Métodos analíticos

Temperatura

La temperatura del agua residual ha sido medida con la sonda de temperatura incorporada al medidor de oxígeno disuelto, con una sensibilidad de 0,1ºC.

pH

Se utilizó un pH-metro portátil, Hanna HI 8424, de 0,01 unidades de pH de sensibilidad, internamente controlado por un microprocesador y provisto de una sonda de temperatura y de un electrodo combinado, Ingold U 455.

Potencial de óxido-reducción (POR)

La determinación del POR se ha llevado a cabo por medida de la diferencia de potencial entre un electrodo de platino brillante, marca Metrohm 6.0402.100, de 1 mV de sensibilidad, y un electrodo de referencia Ag/AgCl, utilizando un voltímetro portátil Crison 506.

A esta diferencia de potencial se le suma la diferencia de potencial que existe entre el potencial estándar del electrodo Ag/AgCl y el potencial estándar del electrodo normal de hidrógeno, a la temperatura de medida correspondiente.

drona. El POR (referido al potencial estándar de hidrógeno) de una disolución tampón de pH 4 saturada en quinhidrona a 20ºC es 471 mV, y el de una disolución tampón de pH 7 es 297 mV.

Oxígeno disuelto

La medida del oxígeno disuelto se realizó con un equipo portátil, de 0,1 mg/l de sensibilidad, WTW, provisto de un electrodo medidor de oxígeno disuelto, calibrado con una disolución autorreguladora. Para la determinación del oxígeno disuelto en el agua blanca saturada en oxígeno se utilizó la expresión desarrollada por Truesdale, Downing and Lowden en 1955, para disoluciones de oxígeno en agua, en contacto con aire, a 1 atm de presión (American Chemical Society, 1965).

T 0,0000646 T 0,007714 + T 0,3943 14,161 = C − ⋅ ⋅ 2 − ⋅ 3 _(2.1) donde:

C = concentración de oxígeno en agua, mg/l T = temperatura, ºC

Materia en Suspensión (MES)

Demanda Química de Oxígeno (DQO)

Para la determinación de la DQO se utiliza el método colorimétrico de reflujo cerrado (Standard Methods 5220 D).

Se colocan 2,5 ml de muestra en un vial, al que se le añade 1,5 ml de disolución de digestión que contiene K2Cr2O7, H2SO4 y HgSO4, y 3,5 ml de reactivo

ácido sulfúrico que contiene Ag2SO4 y H2SO4. Se realiza la misma operación con un

blanco de agua destilada, se agitan los viales con cuidado y se colocan en un digestor de bloque, a 150ºC durante 2 horas. Se dejan enfriar a temperatura ambiente y se agitan varias veces, dejando depositar los sólidos antes de medir la absorbancia. Se determina la DQO midiendo en un espectrofotómetro (HACH 3000) a una longitud de onda de 600 nm. La medida se hace frente a un blanco de agua destilada.

Para la determinación de la DQO soluble se filtró la muestra de agua residual a través de un filtro de tamaño de poro 1 mm.

Carbono orgánico total (TOC)

La medida del carbono orgánico total se realizó con un un analizador de carbono orgánico total SHIMADZU Modelo TOC-5000A. La determinación del TOC se hizo por

680ºC. Una corriente de aire de alta pureza pasa a través del tubo a un caudal de 150 ml/min. Cuando la muestra de agua residual entra en el tubo de combustión a través de el inyector, el carbono total se descompone para dar lugar a CO2. Seguidamente el gas

portador que contiene el producto de la combustión pasa a través del recipiente de reacción del carbono inorgánico que contiene una disolución de ácido fosfórico al 25%. Posteriormente, el gas portador que contiene el producto de la combustión se enfría y deshumidifica. A continuación el CO2 es detectado por un analizador de infrarrojos no

dispersivo. De esta forma se determina el carbono total.

Para la medida del carbono inorgánico la muestra de agua residual depurada es introducida a través del inyector en el recipiente de reacción del carbono inorgánico, donde el gas portador burbujea en una disolución ácida de ácido fosfórico al 25%. De esta forma el gas portador arrastrará sólo el CO2 procedente del carbonato y

bicarbonato, que es posteriormente detectado por el analizador de infrarrojos no dispersivo.

Turbidez

La medida de turbidez se efectuó con un espectrofotómetro HACH modelo 2000, a 450 nm. La unidad de turbidez medida es la FTU (unidad de turbidez de formazina). La sensibilidad de este método es 1 FTU.

Para su determinación se utiliza el método yodométrico (Standard Methods, 4500-S2- _{E), con una sensibilidad de 0,2 mg/l. Este método sufre interferencias de las}

sustancias reductoras que reaccionan con el yodo, incluidos tiosulfato, sulfito y varios compuestos orgánicos, tanto en estado sólido como disueltos.

Para eliminar las interferencias debidas al sulfito, tiosulfato, yoduro y muchas otras sustancias solubles, excepto el ferrocianuro, se precipita previamente ZnS, eliminando el sobrenadante y sustituyéndolo por agua destilada.

Para ello se introducen tres gotas de disolución de acetato de zinc en un frasco de vidrio, se coloca la muestra, y a continuación se añaden dos gotas de disolución de NaOH 6N. Se agita y se deja depositar durante 30 min o más. A continuación se filtra y se toma el filtro y el precipitado, se resuspende y se le añade 2 ml HCl 6N y una cantidad conocida de disolución de yodo de concentración conocida. Se valora por retroceso con disolución de Na2S2O3, añadiendo unas gotas de disolución de almidón al

acercarse al punto final, y se continúa hasta desaparición del color azul.

Cálculo: ) N V N V 160( = (mg/l) S I I SO S O - 2 3 2 2- 3 2 2- 2 2 − (2.2) donde: V(I2) = volumen de I2 V(S2O32-) = volumen de S2O32- N(I2) = normalidad de I2 N(S2O32-) = normalidad de S2O32-

Sulfato

Para su determinación se utilizaron reactivos preparados (Sulfaver de Hach). El método se basa en la medida de la absorbancia luminosa de la suspensión de los cristales de BaSO4 (que se han formado al añadir a un volumen conocido de muestra una cantidad

determinada de BaCl2), con un espectrofotómetro a una longitud de onda de 450 nm. La

medida se hace frente a un blanco que consiste en la muestra sin añadirle el reactivo.

Conductividad

La medida de la conductividad en el laboratorio se ha realizado con un conductímetro Metrohm modelo 660, con una sensibilidad de 1mS/cm, al que va acoplada una célula de conductividad con sensor de temperatura de Pt, de 100W (Metrohm 6.0901.110). La medida de la conductividad se realizó siempre a 25ºC.

Color

La medida del color se efectuó con un espectrofotómetro HACH modelo 3000, a 455 nm. Para la medida del color real es necesario eliminar la interferencia de la turbidez mediante filtración de las muestras de agua a través de un papel de filtro de tamaño de poro de 1 mm. El color de un agua se mide en unidades de platino-cobalto (Pt-Co). Una unidad de Pt-Co corresponde al color de una disolución de 1 mg/l de

Nitrato

La medida del nitrato se efectuó con un espectrofotómetro HACH modelo 3000, a 400 nm. Se utilizó el método de reducción de cadmio, mediante el cual el cadmio reduce el nitrato a nitrito. El nitrito reacciona posteriormente en medio ácido con ácido sulfanílico para formar una sal intermedia de diazonio. Esta sal se une al ácido gentísico para dar lugar una disolución de color ámbar. Como blanco se utiliza agua destilada.

Para eliminar las interferencias del nitrito es necesario pretratar la muestra añadiendo unas gotas de disolución acuosa de bromo de 30 g/l hasta que aparezca un color amarillo, y a continuación añadir una gota de disolución acuosa de fenol de 30 g/l. La medida que se haga será el nitrato y el nitrito total de la muestra.

Nitrito

La medida del nitrito se efectuó con un espectrofotómetro HACH modelo 3000, a 507 nm. A la muestra se le añade el reactivo de HACH Nitriver que contiene ácido sulfanílico y ácido cromotrópico. El ácido sulfanílico reacciona con el nitrito para formar una sal intermedia de diazonio. Esta se une posteriormente al ácido cromotrópico para producir un complejo de color rosa directamente proporcional a la cantidad de nitrito presente en la muestra. Como blanco se utiliza la muestra sin reactivo.

nm. Como blanco se utiliza agua destilada. Tanto a la muestra de agua residual como a la de agua destilada se le añade 1 ml de una disolución de ácido polivinílico y sal de Rochelle, que actúa como estabilizador (complejante de la dureza del agua) y agente dispersante que ayuda en la formación del color con el reactivo Nessler. El reactivo Nessler es una disolución acuosa de yoduro mercúrico, hidróxido sódico y yoduro sódico. A continuación se añade a ambas muestras 1 ml de reactivo Nessler que reacciona con los iones amonio dando un color amarillo proporcional a la concentración de amonio.

Nitrógeno Kjeldahl

El nitrógeno kjeldahl total lo constituyen el nitrógeno amoniacal y el nitrógeno orgánico. Sin embargo mediante el análisis realizado en el laboratorio, sólo se ha determinado el nitrógeno orgánico trivalente. Para determinar el nitrógeno kjeldahl total es necesario en primer lugar digerir la muestra con H2SO4 y H2O2, con el objeto de

transformar a los compuestos orgánicos trivalentes en sales de amonio.

Para ello se ha utilizado un aparato de digestión Digesdahl modelo 23130-20, 21 de Hach. Este aparato tiene un rango de temperatura desde 100 a 480ºC, pudiendo fijar el calentamiento a una determinada temperatura con un margen de variación en torno a ésta de 15ºC.

sistema hay un cilindro transparente de seguridad por si se producen explosiones.

La digestión de las muestras de agua para la determinación del nitrógeno kjeldahl total se lleva a cabo de la siguiente forma. En primer lugar se toman 25 ml de muestra a la que se le añaden 3 ml de H2SO4 concentrado. Se colocan en el matraz de digestión

y éste se coloca en el calentador a 440ºC. En primer lugar comienza la evaporación del agua y hacia los 440ºC, cuando se ha evaporado totalmente el agua, comienza a evaporarse el H2SO4 y a reflujarse en la columna de fraccionamiento. Se deja que ésto

ocurra durante unos 5 minutos. Durante este tiempo se tiene lugar un proceso de carbonización en condiciones muy reductoras que favorece la conversión del nitrógeno orgánico en amoniaco. En presencia de compuestos de carbono oxidables, el H2SO4

reacciona para dar lugar SO2, que es el verdadero agente reductor. La reacción es la

siguiente: O 1/2 + SO + H O S H2 4 → 2 2 2 (2.3)

A continuación se colocan 16,6 ml de H2O2 al 30% en el embudo capilar, de

forma que caiga lentamente sobre el H2SO4. A la temperatura de la digestión el H2O2

reacciona inmediatamente con el H2SO4, para dar lugar H2SO5 (ácido

peroximonosulfúrico), según la siguiente reacción:

O H + O S H O H + O S H2 4 2 2 → 2 5 2 (2.4)

El H2SO5 es un oxidante extremadamente poderoso de la materia orgánica. El

H2O2 es introducido en el matraz a un caudal de 3 ml/min., de forma que el H2SO5

H2O2, conviene dejar evaporar el resto de H2O2 durante unos 2 minutos.

A continuación se deja enfriar la muestra digerida antes de enrasarla a 100 ml. Se toma una alícuota de 5 ml y se le ajusta el pH añadiéndole 0,5 ml de KOH 12M. A continuación se determina el nitrógeno amoniacal mediante un método modificado de Nessler.

Sólidos fijos y volátiles

Para su determinación se incinera una placa de porcelana a 550ºC, durante una hora. Luego se enfría en un desecador y se pesa. Posteriormente se depositan aprox. 30 g de sedimento en la placa y se pesan. Se dejan en un horno a 105ºC durante varias horas, hasta que el sedimento quede completamente seco, se enfría en un desecador y se pesa. Este peso corresponde al contenido total de sólidos (fijos y volátiles). A continuación se incinera la muestra seca en un horno a 550ºC durante una hora, se enfría en un desecador y se pesa nuevamente. El residuo que permanezca tras la incineración corresponde a los sólidos fijos, y la diferencia entre los totales y los fijos corresponde al contenido de sólidos volátiles.

Bacterias sulfatorreductoras

añade hierro en polvo, y se introduce en unos viales de vidrio transparente. Posteriormente los viales, con el medio nutritivo, se esterilizan en un autoclave a 110ºC durante media hora, e inmediatamente se introducen en una cámara de anaerobiosis Oxoid. En la cámara se introduce un indicador de anaerobiosis, junto con un reactivo preparado por Oxoid que reacciona con el oxígeno que hay dentro de la cámara. Al cabo de aprox. 24 horas el oxígeno ha desaparecido por completo. Al abrir la cámara de anaerobiosis deben cerrarse los viales tan rápidamente como se pueda, de forma que no pueda entrar oxígeno en su interior.

Al introducir una determinada cantidad de agua residual depurada de la conducción de transporte en uno de estos viales, las posibles bacterias sulfatorre- ductoras que haya en el medio encuentran las condiciones de anaerobiosis idóneas para desarrollarse. Si esto ocurre, el sulfuro que se genere formará un precipitado negro con el hierro en polvo que se introdujo dentro del vial.

Análisis bacteriológico de la película biológica

La determinación de clostridium sulfitorreductoras, coliformes totales y fecales, y estreptococos fecales se realizó en los laboratorios de la Dirección General de Salud Pública de Santa Cruz de Tenerife, mediante adaptaciones para sustancias sólidas, de los métodos estándar de análisis de los microorganismos citados.