Las aguas residuales transportan grandes cantidades de sustancias orgánicas a los ríos y lagos, lo que conduce a un gran crecimiento de bacterias y deficiencia de oxígeno. Hasta ahora, los métodos de medición han sido incapaces de medir con precisión esta contaminación orgánica. Un nuevo método desarrollado conjuntamente por expertos de Helmholtz-Zentrum Hereon debería proporcionar una imagen clara de las condiciones del agua en el futuro. El trabajo ya ha sido publicado en la revista científica. Avances de la ciencia .

Cuando las aguas residuales de pueblos y ciudades fluyen hacia ríos y lagos, grandes cantidades de grasas, proteínas, azúcares y otros que contienen carbono, las sustancias orgánicas terminan en la naturaleza junto con la materia fecal. Estas sustancias orgánicas son degradadas por bacterias que consumen oxígeno. Cuanto mayor sea el volumen de aguas residuales, mejor prosperan las bacterias. Esta, sin embargo, significa que el contenido de oxígeno del agua continúa disminuyendo hasta que finalmente los peces, los músculos o los gusanos literalmente se quedan sin aire. Esto ha creado zonas de muerte por bajo nivel de oxígeno en muchos ríos y lagos de todo el mundo.

Ningún estándar de oro para las mediciones hasta ahora

Para medir qué tan contaminadas están las aguas con materia orgánica de las heces, Los organismos gubernamentales y los investigadores ambientales toman muestras de agua con regularidad. Un método de medición ampliamente utilizado utiliza una reacción química para determinar el contenido de sustancias orgánicas. Como muestra ahora un equipo internacional de científicos, este método establecido proporciona valores de los que difícilmente se puede derivar el grado real de contaminación del agua. Prof. Helmuth Thomas, El director del Instituto de Ciclos del Carbono de Hereon también contribuye al estudio, que ahora se ha publicado en la revista científica Avances de la ciencia . "En el papel, Por lo tanto, también estamos introduciendo un nuevo método para hacer que las mediciones sean mucho más confiables en el futuro, " él dice.

Usando el método de medición convencional, las muestras de agua se mezclan con los productos químicos permanganato o dicromato. Estos son especialmente reactivos y degradan todas las sustancias orgánicas en poco tiempo. La cantidad de permanganatos o dicromatos consumidos se puede utilizar para determinar cuánta sustancia orgánica estaba contenida en la muestra de agua. Los expertos se refieren a esta medida como "demanda química de oxígeno, "DQO. El problema con las mediciones de DQO es que no diferencian entre las sustancias orgánicas que terminan en el agua con las aguas residuales, y los que surgen naturalmente, como la lignina y los ácidos húmicos, que se liberan cuando la madera se descompone. Esto significa que la contaminación del agua difícilmente se puede distinguir del contenido natural de sustancias orgánicas. "Para el río Han en Corea del Sur, por ejemplo, Hemos demostrado que la contaminación con sustancias orgánicas de las aguas residuales en los últimos veinticinco años ha disminuido. Las mediciones de DQO, sin embargo, todavía muestran valores altos como lo eran antes, "dice Helmuth Thomas, "porque aquí, las sustancias naturales constituyen una gran parte de la materia orgánica del agua ".

Análisis biológico complicado

Pero, ¿cómo se puede medir la contaminación real de manera más confiable? Un método de medición biológica se ha establecido aquí durante décadas, pero es mucho más complejo que el método COD y, por lo tanto, es utilizado con poca frecuencia por organismos gubernamentales e instituciones de investigación. En este caso, se toma una muestra de agua del río o lago y se mide el contenido de oxígeno del agua como valor inicial. Otra "muestra paralela" se sella inmediatamente herméticamente. Luego, esta muestra de agua reposa durante cinco días. Durante este tiempo, las bacterias descomponen la sustancia orgánica, por lo que gradualmente consumen el oxígeno del agua. Después de cinco días, se abre el recipiente y se mide el oxígeno. Si el agua contiene una gran cantidad de materia orgánica, entonces las bacterias fueron particularmente activas. El consumo de oxígeno fue entonces correspondientemente alto. Los expertos se refieren a la "demanda biológica de oxígeno" (DBO) en esta medición.

"La medición de DBO es mucho más precisa que la DQO porque las bacterias descomponen preferentemente las pequeñas moléculas orgánicas de las aguas residuales, pero dejan las naturales, como la lignina, intacto "dice Thomas. Sin embargo, la medición de DBO tiene sus desventajas, también. La medición de DBO tarda cinco días, mientras que el valor de COD está disponible después de unos minutos. Sin embargo, mientras se llena, almacenar y medir las muestras de agua, Se debe tener un cuidado meticuloso para garantizar que el oxígeno del aire ambiente no se acumule en la muestra y falsifique el valor de medición. "Solo unas pocas personas con una gran experiencia en el laboratorio han dominado cómo manejar completamente la medición de DBO, "dice Tomás." Por lo tanto, Los organismos gubernamentales y los investigadores aún hoy prefieren el COD a pesar de sus mayores incertidumbres ".

Método más rápido y confiable

Por lo tanto, Helmuth Thomas y su equipo están introduciendo un método alternativo que mejora la medición convencional de DBO. La ventaja del método es que solo se necesita una muestra de agua, que se sella inmediatamente y se mide el consumo de oxígeno sin interferir con la muestra. Por lo tanto, no es necesario volver a abrir la muestra después de cinco días para medir el contenido de oxígeno. Esto evita que la muestra vuelva a entrar en contacto con el oxígeno atmosférico. Con el nuevo enfoque, Se inserta una fibra óptica en el recipiente de muestra tan pronto como se llena la muestra de agua. A través de esta fibra el contenido de oxígeno se puede medir de forma continua directamente en la muestra utilizando efectos ópticos.

Thomas dice, "Podemos medir el contenido de oxígeno sin parar y obtener una imagen mucho más precisa del consumo de oxígeno por las bacterias". Las primeras pruebas han demostrado que un resultado significativo ya está disponible después de aproximadamente 48 horas, algo que acelera considerablemente la medición de DBO. Considerándolo todo, El método óptico hace que las mediciones de DBO no solo sean más confiables, pero también más rápido. Helmuth Thomas asume que el nuevo método se establecerá en los próximos años como el nuevo estándar, reemplazando tanto la DQO como las medidas clásicas de DBO. En el futuro, por ejemplo, Será posible determinar con mayor fiabilidad que antes si las medidas de control de la contaminación del agua son realmente exitosas.