Скорость потребления кислорода

Цель работы ‑ определение скорости потребления кислорода суспендированными микроорганизмами (микробиоценозом).

Кислород ‑ один из главнейших движущих факторов эволюционного развития экосистем на Земле. Он широко распространенный в природе, находясь как в связанному (молекулы воды, органические и неорганические соединения), так и свободном состоянии (молекулярный кислород в атмосфере). Он является обязательным химическим элементом любой клетки.

Кислород играет важнейшую роль в обеспечении экологической безопасности естественных водоемов в процессах так называемого "самоочищения", так как предопределяет глубину микробиологической минерализации загрязняющих органических соединений и нитрификации азотосодержащих соединений. Уровень кислорода служит индикатором качества водной экосистемы и отражает состояние естественных механизмов взаимодействия.

Технология биологической очистки сточных вод осуществляется путем аэрации стоков с активным илом в аэротенках и представляет собой комплекс физических, химических и биологических реакций.

Наиболее распространенные аэробные методы биологического очистки основаны на использовании аэробных микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходимо присутствие в воде свободного кислорода.

Скорость потребления кислорода биомассой микроорганизмов прямо пропорциональна скорости удаления питательного субстрата из среды. Она количественно отражает физиологическую активность биоценоза и может служить показателем для оценки состояния естественных и техногенных микробиоценозов в том числе и для выявления факторов токсичности, ингибирования или активации. Скорость потребления кислорода единицей активной биомассы (_О2) измеряется в мг поглощенного кислорода г сухой биомассы за∙час.

Оборудование, реактивы, материалы

Оборудование для определения концентрации кислорода ‑ кислородомер, микрокомпрессор, магнитная мешалка, стеклянный стаканчик на 100 см³, секундомер.

Порядок выполнения работы

1. Микробную биомассу суспендируют в 100 см³ питательной среды до концентрации 1-4 г/дм³. 50 см³ микробной суспензии помещают в стеклянный стаканчик.

2. Стаканчик с суспензией микроорганизмов ставят на магнитную мешалку и включают перемешивание на небольших оборотах, не допускающее оседание биомассы, но и не образующее воронку, которая засасывает воздух. Погружают в суспензию датчик кислородомера на глубину 2-3см.

3. В суспензию помещают диспергатор микрокомпрессора и включают подачу воздуха. Насыщают суспензию воздухом до концентрации кислорода около 4 мг/дм³. Отключают микрокомпрессор и с помощью секундомера засекают время, в течение которого концентрация кислорода в суспензии снижается до 2 мг/дм³.

4. Измерения повторяют еще 2 раза.

5. По результатам 3-х измерений вычисляют среднее значение скорости потребления О₂ исследуемым микробиоценозом.

Обработка данных

Удельную скорость потребления кислорода микроорганизмами (микробиоценозом) рассчитывают по формуле:

, (9)

где _О2 ‑ удельная скорость потребления кислорода, мг/г∙ч

О_2исх – исходная концентрация кислорода, мг/дм³;

О_2кон – концентрация кислорода в конце опыта, мг/дм³;

V ‑ объем исследуемой микробной суспензии, дм³;

t ‑ время в течение которого происходит потребление кислорода, ч;

СВ_б ‑ концентрация биомассы в исследуемой суспензии, г/дм³.

Схема записи результатов

№ пробы	Исх. концентрация О2, мг/дм3	Концентрация О2 в конце опыта, мг/дм3	Время, в течение которого происходит потребление кислорода, ч	Удельная скорость потребления кислорода, мг/г∙ч
1
2
3
Ср. значение

Вопросы для самоподготовки:

1. В каких основных соединениях кислород находится в связанном и свободном состоянии в биосфере?

2. Какую роль играет кислород в процессах так называемые самоочищения?

3. Как используется кислород в технологии биологической очистки сточных вод в аэротенках?

4. Какому параметру обмена веществ аэробных микроорганизмов прямо пропорциональна скорость потребления кислорода?

5. В каких единицах измеряется скорость потребления кислорода?

Лабораторная работа 9