Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT)

Termin „nasiona” odnosi się do mikroorganizmów, które pochłaniają biodegradowalną materię organiczną w próbkach do pomiaru BZT. Ścieki domowe (wpływające i wypływające) z biologicznych oczyszczalni wody (przed dezynfekcją) stanowią najlepsze źródło nasion i zapewniają najbardziej powtarzalne wyniki. Inne źródła, takie jak ścieki przemysłowe, mogą nie posiadać wystarczającej liczby mikroorganizmów lub mogą zawierać toksyny, które uniemożliwiają rozwój organizmów. Jeśli woda ściekowa nie jest dostępna, należy przygotować roztwór nasion z kapsułki suszonej w procesie mrożenia, takiej jak PolySeed ®. Bez względu na to, jakie źródło nasion jest wykorzystywane, będzie ono wywoływać pewne zapotrzebowanie. Dlatego należy dokonywać pomiarów kontrolnych nasion w celu skorygowania tego zapotrzebowania. Starsze wersje standardowych metod badania wody i ścieków wskazały, że pobór rozpuszczonego tlenu (DO) w wodzie rozcieńczającej nasiona powinien wynosić od 0,6 do 1,0 mg/L; nowsze wersje wskazują wartość wynoszącą minimalnie 2,0 mg/L. W celu sprawdzenia tego wymogu należy zapoznać się z obowiązującymi metodami standardowymi lub lokalnymi przepisami.

Przy określaniu BZT konieczne jest posiadanie populacji mikroorganizmów, która może utleniać (lub pochłaniać) biodegradowalne substancje organiczne obecne w próbce. Jeśli w próbce znajduje się zbyt mało nasion, całkowite wchłonięcie substancji biodegradowalnych może nie nastąpić, co skutkuje niedokładnymi wynikami. W próbkach takich jak próbki ścieków wpływających i wypływających przed dezynfekcją nie stanowi to problemu, ponieważ próbka zawiera wystarczającą ilość bakterii do wykonania zadania. Jednakże w przypadku niektórych typów próbek (takich jak niektóre odpady przemysłowe, odpady wysokotemperaturowe i oczyszczane ścieki) nie ma wystarczającej aktywności bakteryjnej, aby doszło do wchłonięcia obecnego materiału. W takich przypadkach należy dodać nasion. Nasiona to po prostu roztwór zawierający wystarczającą ilość bakterii. Firma Hach oferuje kapsułę nasienną PolySeed ®, którą można dodawać do próbek.

W celu zapewnienia właściwego wzrostu nasiona wymagają odpowiedniego pH, kontroli temperatury i składników odżywczych, takich jak fosfor, wapń i magnez. Saszetki z buforem substancji odżywczych firmy Hach zapewniają niezbędne składniki odżywcze i odpowiednie pH.

Odpowiednia jakość wody do rozcieńczania ma bardzo duże znaczenie podczas przeprowadzania testów BZT, ponieważ nawet najmniejsze zanieczyszczenie wody spowoduje problemy z badaniem.

W testach BZT powszechnie stosuje się wodę destylowaną i dejonizowaną. Jednakże najbardziej praktycznym sposobem ciągłego wytwarzania wody o niskiej zawartości substancji organicznych jest destylacja nadmanganianem alkalicznym. Możliwe jest skonfigurowanie komercyjnych instalacji destylacyjnych w celu automatycznego wytwarzania wysokiej jakości wody destylowanej. W przypadku dodania do wody destylowanej wody chlorowanej pewna ilość chloru może ulec przedestylowaniu w wodzie. W takim przypadku należy zniszczyć chlor za pomocą tiosiarczanu.

Nie zaleca się stosowania wody dejonizowanej z kolumny jonowymiennej. Doświadczenie pokazuje, że woda dejonizowana, zwłaszcza z nowego demineralizatora zawierającego nową żywicę, często zawiera znaczne ilości substancji organicznych, które są uwalniane okresowo i nie są wykrywalne za pomocą miernika czystości wody w oparciu o pomiar przewodności. Ponadto duży stosunek powierzchni do objętości, który występuje w kolumnach z powodu kuleczek żywicy, sprzyja rozwojowi bakterii w kolumnie.

Do przeprowadzania badań BZT dostępnych jest kilka różnych źródeł materiału siewnego. Poniżej przedstawiono niektóre z najczęściej używanych:

Woda wpływająca do zakładu oczyszczania –  jeśli zakład ma stabilny dopływ, jest to często najbardziej skuteczne źródło nasion. W wielu zakładach podstawowy dopływ jest cennym i niezawodnym źródłem. Jeśli dopływ jest stabilny i głównie pochodzenia domowego, należy uznać go za podstawowe źródło nasion.

• Zaleca się, aby przed użyciem przeprowadzić sedymentację nasion, umieszczając je na noc w zakrytej zlewce w inkubatorze.
• Należy odseparować wolne od cząstek nasiona do wykorzystania w próbkach, które wymagają nasion.

Wypływ pierwotny – ścieki wypływające z osadnika głównego są kolejnym bardzo dobrym źródłem nasion. Mają one przewagę nad ściekami wpływającymi pod tym względem, że są to „odstane” nasiona, więc większość cząstek stałych nie występuje w nasionach. Pozwala to wyeliminować etap sedymentacji.

Wypływ końcowy (przed dezynfekcją) – jeśli ze ścieków pobiera się próbki przed dezynfekcją, dodawanie do nich nasion może nie być konieczne. Wiele zakładów nadal musi wykonywać roztwór wzorcowy glukozy z kwasem glutaminowym (GGA), więc wypływ końcowy jest w tym przypadku doskonałym wyborem.

• Przed użyciem zaleca się, aby nasiona zaaklimatyzowały się do temperatury pokojowej. Wstrząsnąć ścieki wypływające, aby ułatwić aklimatyzację nasion do temperatury pokojowej.
• Bezpośrednio do butelki dodać 300 mL zawartości saszetki substancji odżywczych, ponieważ wypływ końcowy może być ubogi w substancje odżywcze.

Sztuczne nasiona – sztuczne nasiona często nie działają. Jeśli wartości GGA są niskie, przyczyną są najprawdopodobniej sztuczne nasiona (nawet jeśli używano ich przez lata).

• Zaleca się zastosowanie innych rodzajów nasion.
• Jeśli konieczne jest użycie sztucznych nasion, należy postępować zgodnie z zaleceniami dostawcy.
• Stosować jak najwięcej nasion (na przykład 1,2 mg/L ubytku).
• Przed użyciem (ale po uwodnieniu) należy odczekać jak najwięcej czasu, aż ziarno „obudzi się” ze stanu zamrożenia.
• Dodać niewielką ilość wpływającego lub pierwotnego ścieku do nasion podczas ich nawadniania.

Ziemia – gleba, choć często pomijana, jest dobrym źródłem materiału siewnego. Bakterie, które wykorzystuje się do testów BZT, to w rzeczywistości bakterie glebowe. Jeśli żadne z pozostałych źródeł materiału siewnego nie jest odpowiednie, należy rozważyć eksperymenty z glebą.

• W zlewce o pojemności 1000 mL przygotować 500 mL wody do rozcieńczania (z buforami).
• Umieścić w zlewce mieszadło i aktywnie mieszać wodę.
• Pozyskać około 20 gramów gleby z aktywnie uprawianych trawników.
• Umieścić 20 gramów gleby w zlewce o pojemności 500 mL.
• Pozostawić na około 1/2 godziny w celu wymieszania.
• Przefiltrować i zlać wodę do drugiej zlewki o pojemności 1000 mL.
• Użyć roztworu jako roztworu nasion.

W przypadku badania BZT metody standardowe zalecają, aby udział nasion wynosił 0,6–1,0 mg/L ubytku tlenu, ale można go dostosować w celu osiągnięcia roztworu wzorcowego GG na poziomie 198 +/- 30,5 mg/L.

Za pomocą metody OWO mierzy się węgiel organiczny, jednak różne związki węgla organicznego generują różne zapotrzebowanie na tlen. Sam pomiar OWO niekoniecznie wskaże ilość tlenu, jaka zostanie pochłonięta przez substancje organiczne w środowisku. Na przykład kwas szczawiowy i etanol dają identyczne wyniki w trakcie pomiaru OWO. Natomiast ze względu na różne stopnie utleniania zapotrzebowanie na tlen jest w przypadku etanolu 6 razy większe niż w przypadku kwasu szczawiowego, co oznacza, że etanol będzie miał większy wpływ na zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie przyjmującej. W porównaniu z procedurami OWO pomiar zapotrzebowania na tlen pozwala uzyskać bardziej wyraźny obraz wpływu, jaki substancje organiczne zawarte w ściekach będą miały na wodę przyjmującą.