8.2.2.5 Приготування посівного матеріалу мікроорганізмів

У той час, як природні та побутові стічні води містять велику кількість мікроорганізмів, здатних розвиватися за рахунок наявних у пробі органічних речовин, різні види промислових стічних вод, зазвичай, стерільні або містять мікроорганізми, що не здатні до аеробної переробки органічних речовин. Тому при аналізі таких стічних вод виконують розбавлення водою, насиченою киснем і добавками адаптованих мікроорганізмів. При визначенні БСК_n промислових стічних вод попередня адаптація мікрофлори має вирішальне значення для одержання правильних результатів аналізу.

Посівний матеріал мікроорганізмів готують одним із наведених нижче варіантів.

Варіант 1. На 1 дм³ міської стічної води, взятої з магістрального колектора стічних вод, або з каналізаційної труби житлової зони, вільної від характерних промислових забруднень, додають 100 г городнього грунту. Перемішують і залишають на 10 хв. Відбирають 10 см³ відстояної рідини і розбавляють водою за 8.2.3.1 у мірній колбі за 3.1.3 місткістю 1 дм³.

Варіант 2. Використовують річкову або озерну воду в районі скиду міських стічних вод.

Варіант 3. Використовують частково очищені стічні води з очисних споруд.

Варіант 4. Використовують воду, взяту з потока нижче за течією, ніж місце попадання в поток води, яку треба аналізувати.

Варіант 5. Використовують воду з мікроорганізмами, адаптованими до досліджуваної води, які культивують у лабораторії (у разі аналізу промислових стічних вод, які містять стійкі речовини).

Стічну воду розводять водопровідною водою у 10 – 100 разів у залежності від концентрації органічних сполук. Додають біогенні елементи (азот із розрахунку 15 - 20 мг/дм³, фосфор 2 - 3 мг/дм³), якщо їх немає у стічній воді, і залишають на 3 доби у відкритій посудині. За цей період відбувається спонтанне мікробне зараження, з’являється муть або плівка на поверхні води. Мікрофлору переносять у пробу аналізуємої стічної води, яку розведено у 5 - 20 разів. Після подальшого розвитку адаптованої мікрофлори додають 1 см³ цієї рідини на 1 дм³ води для розбавлення безпосередньо перед застосуванням.

8.2.3 Приготування води для розбавлення

8.2.3.1 Приготування води для розбавлення без посівного матеріалу мікроорганізмів

У колбу мірну за 3.1.3 місткістю 1 дм³ вносять піпетками за 3.1.4 по 1 см³ розчинів за 8.2.2.1, 8.2.2.2, 8.2.2.3, 8.2.2.4. Об’єм доводять до позначки водою здистильованою за 8.2.1 з температурою (201) ^оС. Розчин перемішують.

Воду насичують киснем аерацією протягом примірно 1 години і ретельно оберігають від будь-якого забруднення, особливо від попадання органічних речовин, окислювачів, відновників, або металів, до того моменту, поки концентрація розчиненого кисню не досягне хоча б 8 мг/дм³. Бутелі для цієї води не можна використовувати з іншою метою.

Воду для розбавлення готують у день її застосування.

Розчин придатний до застосування при зберіганні у закоркованій склянці при температурі (201) ^оС в умовах лабораторії протягом 24 годин.

8.2.3.2 Приготування води для розбавлення з посівним матеріалом мікроорганізмів

У разі потреби, у залежності від джерела води, додають на 1 дм³ води за 8.2.3.1 від 0,1 до 50 см³ посівного матеріалу мікроорганізмів за 8.2.2.5.

8.2.3.3 Чистоту води для розбавлення перевіряють наступним способом. 4 кисневі склянки наповнюють водою для розбавлення, у двох з них визначають масову концентрацію розчиненого кисню у день розбавлення проби (“нульовий” день). Дві інші вміщують у термостат разом з аналізуємими пробами і визначають у них масову концентрацію розчиненого кисню на п’ятий день. Різниця між середньою масовою концентрацією розчиненого кисню у “нульовій” пробі і в пробі на п’ятий день при температурі (201) ^оС не повинна перевищувати 0,5 мгО₂/дм³. Із результатів визначення БСК_n розбавлених проб це значення не віднімають.

8.2.4 Приготування розчину натрію гідроокису з молярною концентрацією 1 моль/дм³

Наважку натрію гідроокису масою (40,0 0,1) г, зважену з точністю до 0,01 г, розчиняють у приблизно 500 см³ води здистильованої за 8.2.1 у хімічному стакані, охолоджують, кількісно переносять у мірну колбу за 3.1.3 місткістю 1 дм³. Об’єм доводять до позначки такою ж водою.

Розчин придатний до застосування при зберіганні у поліетиленовій закоркованій склянці в умовах лабораторії протягом 3 місяців.

8.2.5 Приготування розчину кислоти сірчаної з молярною концентрацією 1 моль/дм³

За допомогою циліндру за 3.1.6 56,5 см³ кислоти сірчаної вміщують у мірну колбу за 3.1.3 місткістю 1 дм³, розчиняють у воді здистильованій за 8.2.1, об’єм доводять до позначки такою ж водою.

Розчин придатний до застосування при зберіганні у закоркованій склянці в умовах лабораторії протягом 1 року.

8.2.6 Приготування розчину кислоти сірчаної 1:4

Обережно змішують 4 об’єми води здистильованої за 8.2.1 з 1 об’ємом кислоти сірчаної за 3.2.2 у хімічному стакані.

Розчин придатний до застосування при зберіганні у закоркованій склянці в умовах лабораторії протягом 1 року.

8.2.7 Приготування розчину кислоти сірчаної 1:50

До 100 см³ води здистильованої за 8.2.1 у хімічному стакані за 3.3.3 додають піпеткою за 3.1.4 2 см³ кислоти сірчаної.

Розчин придатний до застосування при зберіганні у закоркованій склянці в умовах лабораторії протягом 1 місяця.

8.2.8 Приготування розчину крохмалю з масовою часткою 0,5 %

Наважку крохмалю для йодометрії масою (0,5 0,1) г, зважену з точністю до 0,01 г, розчиняють у стаканчику у 5 см³ холодної води здистильованої за 8.2.1 і вливають у 95 см³ киплячої води здистильованої за 8.2.1. Розчин охолоджують. Додають 1 – 2 см³ консерванта, наприклад, хлороформу.

Розчин придатний до застосування при зберіганні у закоркованій склянці в умовах лабораторії протягом 1 місяця.

8.2.9 Приготування розчину натрію сірчистокислого з масовою часткою 0,16 %

Наважку натрію сірчистокислого безводного масою (0,16 0,01) г, зважену з точністю до 0,001 г, розчиняють у колбі мірній за 3.1.3 місткістю 100 см³ водою здистильованою за 8.2.1, об’єм доводять до позначки такою ж водою.

Розчин готують безпосередньо перед застосуванням.

Розчин придатний до застосування при зберіганні у закоркованій склянці в умовах лабораторії протягом 8 годин.

8.2.10 Приготування розчину калію йодистого з масовою часткою 15 %

Наважку калію йодистого масою (15,0 0,1) г, зважену з точністю до 0,01 г, вміщують у стакан за 3.3.3 місткістю 100 см³, додають 1 см³ розчину натрію гідроксиду за 8.2.4 і циліндром за 3.1.6 додають 85 см³ води здистильованої за 8.2.1.

Перевіряють якість реактива, для чого у колбу конічну вносять 100 см³ води здистильованої за 8.2.1, 5 см³ кислоти сірчаної 1:4 за 8.2.6 та 2 см³ приготованого розчину калію йодистого. Після додавання 5 см³ розчину крохмалю за 8.2.8 не повинно з’явитись забарвлення.

Розчин придатний до застосування при зберіганні у закоркованій склянці з темного скла в умовах лабораторії протягом 1 місяця.

8.2.11 Приготування розчину алілсечовини з масовою концентрацією 1 г/дм³

Наважку алілсечовини масою (1,0 0,1) г, зважену з точністю до 0,01 г, вміщують у колбу мірну за 3.1.3 місткістю 1000 см³, розчиняють водою здистильованою за 8.2.1 і доводять об’єм до позначки такою ж водою.

Розчин придатний до застосування при зберіганні у закоркованій склянці в умовах лабораторії протягом 2 тижнів.

83 Відбір проб

Відбір проб поверхневих вод виконують за ГОСТ 17.1.5.05 та ДСТУ ISO 5667-6, зворотних вод – за КНД 211.1.0.009; зберігання та поводження з пробами за ДСТУ ISO 5667-3.

Проби відбирають у скляні ємності. Об’єм проби води для визначення БСК_n повинен бути не меншим ніж 1000 см³.

Проби для визначення БСК_n не консервують.

Якщо обробити пробу відразу неможливо, її доставляють в лабораторію в герметично закритій посудині, обкладеній льодом і зберігають у холодильнику при 0 - 4 ^оС до завершення аналізу. Починати визначення БСК_n слід якомога швидше після відбору проби, бажано протягом 24 годин.

8.4 Підготовка проби

8.4.1 Біохімічне споживання кисню визначають у пробах натуральних (збовтаних), відстояних, або відфільтрованих. Попередня обробка проби залежить від мети аналізу та характеру досліджуваного об’єкту.

Якщо метою є екологічний контроль якості вод, БСК_n визначають тільки у натуральній (збовтаній) пробі (аналіз стічних вод, які відводять у водойму і поверхневих вод).

Якщо проба поверхневих вод містить багато планктону, її фільтрують через планктонну сітку.

Для оцінювання процесів очищення стічних вод на різних стадіях БСК_n визначають у трьох пробах: натуральній, відстояній 2 години та фільтрованій. Речовини, які містять вуглець, знаходяться у воді у розчиненому, осідаючому та колоїдному стані. Для стічних вод різних видів промисловості їх співвідношення різне. Визначення БСК_n у натуральній пробі дозволяє одержати найбільш повну інформацію про забрудненість стічної води легкоокислюваними органічними сполуками. БСК_n відстояної проби в основному характеризує роботу аеротенків, оскільки дає інформацію про наявність забруднень у колоїдній та розчиненій формі. Фільтровану пробу використовують у тих випадках, коли необхідно оцінити зміну БСК_n за ступенями очищення або визначити вміст забруднення у розчиненій формі.

Для відстоювання пробу на місці відбору наливають у циліндр за п.3.1.6 місткістю 2 дм³ і залишають на деякий час. Сифоном за 3.3.5 у посудину для відбору проб відбирають три чверті верхнього прозорого шар рідини над осадом. Кінець трубки сифону повинен бути занурений приблизно на 3 см нижче поверхні рідини.

Зворотні води відстоюють до 2 годин. Якщо прозорість при цьому не досягається, пробу фільтрують, відкидаючи першу порцію фільтрата.

Якщо виникає потреба визначення БСК_n у стічній воді, яка містить тверді частки, таку пробу спочатку гомогенізують для досягнення однорідності. 700 - 1000 см³ стічної води вміщують у стакан прилада для перемішування (це може бути “Подрібнювач тканин РТ-1” або аналогічний). Там же знаходиться мішалка. Рівень рідини повинен бути дещо нижчим, ніж граничний вміст стакану для запобігання розбризкування. Додають розчин рідкого скла (100 мг у перерахунку на SiO₂). Пробу перемішують 20 хв з частотою 4000 обертів/хв. Порції гомогенізованої проби відбирають на аналіз піпеткою, опускаючи її кожен раз до середини об’єму рідини у стакані прилада. Коли у стакані залишиться менше половини первинного об’єму рідини, відбор порцій продовжувати не можна. При такому способі гомогенізації суміш лишається однорідною до 2 год.

Спосіб попередньої обробки проб наводять разом з результатами аналізу.

8.4.2 Якщо рН проби виходить за межі діапазону 6 – 8 одиниць рН, пробу нейтралізують розчином лугу за 8.2.4 або розчином кислоти сірчаної за 8.2.5. Потрібна кількість лугу чи кислоти встановлюється шляхом титрування аліквотного об’єму води. Титрування ведуть до рН 7 візуально у присутності бромтимолового синього або потенціометрично із застосуванням скляного електроду.

8.4.3 При визначенні БСК_n очищеної стічної води, яку обробляли хлором або хлорним вапном, слід видалити залишок активного хлору. Часто для цього достатньо дати воді постояти 1 – 2 години. При більш високому вмісті активного хлору проби обробляють натрієм сірчистокислим. Обробляють ті проби, які після розбавлення водою для розбавлення у пропорції, необхідній для визначення БСК_n, покажуть після додавання на 100 см³ проби 5 см³ розведеної (1:4) кислоти сірчаної за 8.2.6, 2 см³ розчину калію йодистого за 8.2.10 та 5 см³ розчину крохмалю за 8.2.8 позитивну реакцію на активний хлор (розчин синіє).

Кількість натрію сірчистокислого, необхідного для відновлювання хлору, визначають титруванням. До 100 см³ проби, призначеної для визначення БСК_n, додають 10 см³ розведеної (1:50) кислоти сірчаної за 8.2.7, 10 см³ калію йодиду за 8.2.10 і титрують розчином натрію сірчистокислого за 8.2.9 із застосуванням розчину крохмалю за 8.2.8 як індикатора.

До проби, призначеної для визначення БСК_n, додають еквівалентну кількість розчину натрію сірчистокислого за результатами титрування.

8.4.4 Особливістю біохімічного окислення органічних речовин у воді є супутний йому процес нітрифікації. Нітрифікація протікає під дією особливих нітрифікуючих бактерій. Ці бактерії забезпечують окислення сполук азоту, які звичайно наявні у природних та деяких стічних водах і тим самим сприяють переходу азоту спочатку з амонійної в нітритну, а потім і нітратну форму. Процес нітрифікації триває і в кисневих склянках. Кількість кисню, витрачена на окислення сполук азоту, може у кілька разів перевищувати кількість кисню, витраченого на сполуки з вуглецем. Нітрифікація починається приблизно на 7 добі інкубації, тому при визначенні БСК за 10 і більше діб інкубацію треба вести у присутності інгібітора, який придушує життєдіяльність нітрифікуючих бактерій, але не діє на звичайну мікрофлору (тобто на бактерії – окислювачі органічних сполук). Для цього використовують алілсечовину, яку додають у склянку для розбавлення із розрахунку 2 см³ розчину за 8.2.11 на 1 дм³ розбавленого зразка води.

Для одержання правильних результатів вимірювання БСК перед тим, як поставити пробу на інкубацію, у ній визначають масову концентрацію нітритів. Якщо нітрити у пробі присутні, інгібітор додають у обов’язковому порядку.

8.4.5 Речовини, що реагують безпосередньо з розчиненим киснем, завищують результат визначення БСК_n. Перешкоджаючий вплив цих речовин усувають, вимірюючи вміст кисню у кисневій склянці, призначеній для визначення кисню у день відбору проби, через 1 годину після розбавлення проби.

8.4.6 Розбавлення проби

Мірні колби для розбавлення і склянки для інкубації слід ретельно вимити, обезжирити хромовою сумішшю, промити і пропарити, тому що навіть дуже мале забруднення при великих розбавленнях викликає різке збільшення БСК.

Якщо в пробі багато органічних речовин, її перед інкубацією, як правило, розбавляють. Не розбавляють тільки проби з очікуваним біохімічним споживанням кисню до 6 мг О₂/дм³. Звичайно це проби поверхневих вод, не забруднених стічними водами. Для досягнення максимальної точності аналізу аналізуєма проба або суміш проби з водою для розбавлення повинна містити таку кількість кисню, щоб за час інкубаційного періоду пройшло зниження його концентрації на 2 мгО₂/дм³ і більше, причому залишкова концентрація кисню складала не менше ніж 3 мгО₂/дм³. Якщо ж вміст кисню у воді недостатній, то пробу попередньо аерують для насичення киснем повітря. Найбільш точним вважається результат такого визначення, при якому на 5 день інкубації використано близько 50 % кисню, який був у пробі на початку інкубації.

8.4.6.1 Підготовка нерозбавленої проби

Пробу води з орієнтовним біохімічним споживанням кисню до 6 мг О₂/дм³ переливають у колбу за 3.3.2 і доводять температуру до 20 ^оС (шляхом нагрівання на водяній бані або охолодження). При необхідності пробу насичують киснем, аеруючи її 10 хвилин. Вміщують у колбу мірну за 3.1.3 місткістю 1 дм³ 2 см³ розчину алілсечовини за 8.2.11 і доводять до позначки підготованою пробою.

8.4.6.2 Підготовка розбавленої проби

Якщо очікуване БСК проби більше 6 мг О₂/дм³, її розбавляють. Необхідне розбавлення орієнтовно можна розрахувати за результатами визначення окислювальності біхроматним методом (ХСК) у досліджуваній пробі води наступним чином. Умовно приймають, що БСК дорівнює 50 % від ХСК. У воді після інкубації, за умови правильного розбавлення, має залишитись 3 - 4 мг/дм³ кисню, тому визначене значення ХСК ділять на 3 (або 4). Отриманий результат показує, у скільки разів необхідно розбавити пробу, яку аналізують.

Рекомендований ступінь розбавлення підбирають за таблицею, наведеною у додатку Б.

У залежності від типу води, у якій визначають БСК_n, для розбавлення беруть воду за 8.2.3.1 або за 8.2.3.2. У обох випадках додають інгібітор, який придушує життєдіяльність нітрифікуючих бактерій.

Заповнюють наполовину конічну колбу за 3.3.2 місткістю 1 дм³ досліджуваною пробою і нагрівають або охолоджують до 20 ^оС при струшуванні, щоб виключити можливе перенасичення киснем.

Розрахований для розбавлення об’єм проби відбирають піпеткою чи циліндром. Найменший об’єм, відібраний піпеткою за 3.1.5, становить 10 см³. Циліндром за 3.1.6 відміряють об’єм більший за 50 см³. Якщо потрібний об’єм менший ніж 10 см³, проводять поступове розбавлення проби водою для розбавлення.

Вміщують відміряний об’єм проби у колбу мірну за 3.1.3 місткістю 1 дм³, додають 2 см³ розчину алілсечовини за 8.2.11 і доводять до позначки водою для розбавлення за 8.2.3.1 або за 8.2.3.2.