TESTUL DE EVALUARE A CO₂ (Metoda C.4-C)

1. PRINCIPIUL METODEI

Un volum masurat de mediu mineral inoculat, ce contine o concentratie cunoscuta de substanta de testat (10-20 mg COD sau TOC/l) ca unica sursa nominala de carbon organic, este aerat prin trecerea aerului fara dioxid de carbon la o viteza controlata, la intuneric sau la lumina difuza. Degradarea este urmarita timp de 28 zile prin determinarea dioxidului de carbon produs, care este absorbit de hidroxidul de bariu sau de sodiu si este masurata prin titrarea hidroxidului ramas sau drept carbon anorganic. Cantitatea de dioxid de carbon produs de substanta de testat (corectata cu cea derivata din martorul cu inocul) este exprimata ca procent de ThCO₂. Gradul de biodegradare poate fi de asemenea calculat din analizele COD suplimentare, facute la inceputul si la sfarsitul incubatiei.

2. DESCRIEREA METODEI

2.1. Aparatura

(a) Vase de 2-5 litri, fiecare prevazut cu un tub de aerare (cu un capat ajungand aproape de fundul vasului si cu celalalt iesind din vas);

(b) Agitatoare magnetice, cand se testeaza substante putin solubile;

(c) Vase pentru absorbtia gazului

(d) Dispozitiv pentru controlul si masurarea debitului de aer;

(e) Aparatura pentru absorbtia dioxidului de carbon, pentru prepararea aerului care nu contine dioxid de carbon; ca alternativa, se poate utiliza un amestec de oxigen fara CO₂ si azot fara CO₂, din cilindrii de gaze, in proportie corecta (20% O₂ : 80% N₂ );

(f) Dispozitiv pentru determinarea dioxidului de carbon, fie titrimetric, fie printr-una din analizele carbonului anorganic;

(g) Dispozitiv de filtrare cu membrana (optional);

(h) Analizor de COD (optional).

2.2. Prepararea mediului mineral

Pentru prepararea solutiilor stoc, vezi 1.6.2.

Se amesteca 10 ml de solutie (a) cu 800 ml apa de dilutie, se adauga cite 1 ml din solutiile (b) - (d) si se completeaza pana la un 1 litru cu apa de dilutie.

2.3. Prepararea si preadaptarea inoculului

Inoculul poate proveni de la o varietate de surse: namol activ; efluenti menajeri; ape de suprafata; sol sau un amestec al acestora.

Vezi 1.6.4., 1.6.4.1., 1.6.4.2. si 1.6.5.

2.4. Pregatirea vaselor

Ca exemplu, urmatoarele volume si cantitati sunt indicate pentru vase de 5 litri ce contin 3 l de suspensie. Daca sunt folosite volume mai mici se modifica valorile in concordanta, dar se va avea grija ca dioxidul de carbon format sa poata fi masurat cu precizie.

In fiecare vas de 5 litri se introduc 2400 ml mediu mineral. Se adauga un volum adecvat de namol activ preparat (vezi 1.6.4.1. si 1.6.5.) pentru a rezulta o concentratie de materii in suspensie de cel mult 30 mg/l in 3l de amestec final inoculat. Ca alternativa, mai intai se dilueaza namolul preparat pentru a rezulta o suspensie de 500-1000 mg/l in mediul mineral, inainte de adaugarea unei anumite cantitati la continutul unui vas de 5 litri, pentru a obtine o concentratie de 30 mg/l; aceasta asigura o precizie mai mare. Pot fi folosite alte surse de inocul (vezi 1.6.4.2.).

Se aereaza peste noapte acest amestec inoculat, cu aer, fara CO₂, pentru a purifica sistemul de dioxid de carbon.

Se adauga materialul de testat si substanta de referinta, separat, la volume cunoscute de solutii stoc, pentru a replica vasele de testare, care sa contina concentratiile realizate prin adaugarea de substante chimice, de 10 pana la 20 mg COD sau TOC/l; se lasa unele vase fara adaugare de substante chimice, fiind folosite drept controale de inocul. Substantele testate putin solubile se adauga direct in vas in functie de greutate sau volum sau sunt manipulate asa cum s-a descris in Anexa III.

Daca se cere, se foloseste un vas de testare pentru a verifica posibilul efect inhibitor al substantei chimice de testat, prin adaugarea atat a substantei testate, cat si a substantei de referinta, in aceleasi concentratii ca si cele prezente in alte vase.

De asemenea, daca se cere, se foloseste un vas steril pentru a verifica daca substanta de testat este degradata abiotic, prin folosirea unei solutii neinoculate de substanta chimica (vezi 1.6.6.). Se sterilizeaza prin adaugarea unei substante toxice intr-o concentratie adecvata.

Se aduc volumele de suspensii din toate vasele la 3 litri, prin adaugarea de mediu mineral inainte de aerare cu aer fara CO₂. Optional, pot fi luate probe pentru analiza COD (vezi Anexa II.4.) si/sau pentru analize specifice. Se conecteaza vasele de absorbtie la aerisirile vaselor.

Daca se foloseste hidroxid de bariu, se conecteaza trei vase de absorbtie, fiecare continand 100 ml de solutie de hidroxid de bariu 0,0125 M, in serie, cu fiecare dintre vasele de 5 litri. Solutia trebuie sa fie fara sulfat si carbonat precipitat iar concentratia sa trebuie determinata imediat inainte de utilizare. Daca se foloseste hidroxid de sodiu, se conecteaza doua dispozitive de prindere, cel de-al doilea actionand ca un control pentru a demonstra ca tot dioxidul de carbon a fost absorbit in primul. Se adauga 200 ml de hidroxid de sodiu 0,05 M la fiecare vas, ceea ce este suficient pentru a absorbi cantitatea totala de dioxid de carbon degajata, cand substanta de testat este complet degradata. Solutia de hidroxid de sodiu, chiar cand este proaspat preparata, va contine urme de carbonati; aceasta este corectata prin deducerea carbonatului din proba martor.

2.5. Numarul de vase pentru o testare tipica

Vasele 1 si 2: Suspensie de testat

Vasele 3 si 4: Martor cu inocul

Vasul 5 Procedura martor

De preferinta si cand este necesar, se folosesc:

Vasul 6 Martor steril abiotic

Vasul 7 Martor toxicitate

Vezi de asemenea 1.6.7.

2.6. Efectuarea testului

Se incepe testul prin barbotarea aerului fara CO₂ prin suspensie la o viteza de
30-100 ml/min. Se preleveaza periodic probe din absorbantul dioxidului de carbon, pentru analizarea continutului de CO₂. In timpul primelor zece zile este recomandat ca analizele sa fie efectuate in fiecare a doua sau a treia zi si apoi in fiecare a cincea zi pana la a 28-a zi, astfel incat perioada ferestrei de 10 zile sa poata fi identificata.

In a 28-zi se preleveaza probe (optional) pentru determinarea COD si/sau analize specifice, se masoara pH-ul suspensiei si se adauga 1 ml acid clorhidric concentrat la fiecare vas; se aereaza vasele peste noapte pentru a elimina dioxidul de carbon prezent in suspensia testata. In ziua a 29-a se face ultima analiza de evaluare a dioxidului de carbon.

In zilele in care se determina CO₂, se deconecteaza vasul cu hidroxid de bariu cel mai apropiat de vasul de testare si se titreaza solutia de hidroxid cu HCl 0,05 M, folosind fenolftaleina ca indicator. Se muta vasul cu absorbant ramas pe un loc mai apropiat de vasul de testare si se pune un nou vas cu absorbant ce contine 100 ml hidroxid de bariu proaspat 0,0125 M in capatul indepartat al seriei. Se fac titrari cand e necesar, de exemplu, cand se vede un precipitat important in primul dispozitiv de prindere si inainte de orice, este evident, in a doua perioada, cel putin saptamanal. Ca alternativa, cand se foloseste NaOH ca absorbant, se ia cu o seringa o mica proba (depinzand de caracteristicile analizorului de carbon folosit) de solutie de hidroxid de sodiu din vasul cu absorbant mai apropiat de vasul de testare. Se injecteaza proba in partea anorganica (CI) a analizorului de carbon pentru analiza directa a dioxidului de carbon degajat.

Se analizeaza continutul celei de-a doua trepte de absorbtie, numai la sfarsitul testului, pentru a corecta orice depasire a dioxidului de carbon.

3.DATE SI RAPORTARE

3.1.Interpretarea rezultatelor

Cantitatea de CO₂ captata de absorbant, cand este titrata, este data de formula:

mg CO₂ = (100 x C_B - 0,5 x V x C_A) x 44

unde:

V = volumul de HCl folosit pentru titrarea a 100 ml de absorbant (ml),

C_B = concentratia solutiei de hidroxid de bariu (M),

C_A = concentratia solutiei de acid clorhidric (M),

daca C_B este 0,0125 M si C_A este 0,05 M, titrarea a 100 ml hidroxid de bariu este de
50 ml, cantitatea de CO₂ este data de formula:

x 44 x ml HCl titrat = 1,1 x ml HCl

Astfel, in acest caz, pentru a converti volumul de HCl titrat in mg CO₂ produs, factorul este 1,1.

Se calculeaza cantitatile de CO₂ produs de inoculul singur si de inocul plus substanta de testat, folosind respectivele valori titrate si diferenta este cantitatea de CO₂ produsa numai de substanta de testat singura.

De exemplu, daca inoculul singur se titreaza cu 48 ml si inoculul plus substanta de testat cu 45 ml,

CO₂ de la inocul = 1,1 x (50-48) = 2,2 mg

CO₂ de la inocul plus substanta de testat = 1,1 x (50-45) = 5,5 mg

si astfel, cantitatea de CO₂ produsa de substanta de testat este de 3,3 mg.

Procentul de biodegradabilitate este calculat din formula

mg CO₂ produs x 100

% degradare =

ThCO₂ x mg substanta de testat adaugata

sau

mg CO₂ produs x 100

% degradare =

mg TOC adaugat in test x 3,67

3,67 fiind factorul de conversie (44/12) de la carbon la dioxid de carbon.

Se calculeaza procentul de degradare, dupa orice interval de timp prin adaugarea la procentul teoretic de indepartare a CO₂( ThCO₂) a valorilor calculate pentru fiecare din zilele in care indepartarea CO₂ a fost masurata.

Pentru vasele cu hidroxid de sodiu se calculeaza cantitatea de dioxid de carbon produs, exprimat ca CI (mg), prin inmultirea concentratiei de CI in absorbant cu volumul de absorbant.

Se calculeaza procentul de degradare din:

mg CI din vasul test - mg CI din proba martor

% de ThCO₂ = x100

mg TOC adaugat ca substanta de testat

Se calculeaza COD indepartat (optional) asa cum e descris la 1.7. Se inregistreaza aceste rezultate si toate celelalte rezultate pe fisele de date prevazute.

3.2. Validarea rezultatelor

Continutul de CI al suspensiei de substanta de testat in mediul mineral la inceputul testului trebuie sa fie mai mic decat 5% din CT, iar CO₂ total din martorul cu inocul, la sfarsitul testului nu va depasi in mod normal media de 40mg/l. Daca se obtin valori mai mari de 70 mg CO₂ /litru, datele si tehnica experimentala vor fi examinate in amanunt.

Vezi de asemenea 1.5.2.

3.3. Raportarea

Vezi 1.8.

4. FISA DE DATE

Un exemplu de fisa de date este dat in continuare.