Меню Рубрики

Что такое бпк в анализе воды

В природной воде водоемов всегда присутствуют органические вещества. Их концентрации могут быть иногда очень малы (например, в родниковых и талых водах). Природными источниками органических веществ являются разрушающиеся останки организмов растительного и животного происхождения, как живших в воде, так и попавших в водоем с листвы, по воздуху, с берегов и т.п. Кроме природных, существуют также техногенные источники органических веществ: транспортные предприятия (нефтепродукты), целлюлозно-бумажные и лесоперерабатывающие комбинаты (лигнины), мясокомбинаты (белковые соединения), сельскохозяйственные и фекальные стоки и т.д. Органические загрязнения попадают в водоем разными путями, главным образом со сточными водами и дождевыми поверхностными смывами с почвы.

В естественных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями, претерпевая аэробное биохимическое окисление с образованием двуокиси углерода. При этом на окисление потребляется растворенный в воде кислород. В водоемах с большим содержанием органических веществ большая часть РК потребляется на биохимическое окисление, лишая таким образом кислорода другие организмы. При этом увеличивается количество организмов, более устойчивых к низкому содержанию РК, исчезают кислородолюбивые виды и появляются виды, терпимые к дефициту кислорода. Таким образом, в процессе биохимического окисления органических веществ в воде происходит уменьшение концентрации РК, и эта убыль косвенно является мерой содержания в воде органических веществ. Соответствующий показатель качества воды, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ, называется биохимическим потреблением кислорода (БПК).

Определение БПК основано на измерении концентрации РК в пробе воды непосредственно после отбора, а также после инкубации пробы. Инкубацию пробы проводят без доступа воздуха в кислородной склянке (т.е. в той же посуде, где определяется значение РК) в течение времени, необходимого для протекания реакции биохимического окисления. Так как скорость биохимической реакции зависит от температуры, инкубацию проводят в режиме постоянной температуры (20±1)°С, причем от точности поддержания значения температуры зависит точность выполнения анализа на БПК. Обычно определяют БПК за 5 суток инкубации (БПК5)*, однако содержание некоторых соединений более информативно характеризуется величиной БПК за 10 суток или за период полного окисления (БПК10 или БПКполн соответственно). Погрешность в определении БПК может внести также освещение пробы, влияющее на жизнедеятельность микроорганизмов и способное в некоторых случаях вызывать фотохимическое окисление. Поэтому инкубацию пробы проводят без доступа света (в темном месте).

Величина БПК увеличивается со временем, достигая некоторого максимального значения – БПКполн, причем загрязнители различной природы могут повышать (понижать) значение БПК. Динамика биохимического потребления кислорода при окислении органических веществ в воде приведена на рис. 8.

Рис. 8. Динамика биохимического потребления кислорода:
а – легкоокисляющиеся («биологически мягкие») вещества – сахара, формальдегид, спирты, фенолы и т.п.;
в – нормально окисляющиеся вещества – нафтолы, крезолы, анионогенные ПАВ, сульфанол и т.п.;
с – тяжело окисляющиеся («биологически жесткие») вещества – неионогенные ПАВ, гидрохинон и т.п.

Таким образом, БПК – количество кислорода в миллиграммах, требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях, без доступа света, при 20°С, за определенный период в результате протекающих в воде биохимических процессов. Ориентировочно принимают, что БПК5 составляет около 70% БПКполн, но может составлять от 10 до 90% в зависимости от окисляющегося вещества.

Особенностью биохимического окисления органических веществ в воде является сопутствующий ему процесс нитрификации, искажающий характер потребления кислорода (рис. 9).

Рис. 9. Изменение характера потребления кислорода при нитрификации.

Нитрификация протекает под воздействием особых нитрифицирующих бактерий – Nitrozomonas, Nitrobacter и др. Эти бактерии обеспечивают окисление азотсодержащих соединений, которые обычно присутствуют в загрязненных природных и некоторых сточных водах, и тем самым способствуют превращению азота сначала из аммонийной в нитритную, а затем и нитратную формы. Соответствующие процессы описываются уравнениями:


где: Q – энергия, высвобождающаяся при реакциях.

Процесс нитрификации происходит и при инкубации пробы в кислородных склянках. Количество кислорода, пошедшее на нитрификацию, может в несколько раз превышать количество кислорода, требуемое для биохимического окисления органических углеродсодержащих соединений. Начало нитрификации можно зафиксировать по минимуму на графике суточных приращений БПК за период инкубации. Нитрификация начинается приблизительно на 7-е сутки инкубации (см. рис. 9), поэтому при определении БПК за 10 и более суток необходимо вводить в пробу специальные вещества – ингибиторы, подавляющие жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий, но не влияющие на обычную микрофлору (т.е. на бактерии – окислители органических соединений). В качестве ингибитора применяют тиомочевину (тиокарбамид), который вводят в пробу либо в разбавляющую воду в концентрации 0,5 мг/мл.

В то время как и природные, и хозяйственно-бытовые сточные воды содержат большое количество микроорганизмов, способных развиваться за счет содержащихся в воде органических веществ, многие виды промышленных сточных вод стерильны или содержат микроорганизмы, которые не способны к аэробной переработке органических веществ. Однако микробы можно адаптировать (приспособить) к присутствию различных соединений, в том числе токсичных. Поэтому при анализе таких сточных вод (для них характерно, как правило, повышенное содержание органических веществ) обычно применяют разбавление водой, насыщенной кислородом и содержащей добавки адаптированных микроорганизмов. При определении БПКполн. промышленных сточных вод предварительная адаптация микрофлоры имеет решающее значение для получения правильных результатов анализа, т.к. в состав таких вод часто входят вещества, которые сильно замедляют процесс биохимического окисления, а иногда оказывают токсическое действие на бактериальную микрофлору.

Для исследования различных промышленных сточных вод, которые трудно подвергаются биохимическому окислению, используемый метод может применяться в варианте определения полного БПК (БПКполн.).

Если в пробе очень много органических веществ, к ней добавляют разбавляющую воду. Для достижения максимальной точности анализа БПК анализируемая проба или смесь пробы с разбавляющей водой должна содержать такое количество кислорода, чтобы во время инкубационного периода произошло снижение его концентрации на 2 мг/л и более, причем остающаяся концентрация кислорода спустя 5 суток инкубации должна составлять не менее 3 мг/л. Если же содержание РК в воде недостаточно, то пробу воды предварительно аэрируют для насыщения кислородом воздуха**. Наиболее правильным (точным) считается результат такого определения, при котором израсходовано около 50% первоначально присутствующего в пробе кислорода.

В поверхностных водах величина БПК5 колеблется в пределах от 0,5 до 5,0 мг/л; она подвержена сезонным и суточным изменениям, которые, в основном, зависят от изменения температуры и от физиологической и биохимической активности микроорганизмов. Весьма значительны изменения БПК5 природных водоемов при загрязнении сточными водами.

Норматив на БПКполн. не должен превышать: для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования – 3 мг/л, для водоемов культурно-бытового водопользования – 6 мг/л. Соответственно можно оценить предельно-допустимые значения БПК5 для тех же водоемов, равные примерно 2 мг/л и 4 мг/л.

Определение концентрации растворенного кислорода при анализе воды на БПК может выполняться различными методами. Наиболее распространен для определения РК при анализе БПК метод йодометрического титрования – метод Винклера (подробно описан в разделе «Растворенный кислород»).

Мешающее влияние на определение БПК оказывают процессы, происходящие в пробе в промежуток времени между отбором пробы и ее обработкой в лаборатории. Для исключения этого влияния начинать определение необходимо сразу же на месте отбора пробы. При этом следует соблюдать те же условия, что и при работе в лаборатории (хранение пробы в темноте, без доступа воздуха, при температуре 20°С).

Поскольку анализ на БПК связан с определением РК, мешающее влияние на результат анализа могут оказывать те же примеси, которые оказывают мешающее влияют на определение РК (взвешенные и окрашенные вещества, биологически активные взвешенные вещества, восстановители и окислители). Следует отметить, что мешающее влияние указанные компоненты оказывают, как правило, в концентрациях, встречающихся только в сточных и загрязненных поверхностных водах.

В полевом варианте предлагаемый метод определения БПК*** предусматривает определение БПК5 для относительно незагрязненных и обычно достаточно насыщенных кислородом природных поверхностных вод, поэтому аэрацию проб, добавление разбавляющей воды и введение ингибиторов нитрификации не проводится. Используемый метод применим для арбитражного анализа поверхностных и сточных вод при содержании органических веществ, соответствующем потреблению кислорода на их окисление до 6 мг/л. Однако при высоком содержании органических веществ в воде данный метод в предлагаемом, упрощенном, варианте не может дать точных результатов (весь РК расходуется еще до окончания 5-дневной инкубации), поэтому необходимо применять разбавление пробы незагрязненной аэрированной водой.

Альтернативным методом определения БПК может быть метод с электродным (потенциометрическим) измерением концентрации РК с помощью оксиметра. При этом следует иметь в виду все вышеизложенные особенности БПК как показателя качества воды, а также биохимические процессы, протекающие в пробе.

Оборудование, реактивы и принадлежности для определения растворенного кислорода методом Винклера (см. раздел «Растворенный кислород»); кислородные калиброванные склянки для инкубирования проб; чашки Петри; термостат-инкубатор, обеспечивающий поддержание температуры (20±1)°С.

1. Отберите пробы воды в кислородные склянки (не менее 3 шт.) как описано в методе определения РК.
Примечание. Для получения представительной пробы отбор проб воды проводите, по возможности, на удалении от берегов, дна, водных растений и т.п., которые могут быть источниками выделений в воду органических веществ или/и микроорганизмов.

2. В первой склянке сразу же фиксируйте кислород и определите концентрацию РК.

3. Другие склянки – инкубационные (две или больше) поместите в темноте в инкубатор через водяной затвор из чашки Петри, как показано на рисунке (это воспрепятствует контакту воды в склянке с воздухом).
Примечание. Инкубации желательно подвергнуть несколько проб, т.к. в случае получения ошибочных результатов (об этом можно судить по сходимости анализов проб, см. главу 3) выполнить анализ повторно будет уже невозможно.

4. По истечении 5 суток инкубации в склянках определите концентрацию остаточного РК как среднее арифметическое результатов по каждой инкубационной склянке.

5. Рассчитайте значение БПК5 в мг/л по формуле:
БПК5 = С1 – С2 ,
где: С1 – концентрация РК в первоначальной пробе, мг/л;
С2 – средняя концентрация РК по истечение периода инкубации, мг/л.

* Может определяться также БПК10 (за 10 суток) и БПКполн. (за 20 суток), при этом окисляется около 90 и 99% органических веществ соответственно.

** Для определения БПК необходимым фактором является не абсолютное количество РК в начале окисления, а достаточное его количество для окисления органических соединений. При этом после окисления остаточная концентрация РК в воде также должна иметь измеряемое значение.

*** Полевой вариант метода является адаптированным вариантом метода, приведенного в РД 52.24.420-95 и ИСО 5815.

источник

В воде источников водоснабжения обнаружено несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп. Органические соединения природного происхождения (гуминовые вещества, различные амины и другие) — способны изменять органолептические свойства воды, и по этой причине они должны быть удалены в процессе водоподготовки.

Несомненно, что органические вещества техногенного происхождения при поступлении их с питьевой водой могут неблагоприятно действовать на организм. Аналитический контроль их содержания в питьевой воде затруднен не только ввиду громадного их числа, но и вследствие того, что многие из них весьма неустойчивы и в воде происходит их непрерывная трансформация. Поэтому при аналитическом контроле невозможно идентифицировать все органические соединения, присутствующие в питьевой воде.

Однако многие органические вещества обладают выраженными органолептическими свойствами (запахом, вкусом, цветом, способностью к пенообразованию), что позволяет их выявить и ограничить их содержание в питьевой воде. Примерами таких веществ являются: синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), в незначительных (нетоксических) концентрациях образующие пену; фенолы, придающие воде специфический запах; многие фосфорорганические соединения.

В природной воде водоемов всегда присутствуют органические вещества. Их концентрации могут быть иногда очень малы (например, в родниковых и талых водах). Природными источниками органических веществ являются разрушающиеся останки организмов растительного и животного происхождения, как живших в воде, так и попавших в водоем с листвы, по воздуху, с берегов. Кроме природных, существуют также техногенные источники органических веществ: транспортные предприятия (нефтепродукты), целлюлозно-бумажные и лесоперерабатывающие комбинаты (лигнины), мясокомбинаты (белковые соединения), сельскохозяйственные и фекальные стоки и т.д. Органические загрязнения попадают в водоем разными путями, главным образом со сточными водами и дождевыми поверхностными смывами с почвы.

Интегральное содержание органических веществ оценивается по показателям БПК и ХПК.

Биохимическое и химическое потребление кислорода — БПК и ХПК , принятые в гигиене, гидрохимии и экологии, интегральные показатели, характеризующие содержание в воде нестабильных (неконсервативных) органических веществ, трансформирующихся в воде путем гидролиза, окисления и других процессов. Содержание таких веществ выражается через количество кислорода, необходимое для их окисления в резко кислой среде перманганатом (БПК) или бихроматом (ХПК). К таким веществам относят алифатические кислоты, некоторые эфиры, амины, спирты.

В естественных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями, претерпевая аэробное биохимическое окисление с образованием CO2. При этом на окисление потребляется растворенный в воде кислород (РК). В водоемах с большим содержанием органических веществ большая часть кислорода потребляется на биохимическое окисление, лишая, таким образом, кислорода другие организмы. Поэтому увеличивается количество организмов, более устойчивых к низкому содержанию кислорода, исчезают кислородолюбивые виды. Таким образом, в процессе биохимического окисления органических веществ в воде происходит уменьшение концентрации кислорода, и эта убыль косвенно является мерой содержания в воде органических веществ. Соответствующий показатель качества воды, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ, называется биохимическим потреблением кислорода (БПК).

БПК — это количество кислорода в (мг), требуемое для окисления находящихся в 1 литре воды органических вещества в аэробных условиях, без доступа света, при 20 °С, за определённый период в результате протекающих в воде биохимических процессов.

Определение БПК основано на измерении концентрации РК в пробе воды непосредственно после отбора, а также после инкубации пробы. Инкубацию пробы проводят без доступа воздуха в кислородной склянке (то есть в той же посуде, где определяется значение РК) в течение времени, необходимого для протекания реакции биохимического окисления. Так как скорость биохимической реакции зависит от температуры, инкубацию проводят в режиме постоянной температуры (20±1) °С, причем от точности поддержания значения температуры зависит точность выполнения анализа на БПК. Обычно определяют БПК за 5 суток инкубации (БПК5). Может определяться также БПК10 за 10 суток и БПКполн. за 20 суток (при этом окисляется около 90 % и 99 % органических веществ соответственно). Ориентировочно принимают, что БПК5 составляет около 70 % БПКполн., но может составлять от 10 % до 90 % в зависимости от окисляющегося вещества. Погрешность в определении БПК может внести также освещение пробы, влияющее на жизнедеятельность микроорганизмов и способное в некоторых случаях вызывать фотохимическое окисление. Поэтому инкубацию пробы проводят без доступа света.

В поверхностных водах величина БПК5 колеблется в пределах от 0,5 до 5,0 мг/л; она подвержена сезонным и суточным изменениям, которые, в основном, зависят от изменения температуры и от физиологической и биохимической активности микроорганизмов. Весьма значительны изменения БПК5 природных водоемов при загрязнении сточными водами.

Таблица 1. Величины БПК5 в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов) БПК5, мг O2/дм 3
Очень чистые 0,5–1,0
Чистые 1,1–1,9
Умеренно загрязненные 2,0–2,9
Загрязненные 3,0–3,9
Грязные 4,0–10,0
Очень грязные 10,0

Норматив на БПКполн. не должен превышать: для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования — 3 мг/л для водоемов культурно-бытового водопользования — 6 мг/л. Соответственно можно оценить предельно-допустимые значения БПК5 для тех же водоемов, равные 2 мг/л и 4 мг/л.

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях, называется окисляемостью или ХПК. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая.

Являясь интегральным (суммарным) показате­лем, ХПК в настоящее время считается одним из наиболее инфор­мативных показателей антропогенного загрязнения вод. Этот по­казатель, в том или ином варианте, используется повсеместно при контроле качества природных вод, исследовании сточных вод и др. Результаты определения окисляемости выражаются в милли­граммах потребленного кислорода на 1 литр воды (мгО/л).

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК).

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О/дм 3 ; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О/дм 3 .

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.

Таблица 2. Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов) ХПК, мг О/дм 3
Очень чистые 1
Чистые 2
Умеренно загрязненные 3
Загрязненные 4
Грязные 5–15
Очень грязные >15

Однако не все органические вещества в равной степени уча­ствуют в реакции химического окисления. Так же, как и при биохи­мическом окислении, при химическом окислении можно выделить группы легко, нормально и тяжело окисляющихся органических веществ. Поэтому всегда существует разница между теоретически возможным и практически достигаемым значениями ХПК. Мешают точному определению ХПК в первую очередь, хлорид-анионы, как правило, содержащиеся в природных и, особенно, в сточных водах. Определению также мешают нитриты, часто присутствующие в водах, прошедших биохимическую очистку.

Нормативы на ХПК в воде водоемов: для питьевой воды – 5,0 мгО/л (для перманганатной окисляемости), ХПК – 15 мгО/л.

источник

Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней главным образом растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Общая жесткость подразделяется на карбонатную, обусловленную концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН>8.3) катионов кальция и магния, и некарбонатную — концентрацию в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот. Поскольку при кипячении воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты, которые выпадают в осадок, карбонатную жесткость называют временной или устранимой. Остающаяся после кипячения жесткость называется постоянной. Результаты определения жесткости обычно выражают в мг-экв/дм 3 . В естественных условиях ионы кальция, магния и других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. Жесткость воды колеблется в широких пределах. Вода с жесткостью менее 4 мг-экв/дм 3 cчитается мягкой, от 4 до 8 мг-экв/дм 3 — средней жесткости, от 8 до 12 мг-экв/дм 3 — жесткой и выше 12 мг-экв/дм 3 — очень жесткой. Общая жесткость колеблется от единиц до десятков, иногда сотен мг-экв/дм 3 , причем карбонатная жесткость составляет до 70-80% от общей жесткости [31]. Обычно преобладает (до 70%) жесткость, обусловленная ионами кальция; однако, в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%. Жесткость морской воды и океанов значительно выше (десятки и сотни мг-экв/дм 3 ). Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего значения в период половодья.

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая. Наиболее высокая степень окисления достигается методами бихроматной и иодатной окисляемости воды. Выражается в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 дм 3 воды [3], [14]. Состав органических веществ в природных водах формируется под влиянием многих факторов. К числу важнейших относятся внутриводоемные биохимические процессы продуцирования и трансформации, поступления из других водных объектов, с поверхностным и подземным стоком, с атмосферными осадками, с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей. Соотношение содержащихся в воде легко- и трудноокисляемых веществ в значительной мере влияет на окисляемость воды в условиях того или иного метода ее определения. В поверхностных водах органические вещества находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях. Последние в рутинном анализе отдельно не учитываются, поэтому различают окисляемость фильтрованных (растворенное органическое вещество) и нефильтрованных (общее содержание органических веществ) проб. Величины окисляемости природных вод изменяются в пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов в литре в зависимости от общей биологической продуктивности водоемов, степени загрязненности органическими веществами и соединениями биогенных элементов, а также от влияния органических веществ естественного происхождения, поступающих из болот, торфяников и т.п. Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость по сравнению с подземными (десятые и сотые доли миллиграмма на 1 дм 3 ), исключение представляют воды нефтяных месторождений и грунтовые воды, питающиеся за счет болот. Горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2-3 мг О2/дм 3 , реки равнинные — 5-12 мг О2/дм 3 , реки с болотным питанием — десятки миллиграммов на 1 дм 3 [24].Окисляемость незагрязненных поверхностных вод проявляет довольно отчетливую физико-географическую зональность:

Окисляемость подвержена закономерным сезонным колебаниям. Их характер определяется, с одной стороны, гидрологическим режимом и зависящим от него поступлением органических веществ с водосбора и, с другой,- гидробиологическим режимом. В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК). В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мгО2/дм 3 ; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мгО2/дм 3 . В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.Для вычисления концентрации углерода, содержащегося в органических веществах значение ХПК (мг/дм 3 ) умножается на 0.375 (коэффициент, равный отношению количества вещества эквивалента углерода к количеству вещества эквивалента кислорода).

Степень загрязнения воды органическими соединениями определяют как количество кислорода, необходимое для их окисления микроорганизмами в аэробных условиях. Биохимическое окисление различных веществ происходит с различной скоростью. К легкоокисляющимся («биологически мягким») веществам относят формальдегид, низшие алифатические спирты, фенол, фурфурол и др. Среднее положение занимают крезолы, нафтолы, ксиленолы, резорцин, пирокатехин, анионоактивные ПАВ и др. Медленно разрушаются «биологически жесткие» вещества гидрохинон, сульфонол, неионогенные ПАВ и др. В лабораторных условиях наряду с БПКполн. определяется БПК5 — биохимическая потребность в кислороде за 5 суток. В поверхностных водах величины БПК5 изменяются обычно в пределах 0,5-4 мгO2/дм 3 и подвержены сезонным и суточным колебаниям. Oпределение БПК5 в поверхностных водах используется с целью оценки содержания биохимически окисляемых органических веществ, условий обитания гидробионтов и в качестве интегрального показателя загрязненности воды. Необходимо использовать величины БПК5 при контролировании эффективности работы очистных сооружений [3]. Сезонные изменения зависят в основном от изменения температуры и от исходной концентрации растворенного кислорода. Влияние температуры сказывается через ее воздействие на скорость процесса потребления, которая увеличивается в 2-3 раза при повышении температуры на 10 o C. Влияние начальной концентрации кислорода на процесс биохимического потребления кислорода связано с тем, что значительная часть микроорганизмов имеет свой кислородный оптимум для развития в целом и для физиологической и биохимической активности. Суточные колебания величин БПК5 также зависят от исходной концентрации растворенного кислорода, которая может в течение суток изменяться на 2,5 мг/дм 3 в зависимости от соотношения интенсивности процессов его продуцирования и потребления. Весьма значительны изменения величин БПК5 в зависимости от степени загрязненности водоемов.

Степень загрязнения (классы водоемов) БПК5
Очень чистые 0,5 — 1,0
Чистые 1,1 — 1,9
Умеренно загрязненные 2,0 — 2,9
Загрязненные 3,0 — 3,9
Грязные 4,0 — 10,0
Очень грязные > 10,0

Для водоемов, загрязненных преимущественно хозяйственно-бытовыми сточными водами, БПК5 составляет обычно около 70% БПКполн.. В зависимости от категории водоема величина БПК5 регламентируется следующим образом: не более 3 мгO2/дм 3 для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мгO2 /дм 3 для водоемов хозяйственно-бытового и культурного водопользования. Для морей (I и II категории рыбохозяйственного водопользования) пятисуточная потребность в кислороде (БПК5) при 20 о С не должна превышать 2 мгO2/дм 3 .

Полным биохимическим потреблением кислорода (БПКполн.) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается. Для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных) определяют БПК20, считая что эта величина близка к БПКполн.Полная биологическая потребность в кислороде БПКполн. для внутренних водоемов рыбохозяйственного назначения (I и II категории) при 20 о С не должна превышать 3 мгO2 /дм 3 .

Растворенный кислород находится в природной воде в виде молекул O2. На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, следует отнести:

  • процесс абсорбции кислорода из атмосферы;
  • выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза;
  • поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом.

Абсорбция кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного объекта. Скорость этого процесса повышается с понижением температуры, с повышением давления и понижением минерализации. Аэрация — обогащение глубинных слоев воды кислородом — происходит в результате перемешивания водных масс, в том числе ветрового, вертикальной температурной циркуляции и т.д. Фотосинтетическое выделение кислорода происходит при ассимиляции диоксида углерода водной растительностью (прикрепленными, плавающими растениями и фитопланктоном). Процесс фотосинтеза протекает тем сильнее, чем выше температура воды, интенсивность солнечного освещения и больше биогенных (питательных) веществ (P,N и др.) в воде. Продуцирование кислорода происходит в поверхностном слое водоема, глубина которого зависит от прозрачности воды (для каждого водоема и сезона может быть различной — от нескольких сантиметров — до нескольких десятков метров). К группе процессов, уменьшающих содержание кислорода в воде, относятся реакции потребления его на окисление органических веществ: биологическое (дыхание организмов), биохимическое (дыхание бактерий, расход кислорода при разложении органических веществ) и химическое (окисление Fe 2+ , Mn 2+ , NO2 — , NH4 + , CH4 , H2S). Скорость потребления кислорода увеличивается с повышением температуры, количества бактерий и других водных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохимическому окислению. Кроме того, уменьшение содержания кислорода в воде может происходить вследствие выделения его в атмосферу из поверхностных слоев и только в том случае, если вода при данных температуре и давлении окажется пересыщенной кислородом. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода варьирует в широких пределах — от 0 до 14 мг/дм 3 — и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Суточные колебания зависят от интенсивности процессов его продуцирования и потребления и могут достигать 2,5 мг/дм 3 растворенного кислорода. В зимний и летний периоды распределение кислорода носит характер стратификации. Дефицит кислорода чаще наблюдается в водных объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в эвтрофированных водоемах, содержащих большое количество биогенных и гумусовых веществ [31]. Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере направление и скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений. Кислородный режим оказывает глубокое влияние на жизнь водоема. Минимальное содержание растворенного кислорода, обеспечивающее нормальное развитие рыб, составляет около 5 мгO2/дм 3 . Понижение его до 2 мг/дм 3 вызывает массовую гибель (замор) рыбы. Неблагоприятно сказывается на состоянии водного населения и пересыщение воды кислородом в результате процессов фотосинтеза при недостаточно интенсивном перемешивании слоев воды. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого и санитарного водопользования содержание растворенного кислорода в пробе, отобранной до 12 часов дня, не должно быть ниже 4 мг/дм 3 в любой период года; для водоемов рыбохозяйственного назначения концентрация растворенного в воде кислорода не должна быть ниже 4 мг/дм 3 в зимний период (при ледоставе) и 6 мг/дм 3 — в летний [35]. Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыб, а также как косвенная характеристика оценки качества поверхностных вод и регулирования процесса очистки стоков. Она существенна для аэробного дыхания и является индикатором биологической активности (т.е. фотосинтеза) в водоеме.

источник

Вода незагрязненных водоемов в зависимости от температуры (от 30ºС до 0 ºС) содержит 8-14 мг/л кислорода в насыщенном состоянии при атмосферном давлении. Поступающие в водоем вместе со сточными водами бактерии и некоторые химические вещества потребляют для своего окисления растворенный в воде кислород, понижая тем самым содержание его в воде.

При очень низком содержании кислорода жизнедеятельность в водоеме затухает, интенсивность процессов самоочищения снижается, а иногда и почти прекращается. Процесс окисления поступающих в водоем вместе со сточными водами веществ может быть разделен на три стадии, характеризующиеся определенной последовательностью расходования кислорода.

Вначале идет процесс химического окисления легко и трудно окисляющихся соединений, затем биохимическое окисление органических веществ, и, наконец, нитрификация азотсодержащих веществ с образованием солей азотной кислоты.

Если первая стадия (чисто химическое потребление кислорода) не длительна, то вторая (биохимическое окисление), в зависимости от температуры сточной воды и концентрации органических веществ — длится несколько суток. Процесс нитрификации может происходить более продолжительное время (до 40 – 50 суток).

Практическое значение имеет вторая фаза окисления сточных вод, протекающая при участии микроорганизмов в присутствии растворенного в воде свободного кислорода, в результате которой сточная вода приобретает способность не загнивать.

Под влиянием микроорганизмов органическое вещество сточных вод постепенно минерализуется, требуя для своего окисления все меньше кислорода (происходит распад органического вещества).

БПК сточных вод при этом постепенно уменьшается до момента полной минерализации, когда кислород уже не расходуется.

Биохимическое потребление кислорода (БПК) определяется количеством кислорода в мг/л, которое требуется для окисления находящихся в воде органических веществ, что устанавливается по разности в содержании кислорода в момент взятия пробы и спустя определенное время, например 5 суток (БПК ).

При относительно сильном загрязнении воды открытых водоемов может оказаться, что спустя 5 суток в ней совсем не окажется кислорода. Поэтому анализ начинают с того, что исследуемую воду предварительно взбалтывают в продолжении 1 мин в присутствии воздуха для насыщения ее кислородом. Потом определяют растворенный кислород в одной части ее пробы сразу же после взбалтывания, а в другой – спустя 5 суток выстаивания в темном месте при t = 18 – 20ºС.

Полное окисление происходит где-то за 20 суток, но для практических целей обычно определяют БПК через 5 суток и только для более полной качественной характеристики сточной воды в ней определяют БПК и БПК .

Растворенный в воде кислород находят по методу Винклера. Принцип данного метода основан на том, что гидроокись двухвалентного марганца MnO (белый осадок) поглощает свободный кислород, образуя двуокись марганца MnO (бурый осадок).

Осадок растворяют в соляной кислоте. При этом выделяется йод в количестве, эквивалентном содержанию в воде растворенного кислорода. Выделившийся йод оттитровывается раствором гипосульфита (тиосульфата натрия) в присутствии крахмала:

2MnCl + O + 4NaOH = 2MnO + 4NaCl + 2H O;

MnO + 2KI + 4HCl = MnCl + I + 2KCl + 2H O;

I + 2Na S O = Na S O + 2NaI

Цель анализа – провести оценку качества сточной воды по результатам ее анализов на БПК.

Принцип метода анализа основан на определении убыли растворенного в воде кислорода за определенное время (5 или 20 суток).

— раствор хлористого марганца: 50 г MnCl растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды;

— смесь едкого натрия и йодистого калия: 32 г х.ч. гидроокиси натрия растворяют в 100 см 3 воды и затем прибавляют 2 г йодистого калия.

Раствор, подкисленный соляной или серной кислотами, не должен давать синей окраски с крахмалом;

— 0,02 н. раствор тиосульфата натрия (титр устанавливают по бихромату калия);

— склянка с притертой пробкой вместимостью 250 см 3 ;

Ход определения

Две одинаковые склянки с притертыми пробками вместимостью 250 см 3 заполняют испытуемой водой и закрывают пробками так, чтобы под ними не было ни одного пузырька воздуха.

В одной пробе содержание кислорода определяют сразу, в другой — через 5 суток. Причем пробу хранят в темноте при комнатной температуре.

В склянку сразу после взятия анализируемой на содержание кислорода пробы, сразу после взятия пробы, вводят пипеткой 1 см 3 раствора хлористого марганца и 3 – 4 см 3 щелочного раствора йодистого калия.

При этом пипетку опускают до дна склянки и постепенно поднимают по мере вытекания из нее реактива. Затем склянку тут же осторожно закрывают пробкой. При этом часть жидкости, эквивалентная объему введенных растворов реактивов, вытесняется. Содержимое склянки перемешивают, переворачивая ее не менее 15 раз. После 10 – минутного отстаивания, когда жидкость над осадком просветлеет, образовавшийся осадок гидроокиси марганца растворяют добавлением 1 см 3 концентрированной серной кислоты. Для полного растворения осадка склянку встряхивают. Затем из нее отбирают в коническую колбу адекватную часть жидкости, равную точно 200 см 3 раствора, и титруют выделившийся йод 0,02 н. раствором тиосульфата натрия. К концу титрования, когда раствор приобретает бледно – желтый цвет, в него добавляют 0,5%-ный раствор крахмала и продолжают титрование до его обесцвечивания.

Формула для определения содержания кислорода в воде (в мг на 1л) имеет вид

,

где О — концентрация кислорода в воде, мг/ дм 3 ;

А — количество 0,02 н. раствора тиосульфата натрия, затраченного на титрование, см 3 ;

К – поправочный коэффициент тиосульфата натрия;

V — объем воды, взятый из склянки для титрования, см 3 .

Содержание кислорода в другой склянке, хранившейся в течение 5 суток (или другое время), устанавливают подобным же способом.

Формула для расчета БПК имеет вид

,

где Х – искомое БПК , мг/ дм 3 О ;

А — содержание растворенного кислорода в воде до инкубации, мг/ дм 3 ;

А — содержание растворенного кислорода в воде после инкубации, мг/ дм 3 .

источник

Стоки, сбрасываемые в канализацию населённых пунктов, предприятий подлежат обеззараживанию, очистке, также происходит их самоочистка. Процедуры нужны для недопущения нанесения вреда экологии. До и после обработки нечистоты имеют различную степень органического насыщения, определяющуюся параметром ХПК сточных вод.

Параметры, характеризующие состояние стоков, основаны на расходе кислорода (гидролиз, окисление). В лабораториях измеряют биохимическое потребление кислорода (БПК) и химическое потребление кислорода (ХПК).

БПК оценивает объём кислорода, израсходованный аэробами на окись, разложение частиц органического происхождения. Значение вычисляют, замеряя количество О2, использованного без доступа света за конкретное время (пять — двадцать суток).

Показатель ХПК, определяющий объём органики в воде, выражается миллиграммами окислителя на литр жидкости.

Состав стоков меняется под влиянием независимых причин:

  • биохимические процессы;
  • наличие в составе атмосферных осадков;
  • происхождение, характер сточной воды (бытовые промышленные, хозяйственные, поверхностные, подземные);
  • сезонные явления.

От указанных влияний зависит состав стоков, способность их к соединению с кислородом, поскольку некоторые химические вещества, попадающие в воду, не вступают в реакцию с окислителем. Выбор реактивов для определения ХПК обусловлен составом жидкости.

Несмотря на то что с помощью БПК и ХПК оценивают загрязнение воды, эти показатели отличаются. Как было указано выше, принцип действия лежит в окислении органических соединений. БПК представляет собой биохимический процесс, а ХПК — химический.

Уровень загрязнения биохимически определяется с помощью микроорганизмов в специальной среде (без света) и инкубационном периоде (до двадцати суток). При химическом процессе, чистоту определяют, используя окислители. Срок выполнения анализа сточных вод не превышает четырнадцать дней.

Химическое потребление кислорода показывает общий объём органических веществ в стоках, тогда как БПК даёт оценку загрязнения конкретного объёма воды.

ХПК сточных вод – это индекс уровня их загрязнения. Для заключения применяют такие способы:

Первый способ предпочтителен для загрязнённой воды. При выполнении используют бихромат калия, серную кислоту. Для реакции бихромного окисления применяют катализатор — сульфат серебра, ускоряющий процесс, но не оставляющий следов пребывания в исследуемом образце. Удаление хлоридов проводят с применением сульфата ртути.

Реакция перманганатного окисления происходит с участием перманганата калия и серной кислоты.

Как было указано выше, БПК анализируется от пяти до двадцати суток. Период, за который был проведён анализ обозначают как БПК5 или полное.

Индекс 5 возле аббревиатуры обозначает, что анаэробное воздействие на органические соединения длилось пять суток. По истечении этого времени измеряются полученные показатели количества использованного кислорода в литре сточной воды.

Период для получения полного анализа равен двадцати суткам. Это максимальный срок для процесса окисления микроорганизмами. За это время потребляется весь задействованный в реакции окислитель. Полный период потребления обусловлен характером органических соединений в образце сточной воды.

Для анализа жидкости посредством биохимического потребления применяют скляночный способ. Лаборанты подсчитывают объём кислорода в образцах до инкубационного периода и после него. Материалы содержат при температуре двадцать градусов без света на протяжении времени, нужного для соединения находящихся в сточной воде органических соединений с кислородом.

Три склянки наполняют одинаковым количеством исследуемого материала. Пробы с кислотностью 6-8 pH нагревают (охлаждают) до температуры 20 градусов, насыщают окислителем, взбалтывая на протяжении минуты. Содержимое одной ёмкости проверяют на количество О2, а пробы двух других оставляют в термостате на срок от пяти суток. По завершении инкубационного периода измеряют содержание окислителя обеих ёмкостей. Среднее количество кислорода образцов пересчитывается на литр.

В БПК методике результат рассчитывают исходя из разницы показателей первой пробы, среднего количества двух других.

Промышленные предприятия, коммунальные службы выполняют регулярную очистку сточных вод, после которой, нечистоты должны соответствовать нормативам, закреплённым законодательно (табл.1).

Таблица 1: норма использования кислорода

Параметр (мг/дм³) Характеристика воды
0-2 Чистая
3-4 Средне чистая
4-15 Средне загрязнённая
больше 15 Загрязнённые

Суть рассмотрения указанных параметров отличается принципом проходящих реакций. Различны пограничные значения биохимического, химического потребления О2.

Соотношение ХПК и БПК в сточной воде обусловлено характером, составом сточной жидкости. Разница между обозначенными параметрами увеличивается, если полнота биохимического окисления недостаточна. Такое соотношение свидетельствует о низком уровне пригодности нечистот для очистки биологическими методами.

Оценка разницы указанных коэффициентов способствует разработке, подбору действенных способов очистки сточной воды.

Нечистоты разного происхождения имеют различный состав и характеристики. Большой объём органических соединений, требует много реактива для окисления. Высокие показатели ХПК и БПК говорят о чрезмерном насыщении воды органикой.

Загрязнённая, недостаточно очищенная жидкость несёт вред окружающей среде по двум причинам:

  1. Попадание вредных веществ в водоёмы. Существует риск отравления животных, их гибели. Накопление органических соединений в почве чревато попаданием заражённых растений в пищу.
  2. Кислорода, используемого бактериями для окисления органики в естественной среде (вне лаборатории), не хватает для жизни живым организмам водоёма (рыбы, растения).

Как было указано выше, химическое потребление О2 и его биохимическое потребление — основные индексы уровня органических соединений в стоках.

ХПК представляет собой индекс суммарного насыщения нечистот органикой. Поскольку с его помощью оценивают уровень органических частиц, находящихся во всём объёме сточной жидкости.

Биохимическое потребление определяет количество окисляемых аэробами частиц в литре. Органикой насыщены все сточные воды, но её масса должна соответствовать тому, что окисляется естественным путём.

Если параметры загрязнения воды превышают допустимые нормы, предприятия, сбрасывающие нечистоты, проводят их обработку. Для этого вводят в эксплуатацию очистные сооружения. Станции по обработке стоков бывают разного типа, принципа действия, размера.

Процесс очистки воды проходит три стадии по снижению коэффициентов потребления кислорода. Уменьшение значений происходит на всех этапах, но обусловлено характеристиками и происхождением. После каждой стадии, выполняют контрольный забор проб, используя прибор для измерения.

Местом образования сточной жидкости объясняется её состав, уровень загрязнения. Бытовые стоки содержат органические соединения, моющие средства, мусор. Уровень потребления кислорода таких нечистот находится на низком и среднем уровне. Это обусловлено тем, что органика быстро полностью окисляется.

Промышленные сточные воды содержат компоненты иного характера, а состав стоков зависит от отрасли, в которой они образовались:

  • жиры;
  • соли металлов;
  • нефтепродукты;
  • взвешенные вещества;
  • фосфаты.

Показатели загрязнения такой воды высокие, поскольку кислорода (заменителя) для реакции требуется значительное количество.

Сточные жидкости проходят через очистительные сооружения. Независимо от типа очистителя, чтобы достигнуть норматив БПК и ХПК сточных вод, обработка жидкости происходит в четыре этапа:

  1. Фильтрация, отстаивание жировых плёнок и крупного мусора.
  2. Проводится окисление, растворение органических веществ и примесей специальными препаратами с целью обеззараживания.
  3. Химическими, физико-химическими методами (абсорбция, электродиализ, обратный осмос) удаляются соли металлов, мелкие примеси.
  4. Выведение, обезвоживание шлама. Способ не снижает параметры загрязнения, но улучшает качество воды.

Если после обработки уровень загрязнения не снизился до параметров нормы, надо изменить технологию очистки или модернизировать оборудование.

Химическое потребление кислорода – информативный показатель степени загрязнения сточной воды. Несоответствие нечистот нормативам несёт серьёзный урон окружающей среде.

источник

Заместитель Председателя
Государственного комитета РФ
по охране окружающей среды
________________ А.А. Соловьянов

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ БИОХИМИЧЕСКОЙ
ПОТРЕБНОСТИ В КИСЛОРОДЕ ПОСЛЕ n -ДНЕЙ ИНКУБАЦИИ
(БПКполн.) В ПОВЕРХНОСТНЫХ ПРЕСНЫХ, ПОДЗЕМНЫХ
(ГРУНТОВЫХ), ПИТЬЕВЫХ, СТОЧНЫХ И ОЧИЩЕННЫХ
СТОЧНЫХ ВОДАХ.

Методика допущена для целей государственного
экологического контроля.

Настоящий документ устанавливает методику количественного химического анализа проб природных поверхностных пресных, грунтовых, сточных и очищенных сточных вод для определения в них биохимического потребления кислорода после n-дней (БПКполн.) инкубации.

Для анализа с содержанием БПКполн. выше 300 мг/дм 3 проводят дополнительные разбавления.

Диапазон измеряемых концентраций биохимического потребления кислорода от 0,5 до 1000 мг О2/дм 3 .

1.1. Метод определения биохимического потребления кислорода основан на способности микроорганизмов потреблять растворенный кислород при биохимическом окислении органических и неорганических веществ в воде.

1.2. Биохимическое потребление кислорода определяют количеством кислорода в мг/дм 3 , которое требуется для окисления находящихся в воде углеродосодержащих органических веществ, в аэробных условиях в результате биохимических процессов.

Читайте также:  Литература об химическом анализе воды

За полное биохимическое потребление кислорода (БПКполн.) принимается окончательная минерализация биохимически окисляющихся органических веществ до начала процесса нитрификации (появление нитритов в исследуемой пробе в концентрации 0,1 мг/дм 3 ).

1.3. По разности содержания растворенного кислорода в обогащенной растворенным кислородом и зараженной аэробными микроорганизмами исследуемой воде до и после инкубации в стандартных условиях устанавливается значение БПК. Разбавлением исследуемой воды обеспечивается достаточное содержание кислорода для его потребления микроорганизмами.

1.4. Метод заключается в разбавлении исследуемой пробы различными объемами специально приготовленной разбавляющей воды с большим содержанием растворенного кислорода, зараженной аэробными микроорганизмами, с добавками, подавляющими нитрификацию.

Уменьшение содержания кислорода за определенный период инкубации в темном месте, при контрольной температуре, в полностью заполненной и герметически закрытой пробкой склянке, обусловлено, главным образом, протекающими в аэробных условиях бактериальными биохимическими процессами, которые приводят к минерализации органического вещества. Время, необходимое на полную минерализацию, зависит от природы органического вещества.

После измерения концентрации растворенного кислорода до и после инкубационного периода рассчитывается масса кислорода, поглощенного из одного дм 3 воды. Величина уменьшения кислорода в склянке, умноженная на степень разведения, дает численную величину БПК, выраженную в мг О2/дм 3 .

Настоящая методика обеспечивает получение результатов анализа с погрешностями, не превышающими значений, приведенных в таблицах 1 и 2.

Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости и воспроизводимости
методики при определении растворенного кислорода йодометрическим методом

Показатель точности (границы относительной погрешности при вероятности Р = 0,95), ± d , %

Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости), s r, %

Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), s R, %

Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости и воспроизводимости
методики при определении растворенного кислорода амперометрическим методом

Показатель точности (границы относительной погрешности при вероятности Р = 0,95), ± d , %

Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости), s r, %

Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), s R, %

Значения показателя точности методики используют при:

— оформлении результатов анализа, выдаваемых лабораторией;

— оценке деятельности лабораторий на качество проведения испытаний;

— оценке возможности использования результатов анализа при реализации методики в конкретной лаборатории.

Термостат с водяным охлаждением, обеспечивающий постоянную температуру 20 ± 1 °С марки ОН-1125;

*) термометр от 0 до 100 °С 2-го класса точности по ГОСТ 28498; *)

весы лабораторные 2 класса точности, ГОСТ 24104;

*) весы технические 4-го класса точности, ТУ 25-06-385-77 или аналоги; *)

*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 14 заседания НТК ГУАК Госкомэкологии России от 03.12.98 г. и протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

сушильный электрический шкаф;

холодильник для хранения проб, обеспечивающий температуру 2 ¸ 4 °С;

аппараты для встряхивания типа АВУ-1, АВУ-6п, АВУ-10р ТУ 64-1-1081;

БПК-тестер или оксиметр любой модификации, позволяющий воспроизводить метрологические характеристики, приведенные в таблице 2;

мешалка магнитная, ТУ 25-11-834-73;

насос вакуумный любого типа;

аквариумный микрокомпрессор АЭН, ТУ 16-064,011;

аппарат для дистилляции воды, ТУ 64-1-2-2718;

колбы плоскодонные узкогорлые (ГОСТ Р 50222) *) с пришлифованной стеклянной пробкой (конусы по ГОСТ Р 50222) *) вместимостью 250 см 3 , калиброванные с точностью до 0,1 см 3 ;

*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 14 заседания НТК ГУАК Госкомэкологии России от 03.12.98 г. и протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

эксикаторы диаметром 140, 190, 250 мм, ГОСТ 25336;

вставки для эксикаторов диаметром 128, 175, 230 мм, ГОСТ 9147;

мензурки или цилиндры мерные вместимостью 25;

пипетки 2 класса точности вместимостью 10,0;

бюретки 1 класса точности, ГОСТ 29251* ) ;

*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 14 заседания НТК ГУАК Госкомэкологии России от 03.12.98 г. и протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

колбы мерные 100; 250; 500; 1000 см 3 , 1-го класса точн., ГОСТ 1770;

колбы конические ТС, ТХС вместимостью 250;

воронки лабораторные В-75-110 ХС;

трубки хлоркальциевые ТХ-II-1-17(25), ГОСТ 25336;

стаканчики для взвешивания (бюксы), ГОСТ 25336;

склянки и банки стеклянные с винтовым горлом, с прокладкой и крышкой или с притертой пробкой для отбора и хранения проб и реактивов вместимостью 500; 1000; 1500 *) ; 2000 см 3 , ТУ 6-19-6-70;

*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 14 заседания НТК ГУАК Госкомэкологии России от 03.12.98 г. и протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

флаконы и банки цилиндрические полиэтиленовые с навинчивающимися крышками для отбора и хранения проб и реактивов вместимостью 100; 250; 500; 1000; 2000 см 3 , ТУ 6-19-45-74;

бумажные фильтры обеззоленные «синяя лента», ТУ 6-09-1678;

фильтры стеклянные класса ПОР-40, ГОСТ 23336;

ткани шелковые (мельничный газ) № 19 — 25, ГОСТ 4403;

крахмал растворимый картофельный, ГОСТ 10163;

калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный, ГОСТ 2493;

*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 14 заседания НТК ГУАК Госкомэкологии России от 03.12.98 г. и протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

натрий сернистокислый, ГОСТ 195, стандарт-титр, ТУ 6-09-2540;

железо (III) хлористое 6-водное, ГОСТ 4147;

натрий фосфорнокислый двузамещенный 12-водный, ГОСТ 4172;

калий фосфорнокислый однозамещенный, ГОСТ 4198;

калий гидроокись, ТУ 6-09-5-2322;

кальций хлористый, ГОСТ 4460;

сульфаминовая кислота, ТУ 6-09-2437;

магний сернокислый 7-водный, ГОСТ 4523;

глютаминовая кислота ч.д.а., ТУ 6-09-07-1091;

Реактивы для определения концентрации растворенного кислорода йодометрическим методом:

марганец хлористый 4-водный, ГОСТ 612 или

марганец сернокислый 5-водный или 7-водный, ГОСТ 435;

натрий серноватокислый 5-водный, ГОСТ 27068, или

стандарт-титр 0,1 моль/дм 3 эквивалента, ТУ 6-09-2540;

натрий хлорноватистый с содержанием активного хлора не менее 3 %, или известь медицинская;

Все реактивы должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч.

Допускается использование реактивов изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже ч.д.а.

4.1. При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007.

4.2. Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019.

4.3. Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004.

4.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, освоивший данную методику.

Измерения проводятся в следующих условиях:

температура окружающего воздуха (20 ± 5) °С;

атмосферное давление (84,0 — 106,7) кПа (630 — 800 мм.рт.ст);

относительная влажность (80 ± 5) %;

напряжение сети (220 ± 10) В;

частота переменного тока (50 ± 1) Гц.

Отбор проб производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» *) .

*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 14 заседания НТК ГУАК Госкомэкологии России от 03.12.98 г. и протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

Используется полиэтиленовая посуда, а при наличии в воде нефти, углеводородов, моющих средств и пестицидов используются банки из темного стекла.

Посуда для отбора проб и анализа должна быть химически чистой. Она промывается смесью бихромата калия и серной кислоты (хромовой смесью), тщательно водопроводной водой, затем 3 — 4 раза дистиллированной водой. Не разрешается пользоваться поверхностно-активными веществами и органическими растворителями.

Посуду для отбора проб сушат на воздухе, а используемую для анализа, за исключением мерной, сушат в сушильном шкафу при 160 °С в течение 1 часа. Запрещается сушить колбы на колышках. Сосуды для отбора проб должны быть четко промаркированы.

Колбы для инкубации на определение БПК объемом 250 см 3 должны быть откалиброваны с точностью до 0,1 см 3 . Колбу тщательно моют, высушивают (снаружи и изнутри) и взвешивают вместе с пробкой на технических весах с точностью до 0,01 г. Затем наполняют ее дистиллированной водой до краев и закрывают стеклянной пробкой так, чтобы под пробкой не оставалось пузырьков воздуха. Обтирают склянку досуха и снова взвешивают с точностью до 0,01 г.

Разность в весе даст массу воды в объеме склянки, которую для перевода на объем следует разделить при температуре воды 15 °С — на 0,998, при 20 °С — на 0,997 и при 25 °С — на 0,996.

Химически чистая посуда для определения БПК должна храниться с закрытыми стеклянными притертыми пробками или завинчивающимися крышками.

7.2.1. Для отбора глубинных проб воды из озер, водохранилищ, прудов и рек следует использовать батометры системы Молчанова, Рутнера или Скадовского-Зернова.

Для отбора проб поверхностных пресных вод с глубины не более 0,5 м используется бутыль с привязанной пробкой, которую помещают в футляр или пробоотборник с грузом. Футляр снабжен петлей, к которой привязывают веревку с размеченными отрезками, указывающими глубину погружения. На требуемой глубине, с помощью привязанной к пробке веревки выдергивают пробку из горла бутыли. После заполнения бутыли водой (на поверхности воды не появляются пузырьки воздуха) ее поднимают на поверхность.

7.2.2. Пробы сточной воды с глубины 0,5 м отбираются пробоотборником любого типа.

7.2.3. Отбор природных и сточных вод следует производить в местах наибольшего перемешивания.

7.2.4. На очистных сооружениях отбирать пробы для анализа на БПК следует до системы хлорирования, т.к. активный хлор является мешающим определению веществом. Если необходимо проанализировать пробу после хлорирования, следует удалить из исследуемой воды свободный хлор (см. раздел 7.8.3).

7.2.5. При взятии проб измеряют температуру воды. Для этого используют термометр от 0 до 100 °С, 2-го класса точности по ГОСТ 28498 *) . Для определения температуры на месте взятия пробы, 1 дм 3 воды наливают в склянку, нижнюю часть термометра погружают в воду и через 5 мин отсчитывают показания, держа его вместе со склянкой на уровне глаз. Точность определения ± 0,5 °С.

*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 14 заседания НТК ГУАК Госкомэкологии России от 03.12.98 г. и протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

7.2.6. Не допускается консервирование проб, предназначенных для определения в них БПК.

7.2.7. Отобранные пробы наливают, предварительно ополаскивая отбираемой водой, в банки или флаконы объемом 1,5 дм 3 , заполняя их до краев и закрыв без пузырей воздуха пришлифованными стеклянными пробками или полиэтиленовыми крышками. Под полиэтиленовые крышки подкладываются тефлоновые или из алюминиевой фольги прокладки. Пробы упаковываются в деревянные ящики для переноски проб и прокладываются бумагой или ветошью.

При транспортировке не держать пробы на свету.

7.2.8. При отборе пробы составляется протокол по утвержденной форме, в котором указывается цель пробоотбора, число, время, место отбора пробы, температура воды, предполагаемые загрязняющие вещества, номер пробы, ФИО отбиравшего. На бутыль наклеивается этикетка с указанием номера пробы, места и даты отбора.

Необходимо анализировать пробы тотчас же после отбора. В том случае, если обработать пробу сразу после отбора невозможно, ее следует хранить не более 24 часов при температуре 4 °С.

БПК определяют в натуральной (взболтанной) пробе при осуществлении экоаналитического контроля за соблюдением нормативов качества.

БПК определяют в отстоянной и фильтрованной пробе при осуществлении производственного контроля за эффективностью технологического процесса очистки сточных вод на разных стадиях.

7.4.1. Определение в натуральной (взболтанной) пробе. В лаборатории перед началом определения проба тщательно перемешивается (с помощью встряхивающего аппарата или вручную).

7.4.2. Определение после отстаивания. Проба отстаивается в цилиндрах в течение 2 часов. Сифоном отбирают в бутыль для анализа верхние 3/4 прозрачного слоя жидкости над осадком, не захватывая взмученный осадок.

7.4.3. Определение в фильтрованной пробе. Проба тщательно перемешивается и фильтруется через обеззоленный фильтр «синяя лента».

Дистиллированная вода, применяемая для приготовления всех растворов и разбавляющей воды, не должна содержать веществ, влияющих на определение БПК (меди более 0,01 мг/дм 3 , цинка более 1 мг/дм 3 , свободного хлора, хлорамина, органических веществ и кислот). Дистиллированную воду для приготовления разбавляющей воды хранят тщательно защищенной от какого бы то ни было загрязнения при температуре 20 °С. Сосуды для этой воды нельзя использовать для других целей.

7.5.1. Разбавляющую воду готовят из дистиллированной воды, полученной накануне анализа, выдержанной при температуре 20 °С; ее насыщают кислородом воздуха, аэрируя до концентрации растворенного кислорода не менее 8 мг/дм 3 и не более 9 мг/дм 3 . Можно обогащать кислородом воду длительным встряхиванием бутыли, наполненной на 2/3 дистиллированной водой.

В день применения в разбавляющей воде измеряют содержание растворенного O 2 , затем добавляют 0,3 г/дм 3 бикарбоната натрия для доведения рН до оптимальных значений.

рН разбавляющей воды должна быть в диапазоне 7,0 — 8,0.

В разбавляющую воду добавляют фосфорные и аммонийные соли, гексагидрат хлорида железа, хлорид кальция и сульфат магния для создания устойчивой буферной системы, которая позволяет поддерживать постоянное значение рН в течение любого времени инкубации, не изменяющееся при выделении CO 2 (продукт метаболизма бактерий).

7.5.1.1. Растворы солей для приготовления разбавляющей воды.

Фосфатный буферный раствор рН = 7,2.

8,5 г однозамещенного фосфорнокислого калия (KH 2 PO 4 ), 21,75 г двузамещенного фосфорнокислого калия (K 2 HPO 4 ), 33,4 г двузамещенного фосфорнокислого натрия 12-водного (Na 2 HPO 4 × 12Н2O) и 1,7 г хлорида аммония (NH 4 Cl) растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 дм 3 .

22,5 г MgSO 4 × 7Н2O ч.д.а. растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм 3 .

0,25 г FeCl 3 × 6Н2O ч.д.а. растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм 3 .

27,5 г СаСl 2 ч.д.а. безводного растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм 3 .

Растворы хранят в темноте, при комнатной температуре не более месяца. Не используют при появлении осадка.

В день анализа к 1 дм 3 разбавляющей воды прибавляют 1 см 3 фосфатного буферного раствора, 1 см 3 раствора сульфата магния, 1 см 3 раствора хлорида кальция, 1 см 3 раствора хлорида железа.

7.5.1.2. Заражение микрофлорой.

В разбавляющую воду в день анализа добавляют бактериальную затравку. (При анализе сточных вод сооружений биологической очистки такой затравки не требуется). Бактериальную затравку добавляют при исследовании искусственно приготовленных растворов, производственных сточных, олиготрофных поверхностных пресных, грунтовых, глубоко очищенных и обеззараженных сточных вод.

Бактериальная затравка может отбираться из разных источников, при приготовлении разбавляющей воды используется один из предлагаемых вариантов:

а) Сточные воды с городских сооружений биологической очистки, отобранные после песколовок. Добавляют 0,3 — 1,0 см 3 на 1 дм 3 разбавляющей воды.

б) Аквариумная вода. Добавляют 5,0 — 10,0 см 3 на 1 дм 3 разбавляющей воды.

в) Речная вода. Добавляют 10,0 — 20,0 см 3 на 1 дм 3 разбавляющей воды.

7.5.1.3. Подавление нитрифицирующих бактерий.

Наличие нитрификации в поверхностных пресных, биологически очищенных и слабо загрязненных сточных водах может существенно исказить результат определения БПК. Для подавления нитрификации в день анализа в разбавляющую воду добавляют ингибитор — раствор тиомочевины или аллилтиомочевины — так, чтобы концентрация его в разбавляющей воде составляла 0,5 мг/дм 3 , для чего 1 см 3 раствора тиомочевины добавляют на каждый 1 дм 3 разбавляющей воды.

7.5.1.4. Проверка степени чистоты разбавляющей воды холостым опытом.

При определении БПК5 или БПКполн. четыре кислородные колбы заполняют разбавляющей водой, в двух определяют кислород сразу в день исследования («нулевой» день), время между разбавлением пробы и определением кислорода в «нулевой» день не должно превышать 15 мин. В остальных двух колбах, которые помешают в термостат вместе с анализируемыми пробами, — через 5 суток. Разница средней концентрации кислорода в пробе холостого опыта нулевого дня и через 5-суточный срок инкубации не должна превышать 0,5 мг/дм 3 кислорода.

7.5.2.1. Йодистый калий, 10 %-ный водный раствор.

Навеску 10 г KI помещают в коническую колбу, растворяют в 90 см 3 дистиллированной воды.

7.5.2.2. Серная кислота, водный раствор 1:50.

1 часть концентрированной серной кислоты осторожно добавляют к 50 частям дистиллированной воды, перемешивают.

7.5.2.3. Сульфит натрия, водный раствор 0,025 н.

Раствор сульфита натрия готовят из стандарт-титра разбавлением в четыре раза дистиллированной водой.

7.5.2.4. Тиомочевина, водный раствор.

Навеску 500 мг тиомочевины растворяют в 1 дм 3 дистиллированной воды.

7.5.2.5. Крахмал, 0,5 %-ный водный раствор.

Растирают в ступке 5 г крахмала с небольшим количеством холодной дистиллированной воды. В кипящую дистиллированную воду объемом 1 дм 3 вливают растертый крахмал, постоянно перемешивают при кипячении 3 — 5 минут, затем охлаждают. В охлажденный раствор для консервации прибавляют салициловую кислоту — 1,25 г на 1 дм 3 раствора крахмала или 2 — 3 капли хлороформа. Срок хранения не более 2 недель.

7.5.2.6. Щелочной раствор йодида калия с азидом натрия.

В 700 см 3 дистиллированной воды растворяют 700 г КОН и 150 г KI, отдельно растворяют 10 г NaN 3 в 40 см 3 дистиллированной воды, оба раствора смешивают и доводят объем до 1 дм 3 , если раствор не прозрачен, его отстаивают, а затем сифонируют.

7.5.2.7. Соляная кислота, 0,5 моль/дм 3 раствор.

40 см 3 концентрированной соляной кислоты (d = 1,19) добавляют к 500 см 3 дистиллированной воды и доводят объем до 1 дм 3 .

7.5.2.8. Гидроксид натрия, 0,5 моль/дм 3 раствор.

Навеску 20 г гидроксида натрия растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 дм 3 .

7.5.3.1. Раствор хлорида (сульфата) марганца.

210 г MnCl 2 ·4Н2O, или 260 г MnSO 4 × 5Н2O, или 290 г MnSO 4 × 7H 2 O растворяют в 300 — 350 см 3 дистиллированной воды, фильтруют в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доливают дистиллированной водой до метки на колбе. Хранят в плотно закрытой склянке.

7.5.3.2. Щелочной раствор йодида калия (или натрия).

15 г KI (или 18 г NaI × 2Н2O) растворяют в 20 см 3 , а 50 г NaOH — в 50 см 3 дистиллированной воды. Полученные растворы смешивают в мерной колбе вместимостью 100 см 3 и доводят объем дистиллированной водой до метки на колбе. При наличии мути раствор фильтруют. Хранят в склянке из темного стекла с плотной резиновой пробкой.

340 см 3 концентрированной соляной кислоты добавляют к 170 см 3 дистиллированной воды.

Вместо раствора соляной кислоты можно использовать раствор серной кислоты (1:4). Для его приготовления 100 см 3 концентрированной серной кислоты осторожно при перемешивании добавляют к 400 см 3 дистиллированной воды.

Проверку чистоты растворов соли марганца, йодида калия (или натрия), соляной или серной кислоты и их очистку осуществляют, как описано в п. 7.6.

7.5.3.4. Раствор тиосульфата натрия с концентрацией 0,02 моль/дм 3 эквивалента.

При использовании стандарт-титра его растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 500 см 3 , затем отбирают 50 см 3 полученного раствора, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доводят объем дистиллированной воды до метки.

Для приготовления раствора из навески 2,5 г Na 2 S 2 O 3 × 5Н2O переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до метки на колбе. В качестве консерванта к полученному раствору добавляют 3 см 3 хлороформа.

Перед определением точной концентрации раствор выдерживают не менее 5 суток. Хранят в склянке из темного стекла, закрытой пробкой с вставленным в нее сифоном с бюреткой и хлоркальциевой трубкой, заполненной гранулированным КОН или NaOH .

Точную концентрацию раствора тиосульфата натрия определяют по п. 7.7 не реже 1 раза в неделю.

7.5.3.5. Фторид калия, 40 %-ный раствор.

40 г фторида калия растворяют в 60 см 3 дистиллированной воды. Хранят в полиэтиленовой посуде.

7.5.3.6. Смешанный раствор сульфата и гипохлорита натрия.

50 г сульфата натрия растворяют в 160 см 3 дистиллированной воды и добавляют такое количество раствора гипохлорита натрия, чтобы смешанный раствор содержал около 0,3 % активного хлора. Раствор хранят в темной склянке в холодильнике не более 1 месяца.

При отсутствии готового раствора гипохлорита натрия его готовят из хлорной извести и карбоната натрия следующим образом: 35 г Na 2 СО3 растворяют в 85 см 3 дистиллированной воды, к 50 г хлорной извести добавляют 85 см 3 дистиллированной воды, тщательно размешивают, добавляют весь раствор карбоната натрия и вновь перемешивают, при этом масса загустевает, затем начинает разжижаться. Массу фильтруют через фильтр «синяя лента» на воронке Бюхнера. Полученный раствор гипохлорита натрия хранят в склянке из темного стекла в холодильнике.

Для определения содержания активного хлора в растворе гипохлорита натрия в коническую колбу вместимостью 250 см 3 вносят 50 см 3 дистиллированной воды, 1 см 3 раствора гипохлорита, 1 г сухого KI, 10 см 3 раствора соляной кислоты (2:1), тщательно перемешивают, выдерживают 5 минут в темном месте и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия до появления светло-желтого окрашивания, затем после добавления 1 см 3 раствора крахмала — до полного обесцвечивания.

Концентрацию активного хлора вычисляют по формуле:

где Сах концентрация активного хлора, %;

СТ — концентрация тиосульфата натрия, моль/дм 3 эквивалента;

V Т — объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование гипохлорита натрия, см 3 .

7.5.3.7. Смешанный раствор сульфата натрия и роданида калия.

50 г сульфата натрия и 2 г роданида калия растворяют в 200 см 3 дистиллированной воды.

7.5.3.8. Сульфаминовая кислота, 40 %-ный раствор.

4 г сульфаминовой кислоты растворяют в 10 см 3 дистиллированной воды. Хранят в холодильнике.

Для проверки чистоты йодида калия 1 г KI растворяют в 100 см 3 свежепрокипяченной и охлажденной до комнатной температуры дистиллированной воды, приливают 10 см 3 раствора соляной кислоты (2:1) и 1 см 3 раствора крахмала. Если в течение 5 минут голубая окраска не появляется, реактив пригоден для использования. В противном случае йодид калия должен быть очищен от свободного йода.

Читайте также:  Лурье анализ производственных сточных вод

Для этого 30 — 40 г KI помещают в воронку Бюхнера и промывают при перемешивании охлажденным до 3 — 5 °С этиловым спиртом до появления бесцветной порции последнего. Промытый КI сушат в темноте между листами фильтровальной бумаги в течение суток. Хранят в плотно закрытой склянке из темного стекла. Проверку чистоты и очистку NaJ проводят аналогичным образом.

7.6.2. Раствор хлорида (сульфата) марганца.

К 100 см 3 свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воды добавляют 1 см 3 раствора соли марганца, 0,2 г сухого йодида катая (проверенного на чистоту), 5 см 3 раствора соляной кислоты и 1 см 3 раствора крахмала. Отсутствие через 10 мин синей окраски указывает на чистоту реактива. В противном случае для очистки раствора на каждые 100 см 3 его добавляют около 1 г безводного карбоната натрия, хорошо перемешивают, отстаивают в течение суток, а затем фильтруют.

К 50 см 3 дистиллированной воды добавляют 1 см 3 раствора крахмала, 1 г сухого чистого йодида калия и 10 см 3 раствора соляной (или серной) кислоты. Если в течение 5 мин не появится синяя окраска, кислота может быть использована в анализе, в противном случае следует заменить исходный реактив.

В колбу для титрования вносят 80 — 90 см 3 дистиллированной воды, 10 см 3 стандартного раствора бихромата калия, добавляют 1 г сухого KI и 10 см 3 раствора соляной кислоты. Раствор перемешивают, выдерживают 5 мин в темном месте и титруют раствором тиосульфата натрия до появления слабожелтой окраски. Затем добавляют 1 см 3 раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.

Повторяют титрование и, если расхождение между величинами объемов титранта не более 0,05 см 3 , за результат принимают их среднее значение. В противном случае повторяют титрование до получения результатов, отличающихся не более чем на 0,05 см 3 .

Точную концентрацию раствора тиосульфата натрия находят по формуле:

где С т — концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм 3 эквивалента;

С д — концентрация раствора бихромата калия, моль/дм 3 эквивалента;

VT — объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование, см 3 ;

V д — объем раствора дихромата калия, взятый для титрования, см 3 .

7.8.1. Перед определением БПК в натуральной пробе воду тщательно перемешивают. Таким образом, предотвращают ошибку, вызванную изменением физических свойств грубодисперсных примесей или выпадением некоторых растворенных веществ в период между отбором пробы и ее обработкой.

7.8.2. Кислые или щелочные исследуемые воды нейтрализуют приготовленными растворами соляной кислоты или гидроксида натрия (до рН 7,0 — 9,0).

К пробе сточных вод прибавляют рассчитанное количество щелочи или кислоты. Требуемое количество определяют титрованием аликвотной части пробы соответствующим раствором.

7.8.3. При определении БПК очищенной сточной воды, подвергавшейся обработке хлором или хлорной известью, предварительно удаляют избыток активного хлора. При содержании хлора не более 0,5 мг/дм 3 воде дают постоять 1 — 2 часа.

Воды, содержащие активный хлор более 0,5 мг/дм 3 , перед определением обрабатывают сульфитом натрия, количество которого определяют титрованием. К 100 см 3 пробы добавляют 10 см 3 разбавленной серной кислоты, 10 см 3 раствора йодистого калия и титруют раствором сульфита натрия с применением раствора крахмала в качестве индикатора (п. 7.5.2).

К пробе для определения БПК добавляют эквивалентное количество раствора сульфита натрия, рассчитанное по результату титрования. Если проба содержит активный хлор, указанную обработку повторяют. Если активный хлор полностью устранен, то пробу используют для определения БПК.

7.8.4. Если анализу подвергается сточная вода, содержащая нитриты (промышленные сточные воды или воды после биохимической очистки), то перед определением БПК нитриты разрушают, добавляя щелочной раствор йодида калия с азидом натрия. Контролируют разрушение нитритов визуально по исчезновению слаборозового окрашивания или с помощью фотоколориметра.

7.8.5. Пробы, содержащие большое количество водорослей или планктона, перед анализом фильтруют через мельничный газ (шелковое сито № 19 — 25). Результаты определения БПК в этих водах будут сомнительными.

Основные условия для получения достоверных результатов биохимического потребления кислорода — инкубация пробы при постоянной температуре 20 °С без доступа воздуха и света.

Кроме основных условий при определении необходимо соблюдать следующие правила:

проба должна быть насыщена вначале опыта кислородом (около 8 мг/дм 3 при температуре 20 °С);

потребление кислорода во время инкубационного периода должно быть около 50 % (минимальное потребление 2 мг/дм 3 );

остаточная концентрация кислорода после срока инкубации должна быть не менее 3 мг/дм 3 .

Относительно чистые речные и очищенные сточные воды с содержанием БПК5 до 5 мг/дм 3 можно исследовать без разбавления.

Исследуемую воду наливают в лаборатории в бутыль не более чем на 2/3 объема, устанавливают температуру воды 20 °С (нагреванием на водяной бане или охлаждением) и сильно встряхивают для насыщения кислородом до 8 мг/дм 3 . После этого сифоном исследуемой водой заполняют, слегка переполняя, необходимое количество кислородных колб. При определении БПК5 наполняется шесть колб, при определении БПКполн. — шестнадцать. Предварительно каждую колбу ополаскивают приблизительно 30 см 3 пробы. Наполненные кислородные колбы закрывают притертой пробкой так, чтобы внутри не оставалось пузырьков воздуха. В двух кислородных колбах тотчас же (не более 15 мин) определяют кислород.

Остальные колбы с испытуемой водой помещают в термостат. Можно применять специальные колбы, снабженные притертыми стеклянными колпачками. В последние наливают испытуемую воду, и они служат водяным затвором. Кислородные колбы хранят при температуре 20 °С в темноте в течение необходимого времени инкубации, (при определении БПК5 в течение 5 суток, а при определении БПКполн. — до появления в пробе нитритов 0,1 мг/дм 3 ).

Для анализа пробы на нитриты можно наполнять испытуемой водой дополнительные склянки объемом 25 см 3 и инкубировать их в тех же условиях. Через 2, 5, 7, 10, 15, 20 и 25 суток от начала инкубации вынимают из термостата по две колбы с испытуемой водой, определяют в них растворенный кислород и содержание нитритов.

В расчете используют результат содержания растворенного кислорода в той колбе, где остаточное содержание растворенного кислорода после срока инкубации не менее 3 мг/дм 3 и потреблено около 50 % кислорода. Если это условие выполняется в обеих колбах, вычисляют средний результат из двух колб.

Для загрязненных речных и сточных вод с БПК5 выше 6 мг/дм 3 требуется предварительное разбавление пробы.

Определение производят в разбавленной пробе по разности содержания кислорода до и после инкубации в стандартных условиях.

Для разбавления пробы применяют искусственно приготовленную разбавляющую воду (п. 7.5).

При приготовлении разбавлений температура исследуемой пробы должна соответствовать температуре 18 — 20 ° С.

Для расчета необходимых разбавлений пробы следует ожидаемое содержание БПК в пробе разделить на 4 — 5 (поскольку в воде после инкубации при правильном разбавлении должно остаться 4 — 5 мг/дм 3 кислорода). Если нельзя предположить ожидаемое БПК, необходимое разбавление рассчитывается по результатам определения бихроматной окисляемости (ХПК). Условно принимают биохимическое потребление кислорода 50 % ХПК, а поскольку в воде после инкубации должно остаться 4 — 5 мг/дм 3 кислорода, вычисленное значение (ХПК : 2) делят на 4 или 5. Полученный результат показывает, во сколько раз надо разбавить анализируемую воду.

Пробы, для которых нельзя примерно рассчитать величину БПК, берут в двух и более разбавлениях. Результаты, полученные при анализе проб с различным разбавлением, не должны быть одинаковыми. Наиболее достоверным является результат определения, при котором израсходовано около 50 % первоначально содержащегося кислорода.

При определении БПК в воде, содержащей большое количество промышленных сточных вод, могут возрастать значения БПК с увеличением степени разведения. В этих случаях берут максимальное значение БПК, которое получено при наибольшем разведении.

В мерную колбу вместимостью 1 дм 3 наливают хорошо перемешанную испытуемую жидкость, отбирают пипеткой определенный объем и вносят в другую колбу (цилиндром отмеряются объемы больше 50 см 3 ). Затем доливают до метки разбавляющей водой и хорошо перемешивают; полученную смесь сифоном, опущенным до дна колбы, наливают в шесть (если определяется БПК5) или 16 (если определяется БПКполн.) кислородные колбы объемом 250 см 3 , закрывают пробкой, следя за тем, чтобы внутри не осталось пузырьков воздуха. Затем оставшейся смесью заполняют колпачки от колб и, наклонив колбу, вставляют их в колпачки с водой, вытесняя из них воду, чтобы не осталось пузырьков воздуха. Для каждого разбавления заполняют две колбы.

В первых двух кислородных колбах немедленно определяют кислород. Все остальные колбы (4 при определении БПК5 и 10 — 14 при определении БПКполн.) помещают в термостат при 20 °С для инкубации.

Через 2, 5, 7, 10, 15, 20 и 25 суток от начала инкубации вынимают из термостата по две колбы с испытуемой водой, определяют в них растворенный кислород и содержание нитритов. Нитриты определяют в воде, налитой в колпачок колбы, который снимают так же, как надевали.

Если в пробе начался процесс нитрификации, (что определяют по образованию нитритов в концентрации, превышающей 0,1 мг/дм 3 ) определение БПК полное считают законченным. При появлении на пятые сутки следов нитритов следующее определение проводят через 5 — 8 суток. При отсутствии в лаборатории колб с пришлифованными стеклянными колпачками для контроля процесса нитрификации в термостат можно ставить дополнительно наполненные испытуемой и разбавляющей водой 12 неградуированных склянок объемом 25 см 3 и в них определять содержание нитритов по истечению установленного срока инкубации. Наиболее точным считается определение БПК в пробах, где нитрификация только началась.

где X — величина БПК n , мг/дм 3 кислорода;

Сх1 — содержание растворенного кислорода до инкубации, мг/дм 3 ;

Сх2 — то же, после инкубации, мг/дм 3 .

где X — величина БПК, мг O 2 /дм 3 ;

Сх1 — содержание растворенного кислорода в исследуемой воде до инкубации, мг/дм 3 ;

Сх2 — то же, после инкубации, мг/дм 3 ;

Сy 1 — содержание растворенного кислорода в разбавляющей воде до инкубации, мг/дм 3 ;

Сy 2 — то же, после инкубации, мг/дм 3 ;

для которых выполняется следующее условие:

где r — предел повторяемости, значения которого приведены в таблицах 3 и 4.

Значения пределов повторяемости при определении растворенного
кислорода йодометрическим методом (Р = 0,95)

Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных определений), r, %

Значения пределов повторяемости при определении растворенного
кислорода амперометрическим методом с БПК-тестером (Р = 0,95)

Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных определений), r, %

При невыполнении условия (1) могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

Расхождение между результатами анализа, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата анализа, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение. Значения предела воспроизводимости приведены в таблицах 5 и 6.

Значения пределов воспроизводимости при определении растворенного
кислорода йодометрическим методом (Р = 0,95)

Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами измерений, полученными в разных лабораториях), R, %

Значения пределов воспроизводимости при определении растворенного
кислорода амперометрическим методом с БПК-тестером (Р = 0,95)

Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами измерений, полученными в разных лабораториях), R, %

При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

10.1. Определение содержания растворенного кислорода в диапазоне от 0,1 до 15,0 мг/дм 3 йодометрическим методом

Принцип метода. Йодометрический метод определения концентрации растворенного кислорода основан на его реакции с гидроксидом марганца (II) и определении образовавшихся более окисленных соединений марганца последующим йодометрическим титрованием. Реактивы и приготовление необходимых растворов по п. 3 и п. 7.5.3.

Определение растворенного кислорода в пробах на БПК, при отсутствии в исследуемой воде восстановителей.

Вынув из колбы с исследуемой водой (объем 250 см 3 ) притертую пробку, фиксируют растворенный кислород, для чего в колбу вводят отдельными пипетками 2 см 3 раствора хлорида (сульфата) марганца и 2 см 3 щелочного раствора йодида калия. Пипетку погружают каждый раз до половины колбы и по мере выливания раствора поднимают вверх. Затем быстро закрывают колбу стеклянной пробкой таким образом, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха и содержимое тщательно перемешивают 15 — 20-кратным переворачиванием колбы до равномерного распределения осадка в воде. Из колбы при добавлении реактивов выливается 4 см 3 испытуемой воды, на эту потерю при расчете вводят соответствующую поправку.

Колбы с зафиксированными пробами помещают в темное место для отстаивания (не менее 10 мин и не более 24 ч).

После того, как отстоявшийся осадок будет занимать менее половины высоты колбы, к пробе приливают 10 см 3 раствора соляной кислоты (раствор 2:1), или 4 см 3 раствора серной кислоты (п. 7.5.3.3) *) , погружая при этом гашетку до осадка (не взмучивать) и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Вытеснение из колбы части прозрачной жидкости для анализа значения не имеет.

Колбу закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают.

Для титрования используют весь объем воды в калиброванной склянке БПК *) , (пипетку предварительно ополаскивают этим раствором), переносят его в колбу для титрования и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия (если предполагаются, что содержание кислорода менее 3 мг/дм 3 — из микробюретки) до тех пор, пока он не станет светло-желтым.

*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 14 заседания НТК ГУАК Госкомэкологии России от 03.12.98 г. и протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

Затем прибавляют 1 см 3 свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.

Обработка результатов измерений.

Массовую концентрацию растворенного в воде кислорода находят по формуле:

где Сх — массовая концентрация растворенного кислорода в анализируемой пробе воды, мг/дм 3 ;

Ct — концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм 3 эквивалента;

Vt — объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование, см 3 ;

V — вместимость кислородной колбы, см 3 ;

V 1 — суммарный объем растворов хлорида марганца и йодида калия, добавленных в колбу при фиксации растворенного кислорода, см 3 ;

8,0 — масса миллиграмм — эквивалента кислорода, мг.

Определение растворенного кислорода в пробах на БПК n в присутствии в исследуемой воде восстановителей.

В присутствии восстановителей последовательность анализа изменяется. В колбу с исследуемой водой добавляют 1 см 3 раствора соляной кислоты и 1 см 3 смешанного раствора гипохлорита и сульфата натрия. Колбу закрывают пробкой, перемешивают и оставляют в темном месте. Через 30 минут для устранения избытка непрореагировавшего гипохлорита добавляют 2 см 3 смешанного раствора роданида калия и сульфата натрия.

Пробу перемешивают и через 10 минут выполняют фиксацию и определение кислорода.

При содержании в анализируемой воде более 1 мг/дм 3 железа в пробу перед добавлением раствора кислоты следует внести 1 см 3 раствора фторида калия. Добавление всех растворов в колбу с пробой осуществляют, погружая пипетку примерно до половины колбы и поднимая ее вверх по мере выливания раствора. В этом случае при определении содержания кислорода вычитают из емкости колбы не 4 см 3 , а сумму объемов всех прибавленных реактивов.

10.2. Определение содержания растворенного кислорода в диапазоне от 0,1 мг/дм 3 до 10,0 мг/дм 3 амперометрическим методом

Принцип метода. Действие преобразователя концентрации кислорода основано на электрохимическом восстановлении кислорода, диффундирующего на его катод через селективнопропускающую мембрану (мембрана непроницаема для воды и растворенных веществ, но пропускает кислород, а также некоторое количество других газов).

Генерируемый при этом электрический ток пропорционален концентрации кислорода в анализируемой воде. Показания стрелки прибора соответствуют массовой концентрации кислорода в анализируемой воде.

Изменения растворимости кислорода при различных температурах и атмосферном давлении пересчитывается по таблицам. Некоторые приборы компенсируют изменения растворимости кислорода в зависимости от температуры и атмосферного давления автоматически.

Для измерения растворенного кислорода при определении БПК пригодны различные модификации БПК-тестеров и оксиметров, позволяющих воспроизводить метрологические характеристики, приведенные в табл. 2.

Выполнение измерений. Выполняя измерение следует руководствоваться инструкцией по эксплуатации прибора.

При использовании БПК-тестера для инкубирования проб исследуемой воды используются кислородные колбы с тефлоновыми прокладками в крышках и переливную вставку, входящие в комплект. Переливная вставка обеспечивает сбор переливающейся из колбы воды при измерениях растворенного кислорода.

При использовании оксиметров любой марки требуется подобрать кислородные колбы с притертыми пробками, в горлышко которых свободно входит электрохимический датчик кислорода и чашки Петри, которые применяются как переливные подставки.

Кислородную колбу с исследуемой пробой открывают, одевают на нее переливную вставку (если она прикладывается к комплекту) или ставят колбу на чистую чашку Петри, опускают в колбу магнитный стержень в стеклянном корпусе, ставят чашку Петри с кислородной колбой на магнитную мешалку и обеспечивают скорость вращения стержня указанную в инструкции, но не менее 5 см/сек. Вставляют в горло колбы электрохимический датчик кислорода и через 3 минуты записывают показания прибора. Результаты выражаются в мг О2/дм 3 с точностью до первого десятичного знака.

После того, как измерение кислорода произведено, датчик кислорода вынимают из кислородной колбы, снимают переливную вставку и из нее или из чашки Петри пипеткой отбирается перелившаяся в процессе измерения исследуемая вода и ею дополняется кислородная колба доверху без пузырей воздуха (если колбу нельзя наполнить доверху перелившейся исследуемой водой, то можно добавлять несколько капель стерильной дистиллированной воды), после чего колба закрывается крышкой и ставится в термостат для дальнейшей инкубации.

Повторное измерение концентрации кислорода в одной и той же колбе повышает достоверность измерений БПК n и позволяет уменьшить количество инкубируемых кислородных колб.

Результат анализа X ср в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде: Хср ± D , Р = 0,95,

где D — показатель точности методики.

Значение D рассчитывают по формуле: D = 0,01 × d × Хср.

Значение d приведено в таблице 1 и 2.

Допустимо результат анализа в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде: Хср± D л , Р = 0,95, при условии D л D ,

где Хср— результат анализа, полученный в соответствии с прописью методики;

± D л — значение характеристики погрешности результатов анализа, установленное при реализации методики в лаборатории, и обеспечиваемое контролем стабильности результатов анализа.

Примечание. При представлении результата анализа в документах, выдаваемых лабораторией, указывают:

— количество результатов параллельных определений, использованных для расчета результата анализа;

— способ определения результата анализа (среднее арифметическое значение или медиана результатов параллельных определений).

Контроль качества результатов анализа при реализации методики в лаборатории предусматривает:

— оперативный контроль процедуры анализа (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

— контроль стабильности результатов анализа (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).

12.1.1. Этот вид контроля предназначен для выявления несоответствия условий выполнения текущих измерений требованиям МВИ.

Оперативный контроль измерительной процедуры применяется в случае получения сомнительных результатов КХА (например, при грубом несоответствии значений ХПК и БПК пробы), а также периодически для проверки разбавляющей воды, чистоты применяемых посуды и реактивов, микробной затравки и самого метода анализа.

12.1.2. Средствами оперативного контроля являются ГСО глюкозоглютаминовой кислоты или приготовленный раствор глюкозоглютаминовой кислоты.

Для приготовления раствора необходимо использовать обезвоженную D (+) глюкозу и L (-) глютаминовую кислоту, для чего эти вещества высушивают в сушильном шкафу при температуре 103 — 105 °С в течение 1 часа. Затем 75 мг глюкозы и 75 мг глютаминовой кислоты растворяют в 0,3 дм 3 дистиллированной воды, перемешивают и доводят до 0,5 дм 3 . Раствор не хранится.

12.1.3. При проведении оперативного контроля 5 см 3 глюкозоглютаминовой смеси доводят до 1 дм 3 разбавляющей водой (п. 8.5.1) *) и проводят определение БПК5 в этой пробе в точном соответствии с прописью методики.

Результат измеренного БПК5 умножается па коэффициент разбавления 100, т.к. анализируемая концентрация глюкозоглютаминовой смеси составляет 150 мг/дм 3 *) . Если результат анализа БПК5 контрольной пробы составляет 205 ± 25 мг/дм 3 , считают условия выполнения измерений соответствующими требованиям МВИ.

*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 14 заседания НТК ГУАК Госкомэкологии России от 03.12.98 г. и протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

Оперативный контроль процедуры анализа проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры Кк с нормативом контроля К.

Результат контрольной процедуры Кк рассчитывают по формуле:

где C ср — результат анализа массовой концентрации БПК в образце для контроля — среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (1) раздела 9.3;

С — аттестованное значение образца для контроля.

Норматив контроля К рассчитывают по формуле

где ± D л — характеристика погрешности результатов анализа, соответствующая аттестованному значению образца для контроля.

Примечание. Допустимо характеристику погрешности результатов анализа при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения: D л = 0,84 × D , с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.

Процедуру анализа признают удовлетворительной при выполнении условия:

При невыполнении условия (2) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (2) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

Периодичность оперативного контроля процедуры анализа, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов анализа регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

источник