Đang tải... (xem toàn văn)
Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6489:2009 - ISO 9439:1999 trình bày về chất lượng nước – đánh giá khả năng phân huỷ sinh học hiếu khí hoàn toàn của các hợp chất hữu cơ trong môi trường nước – phép thử sự giải phóng cacbon dioxit. Tiêu chuẩn này quy định phương pháp dựa trên xác định cacbon dioxit để đánh giá khả năng phân huỷ sinh học hiếu khí “hoàn toàn” các hợp chất hữu cơ ở nồng độ đã cho trong môi trường nước do các loài vi sinh vật hiếu khí.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6489 : 2009 ISO 9439 : 1999 CHẤT LƯỢNG NƯỚC – ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN HUỶ SINH HỌC HIẾU KHÍ HỒN TỒN CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC – PHÉP THỬ SỰ GIẢI PHÓNG CACBON DIOXIT Water quality – Evaluation of ultimate aerobic biodegradability of organic compounds in aqueous medium – Carbon dioxide evolution test Lời nói đầu TCVN 6489 : 2009 thay TCVN 6489 : 1999; TCVN 6489 : 2009 hoàn toàn tương đương với ISO 9439 : 1999; TCVN 6489 : 2009 Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN/TC147 Chất lượng nước biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Lời giới thiệu Các diều kiện mô tả tiêu chuẩn không luôn tương ứng với điều kiện tối ưu phép xảy mức phân huỷ sinh học tối đa Với hệ thống thử nghiệm này, đo cacbon dioxit (CO2) vi sinh vật phân huỷ bẫy sục khí qua bình thử Một số CO lại mơi trường bình thử cacbon vơ hồ tan (DIC), nồng độ chúng tăng lên trình phân huỷ sinh học Do cacbon hữu gần hoàn toàn bị loại bỏ, nén nồng độ DIC giảm có xu hướng đạt đến “khơng” kết thúc q trình ủ Do vậy, cần phải axit hố mơi trường thời điểm cuối phép thử để đo CO tạo hoàn toàn sinh vật phân huỷ Phép đo CO2 bẫy ngồi khác với lượng CO2 tạo thực tỉ lệ động học thấp so với tỉ lệ dựa phép đo DOC bị loại bỏ Các phân tích tiếp sau đồ thị phân huỷ sinh học dựa lượng CO bị bẩy khơng đại diện đầy đủ cho tỉ lệ động học vi sinh vật Đối với phương pháp phân huỷ sinh học khác, xem ISO 15462 ISO 14593 dựa lượng CO2 tạo khơng có nhược điểm CHẤT LƯỢNG NƯỚC – ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN HUỶ SINH HỌC HIẾU KHÍ HỒN TỒN CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC – PHÉP THỬ SỰ GIẢI PHĨNG CACBON DIOXIT Water quality – Evaluation of ultimate aerobic biodegradability of organic compounds in aqueous medium – Carbon dioxide evolution test CẢNH BÁO – Bùn hoạt hố nước chứa loài vi sinh vật gây bệnh tiềm ẩn Cần thực biện pháp phòng ngừa thích hợp xử lý chúng Các hợp chất thử có tính độc đặc tính chưa biết cần xử lý cách cẩn trọng Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn qui định phương pháp dựa xác định cacbon dioxit để đánh giá khả phân huỷ sinh học hiếu khí “hồn tồn” hợp chất hữu nồng độ cho môi trường nước lồi vi sinh vật hiếu khí Phương pháp áp dụng cho hợp chất hữu cơ: a) Tan nước điều kiện thử, trường hợp xác định lượng DOC giải phóng thơng tin bổ sung (xem Phụ lục D); b) Ít tan nước điều kiện thử, trường hợp cần phải có phép đo đặc biệt để đạt phân tán tốt hợp chất (ví dụ, xem ISO 10634); c) Khơng bay có áp suất bỏ qua điều kiện thử CHÚ THÍCH Đối với hợp chất bay hơi, ví dụ sử dụng ISO 9408 ISO 14593 d) Không ức chế vi sinh vật thử nồng độ chon cho phép thử CHÚ THÍCH Hiệu ứng ức chế xác định theo qui định nêu 8.3, dùng phương pháp khác để xác định hiệu ứng ức chế hợp chất lên vi khuẩn [ví dụ xem TCVN 6226 (ISO 8192)] Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ định nghĩa sau: 2.1 Sự phân huỷ sinh học hiếu khí hồn toàn (ultimate aerobic biodegradation) Sự phá vỡ hợp chất hoá học chất hữu vi sinh vật có oxy để tạo cacbon dioxit, nước, muối khống ngun tố có mặt (sự khống hoá) tạo sinh khối 2.2 Sự phân huỷ sơ cấp (primary biodegradation) Sự thay đổi cấu trúc (sự biến đổi) hợp chất hoá học vi sinh vật dẫn đến đặc tính cụ thể 2.3 Bùn hoạt hoá (activated sludge) Sinh khối tạo trình xử lý nước thải phương pháp hiếu khí phát triển vi khuẩn loài vi sinh vật khác điều kiện có oxy hồ tan 2.4 Nồng độ chất rắn lơ lửng (concentration of suspended solids) lượng chất rắn thu cách lọc ly tâm thể tích bùn hoạt hố biết sấy khô khoảng 1050C đến khối lượng không đổi 2.5 Cacbon hữu hoà tan (dissolved organic carbon) DOC Phần cacbon hữu mẫu nước loại bỏ tách pha định CHÚ THÍCH Ví dụ, cách ly tâm 40 000 m.s 15 cách lọc qua màng lọc có đường kính lỗ 0,2 μm đến 0,45 μm 2.6 Cacbon vô tổng số (total inorganic carbon) TIC Tất cacbon vơ nước chuyển hố từ cacbon dioxit cacbonat 2.7 Cacbon vơ hồ tan (dissolved inorganic carbon) DIC Phần cacbon vô nước mà loại bỏ tách pha định CHÚ THÍCH Ví dụ, cách ly tâm 40 000 m.s 15 cách lọc qua màng lọc có đường kính lỗ 0,2 μm đến 0,45 μm 2.8 Lượng cacbon dioxit tạo thành theo lý thuyết (theoretical amount of formed carbon dioxide) ThCO2 Lượng cacbon dioxit tối đa theo lý thuyết tạo thành sau oxy hố hồn tồn hợp chất hố học CHÚ THÍCH Có thể tính từ công thức phân tử trường hợp thể theo miligam cacbon dioxit miligam (hoặc gam) hợp chất thử 2.9 Pha trễ (lag phase) Khoảng thời gian từ bắt đầu phép thử đến thích nghi và/hoặc lựa chọn loài vi sinh vật phân huỷ, khoảng thời gian tương ứng với mức độ phân huỷ sinh học chất hoá học chất hữu đạt khoảng 10% mức phân huỷ sinh học tối đa CHÚ THÍCH Thơng thường tính theo ngày 2.10 Mức phân hủy sinh học tối đa (maximum level of biodegradation) Mức độ phân hủy sinh học tối đa hợp chất hóa học chất hữu phép thử, mà mức khơng phân hủy sinh học xảy q trình thử CHÚ THÍCH Thơng thường tính theo phần trăm 2.11 Pha phân huỷ sinh học (biodegradation phase) Thời gian từ kết thúc pha trễ phép thử đến đạt khoảng 90% mức phân huỷ sinh học tối đa CHÚ THÍCH Thơng thường tính theo ngày 2.12 Pha plato (plateau phase) Thời gian từ kết thúc pha phân huỷ sinh học đến kết thúc phép thử CHÚ THÍCH Thơng thường tính theo ngày 2.13 Phơi nhiễm trước (pre-exposure) Ủ trước chủng cấy, với có mặt hợp chất hố học thử hợp chất hữu cơ, nhằm mục đích tăng khả chủng cấy để phân huỷ chất thử qua q trình thích nghi và/hoặc lựa chọn lồi vi sinh vật 2.14 Làm thích nghi trước (preconditioning) Ủ trước chủng cấy điều kiện thử hợp chất hố học thử hợp chất hữu cơ, nhằm mục đích nâng cao hiệu phép thử cách cho lồi vi sinh vật thích nghi với điều kiện thử Nguyên tắc Sự phân huỷ sinh học hợp chất hữu vi sinh vật hiếu khí xác định cách dùng hệ thống thử nước tĩnh Hỗn hợp thử có chứa môi trường vô cơ, hợp chất hữu nguồn cacbon lượng có nồng độ cacbon hữu từ 10 mg/l đến 40 mg/l chủng cấy hỗn hợp thu từ trạm xử lý nước thải từ nguồn khác môi trường Hỗn hợp khuấy bình thử sục khơng khí chứa CO khoảng 28 ngày (ví dụ xem Phụ lục A) CO2 tạo thành trình phân huỷ vi sinh vật bẫy vào bình bên ngồi, xác định phương pháp phân tích thích hợp (ví dụ xem Phụ lục B), so sánh với lượng theo lý thuyết (ThCO2) tính phần trăm Đối với hợp chất tan nước, DOC giải phóng đo để biết thêm thơng tin độ phân huỷ sinh học hồn tồn Việc thực phương pháp tiêu chuẩn này, qui trình thuận tiện mô tả Phụ lục D cho phép sử dụng nồng độ chất thử chủng cấy cao hơn, cải thiện khả phân huỷ sinh học phép thử Nếu có phương pháp phân tích chất đặc thù thu thơng tin độ phân huỷ sơ cấp Môi trường thử Q trình ủ nên tiến hành bóng tối ánh sáng khuếch tán, nhiệt độ giữ khoảng 200C đến 250C không thay đổi ± 20C trình thử Thuốc thử Chỉ dùng thuốc thử tinh khiết phân tích 5.1 Nước, nước cất nước loại ion, có chứa nhỏ mg/l DOC 5.2 Môi trường thử 5.2.1 Thành phần a) Dung dịch a) Hoà tan kali dihydrophosphat khan (KH 2PO4) 8,5 g dikali dihydrophosphat khan (K2HPO4) 21,75 g dinatri hidrophosphat ngậm hai nước (Na 2HPO4.2H2O) 33,4 g amoni clorua (NH4Cl) 0,5 g nước (5.1) lượng cần thiết để pha thành 000 ml, Để kiểm tra dung dịch đệm này, cần phải đo pH Giá trị pH dung dịch phải khoảng 7,4 Nếu không đạt được, chuẩn bị dung dịch b) Dung dịch b) Hoà tan 22,5 g magiê sunphat ngậm bảy nước (MgSO4.7H2O) nước (5.1.) thêm lượng nước cần thiết để thành 000 ml c) Dung dịch c) Hoà tan 36,4 g canxi clorua ngậm hai nước(CaCl2.2H2O) nước (5.1.) thêm lượng nước cần thiết để thành 000 ml d) Dung dịch d) Hoà tan 0,25 g sắt (III) clorua ngậm sáu nước (FeCl 3.6H2O) nước (5.1) thêm lượng nước cần thiết để thành 000 ml Để tránh kết tủa, chuẩn bị dung dịch trước dùng thêm giọt axit clohydric (HCl) đặc 5.2.2 Chuẩn bị môi trường thử Để có 000 ml mơi trường thử, lấy 800 ml nước (5.1), thêm vào đó: - 10 ml dung dịch a): - ml dung dịch b): c) d) Thêm nước (5.1) đến 000 ml Thiết bị, dụng cụ Phải đảm bảo dụng cụ thuỷ tinh rửa cẩn thận, không chứa chất hữu chất độc 6.1 Bình thử Bình thuỷ tinh (ví dụ bình Erlenmer chai) cho phép sục khí, lắc khuấy bao gồm ống khơng thấm khí CO2 Đặt bình phòng có nhiệt độ khơng đổi mơi trường kiểm sốt nhiệt (ví dụ nồi cách thuỷ) 6.2 Hệ thống cấp khơng khí khơng chứa CO2, có khả cấp cho bình thử tốc độ dòng từ 50ml/min cho l mơi trường , giữ khơng đổi (xem ví dụ lắp ráp bình thử Phụ lục A) 6.3 Thiết bị phân tích để xác định CO2 Mọi thiết bị kỹ thuật phù hợp có đủ độ xác, ví dụ máy thiết bị phân tích CO2hoặc DIC- để xác định chuẩn độ sau hấp thụ hoàn toàn dung dịch kiềm (xem ví dụ Phụ lục B) 6.4 Thiết bị phân tích để đo cacbon hữu hoà tan (DOC) (tuỳ chọn) 6.5 Máy ly tâm dụng cụ để lọc, có màng lọc (đường kính lỗ 0,2 μm đến 0,45 μm) với độ hấp phụ giải phóng cacbon hữu mức tối thiểu 6.6 pH-mét Cách tiến hành 7.1 Chuẩn bị dung dịch thử 7.1.1 Hợp chất thử Chuẩn bị dung dịch gốc hợp chất thử tan nước (5.1) mơi trường thử (5.2) thêm lượng thích hợp dung dịch để thu dung dịch có nồng độ cacbon hữu môi trường thử cuối nằm khoảng từ 10 mg/l đến 40 mg/l Tuỳ thuộc vào đặc tính hợp chất thử (ví dụ tính độc) mục đích phép thử, sử dụng nồng độ khác Hợp chất tan nước thêm trực tiếp vào bình thử Xác định xác lượng thêm vào CHÚ THÍCH Thơng tin chi tiết cách xử lý hợp chất tan nước xem ISO 10634 7.1.2 Hợp chất đối chứng Sử dụng hợp chất hữu biết khả phân huỷ sinh học nhu anilin, natri benzoat làm hợp chất đối chứng Chuẩn bị dung dịch gốc chất đối chứng môi trường thử (5.2) tương tự hợp chất thử tan nước (7.1.1) để có nồng độ cuối cacbon hữu 20 mg/l nồng độ tương đương với nồng độ hợp chất thử 7.1.3 Dung dịch để kiểm tra ức chế Nếu cần thiết (ví dụ chưa có thơng tin tính độc hợp chất thử) chuẩn bị dung dịch mơi trường thử (5.2) chứa hợp chất thử (7.1.1) hợp chất đối chứng (7.1.2) thích hợp với nồng độ cacbon hữu tương ứng 20 mg/l 7.2 Chuẩn bị chủng cấy 7.2.1 Khái quát Chuẩn bị chủng cấy dùng bùn hoạt hoá (7.2.2) nguồn nêu 7.2.3 7.2.4 hỗn hợp nguồn để thu quần thể vi sinh vật cho hoạt tính phân huỷ sinh học đủ mạnh Kiểm tra khả chủng cấy hợp chất đối chứng (7.1.2 Điều 9) CO tạo mẫu trắng phải đáp ứng chuẩn mực phù hợp (xem Điều 9) Để giảm ảnh hưởng mẫu trắng, làm thích nghi trước chủng cấy, ví dụ cách rửa, sục môi trường (5.2.2) từ ngày đến ngày trước sử dụng Dùng thể tích phù hợp để cấy (xem thích đây) CHÚ THÍCH Thông thường, chủng cấy cấy tăng sinh trước với chất thử phép dự đốn khái quát phân huỷ môi trường Trong số trường hợp, tuỳ thuộc vào mục đích phép thử, sử dụng chủng cấy cấy tăng sinh trước, cần ghi rõ báo cáo thử nghiệm (ví dụ, phần trăm phân huỷ sinh học = x % dùng chủng cấy tăng sinh trước) phương pháp cấy tăng sinh trước cần ghi chi tiết báo cáo thử nghiệm Có thể có chủng cấy tăng sinh qua phép thử phân huỷ sinh học phòng thí nghiệm điều kiện khác (ví dụ phép thử Zahn – Wellensn TCVN 7439 (ISO 9888) phép thử SCAS ISO 9887) từ mẫu lấy nơi có điều kiện mơi trường tương ứng (ví dụ trạm xử lý hợp chất tương tự vùng bị nhiễm bẩn) CHÚ THÍCH Dựa thực nghiệm, thể tích thích hợp nghĩa là: - Đủ quần thể vi sinh vật hoạt tính phân huỷ sinh học; - Phân huỷ hợp chất đối chứng theo phần trăm định (xem Điều 9); - Chứa 103 đến 109 đơn vị khuẩn lạc tạo mililit hỗn hợp cuối cùng; - Chứa không tương đương 30 mg/l chất rắn lơ lửng bùn hoạt tính hỗn hợp cuối cùng; - Lượng cacbon hữu hồ tan chủng cấy tạo phải 10% nồng độ cacbon hữu hợp chất thử đưa vào; - Nói chung, 1ml đến 10 ml chủng cấy đủ cho 000 ml dung dịch thử 7.2.2 Chủng cấy từ cơng trình xử lý bùn hoạt hoá Lấy mẫu bùn hoạt hoá từ bể sục khí trạm xử lý nước cống trạm xử lý nước thải thí nghiệm xử lý chủ yếu nước thải sinh hoạt Trộn kỹ xác định nồng độ chất rắn lơ lửng bùn hoạt hố (ví dụ dùng ISO 11923) Nếu cần loại bỏ hạt thô cách lọc qua sàng làm đặc lại cách để lắng cho thể tích bùn cho vào phép thử nhỏ Giữ mẫu điều kiện thống khí tốt nhất, dùng ngày lấy mẫu Sử dụng thể tích hợp để đạt 30 mg/l chất rắn lơ lửng hỗn hợp cuối 7.2.3 Chủng cấy từ nước thải Lấy mẫu từ dòng thải nước thải trạm xử lý nước cống trạm xử lý nước thải thí nghiệm xử lý chủ yếu nước thải sinh hoạt Nếu cần loại bỏ hạt thô cách lọc làm đặc mẫu, ví dụ ly tâm Trộn kỹ, giữ mẫu điều kiện thống khí nên dùng ngày lấy mẫu Trước dùng, để mẫu lắng 1h lấy thể mẫu thích hợp phần phía để làm chủng cấy 7.2.4 Chủng cấy từ nước mặt Lấy mẫu nước mặt thích hợp Nếu cần làm đặc mẫu cách lọc dùng giấy lọc thô ly tâm Giữ mẫu điều kiện thống khí nên dùng ngày lấy mẫu Sử dụng thể tích thích hợp làm chủng cấy 7.3 Tiến hành thử Chuẩn bị đủ số bình thử (6.1) để có: - Ít hai bình thử (ký hiệu F1) chứa chất thử (7.1.1); - Ít hai bình trắng (ký hiệu Fa) chứa mơi trường thử chất cấy; - Ít bình để kiểm tra qui trình (ký hiệu F c) có chứa hợp chất đối chứng (7.1.2); - cần, bình để kiểm tra hiệu ứng ức chế hợp chất thử (ký hiệu FI) chứa dung dịch 7.1.3; - cần, bình để kiểm tra khả phân huỷ phi sinh học (ký hiệu F s) có chứa hợp chất thử (7.1.1) khơng có chủng cấy, khử trùng cách hấp thêm hợp chất độc vô thích hợp để ngăn cản hoạt động vi sinh vật Ví dụ, dùng ml/l dung dịch chứa 10 g/l thuỷ ngân (II) clorua (HgCl2) Thêm lượng chất độc sau bắt đầu phép thử hai tuần Thêm lượng thích hợp mơi trường thử (5.2) chủng cấy (7.2) vào bình Bảng để thu thể tích thử cuối cùng, ví dụ I Có thể dùng thể tích thử khác, trường hợp điều chỉnh tất thơng số tương ứng cách tính tốn kết thử nghiệm Nối bình vào hệ thống tạo khí khơng chứa CO2 (xem Phụ lục A) Ủ nhiệt độ theo yêu cầu phép thử (xem Điều 4) thổi khí khơng chứa CO2 vòng 24h vào hệ thống Khuấy kỹ dung dịch thử khuấy từ Nếu quan sát thấy xuất nhiều bọt, thay sục khí vào dung dịch sục khí vào khơng gian phía Sau giai đoạn thơng khí sơ bộ, nối đường khí bình với bẫy CO2 hệ thống đo CO2 Thêm mẫu thử (7.1.1) hợp chất đối chứng (7.1.2) có nồng độ yêu cầu vào bình tương ứng theo Bảng bắt đầu thử cách sục khơng khí khơng chứa CO vào bình có chứa I mơi trường với tốc độ dòng khoảng 50 ml/min đến 100 ml/min Đo lượng khí CO2 giải phóng từ bình khoảng thời gian đặn, tuỳ thuộc vào tốc độ giải phóng khí CO2, sử dụng phương pháp phù hợp có đủ độ xác (xem Phụ lục B) Nếu đạt mức độ tạo CO2 gần khơng đổi (pha platơ) dự đốn khơng có phân huỷ sinh học nữa, phép thử coi hồn thành Thơng thường thời gian thử tối đa không 28 ngày Phạm vi phép thử từ đến hai tuần, phân huỷ hoàn tồn bắt đầu đạt pha platơ Vào ngày cuối phép thử, đo pH, axit hoá bình ml đến 10 ml axit clohydric đặc để phá cacbonnat bicacbonat loại bỏ CO2 Tiếp tục sục khí khoảng 24 h sau đo lượng CO2 giải phóng bình CHÚ THÍCH Trong xử lý mẫu để đo CO2 bẫy, đặc biệt trường hợp xác định DIC loại trừ lượng nhỏ CO2 có khơng khí thêm vào q trình thử Thơng thường điều không ảnh hưởng đến kết thử so với giá trị CO bình trắng, xảy trừ Tuy nhiên, trường hợp kiểm tra loại sinh học (bình (FS) điều dẫn đến phân huỷ rõ ràng phi lý Do vậy, nên xác định giải phóng CO từ bình FS kết thúc phép thử CHÚ THÍCH Nếu DOC cần đo để cung cấp thêm thông tin phân huỷ sinh học hợp chất thử tan nước, dùng phương pháp phân tích chất đặc trưng để xác định phân huỷ sinh học sơ cấp, sử dụng thông tin Phụ lục D Bảng – Sự phân phối cuối môi trường thử chủng cấy Bình Mơi trường thử Hợp chất thử (7.1.1) (5.2) Hợp chất Chủng cấy đối chứng (7.2) (7.1.2) Hợp chất thử FT + + - + Hợp chất thử FT + + - + Dung dịch trắng FB + - - + Dung dịch trắng FB + - - + Kiểm tra chủng cấy FC + - + + Kiểm tra ức chế F1 (tuỳ chọn) + + + + Kiểm tra phân huỷ phi sinh học FS + + - - (tuỳ chọn) Tính tốn 8.1 Lượng cacbon dioxit CO2 sinh theo lý thuyết hợp chất thử Lượng cacbon dioxit sinh theo lý thuyết (ThCO2) bình thử tính miligam theo cơng thức (1) ThCO = p1 x V1 x 44 12 (1) Trong pc nồng độ cacbon hữu hợp chất thử bình thử, đo tính từ nồng độ đo dung dịch gốc hợp chất thử (7.1.1), tính miligam lít: VL thể tích dung dịch thử bình thử, tính lít; 44 12 khối lượng mol nguyên tử CO2 C tương ứng, để tính lượng CO2 từ cacbon hữu đo Tính tốn tương tự cách tính ThCO2, hợp chất đối chứng dung dịch thử ức chế (7.1.3) 8.2 Phần trăm phân huỷ sinh học Tính phần trăm phân huỷ sinh học Dm (%) bình thử FT khoảng thời gian sử dụng công thức (2): Dm = mTl m Bt ThCO2 x100 (2) Trong mTl lượng CO2 giải phóng từ bình FT từ bắt đầu phép thử đến thời điểm t, tính miligam; mBt lượng CO2 trung bình tổng lượng CO2 giải phóng bình trắng từ bắt đầu phép thử đến thời điểm t, tính miligam; Tính tốn tương tự mức phân huỷ sinh học hợp chất đối chứng bình kiểm tra chủng cấy FC, hỗn hợp hợp chất đối chứng bình kiểm tra ức chế F l không trừ dung dịch trắng, hợp chất thử bình kiểm tra loại sinh học F S bình có bình thử CHÚ THÍCH Nếu DOC loại bỏ phân huỷ sinh học sơ cấp phân tích chất đặc thù tính được, nên tính tốn kết theo Phụ lục D 8.3 Biểu thị kết mTl mBt Lập bảng lượng CO2 giải phóng ( ) phần trăm phân huỷ sinh học (Dm) cho khoảng thời gian đo bình thử Vẽ đồ thị phân huỷ sinh học tính phần trăm theo thời gian, pha trễ pha phân huỷ Cách khác, vẽ đồ thị lượng CO giải phóng thực theo thời gian Nếu kết so sánh hai bình thử kép F T (khác < 20%), vẽ đồ thị giá trị trung bình, mặt khác vẽ đồ thị cho bình (xem Phụ lục C) Vẽ đồ thị tương tự đồ thị phân huỷ sinh học hợp chất đối chứng FC đồ thị kiểm tra loại sinh học FS kiểm tra ức chế F1 bình có bình thử Xác định giá trị trung bình phần trăm phân huỷ sinh học pha plateu sử dụng giá trị lớn nhất, ví dụ đồ thị xuống pha platô rõ mức phân huỷ sinh học tối đa “mức phân huỷ sinh học hợp chất thử” báo cáo thử nghiệm Thông tin tính độc hợp chất thử hữu ích việc diễn giải kết thử nghiệm cho thấy mức phân huỷ sinh học thấp Nếu bình F phần trăm phân huỷ sinh học < 25 % mức phân huỷ hợp chất thử đủ quan sát, cho hợp chất thử có ức chế Trong trường hợp này, cần phải lặp lại phép thử sử dùng nồng độ chất thử thấp chủng cấy khác Nếu bình FS (kiểm tra loại sinh học, có) lượng CO giải phóng quan sát thấy đáng kể (> 10 %), qui trình phân huỷ phi sinh học xảy Xác định tính đắn kết 9.1 Chuẩn mực Phép thử xem có giá trị a) Phần trăm phân huỷ bình Fc (kiểm tra chủng cấy) lớn 60% ngày thứ 14; b) Nồng độ CO2 từ bình chứa dung dịch trắng FB cuối phép thử với thể tích thử I khoảng 40 mg/ml khơng vượt 70 mg/l; c) Lượng DIC bắt đầu phép thử < % lượng cacbon hữu hợp chất thử Nếu a) b) không thoả mãn, phép thử cần phải làm lại với chủng cấy khác chủng cấy cấy tăng sinh trước tốt Nếu c) khơng thoả mãn, kiểm tra xác nhận lại xem khơng khí sục vào bình có thực khơng chứa CO 9.2 Sự ức chế Nếu bình F1 (kiểm tra ức chế) có phép thử, hợp chất thử cho bị ức chế phần trăm phân huỷ hợp chất đối chứng bình F nhỏ 40 % điểm cuối phép thử Trong trường hợp này, nên lặp lại phép thử với nồng độ chất thử thấp 9.3 Giá trị pH Nếu giá trị pH điểm cuối phép thử nằm khoảng từ đến 8,5 phần trăm phân huỷ sinh học hợp chất nhỏ 60 % nên làm lại phép thử với nồng độ hợp chất thử thấp sử dụng thay đổi thử nghiệm mô tả Phụ lục D phương pháp 10 Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm phải có thơng tin sau: a) viện dẫn tiêu chuẩn Phụ lục có thay đổi; b) tất thơng tin cần thiết để nhận dạng hợp chất thử; c) tất liệu thu (ví dụ theo dạng bảng) biểu đồ phân huỷ d) nồng độ hợp chất thử dùng lượng ThCO 2, trường hợp hợp chất thử tan nước, lượng DOC nồng độ này; e) tên hợp chất đối chứng dùng phân huỷ thu hợp chất này; f) nguồn gốc, đặc tính, nồng độ thể tích chủng cấy dùng thơng tin việc xử lý sơ bộ; g) tính hệ thống phân tích CO dùng; h) nhiệt độ ủ phép thử; i) có, phần trăm lượng DOC loại bỏ phần trăm phân huỷ sinh học sơ cấp; j) có, phần trăm phân huỷ sinh học bình FI (kiểm tra ức chế) cơng bố tính độc hợp chất thử; l) lý trường hợp loại bỏ phép thử; m) thay đổi qui trình tiêu chuẩn tình ảnh hưởng đến kết thử nghiệm Phụ lục A (tham khảo) Nguyên tắc hệ thống thử nghiệm đo cacbon dioxit (ví dụ) Lắp đặt dãy bình nêu hình A.1 nối bình với hệ thống ống khơng thấm khí Sục khơng khí khơng chứa CO2 vào hệ thống thử nghiệm tốc dòng 50 ml/min đến 10 ml/min áp suất không đổi Đếm bọt khơng khí sử dụng kiểm sốt dòng khí phù hợp để kiểm tra tốc độ dòng Sử dụng khơng khí tổng hợp khơng chứa CO khí nén Trong trường hợp sau, loại bỏ CO2 cách cho khơng khí qua bình có vơi sơda qua hai bình rửa khí có chứa ví dụ 500 ml dung dịch NaOH (c = 10 mol/l) Bình thứ hai chứa 100 ml dung dịch Ba(OH)2 (c = 0,0125 mol/l) dùng để xem có khí CO2 khơng khí hay khơng thị độ đục dung dịch Một bình trống đặt bình thị bình thử sau ngăn cản chất lỏng khơng bị chuyển sang Trong bình thử, phân huỷ sinh học xảy CO tạo bị hấp thụ bình hấp thụ tiếp sau trình bày Phụ lục B CHÚ GIẢI Khơng khí nén Bộ kiểm sốt dòng Bẫy cacbon dioxit (NaOH) Chỉ thị cacbon dioxit [Ba(OH)2] Các bình thử Bộ khuấy Bẫy cacbon dioxit [Ba(OH)2 (NaOH)] Hình A.1 Phụ lục B (tham khảo) Ví dụ xác định cacbon dioxit thoát B.1 Xác định CO2 đo DIC CO2 giải phóng bị hấp thụ vào dung dịch natri hydroxit (NaOH) xác định cacbon vơ hồ tan (DIC) ví dụ dùng máy phân tích DOC khơng có lò đốt phận oxy hoá Chuẩn bị dung dịch NaOH (c= 0,05 mol/l) nước loại ion Đo DIC dung dịch xem xét giá trị trắng (ps) tính tốn lượng CO2 tạo Nối hai bình hấp thụ dãy bình với bình thử, bình chứa 100 ml dung dịch NaOH Đóng lối bình cuối xiphơng nhỏ để ngăn cản đưa thêm CO2 từ khơng khí vào dung dịch NaOH Vào ngày xác định CO2, chuyển bình kín đến gần bình thử lấy đủ mẫu để đo DIC (ví dụ 10 ml) Thay bình bình thứ hai thêm bình có chứa dung dịch NaOH chuẩn bị Đo DIC hai bình vào ngày cuối cùng, sau axit hoá dung dịch thử Tính tốn lượng CO2 sinh dùng cơng thức (B.1): (B.1) Trong mTl khối lượng CO2 bình FT từ bắt đầu phép thử đến thời điểm t, tính miligam; pT nồng độ DIC đo bị hấp thụ vào dung dịch NaOH bình F T thời điểm t, tính miligam lít; pB nồng độ DIC đo bị hấp thụ vào dung dịch NaOH bình mẫu trắng F B thời điểm t, tính miligam lít; 3,67 tỉ số khối lượng phân tử tương đối/khối lượng nguyên tử CO 2/C (44/12); 10 hệ số hiệu chỉnh 100 ml dung dịch NaOH, tính theo nghịch đảo lít Hệ số chấp nhận dùng thể tích khác B.2 Phương pháp chuẩn độ dùng dung dịch bari hydroxit CO2 tạo thành tác dụng với bari hydroxit [Ba(OH) 2.8H2O] tạo kết tủa bari cacbonat (BaCO3) [công thức (B.2)] Lượng CO2 giải phóng xác định cách chuẩn độ lượng dư Ba(OH)2 dung dịch axit clohydric (HCl) ) [công thức (B.3)] CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O (B.2) Ba(OH)2 + 2HCl→ BaCl2 + 2H2O (B.3) Hoà tan 4,0 g Ba(OH)2.8H2O 1000 ml nước loại ion nước cất để thu dung dịch 0,0125 mol/l Nên chuẩn bị lượng đủ ví dụ I thời điểm xác định dãy thử nghiệm Lọc chất rắn xác định nồng độ xác cách chuẩn độ dung dịch HCl tiêu chuẩn để tính tốn kết Bảo quản bình gắn kín dung dịch để tránh hấp thụ CO2 khơng khí Pha loãng 50 ml dung dịch HCl (c = mol/l) (36,5 g/l) 000 ml nước loại ion nước cất để có dung dịch 0,05 mol/l Dùng phenolphtalein thị máy chuẩn độ tự động để xác định điểm cuối Tại thời điểm bắt đầu phép thử, chia xác vào ba bình hấp thụ, bình 100 ml dung dịch Ba(OH)2 Tuỳ thuộc vào đặc tính lượng hợp chất thử, sử dụng phương pháp cải tiến cho thể tích dùng để bẩy Định kỳ, vào ngày đo, lấy bình gần với bình thử để chuẩn độ Điều cần phải thực cần thiết, ví dụ bình hấp thụ thứ bị đục kết tủa BaCO trước quan sát thấy dung dịch bình thứ hai đục Thơng thường, lúc bắt đầu phép thử, yêu cầu phải chuẩn độ ngày khác năm ngày lần pha plaute đạt Sau loại bỏ bình hấp thụ, đóng kín bình nút để tránh cho CO2 khơng khí vào bình Di chuyển hai bình lại đến vị trí gần với bình thử thay vị trí cuối dãy bình nạp đầy dung dịch Ba(OH) chuẩn bị Xử lý tất bình có chứa hợp chất thử, hợp chất đối chứng, dung dịch trắng, kiểm tra ức chế kiểm tra chủng cấy xác theo cách Ngay sau chuyển bình, chuẩn độ tồn (100 ml) hai ba phần lượng dung dịch Ba(OH)2 dung dịch HCl Chú ý đến thể tích dung dịch HCl cần để trung hoà Nồng độ CO2 bị bẩy bình hấp thụ tính theo cơng thức (B.4): (B.4) Trong mT khối lượng CO2 bị bẫy bình hấp thụ FT , tính miligam; C(HCl ) nồng độ xác HCl, tính mol lít; CBa nồng độ xác dung dịch Ba(OH)2, tính mol lít ; VBa thể tích dung dịch Ba(OH)2 thời điểm bắt đầu phép thử, tính mililit; VBT thể tích dung dịch Ba(OH)2 thời điểm t trước lọc, tính mililit; VBz thể tích dung dịch Ba(OH)2 dùng cho chuẩn độ, tính mililit; VA thể tích dung dịch HCl sử dụng cho chuẩn độ dung dịch Ba(OH) 2, tính mililit; 22 phần hai phân tử CO2 Nếu điều kiện sau áp dụng : - thể tích dung dịch Ba(OH)2 trước sau hấp thụ xác 100 ml dung dịch hoàn toàn dùng để chuẩn độ (VBa = VBT = VBZ); - nồng độ dung dịch Ba(OH)2 xác cBa =0,0125 mol/l; - nồng độ dung dịch HCl xác CHCl = 0,05 mol/l; Thì sử dụng công thức (B.5): mT = 1,1(50-VA) (B.5) Phụ lục C (tham khảo) Ví dụ đồ thị phân huỷ sinh học Hình C.1 – Sự phân huỷ sinh học anilin phép thử CO thoát Phụ lục D (tham khảo) Xác định kết hợp cacbon dioxit DOC D.1 Phạm vi nguyên tắc Sự thay đổi phép thử xác định thoát CO kết hợp với hai thông số khác không phụ thuộc hệ thống đơn lẻ, loại bỏ DOC tạo CO : sau thơng số rõ ràng cho phân huỷ sinh học cung cấp nhiều thông tin đáng tin cậy Sự thay đổi phép thử được dùng cho hợp chất thử đủ tan nước đặc biệt nên dùng yêu cầu phân huỷ cao phép thử cho phép nồng độ chủng cấy hợp chất thử cao Phương pháp nên dùng để xác định phân huỷ sinh học không phân huỷ phi sinh học hợp chất hấp thụ thay cho phép thử dựa lượng DOC bị loại bỏ TCVN 7439 (ISO 9888) Nếu sử dụng nguyên tắc đo CO2, xác định thêm lượng DOC thời điểm bắt đầu kết thúc phép thử, mẫu thông thường trình ủ, lượng DOC bị loại bỏ tính Nếu có phương pháp phân tích chất đặc thù, sử dụng để xác định phân huỷ sinh học sơ cấp hợp chất thử đo thay cho DOC Nếu sử dụng phép thử cải tiến xác định CO2 giải phóng phải ghi rõ báo cáo thử nghiệm D.2 Thuốc thử Nếu sử dụng nồng độ hợp chất thử chủng cấy cao hơn, đề nghị phụ lục này, cần phải tăng khả đệm chất dinh dưỡng môi trường vô Trong trường hợp này, sử dụng môi trường thử tối ưu sau: a) Dung dịch a) Hoà tan Kali dihydro phosphat khan (KH2PO4) 13,6 g Dinatri hydro phosphat ngậm hai nước Na2HPO4.2H2O) Amoni clorua nước (5.1), thêm nước cần thiết để pha thành 26,9g 2,0 g 000 ml b) Dung dịch b) Hoà tan 22,5 g magiê sulphat ngậm bảy nước (MgSO4.7H2O) nước (5.1), thêm lượng nước cần thiết để pha thành 000 ml c) Dung dịch c) Hoà tan 36,4 g canxi clorua ngậm hai nước (CaCl2.2H2O) nước (5.1)và thêm lượng nước cần thiết để pha thành 000 ml d) Dung dịch d) Hoà tan 0,25 g sắt (III) clorua ngậm sáu nước (FeCl 3.6H2O) nước (5.1) thêm lượng nước cần thiết để pha thành 000 ml Axit hóa axit clohydric đậm đặc để tránh tạo kết tủa e) Dung dịch e) (Dung dịch nguyên tố vết, tuỳ chọn) Hoà tan vào 10 ml dung dịch axit clohydric (HCl) (25 %, 7,7 mol/l) chất sau: 70 mg ZnCl 2, 100 mg MnCl2.4H2O, mg H3BO3, 190 mg CoCl2.6H2O, mg CuCl2.2H2O, 240 mg NiCl2.6H2O, 36 mg Na2MoO4.2H2O, 33 mg Na2WO4.2H2O, 26 mg Na2SeO3.5H2O làm pha loãng đến 000 ml nước (5.1) Cho lít mơi trường thử, thêm vào khoảng 800 ml nước (5.1) 100 ml dung dịch a) ml dung dịch từ b) đến e) Pha loãng đến 000 ml nước (5.1) đo pH D.3 Chủng cấy Sử dụng chủng cấy 7.2 Tuy nhiên , nồng độ bùn hoạt tính tăng lên đến 150 mg/l chất rắn lơ lửng Trong trường hợp sử dụng môi trường thử tối ưu hố D.4 Qui trình thử Lấy đủ mơi trường thử vào bình thử thích hợp mơ tả 7.3 (xem Điều 4) Sử dụng bình 6.1 phù hợp với que khuấy từ Nếu mẫu lấy trình thử, đặt van vào cổ bình để lấy mẫu dùng cho phân tích DOC chất đặc thù Trong trường hợp này, không nên lắc Nối bình ủ với bình hấp thụ mơ tả Phụ lục B Thêm chuẩn môi trường thử tối ưu hố chủng cấy Thơng thường, thêm hợp chất thử (7.1.1) hợp chất đối chứng (7.1.2) có nồng độ cacbon hữu 40 mg/l Dùng thể tích thử cuối ví dụ 1500 ml Bắt đầu ủ có sục khí khuấy hỗn hợp Trong trường hợp nồng độ chất rắn lơ lửng 150 mg/l Sục khơng khí khơng chứa CO với tốc độ từ 150 ml/h đến 300 ml/h mô tả Phụ lục A Đối với khoảng thời gian đặn, mô tả 7.3, lấy đủ thể tích mẫu (ví dụ 15 ml) xác định DOC hai lần (ví dụ áp dụng TCVN 6634 [ISO 8245]) Xác định lượng CO giải phóng mô tả 7.3 Phụ lục B Nếu mẫu lấy để phân tích DOC phân tích chất đặc thù, xem xét thay đổi ThCO bình thử vào ngày lấy mẫu Trong trường hợp này, chấp nhận công thức (1) (8.1) với thể tích Nếu lượng DOC bị loại bỏ khơng xác định q trình thử, lấy mẫu thời điểm bắt đầu kết thúc (trước axit hoá) xác định DOC Trong trường hợp này, khơng u cầu bình thử đặc biệt Nếu có phương pháp thử phân tích chất đặc thù phù hợp phân huỷ sinh học sơ cấp cần xác định, đo nồng độ hợp chất thử mẫu lấy để phân tích DOC D.5 Tính tốn phân huỷ sinh học dựa giải phóng CO Tính tốn kết phép thử 8.1 D.6 Tính tốn lượng DOC bị loại bỏ Tính phần trăm loại trừ cacbon hữu hồ tan Dc bình thử dùng công thức (8): Dc = pCTl pCT pCBt x100 pCB (8) Trong pCT0 nồng độ DOC thời điểm 0, bình thử FT, tính miligam lít; pCB0 nồng độ DOC thời điểm 0, bình dung dịch trắng F B, tính miligam lít; pCTl nồng độ DOC thời điểm t, bình thử FT, tính miligam lít; pCBt nồng độ DOC thời điểm t, bình dung dịch trắng FB, tính miligam lít; Trong trường hợp chất hấp thụ điều quan trọng cần xác định p0 trước chủng cấy thêm vào bỏ qua trường pCB0 Tính tốn tương tự độ phân huỷ sinh học hợp chất chứng F c bình kiểm tra loại sinh học, kiểm tra ức chế F1, bình bao gồm phép thử D.7 Tính độ phân huỷ sơ cấp Nếu phân tích đặc thù chất thử thực hiện, tính phần trăm độ phân huỷ sơ cấp DS hợp chất thử sử dụng công thức (9) DS= ps pT ps x100 (9) Trong pT nồng độ hợp chất thử bình FT thời điểm t, tính miligam lít; ps nồng độ hợp chất thử bình Fs thời điểm t, tính miligam lít; D.8 Biểu thị kết Lập xử lý liệu, ví dụ vẽ đồ thị loại trừ, mô tả 8.3 D.9 Chuẩn mực có giá trị Xem 9.1 sử dụng nồng độ chủng cấy cao (150 mg/l chất khơ, xem D.3), nồng độ CO mẫu trắng thời điểm kết thúc phép thử cần phải khoảng 150mg/l THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 6621 (ISO 7827) Chất lượng nước – Đánh giá phân huỷ sinh học hiếu khí “cuối cùng” hợp chất hữu môi trường nước – Phương pháp phân tích cacbon hữu hồ tan (DOC) [2] TCVN 6226 (ISO 8192) Chất lượng nước – Thử ức chế khả tiêu thụ oxy bùn hoạt hoá [3] TCVN 6634 (ISO 8245) Chất lượng nước – Hướng dẫn xác định cacbon hữu tổng số (TOC) cacbon hữu hoà tan (DOC) [4] TCVN 6827 (ISO 9408) Chất lượng nước – Đánh giá phân huỷ sinh học hiếu khí hồn tồn hợp chất hữu môi trường nước cách xác định nhu cầu oxi máy đo hơ hấp kín [5] TCVN 6917 (ISO 9888) Chất lượng nước – Đánh giá phân huỷ sinh học ưa khí cuối hợp chất hữu môi trường nước – Phép thử tĩnh (phương pháp Zahn-Wellens) [6] TCVN (ISO 10634) Chất lượng nước – Hướng dẫn chuẩn bị xử lý hợp chất hữu tan nước để đánh giá phân huỷ sinh học môi trường nước [7] TCVN 6625 (ISO 11923) Chất lượng nước – Xác định chất rắn lơ lửng cách lọc qua lọc sợi thuỷ tinh [8] ISO 9887, Water quality – Evaluation of the aerobic biodegradability of organic compounds in an aqueous medium – Semi-continuous activated sludge method (SCAS) [9] ISO 14593, Water quality – Evaluation of the ultimate aerobic biodegradability of organic compounds in aqueous medium – Method by analysis of released inorganic carbon in sealed flasks [10] ISO 15462, Water quality – Selection of tests for biodegradability [11] Birch, R.R and Fletcher, R.J The application of dissolved inorganic carbon measurements to the study of aerobic biodegradability Chemosphere, 23 1991, pp 507-524 [12] OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, 301 B CO2 Evolution Test Organisation for Economic Cooperation and Development, Paris, 1993 [13] Strotmann U., Schwarz H and Pagga U The CO2/DOC-combination test – A new method to determine the biodegradability of chemical compounds, Chemosphere 30 1995 pp.525-538 [11] Woytjens D, van Ginneken I and Painter H.A The recovery of carbon dioxide in the Sturm test for ready biodegradability Chemosphere 28 1994, pp 801-812 ... - + Hợp chất thử FT + + - + Dung dịch trắng FB + - - + Dung dịch trắng FB + - - + Kiểm tra chủng cấy FC + - + + Kiểm tra ức chế F1 (tuỳ chọn) + + + + Kiểm tra phân huỷ phi sinh học FS + + - -. .. nước – Thử ức chế khả tiêu thụ oxy bùn hoạt hoá [3] TCVN 6634 (ISO 8245) Chất lượng nước – Hướng dẫn xác định cacbon hữu tổng số (TOC) cacbon hữu hoà tan (DOC) [4] TCVN 6827 (ISO 9408) Chất lượng... hô hấp kín [5] TCVN 6917 (ISO 9888) Chất lượng nước – Đánh giá phân huỷ sinh học ưa khí cuối hợp chất hữu môi trường nước – Phép thử tĩnh (phương pháp Zahn-Wellens) [6] TCVN (ISO 10634) Chất