Если же данная кривая не наблюдается, то причиной этого может явиться один или несколько следующих факторов: разгерметизация колбы, задержка развития бактерий, нитрификация, неправильный выбор диапазона измерения.
Разгерметизация колбы может привести к тому, что будет наблюдаться кривая Б, или же к отсутствию отклика. В этом случае следует проверить целостность оборудования и правильность установки измерительной головки.
При анализе образцов с недостаточным начальным количеством аэробных бактерий наблюдается кривая типа В. К данному явлению приводит и акклиматизация бактерий. Именно поэтому следует использовать флору, адаптировавшуюся к данному образцу воды.
Выход за измеряемый диапазон может привести к получению графика, схожего с кривой Г. Используйте разбавление образца чтобы устранить данное явление.
Очень важно выбрать диапазон определения БПК так, чтобы значение, высвечиваемое на шкале прибора, лежало в интервале 20 - 40. Если это значение будет меньше 20, то нельзя утверждать, что полученный результат отражает значение БПК с достаточной точностью. Единственным исключением из этого правила является минимальный диапазон определения БПК (1 - 40), в котором точность измерения максимальна.
Если диапазон БПК неизвестен, то для его оценки используйте результаты определения ХПК (химического потребления кислорода) или данные серии анализов БПК с различными объемами или разбавления образца. Второй вариант предпочтительнее, т.к. соотношение БПК/ХПК строго не регламентировано: в России оно принимается примерно равным 0,5; за рубежом - примерно 0,8. Однако, эта процедура понадобится скорее всего лишь однажды, когда будет проводиться первый анализ.
Примером проявления нитрификации (появлением NO2--ионов вследствие окисления ионов аммония) является кривая Ан. Биологическое окисление органического азота в хозяйственных стоках, как правило, наблюдается спустя пять-шесть дней, что связано с более медленным ростом нитрификационных бактерий. Однако аномально высокое значение поглощения кислорода (особенно при анализе выходных вод) объясняется значительным вкладом жизнедеятельности нитрификационных бактерий в общее значение БПК. Для устранения влияния нитрификации используйте ингибитор нитрификации - N-аллилтиомочевину.
Проведение анализа в образцах воды, значение рН в которых отличается от нейтрального, приводит к сильно заниженным результатам. Нейтрализуйте образец при помощи слабого раствора гидроксида натрия или серной кислоты.
Находящиеся в воде микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности используют растворенный в воде кислород для органического окисления органический соединений, в том числе загрязняющих веществ.
Количество кислорода, израсходованное в определенный промежуток времени в процессе биохимического окисления органических веществ, содержащихся в анализируемой воде, называется биологическим потреблением кислорода. Этот показатель является некоторой условной мерой загрязнения вод органическими соединениями, в особенности достаточно легко подвергающиеся биохимической деградации.
Скорость биодеградации органических ЗВ зависит от множества факторов. В среднем можно полагать, что при 200С за 5 суток окисляются около 70% соединений, за 10 и 20 суток - соответственно 90 и 99%. Однако для практических целей полное окисление слишком длительно и его как правило не используют.
БПК5 находят как разность между содержанием кислорода в анализируемой пробе воды и после инкубации.
Величина БПК5 для водных объектов рыбохозяйственного назначения нормируется не более 2 мг/л.
Настоящий РД устанавливает тетраметрическую методику определения БПК5 в пробах поверхностных вод суши и очищенных СВ при содержание органических веществ, эквивалентном потреблению молекулярного кислорода в диапозоне 1,0 - 11,0 мг/л. При величине БПК5 более 6 мг/л определение следует проводить при соответствующем разбавлении пробы.
Если проба не содержит визуально заметного количества взвеси, 1,0 - 1,4 л.(дм3) ее помещают в достаточно большую колбу, устанавливают рН в пределах 6 - 8 по универсальной индикаторной бумажке добавлением раствора соляной кислоты или гидроксида натрия 1М/л и доводят температуру до 200С. затем энергично в течение 10 минут встряхивают колбу для притока кислорода.
Если проба содержит грубую взвесь, ее наливают в склянку вместимостью не менее 1 л. и отстаивают 0,5 - 1 час. После отстаивания собирают сифоном осветлившийся слой воды в колбу для насыщения кислородом. Если не осветлилось, то фильтруют.
Подготовленную пробу наливают в 3 предварительно ополоснутые анализируемой водой склянки БПК5, заполняя их до краев. В одной из склянок сразу же фиксируют и определяют кислород.
Две другие склянки закрывают, помещают пробками вниз в заполненную дистиллированной водой фотографическую кювету или кристаллизатор и устанавливают в термостат. Склянки выдерживают в термостате в течение 5 суток в темноте при 200С без доступа кислорода. Потом в них определяют растворенный кислород.
В склянку с пробой вводят отдельными пипетками 1 мл. (при вместимости склянки до 150 мл.) или 2 мл. (при вместимости более 150 мл.) раствора хлорида (сульфата) марганца и 1 или 2 мл. щелочного раствора иодида калия. Пипетку каждый раз погружают до половины склянки и по мере выливания раствора поднимают вверх. Затем быстро закрывают склянку стеклянной пробкой, чтоб в ней не осталось пузырьков воздуха и тщательно перемешивают 15 - 20 кратным переворачиванием до равномерного распределения осадка в воде. Склянки с зафиксированными пробками помещают в темное место для отстаивания.
После того, как отстоявшийся осадок будет занимать менее половины высоты склянки, к пробе приливают 5 или 10 мл. раствора соляной кислоты.
Склянку закрывают пробкой, и содержание тщательно перемешивают. Отбирают 50 мл раствора (пипетку предварительно ополаскивают этим раствором), переносят его в колбу для титрования и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия до тех пор, пока он не станет светло желтым. Затем добавляют 1 мл. свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титровать до исчезновения синего цвета.
Раствор хлорида (сульфата) марганца:
MnCl * 4H2O 210 г. или MnSO4 * 5Н2О 260 гр.
Дистиллированная вода 500 мл.
Щелочной раствор иодида калия:
Вода дистиллированная 100 мл.
Соляная кислота:
HCl конц. 340 мл
Вода дистиллированная 170 мл.
Раствор крахмала 0,5%:
0,5 гр. крахмала взбалтывают с 15 - 20 мл. дистиллированной воды. Суспензию постепенно приливают к 80 - 85 мл кипящей дистиллированной воды и кипятят еще 2 - 3 мин. После охлаждения раствора его консервируют добавлением 2 - 3 капель хлороформа.
Стандартный раствор тиосульфата натрия с концентрацией 0,02 моль/л эквивалента.
При использование стандарт - титра его растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе 500 мл, затем отбирают 50 мл полученного раствора, переносят в другую колбу и разбавляют до 500 мл дистиллированной водой.
Для приготовления стандартного раствора из навески 2,5гр. Na2S2O3 переносят в мерную колбу вместимостью 500 мл. и доводят объем до метки. В качестве консерванта добавляют 3 мл. хлороформа. Перед определением точной концентрации раствор выдерживают не менее 5 суток.
Определение точной концентрации тиосульфата натрия.
В колбу для титрования вносят 80 - 90 мл. дистиллированной воды, 10 мл стандартного дихромата калия, добавляют 1 гр сухого KI и 10 мл раствора HCl (2:1). Раствор перемешивают, выдерживают 5 мин в темном месте и титруют пробу раствором тиосульфата натрия до появления слабожелтой окраски. Затем добавляют 1 мл раствора крахмала и продолжают титровать до исчезновения синей окраски.
Повторяют титрование и, если расхождение между величинами объемов титра не более 0,05 мл за результат принимают их среднее значение.
Ст = Сд * Vд / Vт, где
Ст - концентрация дихромата калия, моль/л
Сд - концентрация дихромата калия, моль/л
Vд - объем дихромата калия, взятый для определения, мл
Vт - объем дихромата калия, пошедший на титрование, мл
ХПК и БПК – одни из важных показателей уровня загрязнённости сточных вод предприятий органическими соединениями.
ХПК - показатель химического потребления кислорода.
БПК – показатель биохимического потребления кислорода.
От чего зависит уровень ХПК и БПК воды?
Даже в чистой природной воде всегда присутствуют органические вещества. Но их может содержаться мало (например, в воде из родника), а при неблагоприятных условиях их количество может быть и очень высоким. Природными источниками органических веществ в воде являются останки животных, погибшие растения (как жившие в воде, так и попавшие в водоем по воздуху, с берега). Вода также загрязняется органическими веществами человеком, их источниками являются сельскохозяйственные стоки, транспортные предприятия, предприятия разных видов промышленности, полигоны ТБО и несанкционированные свалки мусора. Органические загрязнения попадают в водоем преимущественно со сточными и дождевыми водами, смываются с почвы.
Чем опасны высокие уровни ХПК и БПК?
В естественных природных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями (происходит аэробное биохимическое окисление с образованием двуокиси углерода). При этом на окисление расходуется растворенный в воде кислород. Если в водоёме высоко содержание органических веществ, большая часть растворенного в воде кислорода потребляется на биохимическое окисление, лишив таким образом кислорода другие организмы (например, рыб).
Чем отличаются ХПК и БПК?
Согласно ГОСТ 17403-72, ПДК по ХПК для водоемов и водотоков в местах хозяйственно-питьевого водопользования составляет не более 15 мг О2/л, в местах коммунально-бытового водопользования - не более 30 мг О2/л.
ХПК – химическое потребление кислорода,
то есть количество кислорода, потребленное при химическом окислении содержащихся в воде органических веществ до неорганических продуктов под действием окислителей.
Для источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, согласно ГОСТ 17.1.3.03-77 и рыбохозяйственных водоемов, БПКполн не должно превышать 3 мг О2/л.
БПК измеряется в двух показателях:
БПКполное (БПК20) и БПК5.
БПК – биохимическое потребление кислорода, то есть количество кислорода, израсходованное за определенное время (за 5 суток - БПК5) в аэробных условиях на окисление органических веществ, содержащихся в единице объема воды. Как правило, в течение 5 суток при нормальных условиях происходит окисление до 70% легкоокисляющихся органических веществ.
Полное окисление органических веществ БПКполное или БПК20 достигается в течение 20 суток.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИКИ
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 (БПК полн.) инкубации.
Для анализа с содержанием БПК полн. выше 300 мг/дм 3 проводят дополнительные разбавления.
Диапазон измеряемых концентраций биохимического потребления кислорода от 0,5 до 1000 мг О 2 /дм 3 .
1. ПРИНЦИП МЕТОДА
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.
За полное биохимическое потребление кислорода (БПК полн.) 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 О 2 /дм 3 воды.
2. ПРИПИСАННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ
Настоящая методика обеспечивает получение результатов анализа с погрешностями, не превышающими значений, приведенных в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости и воспроизводимости методики при определении растворенного кислорода йодометрическим методом
Таблица 2
Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости и воспроизводимости методики при определении растворенного кислорода амперометрическим методом
Значения показателя точности методики используют при:
Оформлении результатов анализа, выдаваемых лабораторией;
(*) весы технические 4-го класса точности, ТУ 25-06-385-77 или аналоги;
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) 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;
плитка электрическая, ГОСТ 14919;
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 ;
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесены
эксикаторы диаметром 140, 190, 250 мм, ГОСТ 25336;
вставки для эксикаторов диаметром 128, 175, 230 мм, ГОСТ 9147;
мензурки или цилиндры мерные вместимостью 25;
1000 см 3 , ГОСТ 1770;
пипетки 2 класса точности вместимостью 10,0,
100,0 см 3 , ГОСТ 29169 (*) ;
бюретки 1 класса точности, ГОСТ 29251 (*) ;
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) 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;
500 см 3 , ГОСТ 25336;
воронки лабораторные В-75-110 ХС;
В-100-150 ХС, ГОСТ 25336;
воронка Бюхнера 1(2), ГОСТ 9147;
колба с тубусом 1-500, ГОСТ 25336;
трубки хлоркальциевые ТХ-П-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;
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) 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;
кислота соляная, ГОСТ 3118;
кислота серная, ГОСТ 4204;
вода дистиллированная, ГОСТ 6709;
крахмал растворимый картофельный, ГОСТ 10163;
калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный, ГОСТ 2493;
аммоний хлористый, ГОСТ 3773;
калий двухромовокислый, ГОСТ 4220 (*)
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.
натрия азид;
натрий двууглекислый, ГОСТ 4201;
натрий сернистокислый, ГОСТ 195, стандарт-титр, ТУ 6-09-2540;
натрий едкий, ГОСТ 4328;
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;
калий йодистый, ГОСТ 4232;
кальций хлористый, ГОСТ 4460;
сульфаминовая кислота, ТУ 6-09-2437;
медь сернокислая 5-водная, ГОСТ 4165;
хлороформ, ГОСТ 20015;
магний сернокислый 7-водный, ГОСТ 4523;
тиомочевина, ГОСТ 6344;
глюкоза ч.д.а., ГОСТ 6038;
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 углекислый, ГОСТ 83;
натрий хлорноватистый с содержанием активного хлора не менее 3 %, или известь медицинская;
натрий сернокислый, ГОСТ 4166;
калий фтористый, ГОСТ 20849;
калий роданистый, ГОСТ 4139.
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. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
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.
5. ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРА
Выполнение измерений может производить химик-аналитик, освоивший данную методику.
6. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
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.
7. ОТБОР И ХРАНЕНИЕ ПРОБ
Отбор проб производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» (*) .
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) 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.
7.1. Подготовка посуды для отбора проб и анализа
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. Отбор проб
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.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) 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.
7.3. Хранение проб
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.
7.4. Предварительная обработка пробы
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».
7.5. Приготовление разбавляющей воды и растворов
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 О 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 (КН 2 РО 4), 21,75 г двузамещенного фосфорнокислого калия (К 2 НРО 4), 33,4 г двузамещенного фосфорнокислого натрия 12-водного (Na 2 HPО 4 ? 12H 2 O) и 1,7 г хлорида аммония (NH 4 Cl) растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 дм 3 .
Сульфат магния.
22,5 г MgSО 4 ? 7Н 2 О ч.д.а. растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм 3 .
Хлорид железа.
0,25 г FeCl 3 · 6Н 2 О ч.д.а. растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм 3 .
Хлорид кальция.
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 БПК 5 или БПК полн. 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 помещают 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 . Приготовление растворов
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 . Приготовление растворов для определения растворенного кислорода йодометрическим методом
7.5.3.1
210 г МnСl 2 ? 4Н 2 О, или 260 г MnSO 4 ? 5Н 2 О, или 290 г MnSО 4 ? 7Н 2 О 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 ? 2Н 2 О) 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.
7.5.3.3 . Раствор соляной кислоты (2:1).
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 О 3 · 5Н 2 О 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 CО 3 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:
С ах = 3,45 ? С Т ? V Т ,
где С ах - концентрация активного хлора, %;
С Т - концентрация тиосульфата натрия, моль/дм 3 эквивалента;
V T - 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.
7.6. Проверка чистоты и очистка используемых реактивов растворов
7.6.1 . Йодид калия (натрия).
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.
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 KI 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 калия (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.
7.6.3 . Раствор кислоты.
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.
7.7. Определение точной концентрации раствора тиосульфата натрия
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;
V T
V Д - объем раствора дихромата калия, взятый для титрования, см 3 .
7.8. Устранение мешающих влияний
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.
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.
8. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
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 .
8.1. Выполнение измерений без разбавления пробы
Относительно чистые речные и очищенные сточные воды с содержанием БПК 5 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 БПК 5 наполняется шесть колб, при определении БПК полн. - 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 БПК 5 в течение 5 суток, а при определении БПК полн. - 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.
8.2. Выполнение измерений с разбавлением пробы
Для загрязненных речных и сточных вод с БПК 5 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 БПК 5) или 16 (если определяется БПК полн.) 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 БПК 5 и 10 - 14 при определении БПК полн.) 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.
9. РАСЧЕТ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БПК n
9.1 . Расчет БПК при определении без разбавления пробы:
X = Cx 1 - Cx 2 ,
где X - величина БПК n , мг/дм 3 кислорода;
C x 1 - содержание растворенного кислорода до инкубации, мг/дм 3 ;
Сх 2 - то же, после инкубации, мг/дм 3 .
9.2 . Расчет БПК при определении с разбавлением пробы:
X = [(Cx 1 - Cx 2) - (Cy 1 - Cy 2)]N,
где X - величина БПК, мгО 2 /дм 3 ;
C x 1 - содержание растворенного кислорода в исследуемой воде до инкубации, мг/дм 3 ;
Сх 2
C y 1 - содержание растворенного кислорода в разбавляющей воде до инкубации, мг/дм 3 ;
Су 2 - то же, после инкубации, мг/дм 3 ;
N - величина разбавления.
9.3 . За результат анализа Х ср принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х 1 и X 2
для которых выполняется следующее условие:
|Х 1 - Х 2 | ? r · (X 1 + Х 2 )/200, (1)
где r - предел повторяемости, значения которого приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3
Значения пределов повторяемости при определении растворенного кислорода йодометрическим методом (Р = 0,95)
Таблица 4
Значения пределов повторяемости при определении растворенного кислорода амперометрическим методом с БПК-тестером (Р = 0,95)
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.
Таблица 5
Значения пределов воспроизводимости при определении растворенного кислорода йодометрическим методом (Р = 0,95)
Таблица 6
Значения пределов воспроизводимости при определении растворенного кислорода амперометрическим методом с БПК-тестером (Р = 0,95)
При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.
10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА
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 пипетку до осадка (не взмучивать) и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Вытеснение из колбы части прозрачной жидкости для анализа значения не имеет.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) 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.
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.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) 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 С х - массовая концентрация растворенного кислорода в анализируемой пробе воды, мг/дм 3 ;
С t - концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм 3 эквивалента;
V t - 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 мгО 2 /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.
11. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА
Результат анализа X ср в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде: Х ср ± D, Р = 0,95,
где D - показатель точности методики.
Значение D рассчитывают по формуле: D = 0,01?d?Х ср .
Значение d приведено в таблице 1 и 2.
Допустимо результат анализа в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде: Х ср ± D л, Р = 0,95, при условии D л < D,
где Х ср - 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).
12. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДИКИ В ЛАБОРАТОРИИ
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. Алгоритм оперативного контроля процедуры анализа с применением образцов для контроля
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 БПК 5 в этой пробе в точном соответствии с прописью методики.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) 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.
Результат измеренного БПК 5 умножается на коэффициент разбавления 100, т.к. анализируемая концентрация глюкозоглютаминовой смеси составляет 150 мг/дм (*) . Если результат анализа БПК 5 контрольной пробы составляет 205 ± 25 мг/дм 3 , считают условия выполнения измерений соответствующими требованиям МВИ.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) 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 К к с нормативом контроля К.
Результат контрольной процедуры К к 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
К = D л,
где ± ? 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 ?, с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.
Процедуру анализа признают удовлетворительной при выполнении условия:
К к ? К. (2)
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.
|
Назначение и область применения методики. 1 1. Принцип метода. 1 2. Приписанные характеристики погрешности измерений и ее составляющих. 2 3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы.. 3 4. Требования безопасности. 5 5. Требования к квалификации оператора. 5 6. Условия выполнения измерений. 5 7. Отбор и хранение проб. 5 7.1. Подготовка посуды для отбора проб и анализа. 5 7.2. Отбор проб. 5 7.3. Хранение проб. 6 7.4. Предварительная обработка пробы.. 6 7.5. Приготовление разбавляющей воды и растворов. 7 7.6. Проверка чистоты и очистка используемых реактивов растворов. 10 7.7. Определение точной концентрации раствора тиосульфата натрия. 10 7.8. Устранение мешающих влияний. 11 8. Выполнение измерений. 11 8.1. Выполнение измерений без разбавления пробы.. 12 8.2. Выполнение измерений с разбавлением пробы.. 12 9. Расчет результатов определения бпк n 13 10. Определение содержания растворенного кислорода. 15 10.1. Определение содержания растворенного кислорода в диапазоне от 0,1 до 15,0 мг/дм 3 йодометрическим методом.. 15 10.2. Определение содержания растворенного кислорода в диапазоне от 0,1 мг/дм 3 до 10,0 мг/дм 3 амперометрическим методом.. 16 11. Оформление результатов анализа. 17 |
Введение
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).
Реактивы:
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);
0,5%-ный раствор крахмала.
Приборы и материалы:
Склянка с притертой пробкой вместимостью 250 см 3 ;
Пипетка;
Бюретка.
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. ;
А - содержание растворенного кислорода в воде до инкубации, мг/ дм 3 ;
А - содержание растворенного кислорода в воде после инкубации, мг/ дм 3 .
