DETERMINAREA INDICATORILOR CHIMICI DE POLUARE A APEI [612561]

DETERMINAREA INDICATORILOR CHIMICI DE POLUARE A APEI

O grupare deosebit de importantă în cadrul analizei chimice a apei o reprezint ă
aceea a indicatorilor de poluare. Elementele care fac parte din aceast ă grupă nu au
efecte nocive, toxice sau de altă natură asupra organismului uman ș i nici nu produc
modifică ri în caracteristicile apei care s ă poată fi eviden țiate cu u șurință și să limiteze
utilizarea acesteia. Unele din aceste elemente indicatoare se pot g ăsi în mod obi șnuit în
apele naturale, de aceea nu atât prin prezen ța lor cât mai ales prin modificarea brusc ă a
concentra ției, aceste elemente au rol indicator.
Din aceste categorii fac parte: oxige nul dizolvat, deficitul de oxigen și consumul
biochimic de oxigen, substan țele oxidabile, diversele forme de azot, fosfa ții și
hidrogenul sulfurat.

I. INDICATORII REGIMULUI DE OXIGEN

I.1. Determinarea oxigenului dizolvat în apă

Generalităț i: cantitatea de oxigen dizolvat ă în apă depinde de temperatura apei,
presiunea aerului ș i de conținutul în substan țe oxidabile și microorganisme. Sc ăderea
cantității de oxigen din ap ă duce la pierderea caracterului de prospe țime al acestuia,
dându-i un gust fad și făcând-o nepotabilă . De asemenea sc ăderea oxigenului reduce
capacitatea de autopurificare a apelor naturale favorizând persisten ța poluării cu toate
consecințele nedorite.

I.1.1. Metoda Winckler

Principiul metodei: oxigenul dizolvat în ap ă oxidează hidroxidul manganos la hidroxid
manganic, care în mediul acid scoate iodul din iodura de potasiu în cantitate echivalent ă
cu oxigenul dizolvat în ap ă și care se titrează cu tiosulfat de sodiu.

()4 2 2 4 SO Na OH Mn NaOH 2 MnSO + → +
()3 2 2 2 MnO H 1/2O OH Mn → +
Mn MnO () → +2 3 2 OH Mn MnO H 3 + 2 H 2O
manganit de mangan (brun)
Mn Mn O 3 + 3 H 2SO 4→Mn 2(SO 4)3 +3 H 2O
2 4 2 4 3 4 2 2I SO 2K 4MnSO 4KI ) (SO 2Mn + + → +
4NaI O S 2Na O S 4Na 2I6 4 2 3 2 2 2 + → +
Reactivi și material necesar:
• sulfat manganos (MnSO 4⋅6 H 2O) 50 % sau clorur ă manganoasă 40%;
• soluție alcalină de iodură: 30 g NaOH și 15 g KI se dizolv ă în câțiva ml de ap ă într-
un balon cotat de 100 ml, apoi se completeaz ă la semn cu apă distilată;
1

• amidon solu ție 0,5%: se cânt ărește 0,5 g amidon și se amestec ă cu câțiva ml ap ă
distilată până se obț ine o past ă, apoi se toarn ă peste această pastă 100 ml ap ă
distilată fierbinte. Dup ă ce s-a ră cit, se trece supernatantul clar în alt ă sticlă și se
conservă cu 0,125 g acid salicilic sau 2 pic ături de toluen;
• acid sulfuric diluat cu apă distilată 1:3 ;
• tiosulfat de sodiu 0,1 N se prepar ă cu apa distilat ă fiartă și răcită, apoi se conservă
cu 5 ml cloroform pentru 1 litru soluț ie sau 1 g NaOH. Factorul solu ției se face fa ță
de o soluție de bicromat de potasiu 0,1 N;
• tiosulfat de sodiu 0,025 N (N/40) se prepar ă din solu ția de tiosulfat 0,1 N prin
diluare;
• sticle de recoltare cu volum cunoscut de preferin ță sticle speciale Winckler
(250-280 ml).

Mod de lucru : pentru oxigenul dizolvat, apa se recolteaz ă în sticle separate și cu multă
grijă ca să nu se aereze în timpul manipul ărilor. Sticla se umple complet apoi se pune
dopul. Imediat se introduc cu aten ție 2 ml solu ție de sulfat sau clorur ă manganoasă și
2 ml solu ție alcalin ă de iodur ă de potasiu. Se pune dopul și se agită conținutul
flaconului. În prezen ța oxigenului se formeaz ă un precipitat brun – ro șcat, iar în absen ța
acestuia precipitatul r ămâne alb. Dup ă depunerea complet ă a precipitatului se elimin ă
cu atenție cca 10 ml din lichidul supernatant ș i se adaug ă 5 ml H 2SO 4 1:3.
Se pune dopul ș i se amestec ă bine pân ă ce precipitatul se dizolv ă complet. Se
transvazeaz ă conținutul cantitativ într-un flacon Erlenmayer și se titreaz ă cu o solu ție
de tiosulfat 0,025N pân ă la obținerea colora ției galben ă apoi se adaug ă 1 ml amidon ,
când se obț ine o colora ție albastră. Se continu ă titrarea pân ă la decolorarea complet ă a
culorii albastre a amidonului.

Calcul: mg O 2 /l = 0 1004 V0,2 f V
1−⋅ ⋅
V = ml soluț ie de tiosulfat de sodiu folosi ți la titrare;
f = factorul soluț iei de tiosulfat de sodiu 0,025 N;
0,2 = echivalentul în mg O 2 a unui ml de solu ție de tiosulfat 0,025 N;
V1 = cantitatea de ap ă de analizat recoltat ă, în ml;
4 = cantitatea de reactivi introdus ă pentru fixarea oxigenului, în ml.

I.1.2. Determinarea deficitului de oxigen din apă

Generalităț i: deficitul de oxigen este diferen ța dintre cantitatea de oxigen dizolvat în
apă în condiții de satura ție și cantitatea de oxigen g ăsită în proba de ap ă analizată . El
are mare importan ță în caracterizarea unei ape; cu cât deficitul de oxigen este mai mare
cu atât nivelul polu ării apei este mai crescut și pericolul pentru s ănătatea
consumatorilor, mai ridicat.
Principiul metodei: se face diferen ța dintre cantitatea de oxigen în condi ții de saturare
la temperatura apei de analizat ș i cantitatea de oxigen g ăsită în apă .
2

Mod de lucru: cunoscând cantitatea de oxigen dizolvat în ap ă, determinat mai sus și
cantitatea de oxigen în condi ții de satura ție după tabelul Winckler se determin ă
deficitul de oxigen din ap ă procentual.

Calcul: B100 A×
A = diferen ța dintre cantitatea de oxigen dizolvat la satura ție la
temperatura apei și cantitatea de oxigen g ăsită în apă ;
B = concentra ția în oxigen a apei în condi ții de satura ție după tabelul lui
Winckler la temperatura apei de analizat.

Tabelul Winckler

t00,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
-2 15,47 15,43 15,38 15,34 15,30 15,25 15,21 15,17 15,13 15,08
-1 15,04 15,00 14,96 14,92 14,88 14,84 14,80 14,78 14,74 14,68
0 14,64 14,60 14,56 14,52 14,48 14,44 14,40 14,36 14,32 14,26
1 14,24 14,20 14,16 14,12 14,08 14,04 14,10 13,97 13,93 13,89
2 13,85 13,81 13,78 13,74 13,71 13,67 13,68 13,68 13,56 13,53
3 13,49 13,49 13,42 13,38 13,35 13,31 13,28 13,24 13,21 13,17
4 13,14 13,11 13,07 13,04 13,01 12,94 12,95 12,91 12,88 12,84
5 12,81 12,78 12,74 12,71 12,68 12,64 12,61 12,58 12,55 12,51
6 12,48 12,45 12,42 12,39 12,36 12,33 12,30 12,24 12,24 12,21
7 12,18 12,15 12,12 12,09 12,06 12,03 12,01 11,98 11,95 11,92
8 11,89 11,86 11,84 11,81 11,78 11,75 11,73 11,70 11,67 11,65
9 11,62 11,59 11,57 11,54 11,78 11,48 11,46 11,43 11,40 11,38
10 11,35 11,32 11,30 11,27 11,51 11,22 11,20 11,17 11,15 11,12
11 11,10 11,08 11,05 11,03 11,25 10,98 10,96 10,93 10,91 10,88
12 10,86 10,84 10,81 10,79 11,00 10,74 10,72 10,69 10,67 10,65
13 10,62 10,60 10,57 10,55 10,76 10,50 10,48 10,46 10,44 10,41
14 10,39 10,37 10,35 10,33 10,53 10,28 10,26 10,24 10,22 10,20
15 10,18 10,16 10,14 10,12 10,31 10,07 10,05 10,03 10,01 9,99
16 9,97 9,99 9,93 9,91 9,89 9,87 9,84 9,82 9,80 9,97
17 9,76 9,74 9,72 9,70 9,68 9,66 9,64 9,62 9,60 9,58
18 9,56 9,54 9,52 9,50 9,48 9,46 9,46 9,43 9,41 9,39
19 9,37 9,35 9,33 9,32 9,30 9,28 9,26 9,23 9,23 9,21
20 9,19 9,17 9,16 9,14 9,12 9,10 9,09 9,07 9,05 9,04
21 9,02 9,00 8,99 8,97 8,95 8,93 8,92 8,90 8,80 8,97
22 8,85 8,83 8,82 8,80 8,78 8,76 8,75 8,73 8,71 8,70
23 8,68 8,66 8,65 8,63 8,62 8,60 8,58 8,57 8,55 8,54
24 8,52 8,50 8,48 8,47 8,46 8,44 8,43 8,41 8,40 8,38
25 8,37 8,35 8,34 8,32 8,31 8,29 8,28 8,26 8,25 8,23
26 8,22 8,21 8,19 8,18 8,16 8,15 8,14 8,12 8,11 8,09
27 8,08 8,07 8,05 8,04 8,02 8,01 8,00 7,98 7,97 7,95
28 7,94 7,93 7,90 7,88 7,88 7,84 7,86 7,84 7,83 7,81
3

29 7,80 7,79 7,76 7,75 7,73 7,72 7,71 7,71 7,70 7,68
30 7,67

I.2. Determinarea consumului biochimic de oxigen din apă (CBO 5)

Generalităț i. Consumul biochimic de oxigen este cantitatea de oxigen consumat ă de
microorganisme într-un interval de timp, pentru descompunerea biochimic ă a
substanțelor organice con ținute în ap ă. Timpul standard stabilit este de 5 zile la
temperatura de 200C. Consumul biochimic de oxigen se noteaz ă . 20
5 CBO
Principiul metodei: se determin ă oxigenul consumat timp de 5 zile de c ătre
microorganismele din ap ă prin diferen ța dintre cantitatea de oxigen dizolvat g ăsită în
proba de apă imediat și după 5 zile de la recoltare.
Determinarea CBO 5 se face pe proba de ap ă diluată și nediluat ă.
Modul de lucru:
• determinarea pe proba de ap ă nediluat ă
În două sticle cu volum cunoscut se recolteaz ă apa de analizat, în acelea și
condiții ca pentru determinarea oxigenului dizo lvat. Într-una din sticle se fixeaz ă
oxigenul (vezi determinarea oxigenului dizolvat), iar cea de-a doua se p ăstrează la
întuneric la temperatura de cca 200C, timp de 5 zile. În sticla în care s-a fixat oxigenul
se efectueaz ă determinarea a șa cum s-a ară tat la determinarea oxigenului dizolvat.
După 5 zile se determin ă oxigenul dizolvat în cea de a doua sticl ă în acelea și condiț ii ca
și pentru prima sticl ă.
Calcul: mg CBO 5/ l = A – B
A = cantitatea în mg oxigen /l existent în proba de ap ă în momentul recolt ării;
B = cantitatea de oxigen în mg/l g ăsit în proba de ap ă după 5 zile.
• determinarea pe proba de ap ă diluată
Într-un balon cotat de 1000 ml se introduce apa de dilu ție, aproximativ 3/4 din
balon apoi se adaug ă apa de analizat în cantitate anumit ă și se completeaz ă la semn cu
apa de dilu ție. Se omogenizeaz ă ușor și cu ajutorul unui sifon se umplu 2 sticle Wincker
cu volum cunoscut. Într-una din sticle se determin ă oxigenul dizolvat, imediat (vezi
determinarea oxigenului dizolvat), iar cea de-a doua sticl ă se pune la incubat timp de 5
zile, la întuneric ș i 200C, după care se determin ă oxigenul dizolvat.
Paralel cu probele se determin ă CBO 5 pentru apa de dilu ție în acelea și condiț ii
ca și proba. Apa de dilu ție nu trebuie să aibă un consum propriu de oxigen mai mare de
0,2 mg/l.
Calcul: () ( )[] D b a B – A /l CBO mg5 −− =
4

A = cantitatea de oxigen dizolvat în mg/l determinat ă în apa de analizat diluat ă
imediat dup ă efectuarea dilu ției;
B = cantitatea de oxigen dizolvat în mg/l determinat ă în apa de analizat diluat ă,
după 5 zile;
a = cantitatea de oxigen dizolvat în mg/l din apa de dilu ție, determinat imediat
după efectuarea dilu ției;
b = cantitatea de oxigen dizolvat în mg/l din apa de dilu ție, după 5 zile;
D = factorul de dilu ție.
Observaț ii: C a a pă de diluție se poate folosi apa de la robinet declorinat ă sau apa
bazinului receptor. Apa de dilu ție înainte de a se folosi trebuie saturat ă cu oxigen prin
aerare timp de 24 de ore cu agitator magnetic sau prin vânturare de 30-40 de ori.

I.3. Determinarea substan țelor oxidabile din ap ă (CCO)

Generalităț i: substan țele oxidabile din ap ă, sau consumul chimic de oxigen (CCO) sunt
substanțele ce se pot oxida atât la rece cât și la cald, sub ac țiunea unui oxidant.
Oxidabilitatea reprezintă cantitatea de oxigen echivalent ă cu consumul de oxidant.
Substanțele organice sunt oxidate la cald, iar cele anorganice la rece. Cre șterea cantit ății
de substan țe organice în ap ă sau apari ția lor la un moment dat este sinonim ă cu poluarea
apei cu germeni care întov ărășesc de obicei substan țele organice. În orice caz prezen ța
lor în ap ă favorizeaz ă persisten ța timp îndelungat a germenilor, inclusiv a celor
patogeni.

I.3.1. Metoda cu permanganat de potasiu

Principiul metodei: permanganatul de potasiu oxideaz ă substanțele organice din ap ă în
mediu acid ș i la cald, iar permanganatul r ămas în exces se determin ă cu acid oxalic.
O 8H 10CO SO K 2MnSO SO 3H O C 5H 2KMnO2 2 4 2 4 4 2 4 2 2 4 + + + → + +
Reactivi:
• permanganat de potasiu, solu ția 0,01 N se prepar ă din 0,316 g permanganat de
potasiu, care se dizolv ă în câțiva ml de ap ă distilată , într-un balon cotat de 1000 ml
și se completeaz ă la semn cu apă distilată;
• acid oxalic solu ție 0,01 N
• acid sulfuric 1:3 diluat cu apă distilată
• hidroxid de sodiu 30%.
Mod de lucru:
• în cazul unui con ținut de cloruri în apă sub 300 mg/l
100 ml ap ă de analizat se introduce într-un flacon Erlenmayer preg ătit în prealabil f ără
urme de substan țe organice, peste care se adaug ă 5 ml H 2SO 4 1:3 ș i 10 ml permanganat
de potasiu exact m ăsurați. Se fierbe pe sită exact 10 minute din momentul când începe
fierberea. Se îndep ărtează vasul de pe sit ă și se adaug ă în soluția fierbinte 10 ml acid
5

oxalic exact m ăsurați. Soluția decolorată se titreaz ă cu permanganat de potasiu pân ă la
apariț ia colorației slab roz persistent ă.
Calcul: mg KMnO 4 / l =()[]
32 1 1000 316 , 0
VV f V V ⋅ ⋅ − +
V = cantitatea în ml de permanganat de potasiu ad ăugată inițial în prob ă;
V1 = ml de permanganat de potasiu 0,01 N folosiț i la titrarea probei;
V2 = ml de acid oxalic ad ăugați în probă pentru decolorare;
f = factorul soluț iei de permanganat de potasiu;
0,316 = echivalentul în mg KMnO 4 a unui ml de solu ție de KMnO 4 0,01 N;
V 3 = cantitatea de ap ă de analizat luat ă în lucru, în ml.
• în cazul unui con ținut de cloruri în apă peste 300 mg/l
100 ml ap ă de analizat se introduce într-un flacon Erlenmayer peste care se adaug ă
0,5 ml NaOH 30% și 10 ml KMO 4 exact m ăsurați. Se fierbe 10 minute pe sit ă, din
momentul când a început fierberea. Se las ă apoi să se răcească la aproximativ 700C și se
adaugă în probă 5 ml H 2SO 4 1:3 și 10 ml acid oxalic 0,01 N exact m ăsurați. Se titreaz ă
cu permanganat de potasiu pân ă când lichidul incolor a c ăpătat o colora ție slab roz.
Calcul: același ca la punctul anterior.
I.3.2. Metoda cu bicromat de potasiu

Principiul metodei: substanțele oxidabile din ap ă sunt oxidate de bicromat de potasiu
în mediu de acid sulfuric, la cald, iar excesul de bicromat este titrat cu sare Mohr în
prezența feroinei ca indicator.

Reactivi și material necesar:
• acid sulfuric d = 1,84;
• sulfat de argint cristalizat;
• soluție indicator de feroin ă: 1,485 g 1- 10 ortofenantrolin ă și 0,695 g sulfat feros
(FeSO 4⋅7 H 2O) se dizolv ă în câțiva ml de ap ă distilată într-un balon cotat de 100 ml
și se completeaz ă la semn cu apă distilată;
• bicromat de potasiu solu ție 0,25 N:12,2588 g bicromat de potasiu uscat la 1050 timp
de 2 ore, se dizolv ă în câțiva ml de ap ă distilată într-un balon cotat de 100 ml. Se
diluează până la semn cu apă distilată;
• sulfat feroamoniacal (sare Mohr) 0,25 N: 98 g sulfat feroamoniacal
() ( )[ ]O H 6 NH SO Fe2 24 24 ⋅ se dizolv ă în câțiva ml ap ă distilată într-un balon cotat
de 1000 ml, se adaug ă 20 ml H 2SO 4 concentrat, se r ăcește și se completeaz ă apoi
până la sem n cu ap ă distilată . Această soluție se standardizeaz ă față de soluția de
bicromat de potasiu astfel: 25 ml solu ție de bicromat 0,25 N se introduc într-un
flacon Erlenmayer de 250 ml, se adaug ă 20 ml H 2SO 4 concentrat, se lasă să se
răcească și se dilueaz ă de cca 3 ori cu ap ă. Se titrează cu soluție de sare Mohr în
prezența a 2-3 pică turi de feroin ă, virajul se ob ține de la galben la ro șu, trecând prin
nuanța de verde.
6

titrare la folositi Moh r sare ml0,25 O mlKCrea Normalitat7 2
×=
• un refrigerent cu reflux.

Mod de lucru: 50 ml ap ă de probă se introduc într-un balon cu fundul rotund de
250 ml peste care se adaug ă 25 ml bicromat de potasiu 0,25 N și 75 ml H 2SO 4 conc. Se
adaugă cu grijă 2 bucăți piatră ponce și 1 g Ag 2SO 4 cristale. Se ata șează balonul la
refrigerentul cu reflux ș i se fierbe timp de 2 ore. Se ră cește balonul, se diluează
cantitatea de cca 3 ori cu ap ă distilată și se titreaz ă excesul de bicromat de potasiu cu
soluție de sare Mohr în prezen ța a 2-3 pică turi de feroin ă. Paralel cu proba se face o
probă martor care se prelucreaz ă în acelea și condiț ii folosind ap ă distilată.

Calcul: ()[]
VC 8000 Mohr sare de solutiei n b aCCOmg/l− × ⋅ −=
a = ml solu ție sare Mohr folosi ți pentru titrarea probei martor;
b = ml solu ție sare Mohr folosi ți pentru titrarea probei;
C = corec ția pentru cloruri care se calculeaz ă (mg/l cloruri × 0,23);
V = cantitatea de ap ă de analizat luat ă în lucru, în ml.

Observaț ii: se introduce în formulă corecția pentru clor numai în cazul când nu s-a
adăugat sulfat de argint în proba de ap ă, care are rolul de a îndep ărta clorurile care
interferă la determinare.
7