Главная » Биология » Определение бпк5 в сточных водах. Определение биохимического потребления кислорода (БПК). Чем отличаются ХПК и БПК

Определение бпк5 в сточных водах. Определение биохимического потребления кислорода (БПК). Чем отличаются ХПК и БПК

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 не органических 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;

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» (*) .

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.

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.

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.

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.

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.

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

Важнейшими показателями степени загрязненности отработанных вод являются ХПК и БПК 5 (параметры химического и биохимического потребления О2). Их идентифицируют как при анализе бытовых сточных вод, так и в ходе исследований промышленных. Во втором случае показатели будут существенно выше.
Если определение БПК 5 показало повышение уровня, это означает, что в отработанных (естественных) водах присутствует большой объем органических соединений. Зачем измерять биохимическое потребление кислорода БПК 5 и ХПК, на что указывают эти параметры, и какие нормы установлены - эти и другие вопросы имеет смысл рассмотреть.

Почему увеличивается показатель БПК 5 и ХПК?

Выше было определено, что увеличение БПК 5 в сточных водах - это показатель повышенного содержания органики. Попадая в почву, загрязненная субстанция заражает подземные воды, грунт, что негативно сказывается на окружающей среде. К повышению БПК 5 в воде определенного района могут привести и:

свалки ТБО;
несанкционированные места сброса токсичного и бытового мусора;
открытие транспортных организаций;
организация сельскохозяйственных угодий, ферм и пр.

При расчете БПК 5 единица измерения израсходованного кислорода - миллиграммы О2/л.

Чем грозит увеличение БПК 5 ПКД?

Даже в естественных источниках и водоемах содержится определенный процент органических соединений - останки животного происхождения, погибшие растения и т.д. Их разрушение (естественная очистка субстанции) осуществляется бактериями. Процесс носит название анаэробного биохимического окисления. Его результатом становится выделение двуокиси углерода. При этом окисление проходит с участием растворенного в жидкости О2. Чем больше органических включений, тем больше кислорода необходимо на их переработку. Поэтому превышение показателя БПК 5 в 40 раз, например, будет указывать на высокую загрязненность субстанции - уровень кислорода резко снижается, что приводит непригодности воды. Нормативы содержания О2 в питьевой воде -9-11 мг/л при температуре +220С.

Что такое БПК полное и БПК 5?

При анализе сточных вод различают БПК 5 и БПК полное - отличие этих двух параметров заключается в сроках. Показатель с коэффициентом 5 указывает на то, что в ходе исследования определяли объем растворенного кислорода, который был израсходован на анаэробную переработку органических соединений за 5 суток. В отличие от БПК 5 параметр с приставкой «полное» показывает, какой объем О2 ушел на переработку органики за 20 суток. Часто этот показатель записывают как БПК 20. Считается, что в течение 5 дней при температуре 200С выполняется окисление 70% органических включений. Полное же их окисление проходит за 20 суток. Отсюда и названия. При необходимости эксперты используют перевод БПК 5 в БПК полное по формуле: БПКпол.=БПК5*1.33.

Нормы и методика измерения БПК 5

Если исследованию подлежат производственные или промышленные (большое содержание трудно разлагаемых веществ) сточные води, то перевод БПК 5 в полный показатель не применяется. После взятия пробы проводится ее инкубация в течение 5 и 20 (для промышленных сточных вод 120 суток). Затем выполняет замер. Пробы берется ежедневно в течение установленного времени. Если в сточных водах (как правило, это хозяйственно-бытовые) находится легкоразлагаемая органические вещества, тогда задействуют коэффициент пересчета БПК 5 в БПК полное равный, как указано в формуле, 1.33.

Полученные результаты сверяют с нормой. Для БПК 5 норматив определен ГОСТ 2761-84. В нем оговорено, что для источников питьевой (централизованные) субстанции показатель должен быть равен не более 2 мгО2/л, рыбохозяйств и водоемов культурно-бытового значение - не более 3.5-4 мгО2/л. Чтобы поддерживать в допустимых рамках показатель БПК, поддерживают соотношение ХПК к БПК 5 в хозбытовых стоках в диапазоне 0.4-0.75. Оптимальным считается значение 0.7. При таком соотношении между показателями процесс анаэробной очистки проходят оптимально и в полном объеме.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ
БИОХИМИЧЕСКОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА
ПОСЛЕ 5 ДНЕЙ ИНКУБАЦИИ (БПК 5)
В ПРОБАХ ПИТЬЕВЫХ, ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
АМПЕРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

НДП 10.1:2:3.131-2016

Москва
2016 г.

Сведения об организации-разработчике:

Адрес: 119297, Москва, ул. Родниковая, д. 7, стр. 35

1 Настоящее издание методики действует до выхода нового издания.

2 Разработчик оставляет за собой право вносить в методику изменения, которые не касаются принципа метода и диапазона измеряемых значений, а также процедур, которые могут оказывать влияние на значения приписанных показателей точности.

РАЗРАБОТЧИКИ:

СОГЛАСОВАНО:

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий нормативный документ устанавливает методику определения биохимического потребления кислорода после 5 дней инкубации (БПК 5) амперометрическим методом. Методика распространяется на следующие объекты анализа: воды питьевые, воды природные пресные (поверхностные и подземные, в том числе источники водоснабжения), воды сточные (производственные, хозяйственно-бытовые, ливневые и очищенные).

Примечание - Допускается применение методики для анализа вод бассейнов и аквапарков, талых вод, технических вод и атмосферных осадков (дождь, снег, град).

Диапазон измерений массовых концентраций биохимического потребления кислорода в питьевых и природных водах от 0,5 до 1000 мг/дм 3 в пересчете на О 2 , в сточных водах - от 1,0 до 80000 мг/дм 3 в пересчете на О 2 .

Биохимическое потребление кислорода - это массовая концентрация растворенного в воде кислорода, потребленного на биохимическое окисление содержащихся в воде органических и (или) неорганических веществ за 5 суток инкубации при температуре (20 ± 1) °С без доступа воздуха и света. Этот показатель является некоторой условной мерой загрязнения вод органическими соединениями.

Для целей экологического контроля качества вод БПК определяют только в натуральной (взболтанной) пробе, чтобы учесть суммарное загрязнение находящимися в разных формах веществами. При эксплуатации очистных сооружений для оценки процесса очистки на разных ее этапах возможно определение БПК в натуральной (взболтанной), отстоянной в течение двух часов или фильтрованной пробе.

Пробы сильно загрязненной воды разбавляют специально приготовленной разбавляющей водой, содержащей неорганические питательные вещества в количестве, достаточном для нормального протекания аэробных биохимических процессов. При анализе стерильных вод, в них вносят микробную затравку.

Определению БПК мешают токсичные вещества (медь, свинец и другие тяжелые металлы, активный хлор и т.д.), которые подавляют биохимическое окисление. В таких случаях БПК можно определить после удаления из воды токсичных веществ или после соответствующего разбавления пробы, при котором устраняется действие токсинов.

При определении БПК сточных вод, обработанных веществами, содержащими активный хлор, влияние свободного или связанного хлора устраняют добавлением раствора тиосульфата натрия или выдерживают воду на свету в течение (1 - 2) часов.

Особенностью биохимического окисления органических веществ в воде является сопутствующий ему процесс нитрификации, искажающий характер потребления кислорода. Количество кислорода, пошедшее на нитрификацию, может в несколько раз превышать количество кислорода, требуемое для биохимического окисления органических соединений. Поэтому при определении БПК необходимо вводить в пробу специальные вещества - ингибиторы, подавляющие жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий, но не влияющие на обычную микрофлору. В качестве ингибитора применяют раствор тиомочевины, который вводят в пробу либо в разбавляющую воду.

Блок-схема проведения анализа приведена в приложении .

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

5.1.2 Дозаторы пипеточные варьируемого объема от 1 до 5 см 3 с погрешностью дозирования не более 1 % по ГОСТ 28311 .

5.1.3 Датчик растворенного кислорода, мембранный гальванический, например датчик CellOx 325 с автоматической компенсацией температуры (в комплекте с переливной вставкой).

5.1.4 Оксиметр (кислородомер) любой модели, оснащенный системой компенсации температуры и атмосферного давления, например оксиметр ProfiLine Oxi 3205 (WTW).

5.1.5 Потенциометр (pH-метр) или иономер любого типа с совместимой системой электродов (стеклянный измерительный электрод и насыщенный хлорсеребряный электрод сравнения по ГОСТ 17792).

5.1.6 Термометр лабораторный от 0 до 100 °С с ценой деления 1 °С по ГОСТ 28498 .

5.1.7 Часы песочные на 5 мин или таймер.

5.1.8 Дистиллятор или установка любого типа для получения воды дистиллированной по ГОСТ 6709 или воды для лабораторного анализа степени чистоты 2 по ГОСТ Р 52501 .

5.1.9 Мешалка магнитная любого типа по ТУ 25-11-834.

5.1.10 Микрокомпрессор для аквариумов любого типа.

5.1.11 Термостат воздушный, обеспечивающий инкубацию проб воды при температуре (20 ± 1)°С, например шкаф-термостат БПК, модель WTW TS 606/4-i.

5.1.12 Холодильник бытовой любого типа, обеспечивающий хранение растворов при температуре (2 - 10) °С.

5.2 Лабораторная посуда

5.2.1 Колбы для инкубирования: конические узкогорлые с притертыми пробками, например типа Кн-1-100-19/26 номинальной вместимостью 100 см 3 по ГОСТ 25336 , или склянки кислородные вместимостью от 100 до 250 см 3 .

5.2.2 Колбы конические вместимостью 250 см 3 по ГОСТ 25336 .

5.2.3 Колбы мерные вместимостью 100; 200; 250 и 1000 см 3 по ГОСТ 1770 .

5.2.4 Мензурки вместимостью 100; 250; 500 и 1000 см 3 по ГОСТ 1770 .

5.2.5 Палочки стеклянные.

5.2.6 Пипетки градуированные вместимостью 1; 5 и 10 см 3 по ГОСТ 29227 , 2 класс точности.

5.2.7 Пипетки с одной отметкой вместимостью 1; 5; 10; 25; 50 и 100 см 3 по ГОСТ 29169 , 2 класс точности.

5.2.8 Стаканы из термически стойкого стекла вместимостью 50 и 100 см 3 по ГОСТ 25336 .

5.2.9 Стаканчики для взвешивания (бюксы) по ГОСТ 25336 .

5.2.10 Сосуды из стекла или полимерного материала вместимостью 5000 см 3 и более в зависимости от объема приготавливаемой разбавляющей воды.

5.2.11 Флаконы из темного стекла вместимостью 100; 500 и 1000 см 3 для хранения растворов.

5.2.12 Флаконы из стекла или полимерного материала с навинчивающимися крышками для отбора и хранения проб вместимостью (500 - 1000) см 3 .

5.2.13 Цилиндры вместимостью 100; 250 и 500 см 3 по ГОСТ 1770 , 2 класс точности.

5.3.3 Железо (III) хлористое (хлорид) 6-водное по ГОСТ 4147 .

5.3.4 Калий фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 4198 .

5.3.5 Калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный или калий фосфорнокислый двузамещенный безводный по ГОСТ 2493 .

5.3.6 Натрий фосфорнокислый двузамещенный 12-водный по ГОСТ 4172 или натрий фосфорнокислый двузамещенный 7-водный.

5.3.7 Магний сернокислый (сульфат) 7-водный по ГОСТ 4523 .

5.3.8 Кальций хлористый (хлорид) по ГОСТ 4460.

5.3.11 Натрий серноватистокислый 5-водный (натрия тиосульфат) по ГОСТ 27068 или стандарт-титр, c (Na 2 S 2 O3×5H 2 O) = 0,1 моль/дм 3 (0,1 н) по ТУ 6-09-2540.

5.3.12 Почва садовая или грунт для комнатных растений.

5.3.14 Бумага универсальная индикаторная, позволяющая измерять значение pH в диапазоне от 1 до 12 ед. pH с шагом 1 ед. pH, например по ТУ 6-09-1181.

5.3.15 Фильтры обеззоленные «синяя лента» по ТУ 6-09-1678.

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

5.4 Стандартные образцы

Стандартный образец (СО) биологического потребления кислорода в воде, например ГСО 8048-94.

Примечания

1 Допускается использование средств измерений утвержденных типов других производителей, обеспечивающих измерения с установленной точностью.

2 Средства измерений должны быть поверены или калиброваны в установленные сроки, испытательное оборудование должно быть аттестовано в установленные сроки.

3 Допускается использование оборудования, материалов и реактивов с характеристиками, не хуже, чем у вышеуказанных, в т.ч. импортных.

6 УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ

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

6.2 При работе с оборудованием необходимо соблюдать правила электробезопасности по ГОСТ Р 12.1.019 .

6.3 Обучение работающих безопасности труда должно быть организовано в соответствии с ГОСТ 12.0.004 .

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

7 ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРА

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, имеющие среднее специальное или высшее образование химического профиля, владеющие техникой анализа и изучившие правила эксплуатации используемого оборудования.

8 УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

При выполнении измерений в лаборатории соблюдают следующие условия:

температура воздуха

относительная влажность воздуха

не более 80 % при 25 °С

напряжение в сети

11.2 Выполнение измерений без разбавления пробы

Питьевые, относительно чистые природные и очищенные сточные воды с предполагаемыми значениями БПК 5 до 6 мг/дм 3 анализируют без предварительного разбавления.

Температуру пробы доводят до (20 ± 2) °С, нагревая или охлаждая ее (под струей горячей или холодной водопроводной воды). Контроль температуры пробы проводят при помощи термометра. Затем пробу насыщают кислородом, интенсивно встряхивая флакон с пробой не менее 10 мин.

После завершения процедуры насыщения к исследуемой воде добавляют 1 см 3 раствора тиомочевины и 1 см 3 почвенной вытяжки на 1 дм 3 пробы, перемешивают и оставляют на (3 - 5) мин (до отсутствия поднимающихся к поверхности мелких пузырьков).

11.3 Выполнение измерений с разбавлением пробы

При выполнении анализа загрязненных проб воды с предполагаемыми значениями БПК 5 выше 6 мг/дм 3 требуется предварительное разбавление пробы.

Для разбавления применяют разбавляющую воду, подготовленную по . Температура исследуемой пробы и разбавляющей воды должна быть (20 ± 2) °С. Перед разбавлением пробу воды насыщают кислородом воздуха интенсивным встряхиванием или перемешиванием.

Для ориентировочной оценки степени разбавления пробы можно использовать значение химического потребления кислорода (ХПК).

Условно принимают значение БПК равным 50 % от значения ХПК, а поскольку в воде после инкубации должно остаться (4 - 5) мг/дм 3 кислорода, предполагаемую степень разбавления (N) рассчитывают по формуле

С ХПК - значение ХПК в анализируемой пробе, мг/дм 3 ;

2 - коэффициент, устанавливающий 50 % уровень БПК от ХПК;

K - ожидаемая остаточная массовая концентрация кислорода в пробе после инкубации, мг/дм 3 .

Полученный результат показывает, во сколько раз надо разбавить анализируемую воду.

Необходимый для разбавления объем пробы воды рассчитывают следующим образом - объем колбы для разбавления делят на степень разбавления N.

Ввиду трудности выбора правильной степени разбавления для пробы воды неизвестного происхождения рекомендуется делать не менее (2 - 3) различных разбавлений: меньше и (или) больше рассчитанной степени разбавления N (например, если N = 8 делают дополнительное разбавление в 6 и/или в 10 раз).

Отбирают необходимый объем перемешанной пробы и наливают в мерную колбу или мензурку вместимостью (500 - 1000) см 3 . Затем добавляют разбавляющую воду до метки осторожно по стенке, чтобы в колбу не попали пузырьки воздуха. Мерную колбу закрывают пробкой и ее содержимое тщательно перемешивают, переворачивая колбу несколько раз. При выполнении разбавления в мензурке ее содержимое перемешивают стеклянной палочкой.

Примечание - Объем пробы до 10 см 3 отбирают пипеткой или дозатором, цилиндром отмеривают более 10 см 3 воды. Если для анализа необходимо взять объем пробы меньше 5 см 3 , то рекомендуется проводить последовательное разбавление пробы.

11.4 Заполнение кислородных колб и инкубация проб

Пробу воды, подготовленную по - , наливают в сухие колбы для инкубирования. Колбы наполняют водой до краев так, чтобы не было пузырьков воздуха. Если проба содержит грубодисперсные примеси, содержимое мензурки с разбавленной пробой перемешивают перед каждым переливанием. На каждую неразбавленную пробу или на каждое разбавление пробы берут не менее 2 колб. В одной из каждой пары заполненных колб сразу определяют массовую концентрацию растворенного кислорода по . Затем колбы закрывают притертыми стеклянными пробками так, чтобы под ними не осталось пузырьков воздуха, помещают в термостат с температурой (20 ± 1) °С и выдерживают в течение 5 дней (120 ± 4) ч. По истечении этого срока определяют массовую концентрацию неизрасходованного растворенного кислорода по .

11.5 Проверка степени чистоты разбавляющей воды холостым опытом

Для контроля применяемой разбавляющей воды проводят холостой опыт, для чего одновременно с анализируемыми пробами заполняют 2 колбы для инкубирования разбавляющей водой. В одной из них сразу же измеряют массовую концентрацию растворенного кислорода. Колбы закрывают притертыми пробками и вместе с пробами, для разбавления которых использовалась данная разбавляющая вода, помещают в термостат. После инкубации в них измеряют массовую концентрацию растворенного кислорода Разница массовой концентрации растворенного кислорода в разбавляющей воде до и после инкубации не должна превышать 0,5 мг/дм 3 .

При превышении результата холостого определения выявляют и устраняют возможный источник загрязнения разбавляющей воды.

11.6 Проведение измерения массовой концентрации растворенного кислорода амперометрическим методом

Сразу же после заполнения колбы пробой или после инкубации пробы выполняют измерение массовой концентрации растворенного кислорода с помощью оксиметра в комплекте с гальваническим мембранным датчиком, руководствуясь инструкцией по эксплуатации прибора.

Колбу с исследуемой пробой открывают, ставят на чистую чашку Петри, расположенную на магнитной мешалке, и вставляют в нее переливную вставку. Переливная вставка обеспечивает сбор переливающейся из колбы воды при измерениях.

Включают мешалку. Скорость вращения стержня мешалки должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить постоянный поток воды вдоль мембраны датчика.

Погружают измерительный датчик в колбу, следят за отсутствием пузырьков воздуха на его торцевой поверхности. После стабилизации сигнала измерения фиксируют показание прибора. Результаты выражаются в мг/дм 3 .

Примечание - Большинство современных оксиметров (кислородомеров) проводят автоматическую компенсацию атмосферного давления и температуры при вычислении окончательного показания.

При использовании приборов и датчиков, не имеющих этих автоматических функций, изменение растворимости кислорода при различных температурах и атмосферном давлении необходимо пересчитать по справочным таблицам.

После того, как произведено измерение массовой концентрации растворенного кислорода до инкубации пробы, датчик вынимают из колбы, аккуратно снимают переливную вставку так, чтобы перелившаяся в процессе измерения исследуемая вода вновь наполнила колбу доверху без пузырьков воздуха. После чего колбу закрывают притертой пробкой и ставят в термостат для инкубации.

12 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты, полученные при анализе проб с разным разбавлением, могут различаться. В расчете используют результат измерения массовой концентрации растворенного кислорода в той колбе, где остаточная массовая концентрация растворенного кислорода после срока инкубации составляет не менее 3 мг/дм 3 и потреблено около 50 % кислорода. Если это условие выполняется в обеих колбах, то после проверки приемлемости результатов двух параллельных измерений X" и X" по п. вычисляют среднее арифметическое значение Х cр БПК 5 по формуле

X 1 - массовая концентрация растворенного кислорода в пробе анализируемой воды до инкубации, мг/дм 3 ;

Х 2 - массовая концентрация растворенного кислорода в пробе анализируемой воды после инкубации, мг/дм 3 .

Значение БПК 5 (X, мг/дм 3) для разбавленных проб воды рассчитывают по формуле

X = [(X 3 - X 4) - (X P1 - Х Р2)]⋅ N,

Х 3 - массовая концентрация растворенного кислорода в разбавленной пробе анализируемой воды до инкубации, мг/дм 3 ;

Х 4 - массовая концентрация растворенного кислорода в разбавленной пробе анализируемой воды после инкубации, мг/дм 3 .

X Р1 - массовая концентрация растворенного кислорода в разбавляющей воде до инкубации (холостой опыт), мг/дм 3 ;

Х Р2 - массовая концентрация растворенного кислорода в разбавляющей воде после инкубации (холостой опыт), мг/дм 3 ;

N - степень разбавления.

13 ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты измерений, как правило, в протоколах анализов представляют в виде:

ГОСТ Р ИСО 5725-6 14.2 При получении результатов измерений в двух лабораториях (Х лаб1 , Х лаб2) проводят проверку приемлемости результатов измерений в соответствии с требованиями.

Диапазоны измерений, мг/дм 3	Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения для двух результатов измерении, полученных в условиях повторяемости), r, %	Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения для двух результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости), R, %
Питьевая и природная вода
от 0,5 до 1 включ.
св. 1 до 10 включ.
св. 10 до 1000 включ.
Сточная вода
от 1 до 10 включ.
св. 10 до 100 включ.
св. 100 до 1000 включ.
св. 1000 до 80000 включ.

15 КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

15.1 В случае регулярного выполнения измерений по методике рекомендуется проводить контроль стабильности результатов измерений путем контроля среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности и погрешности с помощью контрольных карт в соответствии с рекомендациями ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 6).

Образец для контроля готовят с использованием СО и дистиллированной воды. Периодичность контроля стабильности результатов измерений регламентируют во внутренних документах лаборатории.

15.2 Оперативный контроль точности результатов измерений рекомендуется проводить с каждой серией проб, если анализ по методике выполняется эпизодически.

Образцами для контроля (ОК) являются растворы, приготовленные с использованием СО.

Оперативный контроль процедуры измерений проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры (К к) с нормативом контроля (К).

Результат контрольной процедуры К к рассчитывают по формуле

где Δ л - характеристика абсолютной погрешности аттестованного значения БПК 5 в образце для контроля, установленная в лаборатории при реализации методики, мг/дм 3 .

Примечание - Допускается Δ л рассчитывать по формуле

где Δ - приписанная характеристика абсолютной погрешности методики измерений.

Качество контрольной процедуры признают удовлетворительным при выполнении условия:

При невыполнении условия контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и устраняют их.

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.

Жесткость

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

Окисляемость: перманганатная и бихроматная (ХПК)

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

Окисляемость подвержена закономерным сезонным колебаниям. Их характер определяется, с одной стороны, гидрологическим режимом и зависящим от него поступлением органических веществ с водосбора и, с другой,- гидробиологическим режимом. В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК). В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мгО 2 /дм 3 ; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мгО 2 /дм 3 . В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.Для вычисления концентрации углерода, содержащегося в органических веществах значение ХПК (мг/дм 3) умножается на 0.375 (коэффициент, равный отношению количества вещества эквивалента углерода к количеству вещества эквивалента кислорода).

Биохимическое потребление кислорода (БПК)

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

Величины БПК 5 в водоемах с различной степенью загрязненности .

Для водоемов, загрязненных преимущественно хозяйственно-бытовыми сточными водами, БПК 5 составляет обычно около 70% БПК полн. . В зависимости от категории водоема величина БПК 5 регламентируется следующим образом: не более 3 мгO 2 /дм 3 для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мгO 2 /дм 3 для водоемов хозяйственно-бытового и культурного водопользования. Для морей (I и II категории рыбохозяйственного водопользования) пятисуточная потребность в кислороде (БПК 5) при 20 о С не должна превышать 2 мгO 2 /дм 3 .

БПК полн.

Полным биохимическим потреблением кислорода (БПК полн.) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается. Для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных) определяют БПК 20 , считая что эта величина близка к БПК полн.Полная биологическая потребность в кислороде БПК полн. для внутренних водоемов рыбохозяйственного назначения (I и II категории) при 20 о С не должна превышать 3 мгO 2 /дм 3 .

Кислород

Растворенный кислород находится в природной воде в виде молекул O 2 . На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, следует отнести:

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

Абсорбция кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного объекта. Скорость этого процесса повышается с понижением температуры, с повышением давления и понижением минерализации. Аэрация - обогащение глубинных слоев воды кислородом - происходит в результате перемешивания водных масс, в том числе ветрового, вертикальной температурной циркуляции и т.д. Фотосинтетическое выделение кислорода происходит при ассимиляции диоксида углерода водной растительностью (прикрепленными, плавающими растениями и фитопланктоном). Процесс фотосинтеза протекает тем сильнее, чем выше температура воды, интенсивность солнечного освещения и больше биогенных (питательных) веществ (P,N и др.) в воде. Продуцирование кислорода происходит в поверхностном слое водоема, глубина которого зависит от прозрачности воды (для каждого водоема и сезона может быть различной - от нескольких сантиметров - до нескольких десятков метров). К группе процессов, уменьшающих содержание кислорода в воде, относятся реакции потребления его на окисление органических веществ: биологическое (дыхание организмов), биохимическое (дыхание бактерий, расход кислорода при разложении органических веществ) и химическое (окисление Fe 2+ , Mn 2+ , NO 2 - , NH 4 + , CH 4 , H 2 S). Скорость потребления кислорода увеличивается с повышением температуры, количества бактерий и других водных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохимическому окислению. Кроме того, уменьшение содержания кислорода в воде может происходить вследствие выделения его в атмосферу из поверхностных слоев и только в том случае, если вода при данных температуре и давлении окажется пересыщенной кислородом. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода варьирует в широких пределах - от 0 до 14 мг/дм 3 - и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Суточные колебания зависят от интенсивности процессов его продуцирования и потребления и могут достигать 2,5 мг/дм 3 растворенного кислорода. В зимний и летний периоды распределение кислорода носит характер стратификации. Дефицит кислорода чаще наблюдается в водных объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в эвтрофированных водоемах, содержащих большое количество биогенных и гумусовых веществ . Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере направление и скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений. Кислородный режим оказывает глубокое влияние на жизнь водоема. Минимальное содержание растворенного кислорода, обеспечивающее нормальное развитие рыб, составляет около 5 мгO 2 /дм 3 . Понижение его до 2 мг/дм 3 вызывает массовую гибель (замор) рыбы. Неблагоприятно сказывается на состоянии водного населения и пересыщение воды кислородом в результате процессов фотосинтеза при недостаточно интенсивном перемешивании слоев воды. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого и санитарного водопользования содержание растворенного кислорода в пробе, отобранной до 12 часов дня, не должно быть ниже 4 мг/дм 3 в любой период года; для водоемов рыбохозяйственного назначения концентрация растворенного в воде кислорода не должна быть ниже 4 мг/дм 3 в зимний период (при ледоставе) и 6 мг/дм 3 - в летний . Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыб, а также как косвенная характеристика оценки качества поверхностных вод и регулирования процесса очистки стоков. Она существенна для аэробного дыхания и является индикатором биологической активности (т.е. фотосинтеза) в водоеме.

Уровень загрязненности воды и класс качества .	растворенный кислород
Уровень загрязненности воды и класс качества .	лето, мг/дм 3	зима, мг/дм 3	% насыщения
очень чистые, I	9	14-13	95
чистые, II	8	12-11	80
умеренно загрязненные, III	7-6	10-9	70
загрязненные, IV	5-4	5-4	60
грязные, V	3-2	5-1	30
очень грязные, VI	0	0	0