1.4.4. Метод біохімічного споживання кисню

Метод біохімічного споживання кисню ґрунтується на визначенні відповідного показника якості води, що характеризує сумарний вміст у воді органічних речовин. Цей показний називається біохімічним споживанням кисню (БСК) [23, с.65].

Визначення БСК базується на вимірюванні концентрації розчиненого кисню у пробі води безпосередньо після відбору, а також після інкубації проби. Інкубацію проби проводять без доступу повітря в кисневій склянці (тобто в тому ж посуді, де визначається розчинений кисень) протягом часу, необхідного для протікання реакції біохімічного окиснення. Так як швидкість біохімічної реакції залежить від температури, інкубацію проводять в режимі сталої температури (20 ± 1) °С. Від точності підтримки сталої температури залежить точність виконання аналізу БСК [24, с.16].

Зазвичай визначають БСК за 5 діб інкубації (БСК₅), однак вміст деяких сполук більш інформативно характеризується величиною БСК за 10 діб або за період повного окиснення (БСК₁₀ або БСК_повн відповідно). Похибка у визначенні БСК може внести також висвітлення проби, що впливає на життєдіяльність мікроорганізмів і здатне в деяких випадках викликати фотохімічне окиснення. Тому інкубацію проби проводять без доступу світла (у темному місці) [25, с.137].

Величина БСК збільшується з часом, досягаючи деякого максимального значення – БСК_повн, при цьому забруднювачі різної природи можуть підвищувати (знижувати) значення БСК. Динаміка біохімічного споживання кисню при окисненні органічних речовин у воді наведена на рисунку 1.1 [22, с.145].

Рисунок 1.1.  Динаміка  біохімічного  споживання  кисню: ряд 1 – речовини, які легко окиснюються («біологічно м’які») – цукор, формальдегід, спирти,  феноли  тощо; ряд 2 – речовини, які нормально окиснюються – нафтоли, крезоли, аніоногенні  ПАР,  сульфанол   тощо; ряд 3 – речовини, які важко окиснюються («біологічно жорсткі») – неіоногенні ПАР, гідрохінон тощо.

Таким чином, БСК – маса кисню (мг), що необхідна для окиснення органічних речовин, які знаходяться в воді об’ємом 1 дм³ в аеробних умовах, без доступу світла, при 20 °С, за певний період у результаті протікання в воді біохімічних процесів [23, с.68]. Орієнтовно приймають, що БСК₅ становить близько 70% БСК_повн, але може складати від 10 до 90% залежно від речовини, яка  окиснюється [26, с.72].      Природні і господарсько-побутові стічні води містять велику кількість мікроорганізмів, здатних розвиватися за рахунок органічних речовин у воді. Багато видів промислових стічних вод стерильні або містять мікроорганізми, які не здатні до аеробної переробки органічних речовин. Однак мікроби можуть адаптуватися (пристосуватися) до присутності різних сполук, в тому числі токсичних. Тому при аналізі таких стічних вод (для них характерно, як правило, підвищений вміст органічних речовин) зазвичай застосовують розведення водою, насиченою киснем і добавки адаптованих мікроорганізмів.

При визначенні БСК_повн  промислових стічних вод попередня адаптація мікрофлори має вирішальне значення для отримання правильних результатів аналізу, тому що до складу таких вод часто входять речовини, які сильно уповільнюють процес біохімічного окиснення, а іноді токсично діють на бактеріальну мікрофлору [27, с.165].

Якщо в пробі дуже багато органічних речовин, до неї додають воду для розведення. Для досягнення максимальної точності аналізу БСК проба або суміш проби з водою розведення повинна містити таку кількість кисню, щоб під час інкубаційного періоду відбулося зниження його концентрації на 2 мг/дм³ і більше, причому залишкова концентрація кисню через 5 діб інкубації повинна становити не менше 3 мг/дм³. Якщо ж вміст розчиненого кисню в воді недостатній, то пробу води попередньо аерують для насичення киснем повітря. Найбільш правильним (точним) вважається результат такого визначення, при якому      витрачено     близько    50%  спочатку    присутнього  в  пробі   кисню  [26, с.93].      У поверхневих водах величина БСК₅ коливається в межах від 0,5 до 5,0 мг/дм³; вона схильна до сезонних і добовим змін, які, в основному, залежать від зміни температури і від фізіологічної і біохімічної активності мікроорганізмів [28, с.120]. Дуже значні зміни БСК₅ природних водойм присутні при забрудненні їх стічними водами.

Норматив на БСК_повн не повинен перевищувати для водойм господарсько-питного водокористування – 3 мг/дм³, для водойм культурно-побутового водокористування – 6 мг/дм³. Гранично-допустимі  значення  БСК₅  для  тих  же  водойм  становлять  2 мг/дм³  і   4  мг/дм³  [29, с.76].

Висновки до першого розділу  

1. У поверхневих водах вміст розчиненого кисню варіює в широких межах (від 0 до 14 мг/дм³) і схильний до сезонних і добових коливань, але відповідно до вимог щодо складу і властивостей води пунктів питного і санітарного водокористування вміст розчиненого кисню в пробі не повинно бути нижче 4 мг/дм³ у будь-який період року.

2.  Ступінь бактеріологічного і біологічного забруднення водойм залежить від наявності у воді значної кількості поживних речовин, патогенних мікроорганізмів, сольового складу, а також місця розташування самої водойми.

3.  Оцінювання стану забрудненості водних об’єктів здійснюється на основі фізичних, хімічних та бактеріологічних показників, які насамперед залежать від протікання біохімічних процесів у воді.

4.  Основними методами визначення вмісту кисню у воді є йодометричний метод, методи визначення показника ХСК (перманганат ний і біхроматний), метод визначення показника БСК.