Biokemiallisen hapenkulutuksen BOD_n määritys

Määritelmä
Analysoitava vesinäyte esikäsitellään ja laimennetaan eri määrillä laimennusvettä. Näytteitä inkuboidaan lasipullossa 20,0 °C lämpötilassa pimeässä joko viisi vuorokautta tai seitsemän vuorokautta. Liuenneen hapen pitoisuus määritetään ennen inkubointia ja inkuboinnin jälkeen titraamalla veteen liuenneen hapen ohjeen mukaisesti.

Reagenssit

• Vesi
  Reagensseina käytetään analyysipuhdasta laatua. Puhdistetun veden sähkönjohtavuuden on oltava < 0,1 µS/cm eikä siinä saa olla yli 45 µm läpimittaisia hiukkasia. Kuparipitoisuus tulee olla alle 0,01 mg/l ja klooria tai klooriamiineja ei vedessä saa olla.
• Siirrosvesi
  Jos vesinäyte ei sisällä riittävästi sopivia mikro-organismeja, on käytettävä siirrosvettä, joka on yhdyskuntajätevettä, jonka COD_max on 300 mg/l tai yhdyskuntajätevettä sisältävää joki- tai järvivettä.
• Fosfaattipuskuriliuos, pH 7,2
  Liuotetaan 8,5 g kaliumdivetyfosfaattia (KH₂ PO₄), 21,75g dikaliumvetyfosfaattia (K₂HPO₄), 33,4g dinatriumvetyfosfaattiheptahydraattia (Na₂HPO₄ 7H₂O) ja 1,7g ammoniumkloridia (NH₄Cl) noin 500 ml vettä. Liuos laimennetaan litraksi ja sekoitetaan. Säilyy 6kk jääkaapissa. Jos liuokseen tulee saostumia tai biologista kasvua, liuos tehdään uudelleen.
• Magneesiumsulfaattiheptahydraattiliuos, 22,5 g/l
  Liuotetaan 22,5 g magneesiumsulfaattiheptahydraattia (MgSO₄ 7H₂O) veteen ja laimennetaan litraksi ja sekoitetaan. Säilyy 6kk jääkaapissa. Jos liuokseen tulee saostumia tai biologista kasvua, liuos tehdään uudelleen.
• Kalsiumkloridiliuos, 27,5 g/l
  Liuotetaan 27,5 g vedetöntä kalsiumkloridia (CaCl₂) veteen ja laimennetaan litraksi ja sekoitetaan. Säilyy 6kk jääkaapissa. Jos liuokseen tulee saostumia tai biologista kasvua, liuos tehdään uudelleen.
• Rauta(III)kloridiheksahydraattiliuos, 0,25 g/l
  Liuotetaan 0,25 g rauta(III)kloridiheksahydraattia (FeCl₃ 6H₂O) veteen ja laimennetaan litraksi ja sekoitetaan. Säilyy 6kk jääkaapissa. Jos liuokseen tulee saostumia tai biologista kasvua, liuos tehdään uudelleen.
• Laimennusvesi
  Lisätään 500 ml vettä 1 ml fosfaattipuskuria, magneesiumsulfaattiliuosta, kalsiumkloridiliuosta ja rauta(III)kloridiliuosta ja laimennetaan litraksi. Liuos siirretään avoimeen astiaan 20,0 ± 2,0 °C ja liuosta ilmastetaan tunnin välein. Liuokseen liuenneen hapen pitoisuus tulee olla vähintään 8 mg/l. Liuoksen annetaan seistä avoimessa astiassa 1 tunnin ennen käyttöä. Liuos valmistetaan päivittäin.
• Siirrostettu laimennusvesi
  Lisätään alkuperästä riippuen 5 – 20 ml siirrosvettä ja laimennetaan litraksi laimennusvedellä. Tämä liuos toimii biologisen hapen kulutuksen nollanäytteenä. Siirrostetun laimennusveden COD_n ei saa ylittää 1,5 mg/l happea. Liuos tehdään päivittäin.
• Suolahappoliuos (HCl), 0,50 mol/l
• Natriumhydroksidiliuos (NaOH), 20 g/l
• Natriumsulfiittiliuos (Na₂SO₃), 50 g/l
• Clukoosi-glutamiinihappoliuos
  Kuivataan vedetöntä D-glukoosia (C₆H₁₂O₆) ja L-glutamiinihappoa (C₅H₉NO₄) lämpökaapissa tunnin ajan. Punnitaan kumpaakin 150 mg, liuotetaan veteen, laimennetaan litraksi ja sekoitetaan. Tämä liuoksen on teoreettinen hapenkulutus on 307 mg/l, mutta kokemusperäinen COD₇ on 225±20 mg/l. Liuos tehdään päivittäin.
• Allyyliurealiuos (ATU), 1,0 g/l
  Liuotetaan 200 mg allyylitioureaa (C₄H₈N₂S) veteen, laimennetaan 200 millilitraksi. Liuos säilyy kaksi viikkoa ja sitä säilytetään jääkaapissa. Liuos on myrkyllinen.

Laitteet ja välineet

• Inkibointipullot
  100 – 300ml:n lasipulloja, joissa hiostulpat tai kierrekorkit.
• Byretti
  Byretti, jonka asteikko on jaettu 0,05 ml:n väleihin.

BOD
Näytteen esikäsittely
Näyte pH säädetään suolahapolla tai natriumhydroksidilla 6-8. Kloori poistetaan näytteestä lisäämällä sopiva määrä natriumsulfiittiliuosta. Näytteen homogenointi ei suositella. Jos näyte sisältää leviä, voidaan näyte suodattaa huokoskooltaan 1,6 m suodattimella. Suodatus mainitaan mittapöytäkirjassa.

Näytteen valmistus
Tunnettu tilavuus näytettä siirretään laimennusastiaan, lisätään 2 ml allyyliurealiuosta litraa kohti laimennettua vettä ja laimennetaan merkkiin siirrostetulla laimennusvedellä. Jos laimennuskerroin on yli sata, laimennussarja tehdään kahdessa tai useammassa vaiheessa. Laimennuksen pitäisi olla sellainen, että laimennuksen jälkeen happipitoisuus on 1/3 alkupitoisuudesta.

Tyypillisiä laimennuksia:

Jokaisesta laimennuksesta ja nollanäytteestä tehdään kaksi inkubointipulloa ja lisätään tarvittavat reagenssit liuenneen hapen määritysohjeen mukaisesti. Toinen näytepullo titrataan heti ja toinen laitetaan inkuboitumaan viideksi tai seitsemäksi päiväksi.

Nollanäyte
Nollanäyte on siirrostettua laimennusvettä, jossa on 2ml ATU-liuosta litraa kohti.

Teoreettinen hapenkulutus
Siirostettu laimennusvesi, siirrosvesi ja analysoijan tekniikka tarkastetaan siten, että pipetoidaan 20,0 ml glukoosi-glutamiinihappoliuosta mittapulloon, lisätään 2 ml ATU-liuosta ja täytetään merkkiin siirostetulla laimennusvedellä.

Tulosten laskeminen

• Biokemiallinen hapenkulutus BOD_n
  Biokemiallinen hapenkulutus ilmoitetaan näytteille, jotka toteuttavat seuraavan ehdon.
  C₁/2 ≤ (C₁ – C₂) ≥ 2/3 C₁, jossa
  C₁= näyteliuokseen liuenneen hapen pitoisuus nollahetkellä
  C₂ = näyteliuokseen liuennen hapen pitoisuus n vuorokauden kuluttua
  BOD_n = [(C₁ – C₂) – [(V_t- V_e) / V_t] (C3 – C4)]* V_t/ V_e, jossa
  C₃= nollanäytteeseen liuenneen hapen pitoisuus nollahetkellä
  C₄= nollanäytteeseen liuennen hapen pitoisuus n vuorokauden kuluttua
  V_t = näyteliuoksen kokonaistilavuus, ml
  V_e = näyteliuoksen valmistukseen otettu esikäsitelty näytteentilavuus, ml

Suhteellinen virhe % = RSD= 100s/x, jossa
x= keskiarvo
s= keskihajonta

Hapen liukoisuus ilmasta puhtaaseen veteen ( 101,3 kPa, 100% kosteus, 20,0 °C) on 9,08 mg/l.

Etusivu > Ympäristöanalyysit > Biokemiallinen hapenkulutus

Mittaus-
pöytäkirja
(32 kt Word)

Raportointi-
kaavake
(33 kt Word)