Un millón de peces han muerto en la cuenca de Murray Darling, a medida que los niveles de oxígeno caen en picado debido a las principales floraciones de algas. Los expertos han advertido que podríamos ver más muertes masivas esta semana.

Se ha señalado con los dedos la mala gestión del agua después de un largo período de sequía. Sin embargo, Las muertes masivas de peces también pueden ser causadas por inundaciones, e incluso aguas residuales sin tratar.

Entonces, ¿qué sucede cuando el oxígeno es "succionado del agua"?

El fenómeno es muy conocido por los ingenieros de calidad del agua; lo llamamos "demanda bioquímica de oxígeno". Para entenderlo necesitamos hablar un poco de biología y un poco de química.

Cuando el oxígeno se encuentra con el agua

Las moléculas de oxígeno son solubles en agua de la misma manera que el azúcar es soluble en agua. Una vez que se disuelve, no puedes verlo (y, a diferencia del azúcar, el oxígeno no tiene sabor).

La cantidad máxima de oxígeno que puede disolver en agua depende de varios factores, incluida la temperatura del agua, presión del aire ambiente, y salinidad. Pero hablando a grandes rasgos, la cantidad máxima de oxígeno soluble, conocida como "concentración de saturación" es típicamente alrededor de 7-10 miligramos de oxígeno por litro de agua (7-10 mg / L).

Este oxígeno disuelto es el que utilizan los peces para respirar. Los peces toman agua por la boca y la fuerzan a través de sus conductos branquiales. Branquias como nuestros pulmones, están llenos de vasos sanguíneos. Mientras el agua pasa por las delgadas paredes de las branquias, El oxígeno disuelto se transfiere a la sangre y luego se transporta a las células de los peces. Cuanto mayor sea la concentración de oxígeno en el agua, más fácil será que se produzca esta transferencia.

Una vez en las celdas, las moléculas de oxígeno juegan un papel clave en el proceso de "respiración aeróbica". El oxígeno reacciona con sustancias orgánicas ricas en energía, como azúcares, carbohidratos y grasas para descomponerlos y liberar energía para las células. El principal producto de desecho de este proceso es el dióxido de carbono (CO₂). Es por eso que todos necesitamos respirar oxígeno y exhalamos dióxido de carbono. Los peces también hacen eso. Una forma sencilla de expresar esto es:

Sustancias orgánicas + Oxígeno → Dióxido de carbono + Agua + Energía

¿Cuál es la demanda bioquímica de oxígeno?

Como los peces y las personas, muchas bacterias obtienen energía de los procesos de respiración aeróbica, de acuerdo con la reacción química simplificada que se muestra arriba. Por lo tanto, si hay sustancias orgánicas en una vía fluvial, las bacterias que viven en esa vía fluvial pueden consumirlos. Este es un proceso importante de "biodegradación" y es la razón por la que nuestro planeta no está lleno de cadáveres de animales que han muerto durante muchos miles de años. Pero esta forma de biodegradación también consume oxígeno, que proviene del oxígeno disuelto en la vía fluvial.

Los ríos pueden reponer su oxígeno del contacto con el aire. Sin embargo, este es un proceso relativamente lento, especialmente si el agua está estancada (el fluir crea turbulencias y mezcla más oxígeno). Entonces, si hay mucha materia orgánica presente y las bacterias se están alimentando de ella, las concentraciones de oxígeno en el río pueden caer repentinamente.

Obviamente, "sustancias orgánicas" pueden incluir muchas cosas diferentes, como azúcares, grasas y proteínas. Algunas moléculas contienen más energía que otras, y algunas son más fáciles de biodegradar para las bacterias. Entonces, la cantidad de respiración aeróbica que ocurrirá depende de la naturaleza química exacta de las sustancias orgánicas, así como su concentración.

Por lo tanto, en lugar de referirse a la concentración de "sustancias orgánicas", más comúnmente nos referimos a lo que realmente importa:cuánta respiración aeróbica pueden desencadenar las sustancias orgánicas y cuánto oxígeno esto provocará que se consuma. Esto es lo que llamamos demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y generalmente la expresamos como una concentración en términos de miligramos de oxígeno por litro de agua (mg / L).

Como nosotros, las bacterias no consumen instantáneamente todos los alimentos que están disponibles para ellos, sino que se alimentan de ellos con el tiempo. Por tanto, la biodegradación puede tardar días, o más largo. Entonces, cuando medimos la DBO de una muestra de agua contaminada, necesitamos evaluar cuánto oxígeno se consume (por litro de agua) durante un período de tiempo específico. El período de tiempo estándar suele ser de cinco días y nos referimos a este valor como DBO5 (mg / L).

Como ya mencioné antes, el agua limpia solo puede tener una concentración de oxígeno disuelto de alrededor de siete a 10 mg / L. Entonces, si agregamos material orgánico en una concentración que tiene una DBO5 más alta que esta, podemos esperar que agote la concentración de oxígeno disuelto en el ambiente durante los próximos cinco días.

Este fenómeno es el principal motivo por el que se inventó el tratamiento biológico de aguas residuales. Las aguas residuales municipales sin tratar (sin tratar) pueden tener una DBO5 de 300-500 mg / L. Si esto fuera descargado a una vía fluvial limpia, se consumiría el nivel básico típico de 7-10 mg / L de oxígeno, sin dejar ninguno disponible para peces u otros organismos acuáticos.

Entonces, el propósito del tratamiento biológico de aguas residuales es cultivar muchas bacterias en grandes tanques de aguas residuales y proporcionarles abundante oxígeno para la respiración aeróbica. Para hacer esto, el aire puede burbujear a través de las aguas residuales, o, a veces, se utilizan aireadores de superficie para batir las aguas residuales.

Al suministrar mucho oxígeno, nos aseguramos de que la DBO5 se consuma de manera efectiva mientras las aguas residuales aún están en los tanques, antes de que se libere al medio ambiente. Las aguas residuales bien tratadas pueden tener una DBO5 tan baja como 5 mg / L, que luego se puede diluir aún más a medida que se descarga al medio ambiente.

En el caso del río Darling, la alta carga de DBO fue creada por algas, que murió cuando las temperaturas bajaron. Esto proporcionó un festín para las bacterias, bajando el oxígeno, que a su vez mató a cientos de miles de peces. Ahora, a menos que limpiemos el río, esos peces podridos podrían convertirse en forraje para otra ronda de bacterias, desencadenando un segundo evento de desoxigenación.

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.