Показатели, характеризующие окислительно-восстановительную обстановку

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Для характеристики окислительно-восстановительного баланса в природной воде используют следующие показатели: содержание растворённого кислорода; БПК; ХПК, окисляемость.

Растворенный кислород (РК)

Содержание РК характеризует кислородный режим водоёма и имеет важнейшее значение для оценки экологического и санитарного состояния водоёма. Снижение концентрации РК свидетельствует об изменении биологических процессов в водоёме, о загрязнении биохимически интенсивно окисляющимися веществами. Содержание РК зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, количества осадков, минерализации воды и др. За счёт кислорода совершаются те окислительные процессы биологического характера, которые обусловливают самоочищение загрязнённых водоёмов. Чем водоём богаче органическими загрязнениями, тем сильнее потребление в нём кислорода и тем меньше при прочих равных условиях содержится РК в воде.

В поверхностных водах содержание РК может колебаться от 0 до 14 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям. В воде водоёмов в любой период года до 12 часов дня концентрация РК должна быть не менее 4 мг/л. ПДК_РК для рыбохозяйственных водоёмов: 6 мг/л – для ценных пород рыбы; 4 мг/л – для остальных пород. Уменьшение концентрации РК до 2 мг/л вызывает массовую гибель рыб и других гидробионтов. Определение концентрации РК в воде проводится методом йодометрического титрования – методом Винклера.

Биохимическое потребление кислорода (БПК)

БПК – масса кислорода в мг, необходимая для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях, без доступа света, при 20⁰С, за определённый период в результате протекающих в воде биохимических процессов.

Определение БПК основано на измерении РК в пробе воды непосредственно после отбора, а также после инкубации пробы. Обычно определяют БПК за 5 суток инкубации (БПК₅). Величина БПК увеличивается со временем, достигая некоторого максимального значения БПК_полн. Ориентировочно принимают, что БПК₅ составляет около 70% БПК_полн.

В поверхностных водах величина БПК₅ колеблется в пределах от 0,5 до 5,0 мг/л; она подвержена сезонным и суточным изменениям, которые, в основном, зависят от изменения температуры и от физиологической и биохимической активности микроорганизмов. Весьма значительны изменения БПК₅ природных водоёмов при загрязнении сточными водами.

Норматив по БПК_полн. не должен превышать:

- для водоёмов хозяйственно-питьевого пользования – 3 мг/л;

- для водоёмов культурно-бытового пользования – 6 мг/л.

Следовательно, ориентировочные нормативы БПК₅ будут приблизительно составлять 2 мг/л и 4 мг/л, соответственно.

Химическое потребление кислорода (ХПК)

ХПК характеризует общее количество содержащихся в воде восстановителей (органических и неорганических), реагирующих с сильными окислителями. Являясь интегральным показателем, ХПК наиболее наглядно характеризует антропогенное загрязнение вод.

Теоретическим значением ХПК_{теор .} называют количество кислорода (или окислителя в пересчёте на кислород) в мг/л, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе органических и части неорганических веществ.

Практически используемые методы определения ХПК дают результаты, близкие к ХПК_теор., но всегда отклоняющиеся в ту или иную сторону.

Бихроматная окисляемость позволяет получить значение ХПК, наиболее приближённое к ХПК_теор. В условиях этого метода большинство органических соединений окисляется на 55% и более.

Перманганатная окисляемость является мерой загрязнения воды органическими и неорганическими веществами, способными к окислению в условиях анализа. Метод определения перманганатной окисляемости используется как более простой метод, но величина ХПК больше отличается от ХПК_теор. Для питьевой воды норматив качества по перманганатной окисляемости составляет 5,0 мг О/л.

Артезианские воды отличаются наименьшей окисляемостью (около 2 мг О/л), окисляемость грунтовых вод зависит от глубины их залегания. Воды озёр в среднем имеют окисляемость 5-8 мг О/л. Воды рек могут иметь высокие значения окисляемости: до 60 мг О/л и более; окисляемость болотных вод достигает 400 мг О/л. Столь высокие величины обусловлены высоким содержанием гуминовых веществ. В чистых водах окисляемость составляет от 1 до 4 мг О/л.