Использование экспериментальных данных по биохимическому потреблению кислорода для корректной оценки состояния водных объектов и качества природных вод

Александр Васильевич Леонов, Петр Александрович Лозовик, Ольга Игоревна Икко, Aleksandеr Leonov, Pyotr Lozovik, Olga Ikko

Аннотация


Решение включить описание методов обработки БПК-данных, полученных в длительных экспериментах, появилось после ряда статей Готовцева А.В., в которых предложен расчет кинетических констант по двум срокам измерения БПК (за время экспозиции t и 2t) без учета характерного для БПК мультистадийного развития процесса. Рассмотрены основные сведения о механизме процесса, полученные при обобщении результатов гидрохимических и микробиологических исследований процесса БПК. Показаны возможности оценки  кинетических параметров БПК на примере анализа экспериментов длительностью 126 сут с пробами воды, отобранными из разных водоемов Карелии в разные сезоны года и проводимыми при 10 и 20оС. Обработка 33-х экспериментов выявила: наличие 4-х типов мультистадийных БПК-кривых (EL – экспоненциально-линейный, AL – автокаталитически-линейный, EAL –экспоненциально-автокаталитически-линейный и AАL – полиавтокаталитически-линейный), развитие I-й стадии БПК проходило за первые 14–25 сут, II-я стадия обнаружена в 1/3 экспериментов на 30–60 сут, а стационарная (или линейная) стадия – фиксировалась во всех экспериментах. Приведены и обсуждаются полученные значения кинетических параметров БПК, оцененных по результатам отдельных экспериментов и осредненных по всей серии работ по отдельным стадиям, сезонам отбора проб воды и режимам их экспозиции. Зависимость от температуры экспозиции проб воды обнаруживается в значениях кинетических параметров БПК – [О2]I (предельные величины БПК I-й стадии), v1 и ws (соответственно скорости БПК на I-й и линейной стадиях). Показаны возможности использования значений кинетических параметров для оценки скоростей БПК при температурах воды in situ в естественных условиях. 


Ключевые слова


БПК (механизм, кинетика процесса); типы БПК-кривых; кинетические параметры БПК; водоемы Карелии

Полный текст:

PDF

Литература


Алекин О.А., Семенов А.Д., Скопинцев Б.А. Руководство по химическому анализу вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 269 с.

Базякина Н.А. Значение констант скорости потребления кислорода при определении биохимической потребности в кислороде. Санитарная техника. 1933. N 2. С. 31–37.

Винберг Г. Г. Интенсивность дыхания бактерий. Успехи современной биологии. 1946. Т. 21. N 3. С. 401–413.

Готовцев А.В. Определения БПК и коэффициента скорости биохимического потребления кислорода: мониторинг, прямая и обратная задачи, формулы, расчеты и таблицы // Вод. ресурсы. 2016. Т. 43. N 6. С. 510–520.

Леонов А.В. Особенности кинетики биохимического потребления кислорода в природных и сточных водах. Дисс. на соиск. уч. степени канд. хим. наук. М.: Государственный океанографический институт, 1974а. 240 с.

Леонов А.В. Обобщение, типизация и кинетический анализ кривых потребления кислорода по данным БПК-опытов. Океанология. 1974б. Т. 14. Вып. 1. С. 82–87.

Леонов А.В. Изучение кинетики биохимического потребления кислорода в пробах атлантической воды. Океанология. 1977. Т. 17. Вып. 2. С. 243–252.

Леонов А.В., Бердавцева Л.Б. Оценка процессов разложения органического вещества по кинетическим параметрам БПК (на примере Можайского водохранилища). Вод. ресурсы. 1986. N 4. C. 111–127.

Леонов А.В., Бердавцева Л.Б. Органическое вещество в воде Можайского водохранилища: оценка его трансформации по кинетическим параметрам БПК. Вод. ресурсы. 1990. N 3. C. 63–80.

Лозовик П.А. Трансформация лабильных веществ и продукционно-деструкционные процессы в озерных экосистемах // Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды: материалы V Междунар. науч. конф., 12-17 сент. 2016 г., Минск-Нарочь. Минск: Изд. центр БГУ, 2016. С. 158–160.

РД 52.24.420-2006. Биохимическое потребление кислорода в водах. Методика выполнения измерений скляночным методом. Ростов-на-Дону: ГХИ, 2006. 19 с.

РД 52.24.421-2012. Химическое потребление кислорода в водах. Методика измерений титриметрическим методом. Ростов-на-Дону: Росгидромет, 2012, 19 с.

Рыжаков А.В., Кукконен Н.А., Лозовик П.А. Определение интенсивности аммонификации и нитрификации в природных водах кинетическим методом // Вод. ресурсы. 2010. Т. 37, №1. С. 70–74.

Скопинцев Б.А. К изучению естественного самоочищения рек. Санитарная техника. 1933. N 6. C. 40–46.

Скопинцев Б. А. Об изменении содержания азота (N) и фосфора (Р) в терригенных взвешенных частицах в водной среде. Изв. Акад. Наук. Сер. Географич. и геофизич. 1948а. Т. 12. N 2. С. 107–121.

Скопинцев Б.А. Результаты применения некоторых методов определения органического вещества в морской воде. Тр. ГОИН. 1948б. Вып. 4(16). С. 3–17.

Скопинцев Б.А. О потреблении кислорода в природных водах стойкими органическими веществами. Гидрохим. Материалы. 1949. Т. 16. С. 61–78.

Скопинцев Б.А. Органическое вещество в природных водах (водный гумус). Тр. ГОИН. 1950а. Вып. 17 (29).

Скопинцев Б.А. Изменение некоторых химических и физических свойств природных вод при их длительном хранении. Гидрохим. Материалы. 1950б. Т. 17. С. 108–122.

Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая школа, 1984. 224 с.

Bhatla M. N., Gaudy A. F. Role protozoa in the diphasic exertion of BOD. J. San. Eng. Div. Proc. Amer. Soc. Civ. Eng. 1965. V. 91. N SA3. P. 63–88.

Bhide A. D. The concept of TOD and kinetics and nature of carbonaceous BOD reaction curve. Vishwakarma. 1967. V. 8. N 7. P. 36–45.

Gaudy A. F., Bhatla M. N., Follett R. H., Abu-Niaaj F. Factors affecting the existence of the plateau during the exertion of BOD. J. Water Poll. Contr. Fed. 1965. V. 37. N 4. P. 444–456.

Stones T. A study of the biochemical oxidation of carbonaceous matter. Wat. Poll. Contr. Fed. 1970. V. 69. N 6. P. 699–706.

References

Alekin O. A., Semenov A. D., Skopintsev B. A. Rukovodstvo po khimicheskomu analizu vod sushi [Manual on chemical analysis of land waters]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1973. 269 p.

Bazyakina N. A. Znachenie konstant skorosti potrebleniya kisloroda pri opredelenii biokhimicheskoi potrebnosti v kislorode [The role of constants of oxygen consumption rate in determining biochemical demand in oxygen]. Sanitarnaya tekhnika [Sanitary Engineering]. 1933. No. 2. P. 31–37.

Emmanuel’ N. M., Knorre D. G. Kurs khimicheskoi kinetiki [Chemical kinetics]. Moscow: Vysshaya shkola, 1984. 224 p.

Gotovtsev A. V. Opredeleniya BPK i koeffitsienta skorosti biokhimicheskogo potrebleniya kisloroda: monitoring, pryamaya i obratnaya zadachi, formuly, raschety i tablitsy [BOD and speed ratio of biochemical oxygen demand: monitoring, direct and inverse problems, formulas,

calculations, and tables]. Vodnye resursy [Water Resources]. 2016. Vol. 43, no. 6. P. 510–520.

Leonov A. V. Osobennosti kinetiki biokhimicheskogo potrebleniya kisloroda v prirodnykh i stochnykh vodakh [Kinetics of biochemical oxygen demand in natural

and waste waters]: DSc (Cand. of Chem.) thesis. Moscow: GOIN, 1974a. 240 p.

Leonov A. V. Obobshchenie, tipizatsiya i kineticheskii analiz krivykh potrebleniya kisloroda po dannym BPK-opytov [The generalization, typification, and kinetic analysis of the curves of oxygen consumption according to the BOD-experiments]. Okeanologiya [Oceanology]. 1974b. Vol. 14, iss. 1. P. 82–87.

Leonov A. V. Izuchenie kinetiki biokhimicheskogo potrebleniya kisloroda v probakh atlanticheskoi vody [The study of the kinetics of biochemical oxygen demand in samples of Atlantic water]. Okeanologiya [Oceanology]. 1977. Vol. 17, iss. 2. P. 243–252.

Leonov A. V., Berdavtseva L. B. Organicheskoe veshchestvo v vode Mozhaiskogo vodokhranilishcha: otsenka ego transformatsii po kineticheskim parametram BPK [Assessment of decomposition processes of organic matter from the BOD kinetic parameters on the example of the M ozhaisk reservoir]. Vodnye resursy [Water Resources]. 1986. No. 4. P. 111–127.

Leonov A. V., Berdavtseva L. B. Organicheskoe veshchestvo v vode Mozhaiskogo vodokhranilishcha: otsenka ego transformatsii po kineticheskim parametram BPK [Organic matter in the water of the Mozhaisk reservoir: an evaluation of its transformation from

the kinetic parameters of BOD]. Vodnye resursy [Water Resources]. 1990. No. 3. P. 63–80.

Lozovik P. A. Transformatsiya labil’nykh veshchestv i produktsionno-destruktsionnye protsessy v ozernykh ekosistemakh [Transformation of labile substances and production and destruction processes in lake ecosystems]. Ozernye ekosistemy: biologicheskie protsessy, antropogennaya transformatsiya, kachestvo vody: materialy V Mezhdunar. nauch. konf. (Minsk-Naroch’, 12–17 sent. 2016 g.) [Lake Ecosystems: Biol. Processes, Anthropogenic Transformation, Water Quality: Proceed. V Int. Sci. Conf. (Minsk-Naroch, September 12–17, 2016)]. Minsk: BGU, 2016. P. 158–160.

RD 52.24.420–2006. Biokhimicheskoe potreblenie kisloroda v vodakh. Metodika vypolneniya izmerenii sklyanochnym metodom [Biochemical oxygen consumption in waters. The light-and-dark-bottle measurement procedure]. Rostov-na-Donu: GKhI, 2006. 19 p.

RD 52.24.421–2012. Khimicheskoe potreblenie kisloroda v vodakh. Metodika izmerenii titrimetricheskim metodom [Chemical consumption of oxygen in waters. The measurement procedure by titrimetric method]. Rostov-na-Donu: Rosgidromet, 2012. 19 p.

Ryzhakov A. V., Kukkonen N. A., Lozovik P. A. Opredelenie intensivnosti ammonifikatsii i nitrifikatsii v prirodnykh vodakh kineticheskim metodom [The determination of the intensity of ammonification and nitrification in natural water by kinetic method]. Vodnye resursy [Water Resources]. 2010. Vol. 37, no. 1. P. 70–74.

Skopintsev B. A. K izucheniyu estestvennogo samoochishcheniya rek [On the study of rivers selfpurification]. Sanitarnaya tekhnika [Sanitary Engineering]. 1933. No. 6. P. 40–46.

Skopintsev B. A. Ob izmenenii soderzhaniya azota (N) i fosfora (R) v terrigennykh vzveshennykh chastitsakh v vodnoi srede [On the change of nitrogen (N) and phosphorus (P) in terrigenous suspended particles in aquatic environment]. Izv. Akad. nauk. Ser. geografich. i geofizich. [Bull. Acad. of Sciences. Geogr. Geophys. Ser.]. 1948a. Vol. 12, no. 2. P. 107–121.

Skopintsev B. A. Rezul’taty primeneniya nekotorykh metodov opredeleniya organicheskogo veshchestva v morskoi vode [The results of the application of some methods for the determination of organic substances in seawater]. Tr. GOIN [SOI Proceed.]. 1948b. Iss. 4(16). P. 3–17.

Skopintsev B. A. O potreblenii kisloroda v prirodnykh vodakh stoikimi organicheskimi veshchestvami [The consumption of oxygen in natural waters, persistent organic substances]. Gidrokhim. materialy [Hydrochem. Mat.]. 1949. Vol. 16. P. 61–78.

Skopintsev B. A. Organicheskoe veshchestvo v prirodnykh vodakh (vodnyi gumus) [Organic matter in natural waters (water humus)]. Tr. GOIN [SOI Proceed.].1950a. Iss. 17(29). 290 p.

Skopintsev B. A. Izmenenie nekotorykh khimicheskikh i fizicheskikh svoistv prirodnykh vod pri ikh dlitel’nom khranenii [The variation of some chemical and physical properties of natural waters at their long storage]. Gidrokhim. materialy [Hydrochem. Mat.]. 1950b. Vol. 17. P. 108–122.

Vinberg G. G. Intensivnost’ dykhaniya bakterii [Intensity of bacteria respiration]. Uspekhi sovremennoi biologii [Biol. Bull. Reviews]. 1946. Vol. 21, no. 3. P. 401–413.

Bhatla M. N., Gaudy A. F. Role protozoa in the diphasic exertion of BOD. J. San. Eng. Div. Proc. Amer. Soc. Civ. Eng. 1965. Vol. 91, no. SA3. P. 63–88.

Bhide A. D. The concept of TOD and kinetics and nature of carbonaceous BOD reaction curve. Vishwakarma. 1967. Vol. 8, no. 7. P. 36–45.

Gaudy A. F., Bhatla M. N., Follett R. H., Abu-Niaaj F. Factors affecting the existence of the plateau during the exertion of BOD. J. Water Poll. Contr. Fed. 1965. Vol. 37, no. 4. P. 444–456.

Stones T. A study of the biochemical oxidation of carbonaceous matter. Wat. Poll. Contr. Fed. 1970. Vol. 69, no. 6. P. 699–706.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/lim726

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2016