Биохимическое потребление кислорода (БПК)¶

Биохимическое потребление кислорода (БПК) — это количество кислорода, расходуемое на биохимическое окисление органических веществ, содержащихся в единице объёма воды, за определённый промежуток времени в аэробных условиях. БПК является одним из ключевых интегральных показателей качества воды, характеризующим содержание легкоокисляемых органических загрязнений и степень загрязнения водоёма органическими соединениями.

¶Сущность показателя

Показатель БПК основан на способности аэробных микроорганизмов использовать растворённый в воде кислород для разложения органических веществ. В процессе жизнедеятельности бактерии окисляют органику до углекислого газа и воды, потребляя кислород. Чем больше органических загрязнений содержится в воде, тем больше кислорода требуется микроорганизмам для их минерализации, и тем выше значение БПК.

Определение БПК проводится путём измерения концентрации растворённого кислорода в пробе воды до и после инкубации в темноте при стандартной температуре. Разница между начальным и конечным содержанием кислорода составляет величину БПК, выраженную в миллиграммах кислорода на литр (мг О₂/л).

¶Виды БПК

В зависимости от длительности инкубации различают несколько модификаций показателя:

• БПК₅ — биохимическое потребление кислорода за 5 суток. Наиболее распространённый и стандартизированный показатель, принятый в большинстве стран мира для контроля качества природных и сточных вод. За 5 суток окисляется около 70 % легкоокисляемых органических веществ.
• БПК₂₀ (полное БПК) — потребление кислорода за 20 суток. За этот период завершается практически полное окисление органических веществ, включая медленно разлагаемые соединения. Величина БПК₂₀ обычно в 1,5–2 раза выше БПК₅.
• БПКполн — теоретически полное потребление кислорода, соответствующее завершению всех биохимических процессов окисления органики.

¶Методика определения

Стандартный метод определения БПК регламентируется нормативными документами, в России — ГОСТ 31859-2012. Проба воды насыщается кислородом до концентрации, близкой к равновесной, затем помещается в герметичные склянки и инкубируется в термостате при температуре 20 °C в темноте (для исключения фотосинтеза водорослей). Для подавления нитрификации в пробу добавляют ингибитор — аллилтиомочевину.

Определение БПК требует соблюдения ряда условий: отсутствие токсичных веществ, ингибирующих жизнедеятельность микроорганизмов, достаточная концентрация растворённого кислорода (не менее 2 мг/л после инкубации), наличие адаптированной микрофлоры. При отсутствии собственной микрофлоры в пробу вносят «затравку» — активный ил или воду из действующего очистного сооружения.

¶Применение

БПК широко используется в следующих областях:

• Мониторинг природных водоёмов — для оценки санитарного состояния рек, озёр и водохранилищ. Предельно допустимая концентрация БПК₅ для водоёмов хозяйственно-питьевого назначения составляет 2 мг О₂/л, для культурно-бытового водопользования — 4 мг О₂/л.
• Контроль сточных вод — для оценки эффективности работы очистных сооружений и соблюдения нормативов сброса. Для бытовых сточных вод типичное значение БПК₅ составляет 150–300 мг О₂/л, для промышленных стоков может достигать тысяч мг О₂/л.
• Проектирование очистных сооружений — на основе БПК рассчитывается необходимая производительность аэротенков, биофильтров и других сооружений биологической очистки.
• Оценка самоочищающей способности водоёмов — сопоставление БПК с содержанием растворённого кислорода позволяет судить о способности водоёма перерабатывать органические загрязнения.

¶Ограничения показателя

БПК имеет ряд существенных ограничений. Показатель не отражает содержание трудноокисляемых органических веществ (гуминовых соединений, лигнина, некоторых синтетических полимеров), которые разлагаются крайне медленно. На величину БПК влияет токсичность воды: присутствие ядовитых веществ подавляет активность микроорганизмов и занижает результат. Кроме того, БПК не учитывает органику, окисляемую химическим путём, — для этого используется смежный показатель ХПК (химическое потребление кислорода). Соотношение БПК₅/ХПК характеризует долю биоразлагаемой органики и используется для оценки возможности биологической очистки сточных вод.

¶Смежные показатели

Наряду с БПК для характеристики органического загрязнения воды применяются:

• ХПК — химическое потребление кислорода, определяемое окислением пробы сильным окислителем (бихроматом калия). Всегда превышает БПК, так как учитывает и небиоразлагаемую органику.
• Перманганатная окисляемость — упрощённый вариант ХПК с использованием перманганата калия, применяется для слабозагрязнённых природных вод.

БПК остаётся одним из важнейших показателей в гидрохимии и экологическом контроле, позволяя оперативно оценивать уровень органического загрязнения водных объектов и эффективность очистки сточных вод.

¶Источники

• ГОСТ 31859-2012 «Вода. Метод определения химического потребления кислорода»
• Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. — М.: Химия, 1984.
• Фомин Г. С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. — М.: Протектор, 2000.