Биохимическое потребление кислорода.

При хранении воды в склянке с притертой пробкой в условиях полной темноты содержание растворенного кислорода в ней убывает. Он затрачивается в результате жизнедеятельности микроорганизмов на окисление имеющегося в воде органического вещества и, в первую очередь, нестойкого (легкоусвояемого) органического вещества.

Наблюдаемая в аэробных условиях убыль растворенного кислорода за определенный промежуток времени называется биохимическим потреблением кислорода (в мгО₂/л). Обычно инкубация производится в течение 5 суток, в темноте, при 20^оС и обозначается БПК₅. Это определение дает относительное представление о содержании в воде легкоокисляющихся органических веществ. Чем выше их концентрация, тем больше потребление кислорода. В поверхностных водах БПК₅ колеблется обычно в пределах от 0,5 до 4 мгО₂/л и характеризует степень загрязнения водоема.

Значения БПК₅ от 0,5 до 1,0 мгО₂/л - очень чистые воды; 1,1-1,9 - чистые воды; 2,0-2,9 - умеренно загрязненные; 4-10 - грязные; 10 и более - очень грязные.

Из методов, предложенных для определения БПК, наибольшее применение получил скляночный метод. Суть этого метода состоит в определении БПК при определенной температуре в изолированных водных микросистемах, в предположении, что аналогичные процессы, связанные с утилизацией имеющихся в воде органических веществ и потреблением кислорода, развиваются и в макросистемах.

Скляночный метод определения БПК_5.

Определение БПК производят по разности между содержанием кислорода до и после инкубации проб в темноте в течение 5 суток при 20^о С, без доступа воздуха.

Анализируемую воду с рН в интервале 6-8 единиц доводят до 20^о С и взбалтывают в течение 1 мин для насыщения воды воздухом. Затем заполняют анализируемой водой 3 склянки с притертыми пробками до краев, предварительно ополоснув их этой водой. В одной из склянок определяют растворенный кислород. Две другие склянки с испытываемой водой ставят в термостат в темное место на 5 суток, по прошествии которых в них определяют оставшийся растворенный кислород и вычисляют среднюю величину.

Разность между начальным и конечным определениями, пересчитанная на литр, дает количество кислорода, пошедшего на окисление органических веществ в испытываемой воде в течение 5 суток.

Величину БПК₅ в мгО₂/л рассчитывают по формуле:

БПК₅ = Q₁ - Q₂,

где Q₁-cодержание кислорода в день определения БПК, мгО₂/л; Q₂ - то же, спустя 5 суток.

Поскольку определение БПК₅ базируется на определении содержания растворенного кислорода, ниже приводится методика определения кислорода иодометрическим методом.

Определение кислорода.

Метод основан на взаимодействии в щелочной среде гидроксида марганца с растворенным кислородом. Гидроксид марганца количественно связывает растворенный в воде кислород, переходит в нерастворимое соединение марганца со степенью окисления +4 коричневого цвета.

При подкислении раствора в присутствии избытка иодида калия образуется иод, количество которого эквивалентно содержанию растворенного кислорода и учитывается титрованием тиосульфатом.

Mn²⁺ + 2OH^-  Mn(OH)₂ (белый)

2Mn(OH)₂ + O₂  2 MnO(OH)₂ (коричневый)

MnO(OH)₂ +4H⁺ +3I^-  Mn²⁺ + I₃^- +3H₂O

I₃^- + 2S₂O₃^2-  3I^- + S₄O₆^2-

Реактивы:

1. Раствор хлористого марганца

2. Щелочной раствор иодида калия

3. Раствор соляной кислоты (2:1)

4. Раствор крахмала, 0,5%

5. Раствор тиосульфата натрия С (Na₂S₂O₃) = 0,02 М

Посуда:

1. Кислородные склянки на 200-250 мл - 6 шт.;

2. Колбы конические на 250 мл - 6 шт.;

3. Бюретка на 25 мл - 1 шт.;

4. Пипетки на 1 мл - 5 шт.;

10 мл - 1 шт.;

15 мл - 1 шт.;

50 мл - 1 шт.

Ход определения.

Анализируемую пробу воды из батометра или склянки с тубусом через резиновые трубки наливают в кислородные склянки, при этом трубка должна касаться дна склянки. После заполнения горлышка ее наполнение продолжают до тех пор, пока не выльется приблизительно 100 мл воды. Трубку вынимают, не прекращая тока воды из батометра. Склянка должна быть заполнена пробой до краев и не иметь внутри на стенках пузырьков воздуха.

Затем в склянки с пробой вводят по 1 мл щелочного раствора иодида калия. При этом пользуются отдельными пипетками. Пипетку каждый раз погружают до половины склянки и по мере выливания раствора поднимают вверх. Затем быстро закрывают склянку стеклянной пробкой таким образом, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха и склянку тщательно перемешивают.

Образовавшемуся осадку гидроксида марганца дают отстояться не менее 10 минут. Потом приливают 5 мл соляной кислоты. Пипетку погружают до осадка и медленно поднимают вверх.

Склянку закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают.

Добиваются полного растворения коричневого осадка. отбирают пипеткой 50 мл раствора и переносят в коническую колбу на 250 мл. Раствор титруют раствором тиосульфата натрия С (Na₂S₂O₃) = 0,02 М до светло-желтой окраски, добавляют 1 мл свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.

Расчет.

Содержание растворенного кислорода С_х в мгО₂/л находят по формуле:

,

где М - молярность раствора Na₂S₂O₃; n - объем тиосульфата, пошедшего на титрование, мл; V - объем склянки, мл; 2 - объем пробы, вылившейся при фиксации кислорода, мл[1].