Якщо ж ця крива не спостерігається, то причиною цього може стати один або кілька таких факторів: розгерметизація колби, затримка розвитку бактерій, нітрифікація, неправильний вибір діапазону вимірювання.
Розгерметизація колби може призвести до того, що спостерігатиметься крива Б, або ж до відсутності відгуку. У цьому випадку слід перевірити цілісність обладнання та правильність встановлення вимірювальної головки.
При аналізі зразків із недостатньою початковою кількістю аеробних бактерій спостерігається крива типу В. До цього явища призводить і акліматизація бактерій. Саме тому слід використовувати флору, що адаптується до цього зразка води.
Вихід за діапазон, що вимірюється, може призвести до отримання графіка, схожого з кривою Г. Використовуйте розведення зразка щоб усунути дане явище.
Дуже важливо вибрати діапазон визначення БПК так, щоб значення, що висвічується на шкалі приладу, лежало в інтервалі 20 - 40. Якщо це значення буде менше 20 то не можна стверджувати, що отриманий результат відображає значення БПК з достатньою точністю. Єдиним винятком цього правила є мінімальний діапазон визначення БПК (1 - 40), у якому точність вимірювання максимальна.
Якщо діапазон БПК невідомий, то для його оцінки використовуйте результати визначення ГПК (хімічного споживання кисню) або серії аналізів БПК з різними обсягами або розведення зразка. Другий варіант краще, т.к. співвідношення БПК/ГПК строго не регламентовано: у Росії воно приймається приблизно рівним 0,5; за кордоном – приблизно 0,8. Однак, ця процедура знадобиться швидше за все лише одного разу, коли проводитиметься перший аналіз.
Прикладом прояву нітрифікації (появою NO2-іонів внаслідок окислення іонів амонію) є крива Ан. Біологічне окислення органічного азоту в господарських стоках, як правило, спостерігається через п'ять-шість днів, що пов'язане з повільнішим зростанням нітрифікаційних бактерій. Однак аномально високе значення поглинання кисню (особливо під час аналізу вихідних вод) пояснюється значним внеском життєдіяльності нітрифікаційних бактерій у загальне значення БПК. Для усунення впливу нітрифікації використовуйте інгібітор нітрифікації – N-алілтіомочевину.
Проведення аналізу у зразках води, значення рН у яких відрізняється від нейтрального, призводить до сильно занижених результатів. Нейтралізуйте зразок за допомогою слабкого розчину гідроксиду натрію або сірчаної кислоти.
Мікроорганізми, що знаходяться у воді, в процесі своєї життєдіяльності використовують розчинений у воді кисень для органічного окислення органічних сполук, у тому числі забруднюючих речовин.
Кількість кисню, витрачене в певний проміжок часу в процесі біо хімічного окиснення органічних речовин, що містяться в аналізованій воді, називається біологічним споживанням кисню Цей показник є деякою умовною мірою забруднення вод органічними сполуками, Особливо досить легко піддаються біохімічної деградації.
Швидкість біодеградації органічних ЗВ залежить від багатьох факторів. У середньому можна вважати, що при 200С за 5 діб окислюються близько 70% сполук, за 10 та 20 діб – відповідно 90 та 99%. Однак для практичних цілей повне окислення занадто довго і його зазвичай не використовують.
БПК5 знаходять як різницю між вмістом кисню в аналізованій пробі води та після інкубації.
Розмір БПК5 для водних об'єктів рибогосподарського призначення нормується трохи більше 2 мг/л.
Даний РД встановлює тетраметричну методику визначення БПК5 в пробах поверхневих вод суші та очищених СВ при вмісті органічних речовин, еквівалентному споживанню молекулярного кисню в діапазоні 1,0 - 11,0 мг/л. При величині БПК5 більше 6 мг/л визначення слід проводити за відповідного розведення проби.
Якщо проба не містить візуально помітної кількості суспензії, 1,0 - 1,4 л.(дм3) її поміщають у досить велику колбу, встановлюють рН в межах 6 - 8 за універсальним індикаторним папірцем додаванням розчину соляної кислоти або гідроксиду натрію 1М/л і доводять температуру до 200С. потім енергійно протягом 10 хвилин струшують колбу для притоку кисню.
Якщо проба містить грубу завис, її наливають у склянку місткістю не менше 1 л. та відстоюють 0,5 - 1 год. Після відстоювання збирають сифоном шар води, що освітлився, в колбу для насичення киснем. Якщо не висвітлилося, то фільтрують.
Підготовлену пробу наливають у 3 попередньо ополоснуті аналізованої водою склянки БПК5, заповнюючи їх до країв. В одній зі склянок відразу фіксують і визначають кисень.
Дві інші склянки закривають, поміщають пробками вниз заповнену дистильованою водою фотографічну кювету або кристалізатор і встановлюють термостат. Склянки витримують у термостаті протягом 5 діб у темряві при 200С без доступу кисню. Потім вони визначають розчинений кисень.
У склянку із пробою вводять окремими піпетками 1 мл. (При місткості склянки до 150 мл) або 2 мл. (При місткості більше 150 мл) розчину хлориду (сульфату) марганцю і 1 або 2 мл. лужного розчину йодиду калію. Піпетку щоразу занурюють до половини склянки і в міру виливання розчину піднімають нагору. Потім швидко закривають склянку скляною пробкою, щоб у ній не залишилося бульбашок повітря і ретельно перемішують 15 - 20 кратним перевертанням до рівномірного розподілуосаду у воді. Склянки із зафіксованими пробками поміщають у темне місце для відстоювання.
Після того, як осад, що відстоявся, займатиме менше половини висоти склянки, до проби доливають 5 або 10 мл. розчину соляної кислоти
Склянку закривають пробкою, і зміст ретельно перемішують. Відбирають 50 мл розчину (піпетку попередньо обполіскують цим розчином), переносять його в колбу для титрування і титрують стандартним розчином натрію тіосульфату до тих пір, поки він не стане світло жовтим. Потім додають 1мл. свіжоприготовленого розчину крохмалю і продовжують титрувати до зникнення синього кольору.
Розчин хлориду (сульфату) марганцю:
MnCl * 4H2O 210 г. або MnSO4 * 5Н2О 260 гр.
Дистильована вода 500мл.
Лужний розчин іодиду калію:
Вода дистильована 100мл.
Соляна кислота:
HCl конц. 340 мл
Вода дистильована 170мл.
Розчин крохмалю 0,5%:
0,5 гр. крохмалю збовтують з 15 - 20 мл. дистильованої води. Суспензію поступово доливають до 80 - 85 мл киплячої дистильованої води і кип'ятять ще 2 - 3 хв. Після охолодження розчину його консервують додаванням 2-3 крапель хлороформу.
Стандартний розчин натрію тіосульфату з концентрацією 0,02 моль/л еквівалента.
При використанні стандарту - титру його розчиняють у дистильованій воді в мірній колбі 500 мл, потім відбирають 50 мл отриманого розчину, переносять в іншу колбу і розбавляють до 500 мл дистильованою водою.
Для приготування стандартного розчину з навішування 2,5 гр. Na2S2O3 переносять у мірну колбу місткістю 500 мл. і доводять об'єм до мітки. Як консервант додають 3 мл. хлороформу. Перед визначенням точної концентрації розчин витримують щонайменше 5 діб.
Визначення точної концентрації тіосульфату натрію.
У колбу для титрування вносять 80-90 мл. дистильованої води, 10 мл стандартного дихромату калію, додають 1 г сухого KI і 10 мл розчину HCl (2:1). Розчин перемішують, витримують 5 хв у темному місці і титрують пробу розчином натрію тіосульфату до появи слабожовтого забарвлення. Потім додають 1 мл розчину крохмалю і продовжують титрувати до зникнення синього забарвлення.
Повторюють титрування і, якщо розбіжність між величинами обсягів титру не більше 0,05 мл за результат набувають їх середнього значення.
Ст = Сд * Vд / Vт, де
Ст - концентрація дихромату калію, моль/л
Сд - концентрація дихромату калію, моль/л
Vд - обсяг дихромату калію, взятий для визначення, мл
Vт - обсяг дихромату калію, що пішов на титрування, мл
ГПК та БПК – одні з важливих показників рівня забрудненості стічних вод підприємств органічними сполуками.
ГПК – показник хімічного споживання кисню.
БПК – показник біохімічного споживання кисню.
Від чого залежить рівень ГПК та БПК води?
Навіть у чистій природної водизавжди є органічні речовини. Але їх може бути мало (наприклад, у воді з джерела), а за несприятливих умов їх кількість може бути і дуже високою. Природними джерелами органічних речовин у воді є останки тварин, загиблі рослини (як ті, що жили у воді, так і потрапили у водойму повітрям, з берега). Вода також забруднюється органічними речовинами людиною, їх джерелами є сільськогосподарські стоки, транспортні підприємства, підприємства. різних видівпромисловості, полігони ТПВ та несанкціоновані звалища сміття. Органічні забруднення потрапляють у водойму переважно зі стічними та дощовими водами, змиваються з ґрунту.
Чим небезпечні високі рівні ГПК та БПК?
У природних природних умоворганічні речовини, що знаходяться у воді, руйнуються бактеріями (відбувається аеробне біохімічне окислення з утворенням двоокису вуглецю). При цьому на окиснення витрачається розчинений у воді кисень. Якщо у водоймищі високо вміст органічних речовин, більша частина розчиненого у воді кисню споживається на біохімічне окислення, позбавивши таким чином кисню інші організми (наприклад, риб).
Чим відрізняються ГПК та БПК?
Відповідно до ГОСТ 17403-72, ГДК з ГПК для водойм та водотоків у місцях господарсько-питного водокористування становить не більше 15 мг О2/л, у місцях комунально-побутового водокористування - не більше 30 мг О2/л.
ГПК- хімічне споживання кисню,
тобто кількість кисню, спожите при хімічному окисленні органічних речовин, що містяться у воді, до неорганічних продуктів під дією окислювачів.
Для джерел централізованого господарсько-питного водопостачання, згідно з ГОСТ 17.1.3.03-77 та рибогосподарських водойм, БПКпов не має перевищувати 3 мг О2/л.
БПК вимірюється у двох показниках:
БПКповне (БПК20) та БПК5.
БПК- біохімічне споживання кисню, тобто кількість кисню, витрачене за певний час (за 5 діб - БПК5) в аеробних умовах на окислення органічних речовин, що містяться в одиниці об'єму води. Як правило, протягом 5 діб при нормальних умовах відбувається окислення до 70% органічних речовин, що легко окислюються.
Повне окислення органічних речовин БПКповне або БПК20 досягається протягом 20 діб.
ПРИЗНАЧЕННЯ І ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДИКИ
Цей документ встановлює методику кількісного хімічного аналізу проб природних поверхневих прісних, ґрунтових, стічних та очищених стічних вод для визначення в них біохімічного споживання кисню після n-днів (БПК повн.) інкубації.
Для аналізу із вмістом БПК повн. вище 300 мг/дм 3 проводять додаткові розведення.
Діапазон вимірюваних концентрацій біохімічного споживання кисню від 0,5 до 1000 мг 2 /дм 3 .
1. ПРИНЦИП МЕТОДУ
1.1 . Метод визначення біохімічного споживання кисню заснований на здатності мікроорганізмів споживати розчинений кисень при біохімічному окисленні органічних і неорганічних речовинв воді.
1.2 . Біохімічне споживання кисню визначають кількістю кисню в мг/дм 3 , яке потрібно для окислення вуглецевих органічних речовин, що знаходяться у воді, в аеробних умовах в результаті біохімічних процесів.
За повне біохімічне споживання кисню (БПК повн.) приймається остаточна мінералізація біохімічно органічних речовин, що окислюються до початку процесу нітрифікації (поява нітритів у досліджуваній пробі в концентрації 0,1 мг/дм 3).
1.3 . По різниці вмісту розчиненого кисню в збагаченій розчиненим киснем і зараженої аеробними мікроорганізмами досліджуваної води до і після інкубації в стандартних умовах встановлюється значення БПК. Розведенням досліджуваної води забезпечується достатній вміст кисню щодо його споживання мікроорганізмами.
1.4 . Метод полягає в розведенні досліджуваної проби різними обсягами спеціально приготовленої води, що розбавляє, з великим вмістом розчиненого кисню, зараженої аеробними мікроорганізмами, з добавками, що пригнічують нітрифікацію.
Зменшення вмісту кисню за певний період інкубації в темному місці, при контрольній температурі, повністю заповненій і герметично закритій пробкою склянці, обумовлено, головним чином, бактеріальними біохімічними процесами, що протікають в аеробних умовах, які призводять до мінералізації органічної речовини. Час, необхідний повну мінералізацію, залежить від природи органічної речовини.
Після вимірювання концентрації розчиненого кисню до та після інкубаційного періоду розраховується маса кисню, поглиненого з одного дм 3 води. Величина зменшення кисню в склянці, помножена на ступінь розведення, дає чисельну величину БПК, виражену мг О 2 /дм 3 води.
2. ПРИПИСАНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОХІДНОСТІ ВИМІРЮВАНЬ І ЇЇ СКЛАДНИХ
Дана методика забезпечує отримання результатів аналізу з похибками, що не перевищують значень, наведених у таблицях 1 та 2.
Таблиця 1
Діапазон вимірювань, значення показників точності, повторюваності та відтворюваності методики при визначенні розчиненого кисню йодометричним методом
Таблиця 2
Діапазон вимірювань, значення показників точності, повторюваності та відтворюваності методики щодо розчиненого кисню амперометрическим методом
Значення показника точності методики використовують при:
оформлення результатів аналізу, що видаються лабораторією;
(*) ваги технічні 4-го класу точності, ТУ 25-06-385-77 або аналоги;
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни відповідно до протоколу № 14 засідання НТК ГУАК Держкомекології Росії від 03.12.98 р. та протоколу № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
сушильна електрична шафа;
холодильник для зберігання проб, що забезпечує температуру 2? 4 ° С;
апарати для струшування типу АВУ-1, АВУ-6п, АВУ-10р ТУ 64-1-1081;
БПК-тестер або оксиметр будь-якої модифікації, що дозволяє відтворювати метрологічні характеристики, наведені в таблиці 2;
мішалка магнітна, ТУ 25-11-834-73;
плитка електрична, ГОСТ 14919;
вакуумний насос будь-якого типу;
акваріумний мікрокомпресор АЕН, ТУ 16-064.011;
апарат для дистиляції води, ТУ 64-1-2-2718;
колби плоскодонні вузькогорлі (ГОСТ Р 50222 (*)) з пришліфованою скляною пробкою (конуси по ГОСТ Р 50222 (*))місткістю 250 см 3 калібровані з точністю до 0,1 см 3 ;
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено
ексікатори діаметром 140, 190, 250 мм, ГОСТ 25336;
вставки для ексікаторів діаметром 128, 175, 230 мм, ГОСТ 9147;
мензурки або циліндри мірні місткістю 25;
1000 см 3 ГОСТ 1770;
піпетки 2 класу точності місткістю 10,0,
100,0 см 3 ГОСТ 29169(*);
бюретки 1 класу точності, ГОСТ 29251 (*) ;
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни згідно з протоколом № 14 засідання НТК ГУАК Держкомекології Росії від 03.12.98 р. та протоколу № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
колби мірні 100; 250; 500; 1000 см 3, 1-го класу точн., ГОСТ 1770;
колби конічні ТЗ, ТХС місткістю 250;
500 см 3 ГОСТ 25336;
лійки лабораторні В-75-110 ХС;
В-100-150 ХС, ГОСТ 25336;
вирва Бюхнера 1(2), ГОСТ 9147;
колба з тубусом 1-500, ГОСТ 25336;
трубки хлоркальцієві ТХ-П-1-17(25), ГОСТ 25336;
стаканчики для зважування (бюкси), ГОСТ 25336;
склянки та банки скляні з гвинтовим горлом, з прокладкою та кришкою або з притертою пробкою для відбору та зберігання проб та реактивів місткістю 500; 1000; 1500 (*) ; 2000 см 3, ТУ 6-19-6-70;
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни згідно з протоколом № 14 засідання НТК ГУАК Держкомекології Росії від 03.12.98 р. та протоколу № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
флакони та банки циліндричні поліетиленові з кришками, що нагвинчуються, для відбору та зберігання проб і реактивів місткістю 100; 250; 500, 1000; 2000 см 3, ТУ 6-19-45-74;
паперові фільтри знезолені «синя стрічка», ТУ 6-09-1678;
фільтри скляні класу ПОР-40, ГОСТ 23336;
тканини шовкові (млиновий газ) № 19-25, ГОСТ 4403;
кислота соляна, ГОСТ 3118;
кислота сірчана, ГОСТ 4204;
вода дистильована, ГОСТ 6709;
крохмаль розчинний картопляний, ГОСТ 10163;
калій фосфорнокислий двозаміщений 3-водний, ГОСТ 2493;
амоній хлористий, ГОСТ 3773;
калій дворомовокислий, ГОСТ 4220 (*)
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни згідно з протоколом № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
натрію азид;
натрій двовуглекислий, ГОСТ 4201;
натрій сірчистокислий, ГОСТ 195, стандарт-титр, ТУ 6-09-2540;
натрій їдкий, ГОСТ 4328;
залізо (III) хлористе 6-водне, ГОСТ 4147;
натрій фосфорнокислий двозаміщений 12-водний, ГОСТ 4172;
калій фосфорнокислий однозаміщений, ГОСТ 4198;
калій гідроксид, ТУ 6-09-5-2322;
йодистий калій, ГОСТ 4232;
кальцій хлористий, ГОСТ 4460;
сульфамінова кислота, ТУ 6-09-2437;
мідь сірчанокисла 5-водна, ГОСТ 4165;
хлороформ, ГОСТ 20015;
магній сірчанокислий 7-водний, ГОСТ 4523;
тіомочевина, ГОСТ 6344;
глюкоза ч.д.а., ГОСТ 6038;
глютамінова кислота ч.д.а., ТУ 6-09-07-1091.
Реактиви для визначення концентрації розчиненого кисню йодометричним методом:
марганець хлористий 4-водний, ГОСТ 612 або
марганець сірчанокислий 5-водний або 7-водний, ГОСТ 435;
натрій сіруватокислий 5-водний, ГОСТ 27068, або
стандарт-титр 0,1 моль/дм 3 еквівалента, ТУ 6-09-2540;
натрій вуглекислий, ГОСТ 83;
натрій хлорнуватистий з вмістом активного хлору не менше 3%, або вапно медичне;
натрій сірчанокислий, ГОСТ 4166;
калій фтористий, ГОСТ 20849;
калій роданистий, ГОСТ 4139.
Усі реактиви мають бути кваліфікації ч.д.а. чи х.ч.
Допускається використання реактивів, виготовлених за іншою нормативно-технічною документацією, у тому числі імпортних, з кваліфікацією не нижче ч.д.а.
4. ВИМОГИ БЕЗПЕКИ
4.1 . При виконанні аналізів необхідно дотримуватись вимог техніки безпеки при роботі з хімічними реактивами за ГОСТ 12.1.007.
4.2 . Електробезпека під час роботи з електроустановками за ГОСТ 12.1.019.
4.3 . Організація навчання працюючих безпеки праці за ГОСТ 12.0.004.
4.4 . Приміщення лабораторії повинне відповідати вимогам пожежної безпеки за ГОСТ 12.1.004 та мати засоби пожежогасіння за ГОСТ 12.4.009.
5. ВИМОГИ ДО КВАЛІФІКАЦІЇ ОПЕРАТОРА
Виконання вимірювань може проводити хімік-аналітик, який освоїв цю методику.
6. УМОВИ ВИКОНАННЯ ВИМІРЮВАНЬ
Вимірювання проводять у наступних умовах:
температура навколишнього повітря (20±5) °С;
атмосферний тиск (84,0 – 106,7) кПа (630 – 800 мм. рт. ст);
відносна вологість (80±5) %;
напруга мережі (220 ± 10);
частота змінного струму (50±1) Гц.
7. ВІДБІР І ЗБЕРІГАННЯ ПРОБ
Відбір проб здійснюється відповідно до вимог ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Загальні вимоги щодо відбору проб» (*) .
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни згідно з протоколом № 14 засідання НТК ГУАК Держкомекології Росії від 03.12.98 р. та протоколу № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
7.1. Підготовка посуду для відбору проб та аналізу
Використовується поліетиленова посуд, а за наявності у воді нафти, вуглеводнів, миючих засобів та пестицидів використовуються банки з темного скла.
Посуд для відбору проб та аналізу має бути хімічно чистим. Вона промивається сумішшю біхромату калію та сірчаної кислоти (хромовою сумішшю), ретельно водопровідною водою, потім 3 - 4 рази дистильованою водою. Не дозволяється користуватися поверхнево-активними речовинами та органічними розчинниками.
Посуд для відбору проб сушать на повітрі, а використовувану для аналізу, за винятком мірної, сушать у сушильній шафі при 160 ° С протягом 1 години. Забороняється сушити колби на кілочках. Судини для відбору проб мають бути чітко промарковані.
Колби для інкубації визначення БПК об'ємом 250 см 3 повинні бути відкалібровані з точністю до 0,1 см 3 . Колбу ретельно миють, висушують (зовні та зсередини) і зважують разом із пробкою на технічних вагах з точністю до 0,01 г. Потім наповнюють її дистильованою водою до країв і закривають скляною пробкою так, щоб під пробкою не залишалося бульбашок повітря. Обтирають склянку насухо і знову зважують з точністю до 0,01 г.
Різниця у вазі дасть масу води в обсязі склянки, яку для переведення на об'єм слід розділити при температурі води 15 °С – на 0,998, при 20 °С – на 0,997 та при 25 °С – на 0,996.
Хімічно чистий посуд для визначення БПК повинен зберігатися із закритими скляними притертими пробками або кришками, що загвинчуються.
7.2. Відбір проб
7.2.1 . Для відбору глибинних проб води з озер, водосховищ, ставків і рік слід використовувати батометри системи Молчанова, Рутнера або Скадовського-Зернова.
Для відбору проб поверхневих прісних водз глибини не більше 0,5 м використовується сулія з прив'язаною пробкою, яку поміщають у футляр або пробовідбірник з вантажем. Футляр має петлю, до якої прив'язують мотузку з розміченими відрізками, що вказують глибину занурення. На потрібній глибині, за допомогою прив'язаної до пробки мотузки висмикують пробку з горла бутлі. Після заповнення пляшки водою (на поверхні води не з'являються бульбашки повітря) її піднімають на поверхню.
7.2.2 . Проби стічної води з глибини 0,5 м відбираються пробовідбірником будь-якого типу.
7.2.3 . Відбір природних та стічних вод слід проводити у місцях найбільшого перемішування.
7.2.4 . На очисних спорудах відбирати проби для аналізу на БПК слід до системи хлорування, т.к. активний хлор є речовиною, що заважає визначенню. Якщо необхідно проаналізувати пробу після хлорування, слід видалити вільний хлор з досліджуваної води (див. розділ 7.8.3).
7.2.5 . Під час взяття проб вимірюють температуру води. Для цього (*) використовують термометр від 0 до 100 ° С, 2-го класу точності за ГОСТ 28498 (*).Для визначення температури на місці взяття проби 1 дм 3 води наливають у склянку, нижню частину термометра занурюють у воду і через 5 хв відраховують показання, тримаючи його разом зі склянкою на рівні очей. Точність визначення ±0,5 °С.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни згідно з протоколом № 14 засідання НТК ГУАК Держкомекології Росії від 03.12.98 р. та протоколу № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
7.2.6 . Не допускається консервування проб, призначених визначення у яких БПК.
7.2.7 . Відібрані проби наливають, попередньо ополіскуючи водою, що відбирається, в банки або флакони об'ємом 1,5 дм 3 , заповнюючи їх до країв і закривши без бульбашок повітря пришліфованими скляними пробками або поліетиленовими кришками. Під поліетиленові кришки підкладаються тефлонові або з фольги алюмінієвої прокладки. Проби упаковуються в дерев'яні ящики для перенесення проб і прокладаються папером або ганчір'ям.
При транспортуванні не тримати проби на світлі.
7.2.8 . При відборі проби складається протокол за затвердженою формою, у якому вказується мета пробоотбора, число, час, місце відбору проби, температура води, гадані забруднюючі речовини, номер проби, ПІБ відбирав. На бутель наклеюється етикетка із зазначенням номера проби, місця та дати відбору.
7.3. Зберігання проб
Необхідно аналізувати проби відразу після відбору. Якщо обробити пробу відразу після відбору неможливо, її слід зберігати не більше 24 годин при температурі 4 °С.
7.4. Попередня обробка проби
БПК визначають у натуральній (збовтаній) пробі при здійсненні екоаналітичного контролю за дотриманням нормативів якості.
БПК визначають у відстояній та фільтрованій пробі при здійсненні виробничого контролюза ефективністю технологічного процесу очищення стічних вод різних стадіях.
7.4.1 . Визначення у натуральній (збовтаній) пробі.У лабораторії перед початком визначення проба ретельно перемішується (за допомогою апарату, що струшує, або вручну).
7.4.2 . Визначення після обстоювання.Проба відстоюється у циліндрах протягом 2 годин. Сифоном відбирають у сулію для аналізу верхні 3/4 прозорого шару рідини над осадом, не захоплюючи змучений осад.
7.4.3 . Визначення у фільтрованій пробі.Проба ретельно перемішується та фільтрується через знезолений фільтр «синя стрічка».
7.5. Приготування розбавляючої води та розчинів
Дистильована вода, що застосовується для приготування всіх розчинів і води, що розбавляє, не повинна містити речовин, що впливають на визначення БПК (міді більше 0,01 мг/дм 3 , цинку більше 1 мг/дм 3 , вільного хлору, хлораміну, органічних речовин і кислот) . Дистильовану воду для приготування розбавляючої води зберігають, ретельно захищеної від будь-якого забруднення при температурі 20 °С. Посуд для цієї води не можна використовувати для інших цілей.
7.5.1 . Розбавляючу водуготують із дистильованої води, отриманої напередодні аналізу, витриманої при температурі 20 °С; її насичують киснем повітря, аеруючи до концентрації розчиненого кисню щонайменше 8 мг/дм 3 і трохи більше 9 мг/дм 3 . Можна збагачувати киснем воду тривалим струшуванням пляшки, наповненої на 2/3 дистильованою водою.
У день застосування в розбавляючій воді вимірюють вміст розчиненого Про 2 потім додають 0,3 г/дм 3 бікарбонату натрію для доведення рН до оптимальних значень.
рН води, що розбавляє, повинна бути в діапазоні 7,0 - 8,0.
У розбавляючу воду додають фосфорні та амонійні солі, гексагідрат хлориду заліза, хлорид кальцію та сульфат магнію для створення стійкої буферної системияка дозволяє підтримувати постійне значення рН протягом будь-якого часу інкубації, що не змінюється при виділенні CO 2 (продукт метаболізму бактерій).
7.5.1.1 . Розчини солей для приготування води, що розбавляє.
Буферний фосфатний розчин рН = 7,2.
8,5 г однозаміщеного фосфорнокислого калію (КН 2 РО 4), 21,75 г двозаміщеного фосфорнокислого калію (К 2 НРО 4), 33,4 г двозаміщеного фосфорнокислого натрію 12-водного (Na 2 HPО 4 ? 12 7 г хлориду амонію (NH 4 Cl) розчиняють у дистильованій воді і доводять об'єм до 1 дм 3 .
Сульфат магнію.
22,5 г MgSО 4? 7Н 2 Про ч.д.а. розчиняють у дистильованій воді, доводять об'єм до 1 дм 3 .
Залізо хлорид.
0,25 г FeCl 3 · 6Н 2 Про ч.д.а. розчиняють у дистильованій воді, доводять об'єм до 1 дм 3 .
Хлорид кальцію.
27,5 г СаСl 2 год. безводного розчиняють у дистильованій воді, доводять об'єм до 1 дм 3 .
Розчини зберігають у темряві при кімнатній температурі не більше місяця. Не використовують у разі появи осаду.
У день аналізу до 1 дм 3 води, що розбавляє, додають 1 см 3 фосфатного буферного розчину, 1 см 3 розчину сульфату магнію, 1 см 3 розчину хлориду кальцію, 1 см 3 розчину хлориду заліза.
7.5.1.2 . Зараження мікрофлорою.
У воду, що розбавляє, в день аналізу додають бактеріальну затравку. (При аналізі стічних вод споруд біологічної очистки такої затравки не потрібно). Бактеріальну затравку додають при дослідженні штучно приготовлених розчинів, виробничих стічних, оліготрофних поверхневих прісних, ґрунтових, глибоко очищених та знезаражених стічних вод.
Бактеріальна затравка може відбиратися з різних джерел, при приготуванні води, що розбавляє, використовується один з пропонованих варіантів.
а) Стічні води з муніципальних споруд біологічної очистки, відібрані після песколовок. Додають 0,3 - 1,0 см 3 на 1 дм 3 води, що розбавляє.
б) Акваріумна вода. Додають 5,0 - 10,0 см 3 на 1 дм 3 води, що розбавляє.
в) Річкова вода. Додають 10,0 - 20,0 см 3 на 1 дм 3 води, що розбавляє.
7.5.1.3 . Пригнічення нітрифікуючих бактерій.
Наявність нітрифікації в поверхневих прісних, біологічно очищених та слабко забруднених стічних водах може суттєво спотворити результат визначення БПК. Для придушення нітрифікації в день аналізу в розбавляючу воду додають інгібітор - розчин тіомочевини або аллилтиомочевини - так, щоб концентрація його в воді, що розбавляє, становила 0,5 мг/дм 3 , для чого 1 см 3 розчину тіомочевини додають на кожен 1 дм 3 разбав.
7.5.1.4 . Перевірка ступеня чистоти води, що розбавляє, холостим досвідом.
При визначенні БПК 5 або БПК повн. чотири кисневі колби заповнюють водою, що розбавляє, у двох визначають кисень відразу в день дослідження («нульовий» день), час між розведенням проби і визначенням кисню в «нульовий» день не повинен перевищувати 15 хв. В решті двох колб, які поміщають в термостат разом з аналізованими пробами, - через 5 діб. Різниця середньої концентрації кисню в пробі холостого досвіду нульового дня та через 5-добовий термін інкубації не повинна перевищувати 0,5 мг/дм 3 кисню.
7.5.2 . Приготування розчинів
7.5.2.1 . Йодистий калій, 10% водний розчин.
Наважку 10 г KI поміщають у конічну колбу, розчиняють 90 см 3 дистильованої води.
7.5.2.2 . Сірчана кислота водний розчин 1:50.
1 частину концентрованої сірчаної кислоти обережно додають до 50 частин дистильованої води, перемішують.
7.5.2.3 . Сульфіт натрію водний розчин 0,025 н.
Розчин сульфіту натрію готують із стандарт-титру розведенням у чотири рази дистильованою водою.
7.5.2.4 . Тіомочевина, водний розчин.
Наважку 500 мг тіомочевини розчиняють в 1 дм 3 дистильованої води.
7.5.2.5 . Крохмаль, 0,5%-ний водний розчин.
Розтирають у ступці 5 г крохмалю з невеликою кількістю холодної води, що дистилює. У киплячу дистильовану воду об'ємом 1 дм 3 вливають розтертий крохмаль, перемішують постійно при кип'ятінні 3 - 5 хвилин, потім охолоджують. У охолоджений розчин для консервації додають саліцилову кислоту - 1,25 г на 1 дм 3 розчину крохмалю або 2 - 3 краплі хлороформу. Термін зберігання трохи більше 2 тижнів.
7.5.2.6 . Лужний розчин калію йодиду з азидом натрію.
У 700 см 3 дистильованої води розчиняють 700 г КОН і 150 г KI, окремо розчиняють 10 г NaN 3 в 40 см 3 дистильованої води, обидва розчини змішують і доводять об'єм до 1 дм 3 якщо розчин не прозорий, його відстоюють, а потім сифон .
7.5.2.7 . Соляна кислота, 0,5 моль/дм 3 розчин.
40 см 3 концентрованої соляної кислоти (d = 1,19) додають до 500 см 3 дистильованої води та доводять об'єм до 1 дм 3 .
7.5.2.8 . Гідроксид натрію, 0,5моль/дм 3 розчин.
Наважку 20 г гідроксиду натрію розчиняють у дистильованій воді та доводять об'єм до 1 дм 3 .
7.5.3 . Приготування розчинів для визначення розчиненого кисню йодометричним методом
7.5.3.1
210 г МnСl 2? 4Н 2 Про, або 260 г MnSO 4 ? 5Н 2 Про, або 290 г MnSО 4? 7Н 2 Про розчиняють у 300 - 350 см 3 дистильованої води, фільтрують у мірну колбу місткістю 500 см 3 і доливають дистильованою водою до мітки на колбі. Зберігають у щільно закритій склянці.
7.5.3.2 . Лужний розчин йодиду калію (або натрію).
15 г KI (або 18 г NaI ? 2Н 2 Про) розчиняють в 20 см 3 а 50 г NaOH - в 50 см 3 дистильованої води. Отримані розчини змішують у мірній колбі місткістю 100 см 3 і доводять об'єм дистильованою водою до мітки на колбі. За наявності каламуті розчин фільтрують. Зберігають у склянці із темного скла із щільною гумовою пробкою.
7.5.3.3 . Розчин соляної кислоти (2:1).
340 см 3 концентрованої соляної кислоти додають до 170 см 3 дистильованої води.
Замість розчину соляної кислоти можна використовувати розчин сірчаної кислоти (1:4). Для його приготування 100 см 3 концентрованої сірчаної кислоти обережно при перемішуванні додають до 400 см 3 дистильованої води.
Перевірку чистоти розчинів солі марганцю, йодиду калію (або натрію), соляної чи сірчаної кислоти та їх очищення здійснюють, як описано у п. 7.6.
7.5.3.4 . Розчин тіосульфату натрію з концентрацією 0,02 моль/дм 3 еквіваленту.
При використанні стандарт-титру його розчиняють у дистильованій воді у мірній колбі місткістю 500 см 3 потім відбирають 50 см 3 отриманого розчину, переносять у мірну колбу місткістю 500 см 3 і доводять обсяг дистильованої води до мітки.
Для приготування розчину з навішування 2,5 г Na 2 S 2 Про 3 · 5Н 2 Про переносять у мірну колбу місткістю 500 см 3 розчиняють у дистильованій воді і доводять об'єм розчину до мітки на колбі. Як консервант до отриманого розчину додають 3 см 3 хлороформу.
Перед визначенням точної концентрації розчин витримують щонайменше 5 діб. Зберігають у склянці з темного скла, закритою пробкою із вставленим у неї сифоном із бюреткою та хлоркальцієвою трубкою, заповненою гранульованим КОН або NaOH.
Точну концентрацію розчину тіосульфату натрію визначають за п. 7.7 не рідше ніж 1 раз на тиждень.
7.5.3.5 . Фторид калію, 40% розчин.
40 г фториду калію розчиняють у 60 см 3 дистильованої води. Зберігають у поліетиленовому посуді.
7.5.3.6 . Змішаний розчин сульфату та гіпохлориту натрію.
50 г сульфату натрію розчиняють у 160 см 3 дистильованої води і додають таку кількість розчину натрію гіпохлориту, щоб змішаний розчин містив близько 0,3 % активного хлору. Розчин зберігають у темній склянці у холодильнику не більше 1 місяця.
За відсутності готового розчину гіпохлориту натріюйого готують з хлорного вапна і карбонату натрію наступним чином: 35 г Na 2 CO 3 розчиняють у 85 см 3 дистильованої води, до 50 г хлорного вапна додають 85 см 3 дистильованої води, ретельно розмішують, додають весь розчин карбонату натрію і знову перемішують, цьому маса загусає, потім починає розріджуватися. Масу фільтрують через фільтр «синя стрічка» на лійці Бюхнера. Отриманий розчин гіпохлориту натрію зберігають у склянці темного скла в холодильнику.
Для визначення змісту активного хлоруу розчині гіпохлориту натрію в конічну колбу місткістю 250 см 3 вносять 50 см 3 дистильованої води, 1 см 3 розчину гіпохлориту, 1 г сухого KI, 10 см 3 розчину соляної кислоти (2:1), ретельно перемішують, витримують 5 хвилин у темному місці і титрують стандартним розчином натрію тіосульфату до появи світло-жовтого фарбування, потім після додавання 1 см 3 розчину крохмалю - до повного знебарвлення.
Концентрацію активного хлору обчислюють за такою формулою:
З ах = 3,45 ? З Т ? V Т,
де З ах- Концентрація активного хлору, %;
З Т- Концентрація тіосульфату натрію, моль/дм 3 еквівалента;
VT- Об'єм розчину тіосульфату натрію, що пішов на титрування гіпохлориту натрію, см 3 .
7.5.3.7 . Змішаний розчин сульфату натрію та роданіду калію.
50 г сульфату натрію і 2 г роданіду калію розчиняють у 200 см 3 дистильованої води.
7.5.3.8 . Сульфамінова кислота, 40% розчин.
4 г сульфамінової кислоти розчиняють в 10 см 3 дистильованої води. Зберігають у холодильнику.
7.6. Перевірка чистоти та очищення реактивів розчинів, що використовуються
7.6.1 . Йодід калію (натрію).
Для перевірки чистоти йодиду калію 1 г KI розчиняють у 100 см 3 свіжопрокип'яченої та охолодженої до кімнатної температури дистильованої води, доливають 10 см 3 розчину соляної кислоти (2:1) та 1 см 3 розчину крохмалю. Якщо блакитне забарвлення протягом 5 хвилин не з'являється, реактив придатний для використання. В іншому випадку йодид калію має бути очищений від вільного йоду.
Для цього 30 - 40 г KI поміщають у вирву Бюхнера і промивають при перемішуванні охолодженим до 3 - 5 °З етиловим спиртом до появи безбарвної порції останнього. Промитий KI сушать у темряві між аркушами фільтрувального паперу протягом доби. Зберігають у щільно закритій склянці із темного скла. Перевірку чистоти та очищення NaJ проводять аналогічним чином.
7.6.2 . Розчин хлориду (сульфату) марганцю.
До 100 см 3 свіжопрокип'яченої та охолодженої дистильованої води додають 1 см 3 розчину солі марганцю, 0,2 г сухого йодиду калію (перевіреного на чистоту), 5 см 3 розчину соляної кислоти і 1 см 3 розчину крохмалю. Відсутність через 10 хв синього забарвлення вказує на чистоту реактиву. В іншому випадку для очищення розчину на кожні 100 см 3 додають близько 1 г безводного карбонату натрію, добре перемішують, відстоюють протягом доби, а потім фільтрують.
7.6.3 . Розчин кислоти.
До 50 см 3 дистильованої води додають 1 см 3 розчину крохмалю, 1 г чистого сухого йодиду калію і 10 см 3 розчину соляної (або сірчаної) кислоти. Якщо протягом 5 хв не з'явиться синє забарвлення, кислота може бути використана в аналізі, інакше слід замінити вихідний реактив.
7.7. Визначення точної концентрації розчину тіосульфату натрію
У колбу для титрування вносять 80 - 90 см 3 дистильованої води, 10 см 3 стандартного розчину біхромату калію, додають 1 г сухого KI і 10 см 3 розчину соляної кислоти. Розчин перемішують, витримують 5 хв у темному місці і титрують розчином натрію тіосульфату до появи слабожовтого забарвлення. Потім додають 1 см 3 розчину крохмалю і титрування продовжують до зникнення синього забарвлення.
Повторюють титрування і, якщо розбіжність між величинами обсягів титранту не більше 0,05 см 3 за результат приймають їх середнє значення. В іншому випадку титрування повторюють до отримання результатів, що відрізняються не більше ніж на 0,05 см 3 .
Точну концентрацію розчину тіосульфату натрію знаходять за такою формулою:
де З Т- Концентрація розчину тіосульфату натрію, моль/дм 3 еквівалента;
З Д- Концентрація розчину біхромату калію, моль/дм 3 еквівалента;
VT
V Д - об'єм розчину дихромату калію, взятий для титрування, см 3 .
7.8. Усунення впливів, що заважають
7.8.1 . Перед визначенням БПК у натуральній пробі воду ретельно перемішують. Таким чином, запобігають помилці, викликаній зміною фізичних властивостей грубодисперсних домішок або випаданням деяких розчинених речовин у період між відбором проби та її обробкою.
7.8.2 . Кислі або лужні води, що досліджуються, нейтралізують приготованими розчинами соляної кислоти або гідроксиду натрію (до рН 7,0 - 9,0).
До проби стічних вод додають розраховану кількість лугу чи кислоти. Необхідну кількість визначають титруванням аліквотної частини проби відповідним розчином.
7.8.3 . При визначенні БПК очищеної стічної води, що оброблялася хлором або хлорним вапном, попередньо видаляють надлишок активного хлору. При вмісті хлору трохи більше 0,5 мг/дм 3 воді дають постояти 1 - 2 години.
До проби визначення БПК додають еквівалентну кількість розчину сульфіту натрію, розраховане за результатом титрування. Якщо проба містить активний хлор, повторюють зазначену обробку. Якщо активний хлор повністю усунений, пробу використовують для визначення БПК.
7.8.4 . Якщо аналізу піддається стічна вода, що містить нітрити (промислові стічні води або води після біохімічного очищення), перед визначенням БПК нітрити руйнують, додаючи лужний розчин йодиду калію з азидом натрію. Контролюють руйнування нітритів візуально за зникненням слаборожевого фарбування або за допомогою фотоколориметра.
7.8.5 . Проби, що містять велику кількість водоростей або планктону, перед аналізом фільтрують через млиновий газ (шовкове сито № 19 – 25). Результати визначення БПК у цих водах будуть сумнівними.
8. ВИКОНАННЯ ВИМІРЮВАНЬ
Основні умови для отримання достовірних результатів біохімічного споживання кисню – інкубація проби за постійної температури 20 ° С без доступу повітря та світла.
Крім основних умов при визначенні необхідно дотримуватись наступних правил:
проба має бути насичена спочатку досліду киснем (близько 8 мг/дм 3 при температурі 20 °С);
споживання кисню під час інкубаційного періоду має бути близько 50% (мінімальне споживання 2 мг/дм3);
залишкова концентрація кисню після терміну інкубації повинна бути не менше ніж 3 мг/дм 3 .
8.1. Виконання вимірювань без розведення проби
Відносно чисті річкові та очищені стічні води з вмістом БПК 5 до 5 мг/дм 3 можна досліджувати без розведення.
Досліджувану воду наливають у лабораторії в сулію не більше ніж на 2/3 об'єму, встановлюють температуру води 20 °С (нагріванням на водяній бані або охолодженням) і сильно струшують для насичення киснем до 8 мг/дм 3 . Після цього сифоном досліджуваною водою заповнюють, злегка переповнюючи необхідну кількість кисневих колб. При визначенні БПК 5 наповнюється шість колб, при визначенні БПК повн. - шістнадцять. Попередньо кожну колбу обполіскують приблизно 30 см 3 проби. Наповнені кисневі колби закривають притертою пробкою так, щоб усередині не залишалося бульбашок повітря. У двох кисневих колбах відразу (не більше 15 хв) визначають кисень.
Інші колби з випробуваною водою поміщають у термостат. Можна використовувати спеціальні колби, забезпечені притертими скляними ковпачками. В останні наливають випробувану воду, і вони є водяним затвором. Кисневі колби зберігають при температурі 20 °С у темряві протягом необхідного часу інкубації, (при визначенні БПК 5 протягом 5 діб, а при визначенні БПК пов. до появи в пробі нітритів 0,1 мг/дм 3).
Для аналізу проби на нітрити можна наповнювати випробуваною водою додаткові склянки об'ємом 25 см 3 і інкубувати їх у тих самих умовах. Через 2, 5, 7, 10, 15, 20 і 25 діб від початку інкубації виймають з термостата по дві колби з випробуваною водою, визначають розчинений кисень і вміст нітритів.
У розрахунку використовують результат вмісту розчиненого кисню у тій колбі, де залишковий вміст розчиненого кисню після терміну інкубації не менше 3 мг/дм 3 та спожито близько 50 % кисню. Якщо ця умова виконується в обох колбах, обчислюють середній результат двох колб.
8.2. Виконання вимірювань із розведенням проби
Для забруднених річкових та стічних вод з БПК 5 вище 6 мг/дм 3 потрібно попереднє розведення проби.
Визначення проводять у розбавленій пробі по різниці вмісту кисню до і після інкубації у стандартних умовах.
Для розведення проби застосовують штучно приготовану воду, що розбавляє (п. 7.5).
При приготуванні розведення температура досліджуваної проби повинна відповідати температурі 18 - 20 °С.
Для розрахунку необхідних розведень проби слід очікуваний вміст БПК у пробі розділити на 4 - 5 (оскільки у воді після інкубації при правильному розведенні має залишитися 4 - 5 мг/дм 3 кисню). Якщо не можна припустити очікуване БПК, необхідне розведення розраховується за результатами визначення біхроматної окислюваності (ГПК). Умовно приймають біохімічне споживання кисню 50 % ГПК, а оскільки у воді після інкубації має залишитися 4 - 5 мг/дм 3 кисню, обчислене значення (ГПК: 2) ділять на 4 або 5. Отриманий результат показує, у скільки разів треба розбавити аналізовану воду .
Проби, котрим не можна приблизно розрахувати величину БПК, беруть у двох і більше розбавленнях. Результати, отримані під час аналізу проб з різним розведенням, не повинні бути однаковими. Найбільш достовірним є результат визначення, при якому витрачено близько 50% кисню, що спочатку міститься.
При визначенні БПК у воді, що містить велику кількість промислових стічних вод, можуть зростати значення БПК зі збільшенням розведення. У цих випадках беруть максимальне значення БПК, отримане при найбільшому розведенні.
У мірну колбу місткістю 1 дм 3 наливають добре перемішану випробувану рідину, відбирають піпеткою певний об'єм і вносять в іншу колбу (відміряються циліндром об'єми більше 50 см 3). Потім доливають до мітки водою, що розбавляє, і добре перемішують; отриману суміш сифоном, опущеним до дна колби, наливають у шість (якщо визначається БПК 5) або 16 (якщо визначається БПК повн.) кисневі колби об'ємом 250 см 3 закривають пробкою, стежачи за тим, щоб усередині не залишилося бульбашок повітря. Потім сумішшю, що залишилася, заповнюють ковпачки від колб і, нахиливши колбу, вставляють їх у ковпачки з водою, витісняючи з них воду, щоб не залишилося бульбашок повітря. Для кожного розведення заповнюють дві колби.
У перших двох кисневих колбах негайно визначають кисень. Всі інші колби (4 щодо БПК 5 і 10 - 14 при визначенні БПК повн.) поміщають в термостат при 20 °С для інкубації.
Через 2, 5, 7, 10, 15, 20 і 25 діб від початку інкубації виймають з термостата по дві колби з випробуваною водою, визначають розчинений кисень і вміст нітритів. Нітрити визначають у воді, налитій у ковпачок колби, який знімають так само, як одягали.
Якщо в пробі почався процес нітрифікації (що визначають за утворенням нітритів у концентрації, що перевищує 0,1 мг/дм 3 ) визначення БПК повне вважають закінченим. З появою на п'яту добу слідів нітритів наступне визначення проводять через 5 - 8 діб. При відсутності в лабораторії колб з пришліфованими скляними ковпачками для контролю процесу нітрифікації термостат можна ставити додатково наповнені випробуваною і розбавляючою водою 12 неградуйованих склянок об'ємом 25 см 3 і в них визначати вміст нітритів після закінчення встановленого терміну інкубації. Найбільш точним вважається визначення БПК у пробах, де нітрифікація лише розпочалася.
9. РОЗРАХУНОК РЕЗУЛЬТАТІВ ВИЗНАЧЕННЯ БПК n
9.1 . Розрахунок БПК щодо без розведення проби:
X = Cx 1 - Cx 2
де X- Величина БПК n, мг/дм 3 кисню;
Cx 1- вміст розчиненого кисню до інкубації, мг/дм 3;
Сх 2- те саме, після інкубації, мг/дм 3 .
9.2 . Розрахунок БПК щодо з розведенням проби:
X = [(Cx 1 - Cx 2) - (Cy 1 - Cy 2)]N,
де X- Величина БПК, мгО 2 /дм 3;
Cx 1- вміст розчиненого кисню у досліджуваній воді до інкубації, мг/дм 3 ;
Сх 2
Cy 1- вміст розчиненого кисню в воді, що розбавляє, до інкубації, мг/дм 3 ;
Су 2- те саме, після інкубації, мг/дм 3 ;
N- Величина розведення.
9.3 . За результат аналізу Х срприймають середнє арифметичне значення двох паралельних визначень Х 1 та X 2
для яких виконується така умова:
|Х 1 - Х 2| ? r · ( X 1 + Х 2)/200, (1)
де r- межа повторюваності, значення якої наведені у таблицях 3 та 4.
Таблиця 3
Значення меж повторюваності щодо розчиненого кисню йодометричним методом (Р = 0,95)
Таблиця 4
Значення меж повторюваності щодо розчиненого кисню амперометрическим методом з БПК-тестером (Р = 0,95)
При невиконанні умови (1) можуть бути використані методи перевірки прийнятності результатів паралельних визначень та встановлення остаточного результату згідно з розділом 5 ДСТУ ISO 5725-6.
Розбіжність між результатами аналізу, отриманими у двох лабораторіях, має перевищувати межі відтворюваності. При виконанні цієї умови прийнятні обидва результати аналізу, і як остаточне може бути використане їхнє середнє арифметичне значення. Значення межі відтворюваності наведені у таблицях 5 та 6.
Таблиця 5
Значення меж відтворюваності щодо розчиненого кисню йодометричним методом (Р = 0,95)
Таблиця 6
Значення меж відтворюваності щодо розчиненого кисню амперометрическим методом з БПК-тестером (Р = 0,95)
При перевищенні межі відтворюваності можуть бути використані методи оцінки прийнятності результатів аналізу згідно з розділом 5 ДСТУ ISO 5725-6.
10. ВИЗНАЧЕННЯ ЗМІСТ РОЗЧИНЕНОГО КИСНУ
10.1. Визначення вмісту розчиненого кисню в діапазоні від 0,1 до 15,0 мг/дм 3 йодометричним методом
Принцип методу. Йодометричний метод визначення концентрації розчиненого кисню заснований на його реакції з гідроксидом марганцю (II) і визначенні більш окислених сполук марганцю, що утворилися, наступним йодометричним титруванням. Реактиви та приготування необхідних розчинів за п. 3 та п. 7.5.3.
Визначення розчиненого кисню у пробах на БПК, за відсутності у досліджуваній воді відновників.
Вийнявши з колби з досліджуваною водою (об'єм 250 см 3) притерту пробку, фіксують розчинений кисень, для чого в колбу вводять окремими піпетками 2 см 3 розчину хлориду (сульфату) марганцю та 2 см 3 лужного розчину йодиду калію. Піпетку занурюють щоразу до половини колби і в міру виливання розчину піднімають нагору. Потім швидко закривають колбу скляною пробкою таким чином, щоб у ній не залишалося бульбашок повітря та вміст ретельно перемішують 15 - 20-кратним перевертанням колби до рівномірного розподілу осаду у воді. З колби при додаванні реактивів виливається 4 см 3 випробуваної води, на цю втрату при розрахунку вводять поправку.
Колби із зафіксованими пробами поміщають у темне місце для відстоювання (не менше 10 хв і не більше 24 год).
Після того, як осад, що відстоявся, займатиме менше половини висоти колби, до проби доливають 10 см 3 розчину соляної кислоти (розчин 2:1), або 4 см 3 розчину сірчаної кислоти (п. 7.5.3.3) (*) , занурюючи при цьому піпетку до осаду (не змучувати) і повільно піднімаючи її вгору з випорожненням. Витіснення із колби частини прозорої рідини для аналізу значення не має.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни згідно з протоколом № 14 засідання НТК ГУАК Держкомекології Росії від 03.12.98 р. та протоколу № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
Колбу закривають пробкою та вміст ретельно перемішують.
Для титрування використовують весь об'єм води в каліброваній склянці БПК (*)(піпетку попередньо обполіскують цим розчином), переносять його в колбу для титрування і титрують стандартним розчином натрію тіосульфату (якщо передбачаються, що вміст кисню менше 3 мг/дм 3 - з мікробюретки) до тих пір, поки він не стане світло-жовтим.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни згідно з протоколом № 14 засідання НТК ГУАК Держкомекології Росії від 03.12.98 р. та протоколу № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
Потім додають 1 см 3 свіжоприготовленого розчину крохмалю і титрування продовжують до зникнення синього забарвлення.
Обробка результатів вимірів.
Масову концентрацію розчиненого у воді кисню знаходять за такою формулою:
де З х- масова концентрація розчиненого кисню в аналізованій пробі води, мг/дм 3;
З t- Концентрація розчину тіосульфату натрію, моль/дм 3 еквівалента;
Vt- Об'єм розчину тіосульфату натрію, що пішов на титрування, см 3;
V- Місткість кисневої колби, см 3 ;
V 1 - сумарний обсяг розчинів хлориду марганцю та йодиду калію, доданих у колбу при фіксації розчиненого кисню, см 3;
8,0 – маса міліграм-еквівалента кисню, мг.
Визначення розчиненого кисню у пробах на БПК n у присутності у досліджуваній воді відновників.
У присутності відновників змінюється послідовність аналізу. У колбу з досліджуваною водою додають 1 см 3 розчину соляної кислоти та 1 см 3 змішаного розчину гіпохлориту та сульфату натрію. Колбу закривають пробкою, перемішують і залишають у темному місці. Через 30 хвилин для усунення надлишку непрореагував гіпохлориту додають 2 см 3 змішаного розчину роданіду калію і сульфату натрію.
Пробу перемішують і через 10 хвилин виконують фіксацію та визначення кисню.
При вмісті в аналізованій воді більше 1 мг/дм 3 заліза пробу перед додаванням розчину кислоти слід внести 1 см 3 розчину фториду калію. Додавання всіх розчинів у колбу з пробою здійснюють, занурюючи піпетку приблизно до половини колби і піднімаючи її вгору в міру виливання розчину. В цьому випадку при визначенні вмісту кисню віднімають з ємності колби не 4 см 3 а суму обсягів всіх доданих реактивів.
10.2. Визначення вмісту розчиненого кисню в діапазоні від 0,1 мг/дм 3 до 10,0 мг/дм 3 амперометричним методом
Принцип методу. Дія перетворювача концентрації кисню засноване на електрохімічному відновленні кисню, що дифузує на його катод через селективно пропускну мембрану (мембрана непроникна для води і розчинених речовин, але пропускає кисень, а також деяку кількість інших газів).
Генерований при цьому електричний струмпропорційний концентрації кисню в аналізованій воді. Показання стрілки приладу відповідають масової концентрації кисню у аналізованій воді.
Зміни розчинності кисню за різних температур і атмосферному тиску перераховується за таблицями. Деякі прилади компенсують зміни розчинності кисню залежно від температури та атмосферного тиску автоматично.
Для вимірювання розчиненого кисню щодо БПК придатні різні модифікації БПК-тестерів і оксиметрів, що дозволяють відтворювати метрологічні характеристики, наведені в табл. 2.
Виконання вимірів. Виконуючи вимірювання, слід керуватися інструкцією з експлуатації приладу.
При використанні БПК-тестера для інкубування проб води, що досліджується, використовуються кисневі колби з тефлоновими прокладками в кришках і переливну вставку, що входять в комплект. Переливна вставка забезпечує збір води, що переливається з колби при вимірюваннях розчиненого кисню.
При використанні оксиметрів будь-якої марки потрібно підібрати кисневі колби з притертими пробками, в шийку яких вільно входить електрохімічний датчик кисню та чашки Петрі, які застосовуються як переливні підставки.
Кисневу колбу з досліджуваною пробою відкривають, одягають на неї переливну вставку (якщо вона прикладається до комплекту) або ставлять колбу на чисту чашку Петрі, опускають у колбу магнітний стрижень у скляному корпусі, ставлять чашку Петрі з кисневою колбою на магнітну мішалку і забезпечують вказану в інструкції, але не менше ніж 5 см/сек. Вставляють у горло колби електрохімічний датчик кисню і через 3 хвилини записують показання приладу. Результати виражаються в мг 2 /дм 3 з точністю до першого десяткового знака.
Після того, як вимірювання кисню проведено, датчик кисню виймають з кисневої колби, знімають переливну вставку і з неї або з чашки Петрі піпеткою відбирається досліджувана вода, що перелилася в процесі вимірювання, і нею доповнюється киснева колба доверху без бульбашок повітря. водою, можна додавати кілька крапель стерильної дистильованої води), після чого колба закривається кришкою і ставиться в термостат для подальшої інкубації.
Повторне вимірювання концентрації кисню в одній і тій же колбі підвищує достовірність вимірювань БПК n і дозволяє зменшити кількість кисневих колб, що інкубуються.
11. ОФОРМЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ АНАЛІЗУ
Результат аналізу X сру документах, що передбачають його використання, може бути поданий у вигляді: Х ср± D, Р = 0,95,
де D – показник точності методики.
Значення D розраховують за такою формулою: D = 0,01?d? Х ср.
Значення d наведено у таблицях 1 та 2.
Допустимо результат аналізу у документах, що видаються лабораторією, подавати у вигляді: Х ср± D л, Р = 0,95, за умови D л< D,
де Х ср- результат аналізу, отриманий відповідно до пропису методики;
± D л - значення характеристики похибки результатів аналізу, встановлене при реалізації методики в лабораторії, та забезпечується контролем стабільності результатів аналізу.
Примітка.При поданні результату аналізу у документах, що видаються лабораторією, вказують:
Кількість результатів паралельних визначень, використаних до розрахунку результату аналізу;
Спосіб визначення результату аналізу (середнє арифметичне значення чи медіана результатів паралельних визначень).
12. КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ РЕЗУЛЬТАТІВ АНАЛІЗУ ПРИ РЕАЛІЗАЦІЇ МЕТОДИКИ В ЛАБОРАТОРІЇ
Контроль якості результатів аналізу під час реалізації методики в лабораторії передбачає:
Оперативний контроль процедури аналізу (з урахуванням оцінки похибки під час реалізації окремо взятої контрольної процедури);
Контролює стабільність результатів аналізу (на основі контролю стабільності середньоквадратичного відхилення повторюваності, середньоквадратичного відхилення внутрішньолабораторної прецизійності, похибки).
12.1. Алгоритм оперативного контролю процедури аналізу із застосуванням зразків для контролю
12.1.1 . Цей вид контролю призначений виявлення невідповідності умов виконання поточних вимірів вимогам МВИ.
Оперативний контроль вимірювальної процедури застосовується у разі отримання сумнівних результатів КХА (наприклад, при грубій невідповідності значень ГПК та БПК проби), а також періодично для перевірки води, що розбавляє, чистоти застосовуваних посуду і реактивів, мікробної затравки і самого методу аналізу.
12.1.2 . Засобами оперативного контролю є ГСО глюкозоглютамінової кислоти або приготований розчин глюкозоглютамінової кислоти.
Для приготування розчину необхідно використовувати зневоднену D(+) глюкозу та L(-) глютамінову кислоту, для чого ці речовини висушують у сушильній шафі при температурі 103 - 105 °С протягом 1 години. Потім 75 мг глюкози та 75 мг глютамінової кислоти розчиняють у 0,3 дм 3 дистильованої води, перемішують і доводять до 0,5 дм 3 . Розчин не зберігається.
12.1.3 . При проведенні оперативного контролю 5 см 3 глюкозоглютамінової суміші доводять до 1 дм 3 водою розбавляє (п. 8.5.1) (*) і проводять визначення БПК 5 в цій пробі в точній відповідності з прописом методики.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни згідно з протоколом № 14 засідання НТК ГУАК Держкомекології Росії від 03.12.98 р. та протоколу № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
Результат виміряного БПК 5 множиться коефіцієнт розведення 100, т.к. аналізована концентрація глюкозоглютамінової суміші становить 150 мг/дм (*). Якщо результат аналізу БПК 5 контрольної проби становить 205 ± 25 мг/дм 3 вважають умови виконання вимірювань відповідними вимогам МВІ.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 (*) Внесено доповнення та зміни згідно з протоколом № 14 засідання НТК ГУАК Держкомекології Росії від 03.12.98 р. та протоколу № 23 засідання НТК ФДМ «ЦЕКА» МПР Росії від 30 травня 2001 р.
Оперативний контроль процедури аналізу проводять шляхом порівняння результату окремо взятої контрольної процедури До доз нормативом контролю До.
Результат контрольної процедури До дорозраховують за формулою:
де C порівн- результат аналізу масової концентрації БПК у зразку для контролю - середнє арифметичне двох результатів паралельних визначень, розбіжність між якими задовольняє умову (1) розділу 9.3;
З- Атестоване значення зразка для контролю.
Норматив контролю Дорозраховують за формулою
До = D л,
де ±? л - характеристика похибки результатів аналізу, що відповідає атестованому значенню зразка для контролю.
Примітка.Допустимо характеристику похибки результатів аналізу при впровадженні методики в лабораторії встановлювати на основі виразу: D л = 0,84?, З наступним уточненням з накопиченням інформації в процесі контролю стабільності результатів аналізу.
Процедуру аналізу визнають задовільною під час виконання умови:
До до ? До. (2)
У разі невиконання умови (2) контрольну процедуру повторюють. При повторному невиконанні умови (2) з'ясовують причини, що призводять до незадовільних результатів, та вживають заходів щодо їх усунення.
Періодичність оперативного контролю процедури аналізу, а також процедури контролю стабільності результатів аналізу, що реалізуються, регламентують у Посібнику з якості лабораторії.
|
Призначення та сфера застосування методики. 1 1. Принцип способу. 1 2. Приписані характеристики похибки вимірювань та її складових. 2 3. Засоби вимірювань, допоміжні пристрої, матеріали, реактиви. 4. Вимоги безпеки. 5 5. Вимоги до кваліфікації оператора. 5 6. Умови виконання вимірів. 5 7. Відбір та зберігання проб. 5 7.1. Підготовка посуду для відбору проб та аналізу. 5 7.2. Відбір проб. 5 7.3. Зберігання проб. 6 7.4. Попередня обробка проби. 7.5. Приготування розбавляючої води та розчинів. 7 7.6. Перевірка чистоти та очищення реактивів розчинів, що використовуються. 10 7.7. Визначення точної концентрації розчину натрію тіосульфату. 10 7.8. Усунення впливів, що заважають. 11 8. Виконання вимірів. 11 8.1. Виконання вимірювань без розведення проби.. 12 8.2. Виконання вимірювань з розведенням проби. 9. Розрахунок результатів визначення бпк n 13 10. Визначення вмісту розчиненого кисню. 15 10.1. Визначення вмісту розчиненого кисню в діапазоні від 0,1 до 15,0 мг/дм 3 йодометричним методом. 10.2. Визначення вмісту розчиненого кисню в діапазоні від 0,1 мг/дм 3 до 10,0 мг/дм 3 амперометрическим методом. 11. Оформлення результатів аналізу. 17 |
Вступ
Вода незабруднених водойм залежно від температури (від 30ºС до 0ºС) містить 8-14 мг/л кисню в насиченому стані при атмосферному тиску. Бактерії, що надходять у водойму разом зі стічними водами, і деякі хімічні речовиниспоживають для свого окислення розчинений у воді кисень, знижуючи цим вміст їх у воді.
При дуже низькому вмісті кисню життєдіяльність у водоймі загасає, інтенсивність процесів самоочищення знижується, інколи ж і майже припиняється. Процес окислення вступають у водойму разом із стічними водами речовин може бути розділений на три стадії, що характеризуються певною послідовністю витрачання кисню.
Спочатку йде процес хімічного окислення легко і важко окислюваних сполук, потім біохімічне окислення органічних речовин, і, нарешті, нітрифікація азотовмісних речовин з утворенням солей азотної кислоти.
Якщо перша стадія (чисто хімічне споживання кисню) не тривала, то друга (біохімічне окислення), залежно від температури стічної води та концентрації органічних речовин, триває кілька діб. Процес нітрифікації може відбуватися триваліший час (до 40 – 50 діб).
Практичне значення має друга фаза окислення стічних вод, що протікає за участю мікроорганізмів у присутності розчиненого у воді вільного кисню, в результаті якої стічна вода набуває здатності не загнивати.
Під впливом мікроорганізмів органічна речовина стічних вод поступово мінералізується, вимагаючи для свого окислення менше кисню (відбувається розпад органічної речовини).
БПК стічних вод при цьому поступово зменшується до моменту повної мінералізації, коли кисень не витрачається.
Біохімічне споживання кисню (БПК) визначається кількістю кисню в мг/л, яке потрібно для окислення органічних речовин, що знаходяться у воді, що встановлюється по різниці у вмісті кисню в момент взяття проби і через певний час, наприклад 5 діб (БПК).
При відносно сильному забрудненні води відкритих водойм може виявитися, що через 5 діб у ній не виявиться кисню. Тому аналіз починають з того, що досліджувану воду попередньо збовтують протягом 1 хв у присутності повітря для насичення її киснем. Потім визначають розчинений кисень в одній частині її проби відразу після збовтування, а в іншій - через 5 діб вистоювання в темному місці при t = 18 - 20ºС.
Повне окислення відбувається десь за 20 діб, але для практичних цілей зазвичай визначають БПК через 5 діб і тільки для повнішої якісної характеристики стічної води в ній визначають БПК та БПК.
Розчинений у воді кисень знаходять методом Вінклера. Принцип даного методу заснований на тому, що гідроксид двовалентного марганцю MnO (білий осад) поглинає вільний кисень, утворюючи двоокис марганцю MnO (бурий осад).
Осад розчиняють у соляної кислоти. При цьому виділяється йод у кількості, еквівалентному вмісту у воді розчиненого кисню. Йод, що виділився, відтитрується розчином гіпосульфіту (тіосульфату натрію) в присутності крохмалю:
2MnCl + O + 4NaOH = 2MnO + 4NaCl + 2H O;
MnO + 2KI + 4HCl = MnCl + I + 2KCl + 2H O;
I + 2Na S O = Na S O + 2NaI
Мета аналізу – провести оцінку якості стічної води за наслідками її аналізів на БПК.
Принцип методу аналізу заснований на визначенні втрат розчиненого у воді кисню за певний час (5 або 20 діб).
Реактиви:
Розчин хлористого марганцю: 50 г MnCl розчиняють у 100 см 3 дистильованої води;
Суміш їдкого натрію та йодистого калію: 32 г х.ч. гідроксиду натрію розчиняють у 100 см 3 води і потім додають 2 г йодистого калію.
Розчин, підкислений соляною чи сірчаною кислотами, не повинен давати синього забарвлення з крохмалем;
0,02 зв. розчин тіосульфату натрію (титр встановлюють за біхромат калію);
0,5% розчин крохмалю.
Прилади та матеріали:
Склянка з притертою пробкою місткістю 250 см 3;
Піпетка;
Бюретка.
Хід визначення
Дві однакові склянки з притертими пробками місткістю 250 см 3 заповнюють випробуваною водою і закривають пробками так, щоб під ними не було жодної бульбашки повітря.
В одній пробі вміст кисню визначають відразу, в іншій – через 5 діб. Причому пробу зберігають у темряві за кімнатної температури.
У склянку відразу після взяття аналізованої на вміст кисню проби відразу після взяття проби вводять піпеткою 1 см 3 розчину хлористого марганцю і 3 - 4 см 3 лужного розчину йодистого калію.
При цьому піпетку опускають до дна склянки та поступово піднімають у міру витікання з неї реактиву. Потім склянку відразу обережно закривають пробкою. При цьому частина рідини, еквівалентна об'єму розчинів введених реактивів, витісняється. Вміст склянки перемішують, перевертаючи її не менше ніж 15 разів. Після 10-хвилинного відстоювання, коли рідина над осадом просвітліє, осад гідроокису марганцю, що утворився, розчиняють додаванням 1 см 3 концентрованої сірчаної кислоти. Для повного розчинення осаду склянку струшують. Потім з неї відбирають в конічну колбу адекватну частину рідини, рівну точно 200 см 3 розчину, і титрують йод, що виділився 0,02 н. розчином тіосульфату натрію До кінця титрування, коли розчин набуває блідо-жовтий колір, до нього додають 0,5%-ний розчин крохмалю і продовжують титрування до його знебарвлення. ;
А- вміст розчиненого кисню у воді до інкубації, мг/дм 3;
А- вміст розчиненого кисню у воді після інкубації, мг/дм 3 .
