Любая сточная вода характеризуется рядом показателей, учет которых способствует сделать успешный выбор технологии очистки, позволяет определить меры для решения проблем связанных с качеством сточной воды. Основные показатели:
· ХПК и БПК;
· взвешенные частицы;
· температура;
· азот и фосфор;
· тяжелые металлы и специфические органические соединения;
· масла и жиры;
· микробное загрязнение.
Наиболее распространенной характеристикой сточной воды является БПК (биологическое потребление кислорода; BOD), отражающее концентрированность стоков и показывающее необходимое количество кислорода для минерализации органических соединений микроорганизмами. Большинство биореакторов в мире имеет дело со сточными водами, БПК которых варьирует около 200 мг/л и очистка проходит по обычной схеме с использованием аэротенков с активным илом . Наиболее высокие значения БПК встречаются в стоках пищевой промышленности (ликероводочный завод до 120 г/л, производство сахара до 25 г/л) , тогда как муниципальные сточные воды с БПК 350 мг/л и выше считаются высоконагруженными .
Для производственных сточных вод, содержащих труднодоступные, токсичные соединения для более точной характеристики концентрации растворенных веществ определяется показатель ХПК (химическое потребление кислорода; COD). Показатель ХПК всегда выше, чем БПК. Небольшую долю ХПК составляет кислород, который идет на окисление тиосульфатов, сульфидов и др. Эта часть ХПК не может быть снижена в результате очистки.
ХПК бытовых стоков, как правило, варьирует в пределах 100-400 мг/л . Муниципальные стоки с ХПК 800 мг/л считаются сильно нагруженными .
Концентрированность промышленных сточных вод, как правило, во много раз выше, чем у муниципальных стоков. Очень высокая концентрация органики характерна для различных агрохимических производств. Например, сточная вода производства крахмала и сахара имеют ХПК 41 и 50 г/л соответственно. Чтобы снизить энергозатраты на подачу кислорода, в этих случаях, используют анаэробную предочистку . ХПК нефтехимических стоков также может достигать столь высоких значений (например, 48 г/л ), но очищается главным образом физическими и химическими методами.
Биологическая очистка может оказаться неэффективной, если большая часть растворенных компонентов стока окажется недоступными или труднодоступными для биодеградации. Такую доступность отражает отношение ХПК к БПК. Отношение от 1: 1 до 2.5: 1 говорит о возможности легкого биоразложения компонентов стока. Если ХПК значительно превышает БПК, как при производстве красителей (ХПК 4400 мг/л, БПК 55мг/л), то следует использовать физико-химические методы в качестве предварительной или полной очистки .
Высокая концентрация биологически окисляемых органических соединений в сбрасываемых в водоем стоках может приводить к связыванию естественных кислородных ресурсов и развитию септических условий. Ограничения для уровней БПК и ХПК в сточной воде 25 и 125 мг/л соответственно . Для нефтехимических стоков 10-40 и 100-200 мг/л .
Если анализ проведен правильно, то в координатах БПК - дни эксперимента должна получиться кривая похожая по форме на кривую А.Разгерметизация колбы может привести к тому, что будет наблюдаться кривая Б, или же к отсутствию отклика. В этом случае следует проверить целостность оборудования и правильность установки измерительной головки.
При анализе образцов с недостаточным начальным количеством аэробных бактерий наблюдается кривая типа В. К данному явлению приводит и акклиматизация бактерий. Именно поэтому следует использовать флору, адаптировавшуюся к данному образцу воды.
Выход за измеряемый диапазон может привести к получению графика, схожего с кривой Г. Используйте разбавление образца чтобы устранить данное явление.
Очень важно выбрать диапазон определения БПК так, чтобы значение, высвечиваемое на шкале прибора, лежало в интервале 20 - 40. Если это значение будет меньше 20, то нельзя утверждать, что полученный результат отражает значение БПК с достаточной точностью. Единственным исключением из этого правила является минимальный диапазон определения БПК (1 - 40), в котором точность измерения максимальна.
Если диапазон БПК неизвестен, то для его оценки используйте результаты определения ХПК (химического потребления кислорода) или данные серии анализов БПК с различными объемами или разбавления образца. Второй вариант предпочтительнее, т.к. соотношение БПК/ХПК строго не регламентировано: в России оно принимается примерно равным 0,5; за рубежом - примерно 0,8. Однако, эта процедура понадобится скорее всего лишь однажды, когда будет проводиться первый анализ.
Примером проявления нитрификации (появлением NO2--ионов вследствие окисления ионов аммония) является кривая Ан. Биологическое окисление органического азота в хозяйственных стоках, как правило, наблюдается спустя пять-шесть дней, что связано с более медленным ростом нитрификационных бактерий. Однако аномально высокое значение поглощения кислорода (особенно при анализе выходных вод) объясняется значительным вкладом жизнедеятельности нитрификационных бактерий в общее значение БПК. Для устранения влияния нитрификации используйте ингибитор нитрификации - N-аллилтиомочевину.
Проведение анализа в образцах воды, значение рН в которых отличается от нейтрального, приводит к сильно заниженным результатам. Нейтрализуйте образец при помощи слабого раствора гидроксида натрия или серной кислоты.
БИОХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА В ВОДАХ.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СКЛЯНОЧНЫМ
МЕТОДОМ
Ростов-на-Дону
2006
Предисловие
1. РАЗРАБОТАН ГУ «Гидрохимический институт»
2. РАЗРАБОТЧИКИ А.А. Назарова, канд. хим. наук, Ю.А. Андреев
3. СОГЛАСОВАН с Начальником УМЗА и ГУ «ЦКБ ГМП» Росгидромета
5. АТТЕСТОВАН ГУ «Гидрохимический институт», свидетельство об аттестации № 73.24-2005 от 15.06.2005 г.
6. ЗАРЕГИСТРИРОВАН ГУ ЦКБ ГМП за номером РД 52.24.420-2006 от 30.03.2006 г.
Внесен в Федеральный реестр методик выполнения измерений, применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора за номером ФР. 1.31.2006.02517
7. ВЗАМЕН РД 52.24.420-95 «Методические указания. Методика выполнения измерений биохимического потребления кислорода в водах скляночным методом».
Введение
Находящиеся в воде микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности используют растворенный в воде кислород для биохимического окисления органических соединений, в том числе загрязняющих веществ. Количество кислорода, израсходованное в определенный промежуток времени в процессе биохимического окисления органических веществ, содержащихся в анализируемой воде, называется биохимическим потреблением кислорода (далее - БПК). Этот показатель является некоторой условной мерой загрязнения вод органическими соединениями, в особенности достаточно легко подвергающимися биохимической деградации.
Скорость биодеградации органических загрязняющих веществ зависит от множества факторов. В среднем можно полагать, что при 20 °C за 5 сут. окисляется около 70 % соединений, за 10 и 20 сут. - соответственно 90 % и 99 %. Однако для практических целей полное окисление слишком длительно и его как правило не используют. При неполном окислении органических веществ для сопоставимости величин БПК его определение должно проводиться в некоторых стандартных условиях. В качестве таковых приняты следующие: продолжительность инкубации 5 сут., температура (20 ± 1) °C, отсутствие доступа света и воздуха. Потребление кислорода, определенное при этих условиях называется пятисуточным биохимическим потреблением кислорода (БПК 5). Его находят как разность между содержанием кислорода в анализируемой пробе воды до и после инкубации.
При определении БПК 5 необходимо также соблюдать условия, при которых количество кислорода в пробе в течение инкубации соответствовало бы его потреблению. Это зависит от таких факторов, как степень разбавления проб с большим биохимическим потреблением кислорода, применение одной и той же разбавляющей воды и способ обработки пробы воды. Содержание кислорода в анализируемой исходной или разбавленной пробе должно оставаться в течение всего времени инкубации таким, чтобы были обеспечены хорошие условия для протекания аэробных биохимических процессов. Это будет соблюдено, если анализируемая проба или смесь пробы с разбавляющей водой перед определением будут содержать равновесную с воздухом концентрацию кислорода (около 9 мг/дм 3 при 20 °C), если минимальное потребление кислорода будет не менее 2 мг/дм 3 , а оставшаяся спустя 5 сут. концентрация кислорода - не менее 3 мг/дм 3 .
Величина БПК 5 для водных объектов рыбохозяйственного назначения нормируется (не более 2 мг/дм 3 О 2).
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
|
БИОХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА В ВОДАХ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СКЛЯНОЧНЫМ МЕТОДОМ |
Дата введения 2006-04-01
1.1. Настоящий руководящий документ устанавливает методику выполнения измерений (далее - методика) БПК 5 в пробах поверхностных вод суши и очищенных сточных вод скляночным методом при содержании органических веществ, эквивалентном потреблению кислорода в диапазоне от 1,0 до 11,0 мг/дм 3 . При значении БПК 5 более 6,0 мг/дм 3 определение следует проводить при соответствующем разбавлении пробы.
1.2. Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ поверхностных вод суши и очищенных сточных вод.
В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:
3.1. При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице .
Таблица 1 - Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих
4.1.4. Пипетки градуированные 2 класса точности исполнения 1, 2 по ГОСТ 29227-91 вместимостью:
|
1 см 3 - 5 шт. |
|
|
2 см 3 - 2 шт. |
|
|
5 см 3 - 1 шт. |
4.1.5. Пипетка с одной отметкой 2 класса точности исполнения 1, 2 по ГОСТ 29169-91 вместимостью:
4.1.7. Цилиндры мерные, исполнения 1, 3 по ГОСТ 1770-74 вместимостью:
|
10 см 3 - 1 шт. |
|
|
50 см 3 - 1 шт. |
|
|
100 см 3 - 1 шт. |
|
|
250 см 3 - 1 шт. |
|
|
500 см 3 - 1 шт. |
|
|
1000 см 3 - 1 шт. |
4.1.8. Колбы конические исполнения 1, 2 по ГОСТ 25336-82 вместимостью:
4.1.10. Стаканы химические, тип В, исполнения 1, ТХС по ГОСТ 25336-82 вместимостью:
|
50 см 3 - 1 шт. |
|
|
100 см 3 - 1 шт. |
|
|
250 см 3 - 1 шт. |
|
|
600 см 3 - 1 шт. |
|
|
1000 см 3 - 1 шт. |
4.1.11. Склянки с притертыми пробками (кислородные) для проб воды вместимостью 100 - 250 см 3 (или склянки БПК).
4.1.12. Элемент ЭП1 (трубка хлоркальциевая) по ГОСТ 25336-82 - 1 шт.
4.1.13. Стаканчики для взвешивания (бюксы) СВ-19/9 по ГОСТ 25336-82 - 2 шт.
4.1.14. Воронка лабораторная по ГОСТ 25336-82 диаметром 75 мм - 1 шт.
4.1.15. Колба с тубусом (Бунзена) исполнения 1, 2 по ГОСТ 25336-82 вместимостью 0,25 - 0,5 дм 3 - 1 шт.
4.1.16. Воронка Бюхнера 1 или 2 по ГОСТ 9147-80
4.1.17. Термостат для проб, поддерживающий температуру (20 ± 1) °C.
4.1.18. Насос вакуумный любого типа.
4.1.19. Палочка стеклянная
4.1.20. Флаконы с пробками стеклянные для хранения реактивов вместимостью 100 см 3 , 100 см 3 , 500 см 3 .
4.1.21. Посуда стеклянная и полиэтиленовая для хранения проб и реактивов вместимостью 0,1; 0,25 и 1 дм 3 .
4.1.22. Шпатель (стеклянная лопатка).
4.1.23. Кюветы фотографические или кристаллизатор.
4.1.24. Отрезок гибкой пластиковой трубки длиной 50 - 70 см (сифон).
4.1.25. Микрокомпрессор аквариумный.
4.1.26. Холодильник бытовой.
4.1.27. Шкаф сушильный общелабораторного назначения.
4.1.28. Электроплитка по ГОСТ 14919-83 .
Допускается использование других типов средств измерений, вспомогательных устройств, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведенных в .
При выполнении измерений применяют следующие реактивы и материалы:
4.2.1. Марганец (II) хлористый 4-водный (хлорид марганца) по ГОСТ 612-75 , ч.д.а. или марганец (II) сернокислый 5-водный (сульфат марганца) по ГОСТ 435-77 , ч.д.а. (допустимо ч.).
4.2.2. Калий йодистый (йодид калия) по ГОСТ 4232-74 , ч.д.а. или натрий йодистый 2-водный (йодид натрия) по ГОСТ 8422-76 , ч.д.а.
4.2.18. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72 , свежепрокипяченная и охлажденная в закрытой склянке до комнатной температуры.
4.2.19. Универсальная индикаторная бумага по ТУ 6-09-1181-77.
4.2.20. Фильтры обеззоленные «белая лента» и «синяя лента» по ТУ 6-09-1678-86.
Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже указанной в .
Определение основано на измерении массовой концентрации растворенного кислорода скляночным методом путем йодометрического титрования в первоначальной или разбавленной пробе воды до и после ее инкубации в течение 5 сут. при стандартных условиях (20 °C, отсутствие доступа воздуха и света).
6.1. При выполнении измерений БПК 5 в пробах поверхностных вод суши и очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в национальных стандартах и соответствующих нормативных документах.
6.2. По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении измерений, относятся ко 2, 3 классам опасности по ГОСТ 12.1.007 .
6.3. Содержание используемых вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005 .
6.4. Дополнительных требований по экологической безопасности не предъявляется.
К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица со средним профессиональным образованием или без профессионального образования, но имеющие стаж работы в лаборатории не менее года и освоившие методику.
8.1. При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:
Температура окружающего воздуха (22 ± 5) °C;
Атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.);
Влажность воздуха не более 80 % при 25 °C;
Напряжение в сети (220 ± 10) В;
Частота переменного тока в сети питания (50 ± 1) Гц.
Отбор проб производится в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05 и ГОСТ Р 51592 . Оборудование для отбора проб должно соответствовать ГОСТ 17.1.5.04 и ГОСТ Р 51592 .
Определяемое значение БПК 5 в значительной степени зависит от особенностей химических и биохимических процессов, протекающих в пробе в промежутке времени между ее отбором и началом анализа. Пробы для определения БПК 5 консервировать не допускается. Поэтому пробу необходимо обрабатывать сразу же после отбора, как описано в разделе . Если это невозможно, то отбирают пробу воды в посуду темного стекла, заполняя склянку под горло и хранят при температуре не выше 4 °C не более 4 ч.
10.1.1. Раствор хлорида (сульфата) марганца
Растворяют 210 г хлорида марганца (М n Сl 2 · 4Н 2 О) или 260 г сульфата марганца (MnSO 4 · 5H 2 O) или 290 г сульфата марганца (MnSO 4 · 7H 2 O) 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.
10.1.2. Щелочной раствор йодида калия (или натрия)
Растворяют 15 г йодида калия или 18 г йодида натрия (NaI · H 2 O) в 20 см 3 , а 50 г гидроксида натрия - 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.
10.1.3. Раствор соляной кислоты 2:1 (по объему)
К 170 см 3 дистиллированной воды 340 см 3 концентрированной соляной кислоты добавляют.
Вместо раствора соляной кислоты 2:1 (по объему) во всех случаях можно использовать раствор серной кислоты 1:4 (по объему). Для его приготовления 100 см 3 концентрированной серной кислоты добавляют к 400 см 3 дистиллированной воды.
ВНИМАНИЕ! СЕРНУЮ КИСЛОТУ ОТМЕРИВАЮТ СУХИМ ЦИЛИНДРОМ И ОСТОРОЖНО ПРИЛИВАЮТ К ДИСТИЛЛИРОВАННОЙ ВОДЕ НЕБОЛЬШИМИ ПОРЦИЯМИ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ (В ТЕРМОСТОЙКОМ СТАКАНЕ).
Проверку чистоты растворов хлорида марганца, йодида калия (или натрия), соляной (или серной) кислоты и их очистку осуществляют, как описано в .
10.1.4. Раствор крахмала, 0,5 %-ный
Взбалтывают 0,5 г крахмала с 15 - 20 см 3 дистиллированной воды.
Суспензию постепенно приливают к 80 - 85 см кипящей дистиллированной воды и кипятят еще 2 - 3 мин. После охлаждения раствора его консервируют добавлением 2 - 3 капель хлороформа или нескольких кристалликов салициловой кислоты.
Раствор используют до помутнения.
10.1.5. Раствор дихромата калия с молярной концентрацией количества вещества эквивалента (КВЭ) 0,0200 моль/дм 3
При использовании стандарт-титра (см. ) последний переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , растворяют в дистиллированной воде и доводят до метки. Затем пипеткой с одной отметкой отбирают 50 см 3 полученного раствора, переносят его в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доводят объем дистиллированной водой до метки.
При отсутствии стандарт-титра для приготовления стандартного раствора взвешивают 0,4904 г дихромата калия, предварительно высушенного в сушильном шкафу при температуре 105 °C в течение 1 - 2 ч, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до метки на колбе. Хранят в склянке с притертой пробкой в темном месте не более 6 мес.
10.1.6. Раствор тиосульфата натрия с молярной концентрацией КВЭ 0,02 моль/дм 3
При использовании стандарт-титра (см. ) последний переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , растворяют в дистиллированной воде и доводят до метки. Затем пипеткой с одной отметкой отбирают 50 см 3 полученного раствора, переносят его в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доводят объем дистиллированной водой до метки.
Для приготовления стандартного раствора из навески при отсутствии стандарт-титра 2,5 г тиосульфата натрия (Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O) 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 сут. Хранят в склянке из темного стекла, закрытой пробкой с вставленными в нее сифоном с бюреткой и хлоркальциевой трубкой, заполненной гранулированным гидроксидом калия или гидроксидом натрия.
Точную концентрацию стандартного раствора тиосульфата натрия определяют, как описано в не реже 1 раза в неделю. Результаты проверки заносят в специальный журнал.
В 500 см 3 дистиллированной воды растворяют 0,13 г хлорида железа (FeCl 3 · 6H 2 O).
Разбавляющую воду готовят в день применения из дистиллированной воды с температурой 20 °C, добавляя фосфатный буферный раствор, растворы сульфата магния, хлорида кальция и хлорида железа (см. - ) из расчета по 1 см 3 на 1 дм 3 .
Затем насыщают воду кислородом воздуха интенсивным встряхиванием, после чего оставляют на 3 - 5 мин (до исчезновения мелких пузырьков воздуха) для установления равновесия.
Все растворы, необходимые для приготовления разбавляющей воды, хранят до появления в них осадка или до повышения значения БПК разбавляющей воды более 0,5 мг/дм 3 (см. ).
10.1.12. Раствор соляной кислоты, 1 моль/дм 3
К 92 см 3 дистиллированной воды добавляют 8,5 см 3 концентрированной соляной кислоты и перемешивают.
10.1.13. Раствор гидроксида натрия, 1 моль/дм 3
В 100 см 3 дистиллированной воды растворяют 4 г гидроксида натрия. Хранят в полиэтиленовой посуде.
10.2.1. Йодид калия (натрия)
Для проверки чистоты 1 г йодида калия растворяют в 100 см 3 свежепрокипяченной и охлажденной до комнатной температуры дистиллированной воды, приливают 10 см 3 раствора соляной кислоты, проверенной на чистоту, и 1 см 3 раствора крахмала.
Если в течение 5 мин голубая окраска не появляется, реактив пригоден для использования. В противном случае йодид калия должен быть очищен от свободного йода.
Для этого 30 - 40 г йодида калия помещают в воронку Бюхнера и промывают при перемешивании охлажденным до 3 - 5 °C этиловым спиртом до появления бесцветной порции последнего. Промытый йодид калия сушат в темноте между листами фильтровальной бумаги в течение суток. Хранят в плотно закрытой склянке из темного стекла.
Проверку чистоты и очистку йодида натрия проводят аналогичным образом.
10.2.2. 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, 5 см 3 раствора соляной кислоты, проверенных на чистоту, 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 через бумажный фильтр «синяя лента».
10.2.3. Раствор кислоты (соляной или серной)
К 50 см 3 дистиллированной воды добавляют 1 см 3 раствора крахмала, 1 г проверенного на чистоту йодида калия и 10 см 3 раствора соляной кислоты.
Если в течение 5 мин не появится синяя окраска, кислота может быть использована в анализе, в противном случае следует заменить исходный реактив.
Чтобы установить вместимость склянки для определения кислорода, ее тщательно моют, высушивают (снаружи и изнутри) и взвешивают вместе с пробкой с точностью до 0,01 г. Предварительно склянки выдерживают в комнате для взвешивания не менее 30 мин.
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. Дистиллированную воду также выдерживают в комнате для взвешивания не менее 30 мин и измеряют ее температуру.
По разности двух взвешиваний рассчитывают массу воды в склянке, которую для перевода в объем следует разделить на коэффициент, равный 0,998 при температуре воды 15 °C, 0,997 - при 20 °C и 0,996 - при 25 °C.
В колбу для титрования вносят 80 - 90 см 3 дистиллированной воды, 10 см 3 раствора дихромата калия, 0,0200 моль/дм 3 КВЭ, добавляют 1 г сухого йодида калия и 10 см 3 раствора соляной кислоты. Раствор перемешивают, выдерживают 5 мин в темном месте и титруют раствором тиосульфата натрия до светло-желтой окраски. Затем добавляют 1 см 3 раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски. Повторяют титрование и, если расхождение между значениями объемов титранта не более 0,05 см 3 , за результат принимают их среднее.
В противном случае повторяют титрование до получения результатов, отличающихся не более, чем на 0,05 см 3 .
Точную молярную концентрацию КВЭ тиосульфата натрия в растворе рассчитывают по формуле
(2)
где C m - молярная концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм 3 КВЭ;
C д - молярная концентрация раствора дихромата калия, моль/дм 3 КВЭ;
V т
V д - объем раствора дихромата калия, взятый для титрования, см 3 .
Если проба не содержит визуально заметного количества взвешенных веществ, 1,0 - 1,4 дм 3 ее помещают в достаточно большую (2 дм 3) колбу, устанавливают pH в пределах 6 - 8 по универсальной индикаторной бумаге добавлением раствора соляной кислоты или гидроксида натрия 1 моль/дм 3 . Доводят температуру пробы до (20 ± 1) °C, нагревая (при помощи водяной бани) или охлаждая ее (под струей водопроводной воды). Затем энергично взбалтывают пробу не менее 10 мин, чтобы насытить ее кислородом. Насыщение пробы кислородом можно также осуществить, пропуская через нее воздух с помощью аквариумного микрокомпрессора. После завершения процедуры насыщения пробу следует оставить на 3 - 5 мин для удаления избытка воздуха (до отсутствия поднимающихся к поверхности мелких пузырьков).
Если проба содержит грубую взвесь, ее наливают в склянку (лучше, цилиндр) вместимостью не менее 1 дм 3 и отстаивают 0,5 - 1 ч. После отстаивания отбирают сифоном осветлившийся средний слой воды в колбу для насыщения кислородом. Если пробу отстаиванием в течение часа осветлить не удается, ее фильтруют через бумажный фильтр «белая лента». Всегда в результатах анализа следует указывать принятый способ предварительной обработки воды.
Подготовленную пробу наливают в 3 сухие кислородные склянки, заполняя их до края так, чтобы внутри склянки не образовывалось пузырьков. В одной из 3-х склянок сразу же фиксируют и определяют концентрацию растворенного кислорода (см. ). Время между аэрацией пробы и фиксированием кислорода при определении его концентрации не должно быть более 15 мин.
Две другие склянки закрывают, помещают пробками вниз в наполненную дистиллированной водой фотографическую кювету или кристаллизатор (гидрозатвор) и устанавливают в термостат. При использовании склянок БПК колпачок заполняется той же пробой. Склянки выдерживают при отсутствии доступа света в термостате при (20 ± 1) °C в течение 5 сут. По истечении этого срока в инкубированных склянках определяют концентрацию неизрасходованного растворенного кислорода (см. ).
Сразу же после заполнения склянки (или после инкубации) фиксируют растворенный кислород, для чего в склянку с пробой воды вводят отдельными пипетками 1 см 3 (при вместимости склянки до 150 см 3) или 2 см 3 (при вместимости более 150 см 3) растворахлорида (сульфата) марганца и 1 см 3 или 2 см 3 щелочного раствора йодида калия (при вместимости склянки до 150 см 3 и более 150 см 3 соответственно).
Пипетку погружают каждый раз до половины склянки и поднимают вверх по мере истечения реактива из нее. Затем быстро закрывают склянку стеклянной пробкой таким образом, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха, и содержимое тщательно перемешивают 15 - 20-кратным переворачиванием склянки до равномерного распределения осадка в воде по всему объему склянки. Склянки с зафиксированным в них кислородом помещают в темное место для отстаивания (на время не менее 10 мин и не более 24 ч).
После того, как опустившийся на дно осадок будет занимать менее половины высоты склянки, к пробе приливают 5 или 10 см 3 (в зависимости от вместимости склянки) раствора соляной кислоты, погружая при этом пипетку до дна склянки к осадку (не взмучивать) и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Вытеснение из склянки части прозрачной жидкости для анализа значения не имеет.
Склянку закрывают пробкой, и содержимое тщательно перемешивают. После полного растворения бурого осадка пипеткой с одной отметкой отбирают 50 см 3 раствора, предварительно ополаскивая пипетку этим же раствором, переносят его в колбу для титрования и титруют раствором тиосульфата натрия из бюретки вместимостью 10 см 3 до тех пор, пока он не станет светло-желтым. Затем прибавляют 1 см 3 раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.
В склянках после инкубации, повторяют определение растворенного кислорода, отбирая аликвоту из второй (следующей) склянки.
Если предполагается, что значение БПК 5 будет больше 5 мг/дм 3 , то растворенного кислорода может не хватить для окисления органического вещества пробы. В этом случае исходную пробу разбавляют. Для разбавления используют воду, подготовленную в соответствии с .
В зависимости от предполагаемого значения БПК 5 при разбавлении для выбора объема пробы анализируемой воды руководствуются таблицей .
|
Объем пробы воды в 1 дм 3 смеси, см 3 |
Степень разбавления |
|
Для ориентировочной оценки степени разбавления пробы можно использовать значение перманганатной окисляемости, бихроматной окисляемости (ХПК), органолептические (характер и интенсивность запаха пробы) или визуальные показатели (наличие, а также возможный состав взвешенного вещества).
Если значение БПК 5 совершенно неизвестно, следует делать несколько последовательных разбавлений, например 1:1, 1:4, 1:9, то есть в 2, 5, 10 раз, соответственно.
Разбавление пробы следует проводить в мерной колбе вместимостью 1000 см 3 и доливать до метки разбавляющей водой. Точный объем пробы отмеривают пипеткой (до 50 см 3) или цилиндром (более 50 см 3).
Затем поступают в соответствии с
Подготовленные при разбавлении пробы должны иметь температуру (20 ± 1) °C и значение pH 6 - 8.
Если при определении БПК 5 проводили разбавление проб, следует одновременно заполнить 4 кислородные склянки водой для разбавления проб (см. ). В двух из них сразу же определяют концентрацию растворенного кислорода, а две другие помещают в термостат вместе с партией анализируемых проб и определяют в них концентрацию растворенного кислорода после инкубации. Разница средней концентрации кислорода в исходных и инкубированных пробах разбавляющей воды не должна превышать 0,5 мг/дм 3 .
Полученную поправку учитывают при расчете значения БПК 5 (см. ). При более высоком значении БПК 5 разбавляющей воды результаты определения будут недостоверны, и следует заменить воду для разбавления более чистой, повторить отбор проб и определение БПК 5 .
К пробам, подвергавшимся обработке хлором или хлорной известью и содержащим активный хлор, перед началом определения БПК 5 добавляют необходимый для его полного восстановления объем раствора тиосульфата натрия, который определяют следующим образом.
В колбу для титрования вносят 100 см 3 анализируемой воды, 1 г сухого йодида калия, 10 см 3 раствора соляной кислоты, тщательно перемешивают и титруют раствором тиосульфата натрия до светло-желтого цвета, а затем после добавления 1 см 3 раствора крахмала - до полного обесцвечивания.
12.1. Массовую концентрацию растворенного в воде кислорода X , мг/дм 3 , находят по формуле
(3)
где М - молярная масса КВЭ кислорода, равная 8 мг/ммоль.
C т - концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм 3 КВЭ;
V т - объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование, см 3 ;
V - вместимость кислородной склянки, см 3 .
V 1 - суммарный объем растворов хлорида марганца и йодида калия, добавленных в склянку при фиксации растворенного кислорода, см 3 ;
БПК 5 = Х и - Х к
или
(4)
где Х н - массовая концентрация растворенного кислорода в пробе анализируемой воды (или разбавляющей воды) до инкубации, мг/дм 3 ;
Х к - массовая концентрация растворенного кислорода в пробе анализируемой воды (или разбавляющей воды) после 5 сут. инкубации, мг/дм 3 ;
12.3. Биохимическое потребление кислорода БПК 5 , мг/дм 3 , для подвергавшихся разбавлению проб находят по формуле
(5)
где Х н - концентрация растворенного кислорода в пробе анализируемой воды до инкубации, мг/дм 3 ;
Х к - концентрация растворенного кислорода в пробе анализируемой воды после 5 сут инкубации, мг/ дм 3 ;
Биохимическое потребление кислорода в пробах разбавляющей воды, мг/дм 3 ;
P - степень разбавления пробы, равная 1000/V, где V - объем анализируемой воды в 1 дм 3 смеси после разбавления пробы.
12.4. За результат БПК 5 принимают среднее арифметическое результатов измерения в двух склянках ` X , мг/дм 3 , подвергавшихся инкубации, если расхождение между ними не превышает величины предела повторяемости. В противном случае проводят повторное титрование аликвоты пробы, как описано в . Если и в этом случае расхождение превышает допустимое, результат определения признают недостоверным.
Результат измерения в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:
` Х ± D (Р = 0,95),(6)
где D - границы характеристик погрешности измерения для данной величины БПК 5 , мг/дм 3 (таблица ).
12.5. Допустимо представлять результат в виде:
` X ± D л (Р = 0,95) при условии D л < D ,(7)
где ± D л - границы характеристик погрешности результатов анализа, установленные при реализации методики в лаборатории и обеспечиваемые контролем стабильности результатов измерений, мг/дм 3 .
Примечание - Допустимо характеристику погрешности результатов измерений при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения D л = 0,84 · D с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов измерений.
Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности.
12.6. Результаты измерения оформляют протоколом или записью в журнале, по формам, приведенным в Руководстве по качеству лаборатории.
13.1.1. Контроль качества результатов измерений методики в лаборатории предусматривает:
Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, погрешности, внутрилабораторной прецизионности).
13.1.2. Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируются в Руководстве по качеству лаборатории.
13.2.1. Оперативный контроль повторяемости осуществляют для каждого из результатов измерений, полученных в соответствии с методикой. Для этого отобранную пробу воды делят на две части, и выполняют измерение в соответствии с разделом .
13.2.2. Результат контрольной процедуры r к , мг/дм 3 , рассчитывают по формуле .
Расхождение между результатами измерений, полученными в двух лабораториях не должно превышать предела воспроизводимости R . При выполнении этого условия приемлемы оба результата измерений и в качестве окончательного может быть использовано их общее среднее значение. Значение R рассчитывают по формуле
R = 2,77 · s R .(11)
При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов измерений согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6 или МИ 2881 .
Примечание - Проверка приемлемости проводится при необходимости сравнения результатов измерений, полученных двумя лабораториями.
Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
СВИДЕТЕЛЬСТВО № 74.24-2005
об
аттестации МВИ
Методика выполнения измерений биохимического потребления кислорода в водах скляночным методом.
разработанная ГУ «Гидрохимический институт» (ГУ ГХИ)
и регламентированная РД 52.24.420-2006
аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96
Аттестация осуществлена по результатам метрологической экспертизы материалов по разработке методики выполнения анализа
В результате аттестации установлено, что методика соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:
1. Диапазон измеряемых концентраций, значения показателей точности и ее составляющих при доверительной вероятности Р = 0,95
Значения характеристик погрешности и ее составляющих (Р = 0,95)
2. Диапазон измерений, значения пределов повторяемости и воспроизводимости при доверительной вероятности Р = 0,95
3. При реализации методики в лаборатории обеспечивают:
Контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);
Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности).
Алгоритм контроля исполнителем процедуры выполнения измерений приведен в РД 52.24.420-2006.
Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируются в Руководстве по качеству лаборатории.
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.
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:
При расчете БПК 5 единица измерения израсходованного кислорода - миллиграммы О2/л.
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.
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.
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.
Российская ФедерацияПНД Ф
________________
весы лабораторные 2 класса точности, ГОСТ 24104 *;
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 . - Примечание изготовителя базы данных.
весы технические 4-го класса точности, ТУ 25-06-385-77 или аналоги;*
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
сушильный электрический шкаф;
холодильник для хранения проб, обеспечивающий температуру 24 °С;
аппараты для встряхивания типа АВУ-1, АВУ-6п, АВУ-10р ТУ 64-1-1081;
БПК-тестер или оксиметр любой модификации, позволяющий воспроизводить метрологические характеристики, приведенные в таблице 2;
мешалка магнитная, ТУ 25-11-834-73;
насос вакуумный любого типа;
аквариумный микрокомпрессор АЭН, ТУ 16-064, 011;
аппарат для дистилляции воды, ТУ 64-1-2-2718;
колбы плоскодонные узкогорлые (ГОСТ Р 50222*) с пришлифованной стеклянной пробкой (конусы по ГОСТ Р 50222 *) вместимостью 250 см, калиброванные с точностью до 0,1 см;
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
эксикаторы диаметром 140; 190; 250 мм, ГОСТ 25336 ;
вставки для эксикаторов диаметром 128; 175; 230 мм, ГОСТ 9147 ;
мензурки или цилиндры мерные вместимостью 25; 50; 250; 1000 см, ГОСТ 1770 ;
пипетки 2 класса точности вместимостью 10,0; 20,0; 50,0; 100,0 см, ГОСТ 29169 *;
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
колбы мерные 100; 250; 500; 1000 см, 1-го класса точности, ГОСТ 1770 ;
колбы конические ТС, ТХС вместимостью 250 и 500 см, ГОСТ 25336 ;
воронки лабораторные В-75-110 ХС; В-100-150 ХС, 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, ТУ 6-19-6-70;
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
флаконы и банки цилиндрические полиэтиленовые с навинчивающимися крышками для отбора и хранения проб и реактивов вместимостью 100; 250; 500; 1000; 2000 см, 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) N 19-25, ГОСТ 4403 ;
крахмал растворимый картофельный, ГОСТ 10163 ;
калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный, ГОСТ 2493 ;
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
натрия азид;
железо (III) хлористое 6-водное, ГОСТ 4147 ;
натрий фосфорнокислый двузамещенный 12-водный, ;
калий фосфорнокислый однозамещенный, ;
калий гидроокись, ТУ 6-09-5-2322;
кальций хлористый, ГОСТ 4460;
сульфаминовая кислота, ТУ 6-09-2437;
магний сернокислый 7-водный, ;
глютаминовая кислота ч.д.а., ТУ 6-09-07-1091.
Реактивы для определения концентрации растворенного кислорода йодометрическим методом:
марганец хлористый 4-водный, или
марганец сернокислый 5-водный или 7-водный, ;
натрий серноватокислый 5-водный, ГОСТ 27068 , или
стандарт-титр 0,1 моль/дм эквивалента, ТУ 6-09-2540;
натрий хлорноватистый с содержанием активного хлора не менее 3%, или известь медицинская;
калий фтористый, ГОСТ 20849;
Все реактивы должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч.
Допускается использование реактивов изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже ч.д.а.
4.1. При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007 .
4.2. Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019 .
4.3. Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004 .
4.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009 .
Выполнение измерений может производить химик-аналитик, освоивший данную методику.
Измерения проводятся в следующих условиях:
температура окружающего воздуха (20±5) °С;
атмосферное давление (84,0-106,7) кПа (630-800 мм рт.ст.);
относительная влажность (80±5)%;
напряжение сети (220±10) В;
частота переменного тока (50±1) Гц.
Отбор проб производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 "Вода. Общие требования к отбору проб" .*
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
7.1. Подготовка посуды для отбора проб и анализа
Используется полиэтиленовая посуда, а при наличии в воде нефти, углеводородов, моющих средств и пестицидов используются банки из темного стекла.
Посуда для отбора проб и анализа должна быть химически чистой. Она промывается смесью бихромата калия и серной кислоты (хромовой смесью), тщательно водопроводной водой, затем 3-4 раза дистиллированной водой. Не разрешается пользоваться поверхностно-активными веществами и органическими растворителями.
Посуду для отбора проб сушат на воздухе, а используемую для анализа, за исключением мерной, сушат в сушильном шкафу при 160 °С в течение 1 часа. Запрещается сушить колбы на колышках. Сосуды для отбора проб должны быть четко промаркированы.
Колбы для инкубации на определение БПК объемом 250 см должны быть откалиброваны с точностью до 0,1 см. 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 поГОСТ 28498 *. Для определения температуры на месте взятия пробы 1 дм воды наливают в склянку, нижнюю часть термометра погружают в воду и через 5 мин отсчитывают показания, держа его вместе со склянкой на уровне глаз. Точность определения ±0,5 °С.
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
7.2.6. Не допускается консервирование проб, предназначенных для определения в них БПК.
7.2.7. Отобранные пробы наливают, предварительно ополаскивая отбираемой водой, в банки или флаконы объемом 1,5 дм, 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, цинка более 1 мг/дм, 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 и не более 9 мг/дм. Можно обогащать кислородом воду длительным встряхиванием бутыли, наполненной на 2/3 дистиллированной водой.
В день применения в разбавляющей воде измеряют содержание растворенного О, затем добавляют 0,3 г/дм 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 СО (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 (KНРО), 21,75 г двузамещенного фосфорнокислого калия (KНРО), 33,4 г двузамещенного фосфорнокислого натрия 12-водного (NaHPO·12НО) и 1,7 г хлорида аммония (NHCI) растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 дм.
Сульфат магния
22,5 г MgSO·7HO ч.д.а. растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм.
Хлорид железа
0,25 г FeCI·6HO ч.д.а. растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм.
Хлорид кальция
27,5 г СаСl ч.д.а. безводного растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм.
Растворы хранят в темноте, при комнатной температуре не более месяца. Не используют при появлении осадка.
В день анализа к 1 дм разбавляющей воды прибавляют 1 см фосфатного буферного раствора, 1 см раствора сульфата магния, 1 см раствора хлорида кальция, 1 см 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 на 1 дм разбавляющей воды.
б) Аквариумная вода. Добавляют 5,0-10,0 см на 1 дм разбавляющей воды.
в) Речная вода. Добавляют 10,0-20,0 см на 1 дм 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, для чего 1 см раствора тиомочевины добавляют на каждый 1 дм разбавляющей воды.
7.5.1.4. Проверка степени чистоты разбавляющей воды холостым опытом
При определении или 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 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 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 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 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 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 дистиллированной воды растворяют 700 г KОН и 150 г KI, отдельно растворяют 10 г NaN в 40 см дистиллированной воды, оба раствора смешивают и доводят объем до 1 дм, если раствор не прозрачен, его отстаивают, а затем сифонируют.
7.5.2.7. Соляная кислота, 0,5 моль/дм раствор
40 см концентрированной соляной кислоты (1,19) добавляют к 500 см дистиллированной воды и доводят объем до 1 дм.
7.5.2.8. Гидроксид натрия, 0,5 моль/дмраствор.
Навеску 20 г гидроксида натрия растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 дм.
7.5.2.9. Сульфат меди, 10%-ный раствор*
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
1,0 г сульфата меди (в пересчете на безводную соль) растворяют в 9 см дистиллированной воды. Хранят в холодильнике*.
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
7.5.3. Приготовление растворов для определения растворенного кислорода йодометрическим методом
7.5.3.1. Раствор хлорида (сульфата) марганца
210 г МnСl·4НО, или 260 г MnSO·5НO, или 290 г MnSO·7HO растворяют в 300-350 см дистиллированной воды, фильтруют в мерную колбу вместимостью 500 см и доливают дистиллированной водой до метки на колбе. Хранят в плотно закрытой склянк
7.5.3.2. Щелочной раствор йодида калия (или натрия)
15 г KI (или 18 г Nal·2HO) растворяют в 20 см, а 50 г NaOH - в 50 см дистиллированной воды. Полученные растворы смешивают в мерной колбе вместимостью 100 см 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 концентрированной соляной кислоты добавляют к 170 см дистиллированной воды.
Вместо раствора соляной кислоты можно использовать раствор серной кислоты (1:4). Для его приготовления 100 см концентрированной серной кислоты осторожно при перемешивании добавляют к 400 см 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 эквивалента
При использовании стандарт-титра его растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 500 см, затем отбирают 50 см полученного раствора, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см и доводят объем дистиллированной воды до метки.
Для приготовления раствора из навески 2,5 г NaSO·5НО переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до метки на колбе. В качестве консерванта к полученному раствору добавляют 3 см 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 KОН или NaOH.
Точную концентрацию раствора тиосульфата натрия определяют по п.7.7 не реже 1 раза в нед
7.5.3.5. Фторид калия, 40%-ный раствор
40 г фторида калия растворяют в 60 см дистиллированной воды. Хранят в полиэтиленовой посуде.
7.5.3.6. Смешанный раствор сульфата и гипохлорита натрия
50 г сульфата натрия растворяют в 160 см 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 NaCО растворяют в 85 см дистиллированной воды, к 50 г хлорной извести добавляют 85 см 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 вносят 50 см дистиллированной воды, 1 см раствора гипохлорита, 1 г сухого KI, 10 см 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 раствора крахмала - до полного обесцвечивания.
Концентрацию активного хлора вычисляют по формуле:
Где - концентрация активного хлора, %;
Концентрация тиосульфата натрия, моль/дм эквивалента;
Объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование гипохлорита натрия, см.
7.5.3.7. Смешанный раствор сульфата натрия и роданида калия
50 г сульфата натрия и 2 г роданида калия растворяют в 200 см дистиллированной воды.
7.5.3.8. Сульфаминовая кислота, 40%-ный раствор
4 г сульфаминовой кислоты растворяют в 10 см дистиллированной воды. Хранят в холодильнике.
7.6. Проверка чистоты и очистка используемых реактивов и растворов
7.6.1. Йодид калия (натрия)
Для проверки чистоты йодида калия 1 г KI растворяют в 100 см свежепрокипяченной и охлажденной до комнатной температуры дистиллированной воды, приливают 10 см раствора соляной кислоты (2:1) и 1 см 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.
* Соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
7.6.2. Раствор хлорида (сульфата) марганца
К 100 см свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воды добавляют 1 см раствора соли марганца, 0,2 г сухого йодида калия (проверенного на чистоту), 5 см раствора соляной кислоты и 1 см раствора крахмала. Отсутствие через 10 мин синей окраски указывает на чистоту реактива. В противном случае для очистки раствора на каждые 100 см 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 дистиллированной воды добавляют 1 см раствора крахмала, 1 г сухого чистого йодида калия и 10 см 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 дистиллированной воды, 10 см стандартного раствора бихромата калия, добавляют 1 г сухого KI и 10 см раствора соляной кислоты. Раствор перемешивают, выдерживают 5 мин в темном месте и титруют раствором тиосульфата натрия до появления слабожелтой окраски. Затем добавляют 1 см раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.
Повторяют титрование и, если расхождение между величинами объемов титранта не более 0,05 см, за результат принимают их среднее значение. В противном случае повторяют титрование до получения результатов, отличающихся не более чем на 0,05 см.
Точную концентрацию раствора тиосульфата натрия находят по формуле:
Где - концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм эквивалента;
Концентрация раствора бихромата калия, моль/дм эквивалента;
Объем раствора дихромата калия, взятый для титрования, см
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 воде дают постоять 1-2 часа.
Воды, содержащие активный хлор более 0,5 мг/дм, перед определением обрабатывают сульфитом натрия, количество которого определяют титрованием. К 100 см пробы добавляют 10 см разбавленной серной кислоты, 10 см раствора йодистого калия и титруют раствором сульфита натрия с применением раствора крахмала в качестве индикатора (п.7.5.2.).
К пробе для определения БПК добавляют эквивалентное количество раствора сульфита натрия, рассчитанное по результату титрования. Если проба содержит активный хлор, указанную обработку повторяют. Если активный хлор полностью устранен, то пробу используют для определения БПК.
7.8.4. Если анализу подвергается сточная вода, содержащая нитриты (промышленные сточные воды или воды после биохимической очистки), то перед определением БПК нитриты разрушают, добавляя щелочной раствор йодида калия с азидом натрия. Контролируют разрушение нитритов визуально по исчезновению слаборозового окрашивания или с помощью фотоколориметра.
7.8.5. Пробы, содержащие большое количество водорослей или планктона, перед анализом фильтруют через мельничный газ (шелковое сито N 19-25). Результаты определения БПК в этих водах будут сомнительными.
Основные условия для получения достоверных результатов биохимического потребления кислорода - инкубация пробы при постоянной температуре 20 °С без доступа воздуха и света.
Кроме основных условий при определении необходимо соблюдать следующие правила:
проба должна быть насыщена в начале опыта кислородом (около 8 мг/дм при температуре 20 °С);
потребление кислорода во время инкубационного периода должно быть около 50% (минимальное потребление 2 мг/дм);
остаточная концентрация кислорода после срока инкубации должна быть не менее 3 мг/дм.
8.1. Выполнение измерений без разбавления пробы
Относительно чистые речные и очищенные сточные воды с содержанием до 5 мг/дм 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. После этого сифоном исследуемой водой заполняют, слегка переполняя, необходимое количество кислородных колб. При определении наполняется шесть колб, при определении - шестнадцать. Предварительно каждую колбу ополаскивают приблизительно 30 см 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 - в течение 5 суток, а при определении - до появления в пробе нитритов 0,1 мг/дм). Для анализа пробы на нитриты можно наполнять испытуемой водой дополнительные склянки объемом 25 см 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 и потреблено около 50% кислорода. Если это условие выполняется в обеих колбах, вычисляют средний результат из двух
8.2. Выполнение измерений с разбавлением пробы
Для загрязненных речных и сточных вод с выше 6 мг О/дм 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 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 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 наливают хорошо перемешанную испытуемую жидкость, отбирают пипеткой определенный объем и вносят в другую колбу (цилиндром отмеряются объемы больше 50 см). Затем доливают до метки разбавляющей водой и хорошо перемешивают; полученную смесь сифоном, опущенным до дна колбы, наливают в шесть (если определяется ) или 16 (если определяется ) кислородные колбы объемом 250 см, 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 и 10-14 при определении ) 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), 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 и в них определять содержание нитритов по истечению установленного срока инкубации. Наиболее точным считается определение БПК в пробах, где нитрификация только началась.
9.1. Расчет БПК при определении без разбавления пробы
Где - величина , мг/дм кислорода;
Содержание растворенного кислорода до инкубации, мг/дм;
То же, после инкубации, мг/дм
9.2. Расчет БПК при определении с разбавлением пробы
Где - величина БПК, мг О/дм;
Содержание растворенного кислорода в исследуемой воде до инкубации, мг/дм;
То же, после инкубации, мг/дм;
Содержание растворенного кислорода в разбавляющей воде до инкубации, мг/дм;
То же, после инкубации, мг/дм:
Величина разбав
9.3. За результат анализа принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений и
для которых выполняется следующее условие:
Где - предел повторяемости, значения которого приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3
Значения пределов повторяемости при определении растворенного кислорода йодометрическим методом (0,95)
Таблица 4
Значения пределов повторяемости при определении растворенного кислорода амперометрическим методом с БПК-тестером (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 (0,95)
Таблица 6
Значения пределов воспроизводимости при определении растворенного кислорода амперометрическим методом с БПК-тестером (0,95)
При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6 .
10.1. Определение содержания растворенного кислорода в диапазоне от 0,1 до 15,0 мг/дм 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) притертую пробку, фиксируют растворенный кислород, для чего в колбу вводят отдельными пипетками 2 см раствора хлорида (сульфата) марганца и 2 см 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 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 раствора соляной кислоты (раствор 2:1), или 4 см 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.
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
Колбу закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают.
Для титрования используют весь объем воды в калиброванной склянке БПК* (пипетку предварительно ополаскивают этим раствором), переносят его в колбу для титрования и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия (если предполагаются, что содержание кислорода менее 3 мг/дм - из микробюретки) до тех пор, пока он не станет светло-желтым.
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
Затем прибавляют 1 см свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.
Обработка результатов измерений
Массовую концентрацию растворенного в воде кислорода находят по формуле:
Где - массовая концентрация растворенного кислорода в анализируемой пробе воды, мг/дм;
Концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм эквивалента;
Объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование, см;
Вместимость кислородной колбы, см;
Суммарный объем растворов хлорида марганца и йодида калия, добавленных в колбу при фиксации растворенного кислорода, см;
Масса миллиграмм-эквивалента кислорода, мг.
Определение растворенного кислорода в пробах на в присутствии в исследуемой воде восстановителей.
В присутствии восстановителей последовательность анализа изменяется. В колбу с исследуемой водой добавляют 1 см раствора соляной кислоты и 1 см 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 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 железа в пробу перед добавлением раствора кислоты следует внести 1 см 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, а сумму объемов всех прибавленных реактивов.
10.2. Определение содержания растворенного кислорода в диапазоне от 0,1 мг/дм до 10,0 мг/дм 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 пересчитываются по таблицам. Некоторые приборы компенсируют изменения растворимости кислорода в зависимости от температуры и атмосферного давления автоматически.
Для измерения растворенного кислорода при определении БПК пригодны различные модификации БПК-тестеров и оксиметров, позволяющих воспроизводить метрологические характеристики, приведенные в табл.2.
Выполнение измерений. Выполняя измерение следует руководствоваться инструкцией по эксплуатации прибора.
При использовании БПК-тестера для инкубирования проб исследуемой воды используются кислородные колбы с тефлоновыми прокладками в крышках и переливную вставку, входящие в комплект. Переливная вставка обеспечивает сбор переливающейся из колбы воды при измерениях растворенного кислорода.
При использовании оксиметров любой марки требуется подобрать кислородные колбы с притертыми пробками, в горлышко которых свободно входит электрохимический датчик кислорода и чашки Петри, которые применяются как переливные подставки.
Кислородную колбу с исследуемой пробой открывают, одевают на нее переливную вставку (если она прикладывается к комплекту) или ставят колбу на чистую чашку Петри, опускают в колбу магнитный стержень в стеклянном корпусе, ставят чашку Петри с кислородной колбой на магнитную мешалку и обеспечивают скорость вращения стержня, указанную в инструкции, но не менее 5 см/сек. Вставляют в горло колбы электрохимический датчик кислорода и через 3 минуты записывают показания прибора. Результаты выражаются в мг О/дм 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 и позволяет уменьшить количество инкубируемых кислородных колб.
Результат анализа в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде: , 0,95,
где - показатель точности методики.
Значение рассчитывают по формуле: . Значение приведено в таблице 1 и 2.
Допустимо результат анализа в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде: , 0,95, при условии ,
где - результат анализа, полученный в соответствии с прописью методики;
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:
Контроль качества результатов анализа при реализации методики в лаборатории предусматривает:
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 дистиллированной воды, перемешивают и доводят до 0,5 дм. Раствор не хранится.
12.1.3. При проведении оперативного контроля 5 см глюкозоглютаминовой смеси доводят до 1 дм разбавляющей водой (п.7.5.1.)* и проводят определение в этой пробе в точном соответствии с прописью методики.
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
Результат измеренного умножается на коэффициент разбавления 100, т.к. анализируемая концентрация глюкозоглютаминовой смеси составляет 150 мг/дм*. Если результат анализа контрольной пробы составляет 205±25 мг/дм, считают условия выполнения измерений соответствующими требованиям МВИ.
________________
* Внесены дополнения и изменения согласно протоколу N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.
Оперативный контроль процедуры анализа проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры с нормативом контроля .
Результат контрольной процедуры рассчитывают по формуле:
Где - результат анализа массовой концентрации БПК в образце для контроля - среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (1) раздела 9.3;
Аттестованное значение образца для контроля.
Норматив контроля рассчитывают по формуле:
Где - 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: , с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.
Процедуру анализа признают удовлетворительной при выполнении условия:
При невыполнении условия (2) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (2) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.
Периодичность оперативного контроля процедуры анализа, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов анализа регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ
-дней инкубации ( ) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах иодометрическим методом,
разработанная
Диапазон измерений, | Показатель точности (границы относительной погрешности при вероятности 0,95), , % | Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости), , % | Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), , % |
от 0,5 до 5,0 вкл. | |||
св. 5,0 до 100 вкл. | |||
св. 100 до 300 вкл. |
4. Дата выдачи свидетельства 02.02.2004 г.
об аттестации методики выполнения измерений
Методика выполнения измерений биохимического потребления кислорода после -дней инкубации ( ) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах амперометрическим методом с БПК-тестером,
разработанная ФГУ "Центр экологического контроля и анализа" МПР России (г.Москва),
аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96.
Аттестация осуществлена по результатам метрологической экспертизы материалов по разработке методики выполнения измерений.
В результате аттестации установлено, что методика соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:
1. Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости, воспроизводимости
2. Диапазон измерений, значения пределов повторяемости и воспроизводимости при вероятности 0,95
3. При реализации методики в лаборатории обеспечивают:
Оперативный контроль процедуры измерений (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);
Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).
Алгоритм оперативного контроля процедуры измерений приведен в документе на методику выполнения измерений.
Процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.
