor asesor para su revisión.

Fecha, lugar y horario de realización del taller: Este taller se inició durante el 2º semestre del2012 y se realizó a lo largo del semestre en el área de SILADIN, en las instalaciones del Humedalartificial Prototipo del CCH Sur, de las 13 a 15 horas.

Dependencias o Instituciones que colaboran. El Humedal artificial del CCH Sur es un proyectoINFOCAB clave PB1312, realizado por profesores del CCH Sur y asesorado por académicos de laFacultad de Química de la UNAM.

Capacidad de atención a becarios: Mínima de 4 y máxima de 8 estudiantes.

Responsable de la actividad: Un profesor del Área de Ciencias Experimentales


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Nombre del Taller: ANÁLISIS FISICOQUÍMICO DEL EFLUENTE DELHUMEDAL DEL CCH SUR

Profesor Agustín Arreguín Rojas

Descripción: Este taller consiste en realizar el control decalidad del efluente del humedal del CCH Sur y para estodebe llegar a conocer y manejar el sistema de sensores enel análisis del agua. En SIALDIN se tienen los siguientessensores: pH, conductividad eléctrica de disoluciones, O2

disuelto, turbidez, ión Ca, ión Cl, Ión NO3, ión NH4 yespectrofotómetro para determinar fosfatos. De estasposibles determinaciones, el estudiante o el grupo deestudiantes eligen una característica a determinar duranteun semestre, para hacer análisis del efluente del Humedaldel CCH Sur cada semana y reportar o graficar el comportamiento del contenido del contaminante.

Objetivos: Al término de este taller, el practicante está capacitado para realizar el análisisfisicoquímico de control de calidad del agua en el laboratorio, investiga y maneja las Normasnacionales o internacionales de calidad del agua, como una base para aplicar criterios ante losresultados que obtiene. Al final de un semestre el equipo o el estudiante deciden si continúaninvestigando ese mismo contaminante o cambian a otro que sea de su interés.

El Taller se cubre en un semestre y el alumno llega a manejar el análisis químico del agua contecnología de sensores que es lo más moderno en investigación. Útil para trabajar como técnico enanálisis de agua en una industria de bebidas o alimentos o como apoyo a su carrera profesionalAl final, el estudiante o equipo de estudiantes presentarán resultados gráficos y estadísticos de laspruebas de la calidad del agua de humedal en el lapso analizado.

Fecha, lugar y horario de realización del taller: Este taller se inició el 2º semestre del 2012 y serealiza en dos semestres, en el área de SILADIN, en las instalaciones del Prototipo Humedalartificial del CCH Sur, de las 13 a 15 horas.

Dependencias o Instituciones que colaboran. El Humedal artificial del CCH Sur, es un proyectoINFOCAB: PB1312, realizados por profesores del CCH Sur y asesorado por Investigadores de laFacultad de Química de la UNAM.

Capacidad de atención a becarios: Mínima de 4 y máxima de 8 estudiantes.

Responsable de la actividad: Un profesor del Área de Ciencias Experimentales


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Nombre del Taller: MICROBIOLOGÍA Y MEDIOS DE CULTIVO

Profesores: M. en C. Alberto Hernández Peñaloza, IBQRosario Cruz Guzmán

Este curso taller se integró de acuerdo con los siguientes pasos: 1)formación de línea de investigación; 2) Dirección del grupo deestudiantes y 3) Organización diseño e implementación de un cursotaller especial de Medios de Cultivo, dirigido a estudiantes de ambosturnos, con una duración de 40 horas; 4) Coordinación de laparticipación de los proyectos en diferentes foros de difusión deactividades experimentales realizadas en SILADIN.

Las actividades que se realizaron forman parte de las actividades delgrupo de trabajo: Seminario BISIREA. Consistieron en la formación dela Línea de Investigación en Microbiología del agua, dirección de ungrupo de trabajo de Investigación Experimental, donde nuestro papel consistió, fundamentalmenteen, planear, promover, organizar y dirigir el trabajo de investigación. Los estudiantes que formaronparte del grupo de trabajo de Investigación Experimental, son alumnos regulares, inscritos en elsegundo año de Bachillerato, las sesiones se programaron en las instalaciones de SILADIN, fueradel horario de clases. El trabajo de Investigación Experimental, está relacionado con el programade estudio de Biología. Los resultados obtenidos de la investigación, se presentaron en diferentesforos de difusión de la ciencia a nivel bachillerato.

El curso-taller es extracurricular, presencial (Medios de Cultivo),con valor curricular de 40 horas, del Área de CienciasExperimentales, al cual asisten un promedio de 20 alumnos. Elpropósito, ha sido apoyar a los estudiantes en el reforzamiento delos contenidos temáticos, ampliando, y profundizando lainformación, así, como el desarrollo de habilidades en el manejo demateriales, y equipo de laboratorio. Este tipo de actividades son de vitalimportancia para la formación de bachiller, que le pueden servir como cursospropedéuticos, por la relación que existe con los programas de licenciatura, yde preparación para presentar examen de ingreso a Ciencias Genómicas.

ISBN978-607-7807-13-1

Correspondiente a los Proyectos INFOCAB SB201608 y PB201312:Instalación de un humedal con actividades didácticas de apoyo a los

programas de Química y Biología del Bachillerato UNAM.

TRADUCCIÓN Y DISEÑOS DIDÁCTICOS: Q. Agustín Arreguín Rojas

Se terminó de imprimir en octubre de 2013

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