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OCEANOGRAFÍA QUÍMICA
Muestreo y Determinación de las
Propiedades físico-químicas
Dr. Ernesto Brugnoli
Oceanografía y Ecología Marina
Facultad de Ciencias
Abril 2021
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Agua/Sedimentos
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Muestreo y Determinación de las Propiedades Físico-Químicas (AGUA)
1.- Temperatura
2.- Salinidad (Clorinidad)
3.- pH
4.- Turbidez/Penetración de la luz
5.- Gases disueltos (Oxígeno, dióxido de Carbono)
6.- Nutrientes inorgánicos disueltos
7.- Pigmentos fotosintéticos (clorofila y feopigmentos)
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/12/htm/oceano2.html
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Muestreo y Determinación de las Propiedades Físico-Químicas (SEDIMENTO)
1.- Granulometría
2.- Contenido materia orgánica
3.- Nutrientes (NT, PT)
4.- Fitopigmentos (Clorofila y Feopigmentos)
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/12/htm/oceano2.html
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Consideraciones iniciales
• Considerar recipientes para colecta de muestras según el parámetro a determinar
• Considerar la determinación del parámetro se realizará in situ, en laboratorio a bordo o laboratorio en tierra
• Preparación de frascos para colectar muestras previamente tratados en laboratorio.
• Protocolos de preservación de muestras.
• Revisión de equipo y material antes de salir al campo.
• Recuerde:
• No es lo mismo determinar Salinidad, pH, Clorofila, Nutrientes, Hidrocarburos, Metales pesados, Otroscompuestos disueltos en columna de agua.
• No es lo mismo muestrear columna de agua que sedimentos. Requiere diferente logística para amboscomponentes.
• No necesariamente van en una misma campaña oceanográfica. No necesariamente tienen la mismalógica de diseño de campaña.
• CADA UNO TIENE SUS PRECAUCIONES y PROTOCOLO DE MUESTREO
(incluso su tipo de botella para colectar la muestra)
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Muestreo y Determinación de las Propiedades Físico-Químicas (AGUA)
1.- Temperatura
2.- Salinidad (Clorinidad)
3.- pH
4.- Turbidez/Penetración de la luz
5.- Gases disueltos (Oxígeno, dióxido de Carbono)
6.- Nutrientes inorgánicos disueltos
7.- Pigmentos fotosintéticos (clorofila y feopigmentos)
¿Cómo se realizará la colecta de muestras de agua?
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INVEMAR 2003
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• Muestras superficiales extremar la limpieza del material la botella y procurar procedimientos que eviten la contaminación.
• Puede hacer manualmente introduciendo la botella colectora bajo la superficie, procurando siempre hacerlo a la misma profundidad (c.a. 25 cm)
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Botellas muestreadoras:
Principio (funcionamiento)
Volumen
Necesidades
Técnicas de muestreo (columna de agua)
Superficiales
Análisis químico, biológico y bacteriológico, pigmentos fotosintéticos y contaminantes
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Botellas muestreadoras:
Objetivos investigación
Costeros, oceanográficos
(Variación temporal, espacial;
Variación horizontal, vertical)
Técnicas de muestreo (columna de agua)
Van Dorn
(vertical y horizontal)
Parámetros físico-químicos: pH, Salinidad, Oxígeno dis, Nutrientes inorgánicos, Pigmentos fotosintéticos y Contaminantes
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Colecta de muestras de agua
(costero y/o oceanográficos)
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Akademik Vavilov 2003
![Page 13: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/13.jpg)
Aldebarán 2003
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Roseta con botellas:(Muestras con diferentes necesidades)SalinidadpHDONutrientes, Clorofila
http://salinometry.com/sampling-and-sample-storage/
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Técnicas de adquisición de datos
• Algunos parámetros pueden ser medidos in situ (en el lugar), otros pueden ser determinados también en laboratorio y otros (ej.temperatura) deben ser determinados in situ debido a que no pueden ser conservadas por mucho tiempo
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INVEMAR 2003
Preservación/Almacenamiento
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• Salinómetro (Conductímetro)/ pHmetro
Técnicas de adquisición de datos (muestras)
Laboratorio
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• Salinómetro (Conductímetro)/ pHmetro
Técnicas de adquisición de datos (muestras)
Laboratorio
Salinómetros-pHmetros
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Costero-OceanográficoCTD (Conductividad,Temperatura, Profundidad)
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Técnicas de adquisición de datos (muestras)
In situ
Boyas (sensores automáticos)
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AA
A
B4
G
CE
FH
B1
Z
(m
)0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.00.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.00.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
Salinidad SalinidadSalinidad
Salinidad
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.00.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
Z (
m)
Salinidad
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.00.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
Salinidad
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.00.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
Salinidad
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Z (
m)
Salinidad
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Salinidad
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.00.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
A C
E
G H
B1
F
B 4 P Y S
Junio 2011
Octubre 2011
Febrero 2012
Marzo 2012
Puerto de Montevideo(2010-2011)
Zona media del Río de la Plata(10-25)
Utilizando salinómetro (30 m)
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-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
0 10 20 30 40
salinidad
temperatura
Estación 7
(Calliari et al. 2008)
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
0 10 20 30 40
salinidad
temperatura
Estación 9
-500
-450
-400
-350
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
0 10 20 30 40
salinidad
Estación 13
![Page 23: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/23.jpg)
(Calliari et al. 2008)
Río de la Plata y Zona marino-Costera Adyacente
![Page 24: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/24.jpg)
Oceánica
g) h)
Canales externos
i) j)
Wahoo Rock
k) l)
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Penetración de luz, Transparencia, Turbidez
• Medidor de turbidez: Mide la cantidad de luz que es dispersada cuando se dirige a una muestra de agua. Las unidades utilizadas son las unidades de turbidez nefelométricas(NTUs).
Disco Secchi: El observador mide la profundidad a la cual el Disco Secchi ya no es visible. Los resultados se miden en pies o metros.
Zeu=2,4 zDS
Radiómetro Li-Cor: Mide la RadiaciónFotosintéticamente Activa (PAR) (400-700nm: visible) (μmol s-1 m-2) en superficie o enla columna de agua. Determinación delcoeficiente de extinción de la luz (zonaeufótica, 1% penetración de luz).
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Akademik Vavilov 2003
![Page 27: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/27.jpg)
nov-09
dic-09
ene-10
feb-10
mar-10
abr-10
set-10
dic-10
ene-11
feb-11
jun-11
x ± sd Rango
52±32 15-110
27±14 15-70
52±25 25-90
19±17 10—80
40±11 15-60
50±18 25-80
49±22 20-90
100±24 60-150
127±59 30-250
97±36 30-140
51±20 10 - 80
Disco de Secchi (cm)
R d l P
Brugnoli 2016
![Page 28: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/28.jpg)
Brugnoli et al. 2018
![Page 29: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/30.jpg)
Estaciones Pierna 1
1v 2v 3v 4v 5v 18 19 20 24 23 22 21
Pro
f. Z
eu
f (m
)
0
10
20
30
40
50
60
Kd
(m
-1)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Zona Eufótica Kd -----
Estaciones Pierna 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111716151312
Pro
f. Z
eu
f (m
)
0
20
40
60
80
100
Kd
(m
-1)
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
Figura 3. Ubicación de las estaciones de muestreo del
crucero del B/I Aldebarán, sobre una imagen SeaWiFS del
17/12/03.
Radiómetro LiCor
![Page 31: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/32.jpg)
Pierna 1
Prof.
Z euf. (m) Kd (m-1)
Prof. d.
Secchi
(m)
Z max.
(m)
Pierna 2
Prof.
Z euf. (m) Kd (m-1)
Prof.
d.
Secchi
(m)
Z max.
(m)
1v 4,8 0,96 2 ND 1 0,74 6,23 0.15 4,2
2v 4,4 1,04 1.6 ND 2 1,25 3,67 0.7 5
3v 6 0,76 2 ND 3 3 1,5 1 7,5
4v 11,2 0,41 3.8 ND 4 3,5 1,32 1.2 6,2
5v 6,6 0,69 1.7 ND 5 9 0,51 4.2 ND
18 18,4 0,25 4 35,5 6 20 0,23 9 14
19 24 0,19 ND 35 7 30 0,15 8.5 18,4
20 17 0,27 4.5 33,2 8 11,5 0,4 ND 23,5
24 18,4 0,25 ND 36,9 9 27 0,15 10 38,3
23 30,6 0,15 6 ND 10 38 0,12 ND 56
22 25,5 0,18 ND 68 11 16 0,28 4 100
21 57 0,08 5 ND 17 17,6 0,26 ND 2834
16 33 0,14 ND 3458
15 42 0,1 14 4150
13 92 0,05 ND 4470
12 57,5 0,08 ND 4471
st. 11
0 500 1000 1500
Pro
f. (
m)
0
5
10
15
20
25
µmol
Kd: 0.28 (1, 12)
st. 3
0 500 1000 1500 2000
Pro
f. (
m)
0
1
2
3
4
5
Kd: 1.50 (0.96, 12)
µmol
![Page 33: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/33.jpg)
Botella DBO(300 mL)
Técnicas de adquisición de
muestras
Oxígeno disuelto
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Oxímetros
(medidores de oxígeno disuelto)
Sensores con diferentes tipos de membrana y
funcionamiento
Tipo de sensores
Precauciones
Forma de reportar dato
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OXÍMETROS
(MEDIDORES DE OXÍGENO DISUELTO)
Laboratorio método winkler
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T (ºC)
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
Oxígeno disuelto (mg L-1)
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0
Z (
m)
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
pH
5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
Salinidad
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
Z (
m)
Brugnoli et al. 2011
![Page 37: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/37.jpg)
OD - (Verano)WOA (2009)
0-50 m
50 -100 m
100-500 m
Tudurí et al. 2014
![Page 38: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/38.jpg)
Determinación de Clo a y Nutrientes• Clorofila a:
• Determinación mediante imágenes satelitales (satélites, sensores y colecta in situpara validar algoritmos).
• Determinación mediante colecta de muestras in situ.
• Campo
– Colecta de muestras en el campo (botellas de volumen conocido)
– Se filtra la muestra (volumen conocido)
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Refrigerar y en
oscuridad
Filtración en laboratorio(filtro tamaño de poro, GFC o GFF,
Vol. Conocido). Cuánto filtrar??Se trabaja con lo retenido en el filtro
Extracción con solvente (acetona 90%)Durante 24 hs (refrigerada)
Determinación en espectrofotómetro(longitud de onda)
![Page 40: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/41.jpg)
• Nutrientes (Pt y Nt)
– Se realiza una digestión previa para pasar todas las formas fosforadas a PO4 y las nitrogenadas a NO3
– Determinación utilizando métodos colorimétricos:
Se basan en el desarrollo de un compuesto coloreado cuya intensidad es proporcional a la concentración del nutriente
• Nitratos (Nt) – método de salicilato de sodio – compuesto color amarillo
• Fosfatos (Pt) - método de azul de molibdeno – compuesto color azul
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Clorofila a (mg m-3)
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Micronutrientes (µM)
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Tuduri et al. 2014
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https://www.youtube.com/watch?v=Gjzkf1xiQ-8
Cruise Cruise Baby
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Muestreo y Determinación de las Propiedades Físico-Químicas (SEDIMENTO)
1.- Granulometría
2.- Contenido materia orgánica
3.- Nutrientes (NT, PT)
4.- Fitopigmentos (Clorofila y Feopigmentos)
5.- Metales pesados/Contaminantes
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/12/htm/oceano2.html
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Dragas: cuantitativas, submareal, sustrato blando
Palas articuladas que se introducen en el sedimento, se cierran y levantan el sedimento.
Diversos tipos, mas o menos eficaces según el tipo de ambiente, tipo deembarcación, profundidad, granulometria, etc.
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Draga Ekman
a) abierta b) cerrada
• Para sedimentos de arena y fango
• Caja de acero inoxidable o bronce
• Dos medias tapas arriba y dos tapas móviles abajo (las que se cierran)
• Opera en lugares someros
• Línea y mensajero
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Draga van Veen
No requiere mensajero, se deja caer abierta y cdo. toca el fondo se libera y al levantarla se
cierra sola.
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-ideal para fangos y arenas finas-fácil manejo-hasta aprox. 50 m de Z-buenas condiciones del mar
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Draga McIntyre
-eficiente en casi todo tipo de sustrato blando-grandes profundidades-manejo mas complejo-requiere línea, guinche y embarcación mayor-colecta aprox. 0,1 m2
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Ponar PetersenPetersen modificada
para fangos
Ventajas:-muestras cuanti (réplicas)-estudios cuanti de parámetros comunitarios- organismos de la macrofauna
Desventajas:- no capturam especies móviles- perturbación de la muestra- lavado durante la subida (depende del sedimento y de la Z
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Corers
-gran variedad
-cuantitativa
-mas profunda en el
sedimento
-menos perturbada
-muestras menores
-mayoría sin
mensajeros
-pocos organismos
grandes
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-varias muestras a la vez- navío y guinche-útil en grandes profundidades-bueno en casi todo tipo de sedimento-no perturbadas
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![Page 58: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/58.jpg)
Granulometría – Tamaño de grano
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Materia Orgánica
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Llegada de detritos provenientes da producción pelágica (Producción alóctona)
Microalgas bênticasProducción autóctona
Input Continental
Matéria Orgânica
Fauna Bêntica
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Matéria Orgânica
Remineralização
Nutrientes (Fosfato e Nitrato)
Disponibilización de nutrientes para la producciónnueva de la columna de agua
Processos advectivos
Seqüestro de Carbono
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GranulometríaEn el laboratorio
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Materia OrgánicaEn el laboratorio – Pérdida por ignición
Estufa60 ºC – 45 hs
Mufla500 ºC – 3 hs
Entre 1 y 2 g de sedimento
húmedo
Si la temperatura de combustión supera los500 ºC puede haber error en los resultados
debido a la pérdida de carbonatos
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![Page 65: OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Muestreo y Determinación de las](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041617/62535116d2c0f267ce2c22d3/html5/thumbnails/65.jpg)
Imagen del pasado
Integra información, condiciones f-q prevalecientes. Variables. Datación.
Bueno et al. 2016
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• Gracias
Ernesto Brugnoli
Oceanografía y Ecología Marina