Введение
Испытание Винклера используется для определения концентрации растворенного кислорода в образцах воды. Растворенный кислород (D. О.) широко применяется в исследованиях качества воды и при текущей эксплуатации очистных сооружений для анализа степени насыщения кислородом. В ходе испытания в образец воды добавляют избыток соли марганца(II), йодид-ионов (I−) и гидроксид-ионов (OH−), что приводит к образованию белого осадка Mn(OH)2. Затем этот осадок окисляется кислородом, присутствующим в образце воды, в коричневый осадок, содержащий марганец в более высокой степени окисления (либо Mn(III), либо Mn(IV)). На следующем этапе добавляется сильная кислота (либо соляная, либо серная кислота) для подкисления раствора. Коричневый осадок затем окисляет йодид-ионы (I−) до йода. Количество растворенного кислорода прямо пропорционально количеству йода, определяемому при титровании тиосульфатным раствором. В настоящее время метод эффективно используется в его колориметрической модификации, где трехвалентный марганец, образующийся при подкислении коричневой суспензии, непосредственно реагирует с этилендиаминтетрауксусной кислотой, образуя розовый цвет. Поскольку марганец – единственный распространенный металл, дающий цветную реакцию с этилендиаминтетрауксусной кислотой, это также маскирует другие металлы, образуя с ними бесцветные комплексы.
История
Тест был первоначально разработан Людвигом Вильгельмом Винклером, в более поздней литературе упоминаемым как Лайош Винклер, во время работы в Будапештском университете над докторской диссертацией в 1888 году. Количество растворенного кислорода является показателем биологической активности водных масс. Фитопланктон и макроводоросли, присутствующие в водной массе, производят кислород посредством фотосинтеза. Бактерии и эукариотические организмы (зоопланктон, рыба) потребляют этот кислород в процессе клеточного дыхания. Результат этих двух механизмов определяет концентрацию растворенного кислорода, которая, в свою очередь, указывает на выработку биомассы. Разница между физической концентрацией кислорода в воде (или теоретической концентрацией при отсутствии живых организмов) и фактической концентрацией кислорода называется биохимическим потреблением кислорода. Тест Винклера часто вызывает споры, поскольку не обладает 100% точностью, и уровень кислорода может колебаться от анализа к анализу, несмотря на использование одного и того же образца.
Ограничения
Успех этого метода критически зависит от способа манипулирования образцом. На всех этапах необходимо предпринимать шаги для обеспечения того, чтобы кислород не попадал в образец и не удалялся из него. Кроме того, образец воды должен быть свободен от любых растворенных веществ, которые могут окислять или восстанавливать йод. Инструментальные методы измерения растворенного кислорода широко заменили регулярное использование метода Винклера, хотя этот метод все еще применяется для проверки калибровки приборов.
ПОД5
Для определения пятидневного биохимического потребления кислорода (BOD5) анализируют несколько разведений образца на содержание растворенного кислорода до и после пятидневной инкубации при 20 °C в темноте. В некоторых случаях для обеспечения стандартизированного микробного сообщества, поглощающего кислород при разложении органических веществ в образце, используются бактерии, известные как "затравка". Разница в концентрации растворенного кислорода и коэффициент разведения используются для расчета BOD5. Полученное значение (обычно выражается в частях на миллион или миллиграммах на литр) позволяет оценить относительную органическую загрязненность сточных вод или других загрязненных вод. Тест BOD5 является примером анализа, позволяющего определить содержание различных классов веществ в образце.
Бутылка Винклера
Бутылка Винклера – это лабораторная стеклянная посуда, специально предназначенная для проведения анализа по Винклеру. Эти бутылки имеют коническую верхнюю часть и плотно прилегающую пробку, что способствует исключению пузырьков воздуха при герметичном закрытии. Это важно, так как кислород, содержащийся в захваченном воздухе, будет учтен при измерении и повлияет на точность анализа.