En términos de química, el redox no es fácil de explicar (ORP). En esta microguía, intentaremos simplificar para que comprenda la importancia de medir este parámetro en un estanque natural para mejorar la calidad del agua.
En un estanque, el objetivo siempre es mantener buenas condiciones aeróbicas. Para ello, el Redox debe ser positivo. Un nivel de redox por debajo de 150 significa que no hay oxígeno disponible para la biología de su cuerpo de agua.
¿Cuál es el nivel óptimo de Redox en un estanque?
En acuicultura, el objetivo debería ser mantener condiciones aeróbicas – redox por encima de 100 mv como mínimo. No es raro analizar un estanque eutrofizado y encontrar valores muy negativos. Antes de añadir bacterias, será necesario aumentar este nivel de redox en el estanque. Con un nivel de redox por debajo de -100, las bacterias corren el riesgo de desaparecer directamente.
En nuestros proyectos, a menudo hablamos con propietarios de cuerpos de agua o piscifactorías que nos preguntan sobre la importancia del redox (potencial de oxidación-reducción). También se conoce como ORP.
En estanques, también se analiza frecuentemente el oxígeno disuelto en el agua para asegurar que el estanque mantiene una concentración satisfactoria de oxígeno disponible.
Reacciones de oxidación-reducción
En la química del agua, las reacciones químicas están regidas por diferentes mecanismos, pero a menudo las más importantes son las reacciones de oxidación-reducción. En una reacción de oxidación, una sustancia pierde electrones y se vuelve más electropositiva en valencia, mientras que ocurre lo contrario cuando una sustancia se reduce.
El potencial redox se mide como un flujo de electrones desde una concentración estándar de una sustancia hacia o desde un electrodo de hidrógeno al que se le asigna un potencial eléctrico de cero.
El flujo de electrones medido durante una reacción de oxidación-reducción es el potencial redox; pero, según la sustancia comparada con el electrodo de hidrógeno, el flujo de electrones puede ir en ambos sentidos.
El procedimiento habitual consiste en asignar un valor positivo al potencial redox cuando los electrones circulan del electrodo de hidrógeno hacia la otra sustancia. Se asigna un valor positivo cuando los electrones circulan de la otra sustancia hacia el electrodo de hidrógeno. Cuanto mayor sea el valor numérico del redox, más oxidada o reducida está la otra sustancia en relación con el electrodo de hidrógeno.
Un potencial redox positivo alto indica que una sustancia está fuertemente oxidada en relación con el electrodo de hidrógeno. Un potencial redox negativo alto significa que una sustancia está fuertemente reducida en relación con el electrodo de hidrógeno.
Tablas de potenciales redox estándar relativos al electrodo de hidrógeno para muchas sustancias están disponibles en la mayoría de los libros de química general. Por supuesto, durante la reacción entre una sustancia y el electrodo de hidrógeno, el potencial redox progresa hacia cero. Un potencial redox de cero ocurre cuando ambas sustancias están en equilibrio entre sí respecto al flujo de electrones.
El potencial redox teórico para un agua dulce con pH 7 que contiene 8 mg/L de OD y a 25 grados C es de 0,802 voltios. Sin embargo, en la práctica, se utiliza un electrodo de cloruro mercurioso (calomel) para las mediciones redox prácticas.
El pH afecta al redox. Para ajustar una medición redox a pH 7, se resta 0,0592 voltios por unidad de pH del redox medido a un pH inferior o se añade para el redox medido a un pH más alto. Un aumento de temperatura de 1 grado C provoca un aumento del redox de 0,0016 voltios, pero los instrumentos redox generalmente tienen un compensador de temperatura «integrado».
En un lago estratificado térmicamente, el redox puede caer muy bajo - incluso a valores negativos - cuando la concentración de OD cae a 0 mg/L en el agua más profunda (epilimnion). Sin embargo, en estanques de acuicultura que normalmente no se estratifican térmicamente, el potencial redox generalmente será superior a 0,50 voltios en la interfaz sedimento-agua debido a la presencia de OD. El redox cae rápidamente a 0,2 voltios o menos a una profundidad de unos pocos milímetros en los sedimentos debido al agotamiento de oxígeno resultante de la actividad microbiana. El potencial redox también cae rápidamente en los sedimentos, incluso en lagos pobres en nutrientes (oligotróficos). Sin embargo, la profundidad de los sedimentos para un redox de 0,2 voltios puede ser de 5 a 10 cm bajo la interfaz suelo-agua.
En estanques de acuicultura, el objetivo debería ser mantener condiciones aeróbicas - redox por encima de 0,5 voltios o más en la interfaz sedimento-agua. No es necesaria una lectura de redox para verificar esta condición, ya que cuando el redox cae a aproximadamente 0,2 a 0,3 voltios, el color de la superficie del sedimento (suelo) se vuelve más oscuro - a menudo gris oscuro o negro. La condición deseable en la superficie del suelo se ilustra (Fig. 3). La fina capa superficial es aeróbica y de color más claro que la capa anaeróbica unos milímetros más abajo, como revela el escaneo de la fina capa superficial. El cambio de color es el resultado de la reducción del hierro férrico (Fe 3+) a hierro ferroso (Fe 2+) a un redox cercano a 0,2 voltios. El redox debe caer a 0,0-0,1 voltios antes de que las bacterias comiencen a convertir el sulfato en sulfuro. Sin embargo, mientras existan condiciones oxidantes en la interfaz sedimento-agua, habrá poco movimiento de sulfuro en el agua superior.
Problemas en la medición del Redox
Los principales problemas asociados con la medición del redox son que la sonda que contiene el electrodo redox es bastante grande (aproximadamente del diámetro de un lápiz), y cuando se inserta en el sedimento, el agua oxigenada sobre el sedimento penetra alrededor de la sonda, afectando el potencial redox. También es prácticamente imposible conocer la profundidad exacta a la que la sonda detecta el redox, y el redox puede cambiar radicalmente en 1 o 2 mm de profundidad. También existen problemas de calibración con las sondas redox, y muchas no leen 0,56 voltios en agua oxigenada. Sin embargo, se puede determinar si el potencial redox aumenta o disminuye con tales sondas.
Una baja concentración de OD puede detectarse fácilmente con un medidor polarográfico de OD, y una baja concentración de OD alerta sobre un bajo potencial redox. El oscurecimiento de la superficie de los sedimentos también indica que el redox es lo suficientemente bajo para la presencia de hierro ferroso y demasiado alto para la presencia de nitrato (la forma más oxidada de nitrógeno). El olor a huevo podrido del sulfuro es detectable a una concentración muy baja de esta sustancia; no es necesario medir el redox para saber si se produce sulfuro de hidrógeno.
Puntos de vista
El potencial redox no es una técnica fácil ni confiable para evaluar la calidad del agua para los animales de acuicultura. El acuicultor práctico debería centrarse en mantener una concentración adecuada de OD en el agua equilibrando las tasas de siembra y alimentación con la cantidad de aireación mecánica aplicada. La colocación de los aireadores para asegurar la circulación del agua oxigenada a través del fondo del estanque es útil para prevenir condiciones anaeróbicas en la interfaz sedimento-agua. Algunos acuicultores aplican nitrato de sodio en los estanques como oxidante de sedimentos. La presencia de nitrato en el agua para favorecer la desnitrificación mantiene el potencial redox en un nivel aceptable para evitar que sustancias altamente reducidas como el sulfuro de hidrógeno penetren en la columna de agua.
