Um milhão de peixes morreram na bacia Murray Darling, à medida que os níveis de oxigênio despencam devido à proliferação de algas. Especialistas alertaram que podemos ver mais mortes em massa esta semana.

Dedos têm sido apontados para a má gestão da água após um longo período de seca. Contudo, mortes em massa de peixes também podem ser causadas por enchentes, e até esgoto bruto.

Então, o que acontece quando o oxigênio é "sugado para fora da água"?

O fenômeno é bem conhecido dos engenheiros de qualidade da água; nós o chamamos de "demanda bioquímica de oxigênio". Para entender isso, precisamos falar um pouco sobre biologia e um pouco de química.

Quando o oxigênio encontra a água

As moléculas de oxigênio são solúveis em água da mesma forma que o açúcar é solúvel em água. Uma vez dissolvido, você não pode ver (e, ao contrário do açúcar, oxigênio é insípido).

A quantidade máxima de oxigênio que você pode dissolver na água depende de uma série de fatores, incluindo a temperatura da água, pressão do ar ambiente, e salinidade. Mas falando grosso modo, a quantidade máxima de oxigênio solúvel, conhecido como "concentração de saturação" é normalmente em torno de 7-10 miligramas de oxigênio por litro de água (7-10 mg / L).

Esse oxigênio dissolvido é o que os peixes usam para respirar. Os peixes ingerem água pela boca e a forçam pelas passagens das guelras. Brânquias, como nossos pulmões, estão cheios de vasos sanguíneos. À medida que a água passa pelas paredes finas das guelras, o oxigênio dissolvido é transferido para o sangue e depois transportado para as células do peixe. Quanto maior a concentração de oxigênio na água, mais fácil será essa transferência ocorrer.

Uma vez nas células, as moléculas de oxigênio desempenham um papel fundamental no processo de "respiração aeróbica". O oxigênio reage com substâncias orgânicas ricas em energia, como açúcares, carboidratos e gorduras para quebrá-los e liberar energia para as células. O principal resíduo desse processo é o dióxido de carbono (CO₂). É por isso que todos nós precisamos inspirar oxigênio e expirar dióxido de carbono. Os peixes também fazem isso. Uma maneira simples de expressar isso é:

Substâncias orgânicas + oxigênio → Dióxido de carbono + água + energia

Qual é a demanda bioquímica de oxigênio?

Assim como peixes e pessoas, muitas bactérias ganham energia a partir de processos de respiração aeróbica, de acordo com a reação química simplificada mostrada acima. Portanto, se houver substâncias orgânicas em um curso d'água, as bactérias que vivem nesse curso d'água podem consumi-los. Este é um importante processo de "biodegradação" e é a razão pela qual nosso planeta não está repleto de carcaças de animais que morreram ao longo de muitos milhares de anos. Mas esta forma de biodegradação também consome oxigênio, que vem do oxigênio dissolvido na hidrovia.

Os rios podem reabastecer seu oxigênio pelo contato com o ar. No entanto, este é um processo relativamente lento, especialmente se a água estiver estagnada (o fluxo cria turbulência e mistura mais oxigênio). Então, se houver muita matéria orgânica presente e as bactérias estiverem se alimentando dela, as concentrações de oxigênio no rio podem cair repentinamente.

Obviamente, "substâncias orgânicas" podem incluir muitas coisas diferentes, como açúcares, gorduras e proteínas. Algumas moléculas contêm mais energia do que outras, e alguns são mais fáceis de biodegradar pelas bactérias. Portanto, a quantidade de respiração aeróbica que ocorrerá depende da natureza química exata das substâncias orgânicas, bem como sua concentração.

Portanto, em vez de se referir à concentração de "substâncias orgânicas", mais comumente nos referimos ao que realmente importa:quanta respiração aeróbica as substâncias orgânicas podem desencadear e quanto oxigênio isso fará com que seja consumido. Isso é o que chamamos de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e geralmente a expressamos como uma concentração em termos de miligramas de oxigênio por litro de água (mg / L).

Como nós, as bactérias não consomem todos os alimentos que estão disponíveis para elas instantaneamente - elas pastam neles com o tempo. A biodegradação, portanto, pode levar dias, ou mais. Então, quando medimos o DBO de uma amostra de água contaminada, precisamos avaliar quanto oxigênio é consumido (por litro de água) durante um período de tempo especificado. O período de tempo padrão é geralmente de cinco dias e nos referimos a esse valor como DBO5 (mg / L).

Como mencionei anteriormente, a água limpa pode ter apenas uma concentração de oxigênio dissolvido de até cerca de sete a 10 mg / L. Então, se adicionarmos material orgânico em uma concentração que tem um DBO5 maior do que isso, podemos esperar que esgote a concentração de oxigênio dissolvido no ambiente durante os próximos cinco dias.

Este fenômeno é a principal razão pela qual o tratamento biológico de esgoto foi inventado. O esgoto municipal bruto (não tratado) pode ter um DBO5 de 300-500 mg / L. Se isso fosse descarregado em um curso de água limpo, o nível básico típico de 7-10 mg / L de oxigênio seria consumido, não deixando nenhum disponível para peixes ou outros organismos aquáticos.

Portanto, o objetivo do tratamento biológico de esgoto é cultivar muitas bactérias em grandes tanques de esgoto e fornecer a elas bastante oxigênio para a respiração aeróbica. Para fazer isso, o ar pode ser borbulhado pelo esgoto, ou às vezes aeradores de superfície são usados ​​para agitar o esgoto.

Ao fornecer muito oxigênio, garantimos que o BOD5 seja efetivamente consumido enquanto o esgoto ainda está nos tanques, antes de ser lançado no meio ambiente. Esgoto bem tratado pode ter um DBO5 tão baixo quanto 5 mg / L, que pode então ser ainda mais diluído à medida que é descartado no meio ambiente.

No caso do rio Darling, a alta carga de BOD foi criada por algas, que morreu quando as temperaturas caíram. Isso proporcionou um banquete para as bactérias, diminuindo o oxigênio, que por sua vez matou centenas de milhares de peixes. Agora, a menos que limpemos o rio, esses peixes podres podem se tornar forragem para outra rodada de bactérias, desencadeando um segundo evento de desoxigenação.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.