As águas residuais carregam grandes quantidades de substâncias orgânicas para os rios e lagos, levando a um grande crescimento de bactérias e deficiência de oxigênio. Os métodos de medição até agora têm sido incapazes de medir com precisão essa poluição orgânica. Um novo método co-desenvolvido por especialistas do Helmholtz-Zentrum Hereon deve fornecer uma imagem clara das condições da água no futuro. O trabalho já foi publicado na revista científica Avanços da Ciência .

Quando as águas residuais de vilas e cidades fluem para rios e lagos, grandes quantidades de gorduras, proteínas, açúcares e outros contendo carbono, as substâncias orgânicas acabam na natureza junto com a matéria fecal. Essas substâncias orgânicas são decompostas por bactérias que consomem oxigênio. Quanto maior o volume de águas residuais, melhor será o crescimento da bactéria. Esse, Contudo, significa que o conteúdo de oxigênio da água continua diminuindo até que finalmente o peixe, músculos ou vermes literalmente ficam sem ar. Isso criou zonas de morte com baixo teor de oxigênio em muitos rios e lagos ao redor do mundo.

Nenhum padrão ouro para medições até agora

Para medir o quão fortemente as águas estão poluídas com matéria orgânica das fezes, órgãos governamentais e pesquisadores ambientais coletam regularmente amostras de água. Um método de medição amplamente usado usa uma reação química para determinar o conteúdo de substâncias orgânicas. Como agora mostra uma equipe internacional de cientistas, este método estabelecido fornece valores a partir dos quais o grau real de poluição da água dificilmente pode ser derivado. Prof. Helmuth Thomas, o diretor do Instituto de Ciclos de Carbono da Hereon também contribui para o estudo, que já foi publicado na revista científica Avanços da Ciência . "No papel, estamos, portanto, também introduzindo um novo método para tornar as medições muito mais confiáveis ​​no futuro, " ele diz.

Usando o método de medição convencional, as amostras de água são misturadas com os produtos químicos permanganato ou dicromato. Estes são especialmente reativos e decompõem todas as substâncias orgânicas em um curto espaço de tempo. A quantidade de permanganatos ou dicromatos consumidos pode então ser usada para determinar quanta substância orgânica estava contida na amostra de água. Os especialistas referem-se a esta medição como "demanda química de oxigênio, "COD. O problema com as medições de COD é que elas não diferenciam as substâncias orgânicas que acabam na água com o esgoto, e aqueles que surgem naturalmente - como a lignina e os ácidos húmicos - que são liberados quando a madeira se decompõe. Isso significa que a poluição da água dificilmente pode ser distinguida do conteúdo natural de substâncias orgânicas. "Para o rio Han na Coreia do Sul, por exemplo, mostramos que a poluição com substâncias orgânicas de águas residuais diminuiu nos últimos vinte e cinco anos. As medições COD, Contudo, ainda mostram valores altos como eram antes, "diz Helmuth Thomas, "porque aqui, as substâncias naturais constituem uma grande parte da matéria orgânica da água. "

Análise biológica complicada

Mas como a poluição real pode ser medida de forma mais confiável? Um método de medição biológica foi estabelecido aqui há décadas, mas é muito mais complexo do que o método COD e, portanto, raramente é usado por órgãos governamentais e instituições de pesquisa. Nesse caso, uma amostra de água é retirada do rio ou lago e o conteúdo de oxigênio da água é medido como um valor inicial. Outra "amostra paralela" é imediatamente selada hermeticamente. Em seguida, essa amostra de água descansa por cinco dias. Durante este tempo, as bactérias decompõem a substância orgânica, em que gradualmente consomem o oxigênio da água. Depois de cinco dias, o recipiente é aberto e o oxigênio é medido. Se a água contém uma grande quantidade de matéria orgânica, então, as bactérias eram particularmente ativas. O consumo de oxigênio era então correspondentemente alto. Os especialistas referem-se à "demanda biológica de oxigênio" (DBO) nesta medição.

"A medição BOD é muito mais precisa do que a COD porque as bactérias preferencialmente quebram as pequenas moléculas orgânicas da água residual, mas deixam as naturais, como a lignina, intocado, "diz Thomas. No entanto, a medição de DBO tem suas desvantagens, também. A medição de DBO leva cinco dias, enquanto o valor COD está disponível após alguns minutos. Contudo, durante o enchimento, armazenar e medir as amostras de água, Deve-se tomar cuidado meticuloso para garantir que nenhum oxigênio do ar ambiente entre na amostra e falsifique o valor de medição. "Apenas algumas pessoas com grande experiência em laboratório conseguiram dominar como lidar inteiramente com a medição de DBO, "diz Thomas." Portanto, órgãos governamentais e pesquisadores ainda hoje preferem o COD, apesar de suas maiores incertezas ”.

Método mais rápido e confiável

Helmuth Thomas e sua equipe estão, portanto, introduzindo um método alternativo que melhora a medição convencional de DBO. A vantagem do método é que apenas uma amostra de água é necessária, que é imediatamente selado e o consumo de oxigênio é medido sem interferir com a amostra. Portanto, é desnecessário abrir a amostra novamente após cinco dias para medir o conteúdo de oxigênio. Isso evita que a amostra entre em contato com o oxigênio atmosférico novamente. Com a nova abordagem, uma fibra óptica é inserida no recipiente de amostra assim que a amostra de água é preenchida. Através desta fibra, o teor de oxigênio pode ser medido continuamente diretamente na amostra usando efeitos ópticos.

Thomas diz, "Podemos medir o conteúdo de oxigênio sem parar e obter uma imagem muito mais precisa do consumo de oxigênio pelas bactérias." Os primeiros testes mostraram que um resultado significativo já está disponível após cerca de 48 horas, algo que acelera consideravelmente a medição de DBO. Contudo, o método óptico torna as medições de DBO não apenas mais confiáveis, mas também mais rápido. Helmuth Thomas assume que o novo método será estabelecido nos próximos anos como o novo padrão, substituindo tanto o COD quanto as medições clássicas de DBO. No futuro, por exemplo, será possível determinar com mais segurança do que antes se as medidas de controle da poluição da água são realmente bem-sucedidas.