Metodyki badań
1. Wstęp
Azot amonowy (amoniak) występuje w ściekach wskutek rozkładu organicznych związków azotowych. Znaczne ilości amoniaku mogą
znajdować się w niektórych ściekach przemysłowych. Zawartość amoniaku w ściekach miejskich może wahać się od kilku do kilkudziesięciu
mg/dm3 N-NH4.
Azotyny często występują w ściekach wskutek rozkładu organicznych związków azotowych lub redukcji azotanów, jeżeli występują w
środowisku beztlenowym. Znaczne ilości azotynów mogą znajdować się w ściekach nie oczyszczonych, przetrzymywanych przez dłuższy czas w
kanalizacji.
Azotany występują zwykle w ściekach świeżych; w zagniłych szybko ulegają redukcji do azotynów i amoniaku. Azotany jako najwyższy stopień
utlenienia w cyklu azotowym znajdują się w ściekach oczyszczonych biologicznie.
Zawartość azotanów w ściekach oczyszczonych metodą osadu czynnego lub w złożach może wahać się od kilku do 50 mg/dm3 N-NO3 w
zależności od ogólnego obciążenia ścieków związkami azotowymi i od sposobu ich oczyszczania.
Znajomość zawartości azotanów w ściekach ma duże znaczenie jako wskaz
nik przy ocenie pracy oczyszczalni ścieków.
Fosforany w ściekach miejskich mogą pochodzić z wydalin ludzkich, z rozkładu związków organicznych, ze ścieków przemysłowych.
Fosforany są w zasadzie nietoksyczne i nie wpływają ujemnie na pracę oczyszczalni.
Zawartość fosforanów w ściekach oznacza się głównie z następujących względów:
*ð ze wzglÄ™du na ich dodatni wpÅ‚yw na rozwój organizmów wodnych (eutrofizacja), co z jednej strony wpÅ‚ywa korzystnie na hodowlÄ™ ryb, z
drugiej strony może sprzyjać rozmnażaniu glonów i powstawaniu tzw. zakwitów, co powoduje zanieczyszczenie wód i trudności przy
uzdatnianiu wody;
*ð dla oznaczania wartoÅ›ci nawozowych przy rolniczym wykorzystaniu Å›cieków;
*ð przy biologicznym wykorzystaniu Å›cieków jako substancje biogenne umożliwiajÄ…ce procesy biochemiczne.
Oznaczanie fosforanów należy wykonywać w ściekach świeżych, gdyż w trakcie zagniwania zachodzi możliwość przejścia części fosforanów w
zwiÄ…zki lotne.
1
Fosfor występuje w wodzie i ściekach pod postacią różnego typu związków. Na ogół przyjmuje się ich podział na: ortofosforany, skondensowane
fosforany (polifosforany) i organicznie związane fosforany. Te formy mogą występować w stanie rozpuszczonym, jako zawiesiny lub jako
składniki organizmów wodnych.
Ścieki  poza substancjami rozpuszczonymi  zawierają koloidy i zawiesiny zarówno mineralne, jak i organiczne.
Przy badaniu zawiesin w ściekach rozróżnia się:
*ð zawiesiny ogólne,
*ð zawiesiny mineralne (nielotne),
*ð zawiesiny lotne.
Oznaczanie zawiesin w ściekach może być wykonywane:
*ð metodÄ… wagowÄ… bezpoÅ›redniÄ…,
*ð metodÄ… wagowÄ… poÅ›redniÄ….
Wybór metody zależy od ilości i rodzaju zawiesin oraz celu badania. Gdy zachodzi łatwo zamykanie porów stosuje się metodę pośrednią.
Wyniki należy zaokrąglać do liczb całkowitych przy wartościach do 1000 mg/dm3, powyżej tej wartości do 10 mg.
2. Oznaczanie AZOTU AMONOWEGO metodą bezpośredniej nessleryzacji
Amoniak reaguje z odczynnikiem Nesslera tworząc związek o żółtym zabarwieniu, którego intensywność jest proporcjonalna do stężenia
amoniaku. W oznaczeniu przeszkadzają sole wapnia, magnezu i żelaza, mętność i barwa, siarkowodór, fenole, wolny chlor, aminy, organiczne
chloraminy i inne związki organiczne ulegające zabarwieniu pod wpływem odczynnika Nesslera.
Wykonanie oznaczenia.
Do kolby miarowej o poj. 100 cm3 odmierzyć taką ilość klarownej próbki, aby jej ekstynkcja mieściła się w krzywej wzorcowej. Następnie dodać
1 cm3 winianu sodowo-potasowego i 1 cm3 odczynnika Nesslera. Wymieszać i po 10 minutach porównać z próbą ślepą na spektrofotometrze,
przy długości fali 410 nm.
Obliczanie i podawanie wyników.
Zawartość azotu amonowego w mg/dm3 odczytuje się z krzywej wzorcowej.
2
3. Oznaczanie AZOTU AZOTYNOWEGO
Azotyny z kwasem sulfanilowym w roztworze kwaśnym (pH=2,0-2,5) tworzą dwuazozwiązek, który w połączeniu z alfa-naftyloaminą daje
azobarwnik o zabarwieniu czerwonofioletowym. Intensywność powstałego zabarwienia jest proporcjonalna do stężenia azotynów.
Oznaczenie azotynów należy wykonać natychmiast po pobraniu próbki lub należy ją utrwalić dodając 5 cm3 chloroformu na 1 dm3 próby.
Wykonanie oznaczenia.
Do kolby miarowej o pojemności 100 cm3 odmierzyć taką ilość badanej próbki, aby jej ekstynkcja mieściła się w zakresie krzywej wzorcowej.
Równolegle przygotować ślepą próbkę. Dodać 1 cm3 kwasu sulfanilowego, wymieszać. Po upływie 5 minut dodać 1 cm3 alfa-naftyloaminy i 1
cm3 octanu sodu, wymieszać. Po 10 minutach porównać ze ślepą próbką na spektrofotometrze, przy długości fali 520 nm.
Obliczanie i podawanie wyników.
Zawartość azotu azotynowego w mg/dm3 odczytuje się z krzywej wzorcowej.
4. Oznaczanie AZOTU AZOTANOWEGO
W środowisku kwaśnym azotany reagują z 2,6 dimetylofenolem z wytworzeniem 4-nitro-2,6 dimetylofenol , którego zawartość oznaczany jest
spektrofotometrycznie.
Azotany występują zwykle w ściekach świeżych; w zagniłych szybko ulegają redukcji do azotynów i amoniaku. Azotany jako najwyższy stopień
utlenienia w cyklu azotowym znajdują się w ściekach oczyszczonych biologicznie.
Zawartość azotanów w ściekach oczyszczonych metodą osadu czynnego lub w złożach może wahać się od kilku do 50 mg/dm3 N-NO3 w
zależności od ogólnego obciążenia ścieków związkami azotowymi i od sposobu ich oczyszczania.
Znajomość zawartości azotanów w ściekach ma duże znaczenie jako wskaz
nik przy ocenie pracy oczyszczalni ścieków.
Wykonanie oznaczenia
3
Do probówki odmierzyć 500 mðl
próbki, następnie dodać:
- 50 mðl H2NSO3H, wymieszać,
- 3,5 ml mieszaniny kwasów i wymieszać,
- 500 mðl DMP(2,6 dimetylofenol), zakorkować i wymieszać.
Odczekać 10 minut, po czym wymieszać i zmierzyć absorbancję przy długości fali 360 nm.
UWAGA! Pracować w seriach z nie więcej niż 10 próbkami. Czas inkubacji przyjąć od momentu dodania DMP do pierwszej probówki.
Obliczanie i podawanie wyników.
Stężenie N-NO2=23,737*E-0,6206 ; R2=0,9982
5. Oznaczanie FOSFORANÓW metodą z kwasem askorbinowym
Zasada oznaczania polega na reakcji w środowisku kwaśnym molibdenianu amonowego i winianu antymonylopotasowego z ortofosforanami z
utworzeniem heteropolarnego kwasu fosforomolibdenowego, który ulega redukcji przez kwas askorbinowy do intensywnie zabarwionego
błękitu molibdenowego. Minimalne wykrywalne stężenie wynosi 0,09 mg/dm3PO4.
Wykonanie oznaczenia
Odpipetować 20 cm3 klarownej próbki do suchej kolby stożkowej o poj. 100 cm3. Dodać 1 cm3 alkoholu izopropylowego, dokładnie
wymieszać. Dodać 1 cm3 mieszanego odczynnika, dokładnie wymieszać i pozostawić na 10 minut, po czym wykonać odczyt na
spektrofotometrze przy dł. fali 690 nm (SPEKOL 11) lub 880 nm pozostałe spektrofotometry. Równocześnie wykonać próbę ślepą, używając
tych samych odczynników.
Obliczanie i podawanie wyników
Zawartość fosforanów w mg/dm3 odczytuje się z krzywej wzorcowej.
W celu podania wyników w postaci P należy wartość PO4 podzielić przez 3,06!
4
6. Oznaczenie zawiesiny ogólnej metodą wagową bezpośrednią
Zasada oznaczania zawiesin polega na sączeniu przez odpowiedni sączek, wysuszeniu w temperaturze 103-105oC i zważeniu.
Wykonanie oznaczenia.
Odmierzyć 50 cm3 lub inną ilość  w zależności od zawartości zawiesin  dobrze wymieszanej próbki. Przesączyć przez sączek z bibuły,
uprzednio wysuszony w temp.103-105oC do stałego ciężaru, ostudzony w eksykatorze i zważony. Przemyć osad trzykrotnie małymi ilościami
(po 10 cm3) wody destylowanej. Umieścić sączek z zawiesinami w suszarce i suszyć w temp. 103-105oC w ciągu 1 godziny, ostudzić w
eksykatorze i zważyć. Dla skontrolowania stałości masy wstawić ponownie sączek do suszarki na pół godziny. Oziębić krótko w powietrzu, a
następnie w eksykatorze i zważyć. Jeżeli różnica między dwoma kolejnymi ważeniami nie przekracza 0,2 mg oznaczenie można uważać za
zakończone. W przeciwnym przypadku kontynuować suszenie do uzyskania stałej masy.
Obliczanie i podawanie wyników.
Zawartość zawiesin ogólnych obliczyć i podać wg wzoru:
(a - b) * 1000
X = [mg/dm3]
V
gdzie: a  wysuszony sÄ…czek z osadem, mg;
b  wysuszony sÄ…czek bez osadu, mg;
V  objętość próbki użytej do oznaczenia, cm3.
5
7. Szkło i odczynniki
Azot amonowy
·ð kolby miarowe o poj. 100 cm3
·ð odczynnik Nesslera, który jest toksyczny i powoduje oparzenia
·ð winian sodowo-potasowy
Azot azotynowy
·ð kolby miarowe o poj. 100 cm3
·ð kwas sulfanilowy
·ð alfa-naftyloamina, która ma wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci szkodliwe dla zdrowia
·ð octan sodu
Azot azotanowy
·ð probówki 10 ml
·ð H2NSO3H
·ð mieszanina kwasów siarkowego i fosforowego
·ð DMP
Fosforany
·ð kolby stożkowe o poj. 100 cm3
·ð alkohol izopropylowy, Å‚atwopalny
·ð odczynnik mieszany; 100 cm3 tego odczynnika zawiera: 50 cm3 kwasu siarkowego 5n, 5 cm3 r-ru winianu antymonylo-potasowego, 15 cm3 r-
ru molibdenianu amonowego i 30 cm3 r-ru kwasu askorbinowego (Roztwór przechowywać w lodówce, jest trwały co najmniej tydzień)
Zawiesina
·ð cylinder miarowy o poj. 50 cm3
·ð sÄ…czek
6
7
8
9
10
11
12
 Oznaczanie Ogólnego Węgla Organicwnego (OWO).
Åšcieki stanowiÄ… mieszaninÄ™ substancji mineralnych i organicznych, a tylko nieliczne grupy substancji organicznych, np. fenole, kwasy lotne,
substancje powierzchniowo czynne itp. można oznaczyć jako indywidualne związki organiczne. Dla sumarycznej oceny zawartości wszystkich
związków organicznych, znajdujących się w ściekach, stosuje się następujące wskaz
niki: BZT (biochemiczne zapotrzebowanie tlenu), ChZT
(chemiczne zapotrzebowanie tlenu), OWO (ogólny węgiel organiczny) jako pośrednia miara zawartości związków organicznych.
Oznaczenie OWO będzie wykonywane za pomocą analizatora firmy Shimadzu Analyser TOC-VCSH z sampler-em ASI-V.
W wodzie obecny jest węgiel dwojakiego rodzaju: organiczny i nieorganiczny. Węgiel organiczny (TOC- ang. Total Organic Carbon)
wiąże się z wodorem lub tlenem, dając związki organiczne. Węgiel nieorganiczny (IC- ang. Inorganic Carbon) jest podstawą budowy takich
związków jak węglany i jony węglanowe. Nazywamy je łącznie węglem całkowitym (TC- ang. Total Carbon).
Przyrząd TOC-VCSH, mierzy w wodzie zawartość węgla całkowitego (TC) i węgla nieorganicznego (IC). Zasadą pomiaru jest analiza widm w
podczerwieni, po utlenieniu próbki przez spalanie. Zawartość węgla organicznego obliczna jest na podstawie równania: TOC=TC-IC
Zasada analiz TC (węgiel całkowity)
Przepływ gazu nośnego w przyrządzie TOC-V jest pod kontrolą regulatora ciśnienia i regulatora przepływu masy. Gaz nośny dopływa z
szybkością 150 ml/min do rury do spalania, która jest napełniona Pt-katalizatorem utleniającym, ogrzanym do temperatury 6800 C. TC zawarty w
próbce spala się w rurowym reaktorze do dwutlenku węgla. Gaz nośny, zawierający dwutlenek węgla i inne produkty spalania, płynie z rury do
odwilżacza elektronicznego, gdzie zostaje schłodzony i odwodniony. Następnie przechodzi przez  skruber chlorowców, zanim dotrze do
komory pomiarowej analizatora gazów (tzw. niedyspersyjny analizator podczerwieni NDIR). W analizatorze mierzone jest stężenie dwutlenku
węgla. Sygnał analogowy detekcji NDIR tworzy pik, powierzchnię piku mierzy procesor danych.
Powierzchnia piku jest proporcjonalna do stężenia TC w próbce. Toteż potrzebny jest roztwór wzorcowy, którego analiza daje równanie
krzywej kalibracyjnej, wyrażającej zależność między stężeniem TC a powierzchnią piku. Na tej podstawie obliczamy stężenie TC w próbce.
Zasada analiz IC (węgiel nieorganiczny)
Z użyciem reaktora do analiz IC. Węgiel nieorganiczny IC w analizach TOC jest to węgiel zawarty w rozpuszczonym w wodzie
dwutlenku węgla i w węglanach. Po zakwaszeniu próbki niewielką ilością kwasu węglany rozłożą się do dwutlenku węgla. Podobnie jak w
przypadku analizy TC, CO2 wytowrzony trawia do analizatora gazów NDIR.
Informacje techniczne dotyczÄ…ce analiz
Po wstrzyknięciu próbki na katalizator substancje organiczne łatwo lotne i substancje organiczne krystaliczne spalają się z rozmaitą
szybkością. Toteż dwutlenek węgla jest generowany wielokrotnie i stąd piki również są wielokrotne. A
atwo lotne substancje organiczne to te
substancje, które wrzą z parą wodną, gdy wodny roztwór związku ogrzewamy. Przykładem takiego związku jest alkohol etylowy. Związki
13
organiczne o budowie krystalicznej po ogrzaniu ich wodnego roztworu pozostają w postaci stałej. Przykładem takiego związku jest glukoza. Stan
wstrzykiwanej próbki również wpływa na kształt piku. Jeśli część próbki zostanie wstrzyknięta do środka rury do spalania, zaś inna porcja na
peryferiach, spalanie przebiegnie w różnym czasie, co także sprzyja tworzeniu pików wielokrotnych.
UWAGA! Kształt pików nie wpływa na wyniki analizy. Jeśli nawet utworzą się piki wielokrotne, TOC-V oblicza powierzchnie piku całkowitego
oznaczajÄ…c TOC albo TC.
14