Купить ГОСТ Р 56989-2016 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее
Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"
Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.
Приводит обзор испытаний биоразлагаемости для водных сред, стандартизированных международной организацией по стандартизации (ИСО), и дает рекомендации по их применению. В приложении А представлены руководства ОЭСР по определению биоразлагаемости для водных сред, так как иногда данные руководства идентичны стандартам ИСО или являются полезным дополнением. Также ингибиторные испытания с бактериальным или смешанным бактериальным инокулятом включены в настоящий стандарт, так как возможная токсичность на инокуляте при выборе метода испытаний и его проведении является важной информацией. Полезно определить токсичность бактерий заранее используя инокулят, схожий с тем, который планировали использовать для испытания биоразлагаемости перед началом испытаний.
Идентичен ISO/TR 15462:2006
1 Область распространения
2 Термины и определения
3 Оценки и рекомендации
Приложение А (справочное) Сравнение международных стандартов ИСО и Руководств ОЭСР
Библиография
Дата введения | 01.02.2017 |
---|---|
Добавлен в базу | 01.02.2017 |
Актуализация | 01.01.2021 |
29.06.2016 | Утвержден | Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии | 736-ст |
---|---|---|---|
Разработан | ФГУП ВНИИ СМТ | ||
Издан | Стандартинформ | 2016 г. |
Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
2016/
ISO/TR 15462:2006
Оценка биоразлагаемости органических соединений в водной среде
Выбор метода оценки
(ISO/TR 15462:2006, ЮТ)
Издание официальное
ш
Москва
Стандартинформ
2016
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий» (ФГУП «ВНИИ СМТ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 326 «Биотехнологии»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 июня 2016 г. № 736-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/TR 15462:2006 «Качество воды. Оценка биоразлагаемости органических соединений в водной среде. Выбор метода оценки» (ISO/TR 15462:2006 «Water quality — Selection of tests for biodegradability», IDT).
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
© Стандартинформ, 2016
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
ГОСТ P 56989—2016
ций перегнившего ила и различных продолжительностей испытаний доступно два метода испытаний токсичности при различных условиях, методы испытаний по международным стандартам ИСО 13641-1 и ИСО 13641-2. Результаты данных исследований токсичности можно использовать не только для выбора наилучших методов испытаний биоразлагаемости и правильных концентраций, но и для предсказывания токсичного действия испытуемого вещества на станциях водоочистки и в метатенках. В данном случае следует упомянуть метод испытаний замедления нитрификации (ИСО 9509), который позволяет предсказать токсичное воздействие на чувствительный процесс микробной нитрификации.
Также существуют стандартизированные методы, использующие чистые культуры бактерий. Например, международный стандарт ИСО 10712 использует Pseudomonas putida, международный стандарт ИСО 11348 (все части) использует люминесцентную бактерию Vibrio fischeri. Использование данных методов не рекомендуют, так как полученные эффективные концентрации могут значительно отличаться от тех, которые могут быть в реальных условиях. Причиной может быть то, что испытуемое вещество может быть токсичным для использовавшегося при испытании вида, но не для более устойчивого микробного сообщества бактерий активного ила. Существует риск, что для многих веществ предсказанное сильное ингибиторное воздействие в реальности не будет проявляться и, следовательно, используемые во время испытаний низкие концентрации не будут предпочтительными для обычных аналитических методов.
Так как существуют различия между сложностью, продолжительностью, качеством результатов и стоимостью различных испытаний, данные факторы следует учитывать при выборе методов испытаний или стратегии проведении испытаний перед началом проведения исследований. Выбор метода испытаний обычно зависит от целей проведения испытаний или от законодательных требований, которые должны быть выполнены, но также может зависеть от физических и химических свойств испытуемого химического вещества. Например, летучие испытуемые соединения могут быть испытаны только в закрытых системах, таких как в международных стандартах ИСО 10707, ИСО 10708 или ИСО 11593. Нерастворимые и плохорастворимые химические вещества могут быть оценены любым методом, основанным на определении DOC. Руководство по подготовке к испытанию таких сложных веществ приведено в международном стандарте ИСО 10643.
Обычно испытание биоразложения начинают с метода, использующего низкую плотность клеток, для ответа на вопрос, является ли испытуемое соединение биоразлагаемым в какой-нибудь среде. В таких простых испытаниях партиями полученное низкое или нулевое значение биоразложения в некоторых случаях может быть достаточным. В обратном случае может быть применен метод испытания с большей плотностью клеток, более длительной продолжительностью испытаний или с предварительным воздействием инокулята на химическое вещество. Если ожидается, что испытуемое вещество не подвержено биоразложению, имеет смысл начать с метода испытаний, использующего улучшенные условия, и выяснить, существует ли вообще возможность биоразложения или распада. Предварительно подготовленный инокулят может быть получен при одном из методов испытаний в соответствии с международными стандартами ИСО 9887 или ИСО 9888, использующими инокулят с высокой плотностью. По причине своей сложности такие методы испытаний, как метод симулирования активного ила (ИСО 11733) или метод, использующий речную модель (ИСО 14592-2), обычно не используют, пока не проведены более простые методы испытаний. Методы испытания биоразложения при анаэробных условиях или условиях морской среды проводят по специальному запросу, если требуется данная информация.
Для типовых исследований химических веществ значительной важностью обладает стратегия проведения испытаний Программы OECD по испытанию химических веществ. В приложении А приведены Руководства OECD, применяемые для испытаний биоразложения, и представлено их сравнение с международными стандартами ИСО. Методы, приведенные в данных руководствах, в целом схожи с международными стандартами ИСО, но международные стандарты являются более точными и четкими, чем руководства OECD.
Стратегия OECD заключается в том, чтобы в начале испытаний использовать простые методы с низкой плотностью клеток, то есть так называемые методы испытаний быстрого биоразложения, которые требуют следующих условий:
7
a) использование принятого стандартизированного метода испытаний, такого как руководство OECD 301A-F, или соответствующего метода испытаний ИСО такого же качества;
b) инокулят не подвергался предварительному воздействию;
c) испытания должны быть закончены за 28 дней;
d) используют один из следующих параметров: DOC, BOD или выделившийся диоксид углерода.
Данные предельные значения достигаются в течение 10 дней после начала фазы разложения,
данное время определяют как время, когда степень минерализации превышает 10 % и как конец лаг-фазы. Предельные значения, которые должны быть достигнуты в течение данного времени, называют «10-дневным интервалом». Предельные значения достигаются при уменьшении DOC в сравнении с измеренной стартовой концентрацией больше 70 %, вычисленной BOD больше или равного 60 % от теоретически рассчитанного (ThOD) или количества выделившегося диоксида углерода больше или равного 60 % от теоретически рассчитанного (ThC02).
Предполагают, что в случае выполнения приведенных условий «10-дневного интервала» полная минерализация также произойдет в природных условиях в течение 28 дней или в течение разумного времени. Данный факт может быть проверен при дальнейшим испытании, при котором в оставшееся время будет достигнута фаза плато, т. е. стадия, при которой разложение завершено, или сравнением результатов испытаний в более строгих условиях на первичную биоразлагаемость, или получением информации из реальной окружающей среды. Вещество получает метку «полностью биоразлагаемый» если выполнены приведенные критерии, в таком случае не требуется определение полной биоразлагаемости при других, более строгих, условиях испытания или в течение 28 дней при испытании на быстрое биоразложение. Данное допущение, однако, является разумным только для чистых химических веществ, но не обязательно будет верным для смесей химических веществ или химических веществ со значительной долью примесей. По этой причине химические вещества должны быть испытаны в как можно более чистой форме. С другой стороны, проведение испытаний поведения химических веществ в окружающей среде в соответствии с законами часто требуется проводить с использованием реально выпускаемой продукции со всеми примесями.
Следующим шагом для веществ, не являющихся быстро биоразлагаемыми, является необходимость показать первичную биоразлагаемость. Вещество считается первично биоразлагаемым, если при соответствующем методе испытаний оно показало полное биоразложение (минерализацию). Такие вещества не являются стойкими и, как предполагают, должны разлагаться в водной среде в среднесрочной или долгосрочной перспективе, например, на станциях водоочистки или в других природных условиях. Два основных метода испытаний на первичную биоразлагаемость — это руководства OECD 302 А и В, соответствующие международным стандартам ИСО 9887 и ИСО 9888. Также они могут быть использованы для целей предварительного воздействия на инокулят в других методах испытаний, например, в методах испытаниях международных стандартов ИСО 9408, ИСО 9439 или ИСО 14593.
Последняя группа испытаний в соответствии с концепцией OECD включает в себя методы испытаний с симуляцией, которые воспроизводят в лаборатории как можно ближе определенные природные условия, таким образом они дают более широкую и качественную информацию по механизму разложения веществ в природных условиях в сравнении с обычными испытаниями партиями. Однако существует не много стандартизованных методов испытаний. Наиболее известные методы испытаний, симулирующие активный ил (ИСО 11733), которые соответствуют OECD 303.
Другими методами испытаний в данной группе являются методы испытаний при помощи биопленки (OECD 303 В) и методы испытаний при низких концентрациях (международные стандарты (ИСО 14592-1 и ИСО 14592-2), которые симулируют водные поверхности.
Метка «полностью биоразлаемое» является важным критерием для многих целей в области испытаний продукции. Полностью биоразлагаемое вещество, как предполагают, должно быстро и полностью разлагаться в любых аэробных условиях окружающей среды, в особенности в сточных водах станций водоочистки. Дальнейшие испытания биоразложения по этой причине не являются необходимыми и может быть снижена необходимость других экологических параметров, таких как биоаккумуляция и экотоксичность. Опыт, полученный в последние десятилетия при испытании множества веществ, показал, что существующие критерии биоразлагаемости не являются бесспорными. Исследования по испытаниям синтетических моющих средств и основных химических веществ, проведенные для Европейского законодательства, показали, что продукция, которая не выполнила критерии «полностью биоразлага-8
емое», как выяснилось, в достаточной степени удаляется в условиях реальной окружающей среды и в методах испытаниях, использующих симуляцию. Критерии OECD для «полностью биоразлагаемого» вещества кажутся слишком строгими; по этой причине наиболее последние Европейские Регламенты по испытанию синтетических моющих средств больше не подразумевает «10-дневный период». Синтетическое моющее средство может рассматриваться как биоразлагаемое при условии, что при стандартном методе испытаний, основанном на BOD или выделении диоксида углерода, предельные значения больше или равные 60 % достигаются в течение 28 дней. Кроме того, необходимо учитывать, что синтетические моющие средства являются смесью различных химических соединений, а не чистыми химическими веществами. Поэтому биоразлагаемость моющих средств следует рассматривать иначе, чем биоразлагаемость чистых химических соединений.
Группа экспертов сравнила результаты испытаний полной биоразлагаемости, результаты испытаний первичной биоразлагаемости, испытаний, симулирующих различные условия, и данные из реальной окружающей среды (см. [1]). Вещества, которые достигли заданного уровня, равного 70 % DOC и больше или равного 60 % BOD или выделения диоксида углерода, в методах испытаний на полную биоразлагаемость были сопоставлены с высоким уровнем минерализации в испытаниях (больше 90 % снижения DOC или больше 75 % BOD или выделения диоксида углерода после 28 дней) или в окружающей среде. Статистические исследования более 800 результатов испытаний химических веществ показали, что выполнение условий «10 дневного периода» не давало примерно в одном случае из трех реального прогноза полной минерализации или из-за ложно-положительных, или из-за ложно-негативных возможных интерпретаций. При использовании в качестве показателя снижение DOC критерий полного биоразложения больше 70 % за 10 дней обычно достигался легче, чем при использовании потребления кислорода или выделения диоксида углерода, так как данные аналитические параметры базируются на конечном продукте, а не только на снижении количества вещества. Для достижения сравнимого уровня убедительности, такого как в методах испытаний, основанных на DOC, в методах испытаний, основанных на BOD или выделении диоксида углерода, необходим период времени в 15 дней и предельные значения больше или равные 60 %.
Новые аналитические методы позволяют осуществлять непрерывные измерения выделявшегося диоксида углерода или BOD и предоставляют достаточное количество точек, хорошо распределенных по периоду испытания. При помощи подходящих программ выравнивания экспериментальных данных для кривых биоразложения могут быть получены характеризирующие показатели. Один из таких показателей — это значение А, которое описывает степень биоразложения при фазе плато, значение А выражают как степень биоразложения в процентах. Другим показателем является значение к, которое описывает степень биоразложения после начала фазы разложения. Значение к выражают в виде количественного параметра за единицу времени. Совокупность значения А и /сдает надежную информацию как для степени, так и для скорости биоразложения вещества. Для методов испытаний, основанных на уменьшении DOC, подходящими к существующим критериям значения А и к должны быть соответственно больше 80 % и больше 0,3 в час, для испытаний, основанных на BOD или выделявшемся диоксиде углерода больше 75 % и больше 0,1 в час. Может быть продемонстрировано при помощи упомянутых статистических исследований, что вещества, выполнившие данные критерии, удаляются больше чем на 95 % при методе испытаний, симулирующих активный ил, или в реальных сточных водах станций водоочистки. Такой подход дает возможность для надежной альтернативы существующего критерия 10-дневного интервала и требует подробного обсуждения между учеными, регуляторами и промышленностью.
^ Таблица 1 — Обзор методов ИСО
|
|
|
|
£ Продолжение таблицы 1 | |||||||||||||||||||||
|
|
^ Продолжение таблицы 1 | |||||||||||||||||||||
|
ГОСТ P 56989—2016
1 Область распространения.............................................................1
2 Термины и определения...............................................................1
3 Оценки и рекомендации...............................................................3
Приложение А (справочное) Сравнение международных стандартов ИСО и Руководств ОЭСР.....19
Библиография........................................................................20
|
Биоразложение веществ и компонентов сточных вод зависит не только от молекулярной структуры испытуемого материала, но также и от дополнительных факторов, таких как:
- условия окружающей среды (водная среда или почва);
- условия испытаний (аэробные или анаэробные испытания);
- происхождение или концентрация микроорганизмов в инокуляте;
- адаптация и акклиматизация в инокуляте;
- концентрация испытуемого материала;
- присутствие других органических субстратов;
- возможное токсическое воздействие на испытуемый материал в условиях проведения испытаний;
- физические и химические свойства и биодоступность испытуемого материала (например, летучесть, растворимость в воде, адсорбция на поверхности);
- физические и химические свойства испытуемой системы (например, объем раствора для испытаний и вместимость испытательных колб, очистка от С<Э2 и концентрация кислорода, температура);
- условия проведения испытаний (например, перемешивание, взбалтывание, режим аэрации, испытания по партиям или динамические испытания, открытые или закрытые испытательные колбы);
- продолжительность испытаний;
- используемые аналитические параметры (сумма параметров, таких как DOC, BOD, С02 и вещества, специфичные для испытаний).
Из-за такого большого количества факторов, которые могут оказывать влияние на результат испытаний, невозможно определить «правильный» или «эталонный» метод. Воспроизводимость результатов испытаний при использовании различных методов или условий или даже при использовании идентичных методов испытаний может быть низкой и могут быть получены разные результаты испытаний. Как правило, испытуемый материал, который биоразлагается или легко, или плохо, дает схожие результаты испытаний в условиях повторяемости и воспроизводимости. Вещества, которые биоразлагаются частично или в средней степени и требуют специальной ассоциации бактерий или длительного периода адаптации, часто дают несопоставимые результаты.
Испытания биоразлагаемости, приведенные в настоящем стандарте, разработаны для того, чтобы определить биоразлагаемость химических веществ или сточных вод при стандартизованных условиях. Результаты испытаний требуются, чтобы предсказать биоразлагаемость испытуемого материала в естественных или промышленных водных средах, например в реках, озерах, прудах, морях, сточных водах очистных сооружений, метантенках. Для увеличения ценности прогноза методы испытаний должны в определенной степени симулировать такие среды. Так как условия в таких средах часто сильно различаются, иногда даже диаметрально противоположны, стандартные методы отражают данные различия. Следовательно, необходимо обеспечить достаточное число различных стандартизованных методов, для того чтобы позволить выбрать наилучший метод для конкретных целей.
IV
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Оценка биоразлагаемости органических соединений в водной среде Выбор метода оценки
Water quality. Evaluation of biodegradability of organic compounds in an aqueous medium. Selection of tests
Дата введения — 2017—02—01
Настоящий стандарт приводит обзор испытаний биоразлагаемости для водных сред, стандартизированных международной организацией по стандартизации (ИСО), и дает рекомендации по их применению. В приложении А представлены руководства ОЭСР по определению биоразлагаемости для водных сред, так как иногда данные руководства идентичны стандартам ИСО или являются полезным дополнением. Также ингибиторные испытания с бактериальным или смешанным бактериальным инокулятом включены в настоящий стандарт, так как возможная токсичность на инокуляте при выборе метода испытаний и его проведении является важной информацией. Полезно определить токсичность бактерий заранее, используя инокулят, схожий с тем, который планировали использовать для испытания биоразлагаемости перед началом испытаний.
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
2.1 активный ил (activated sludge): Совокупность биомассы и инертного вещества, полученная при аэробной очистке сточных вод при помощи роста бактерий и других микроорганизмов в присутствии растворенного кислорода.
2.2 биохимическое потребление кислорода (biochemical oxygen demand), BOD: Массовая концентрация растворенного кислорода, потребленного при определенных условиях при аэробном биологическом окислении химического соединения или органического вещества в воде.
Примечание — Для целей настоящего стандарта биохимическое потребление кислорода выражают в мг потребовавшегося кислорода, на мг или г испытуемого вещества.
2.3 фаза биоразложения (biodegradation phase): Время от конца лаг-фазы испытания до достижения уровня биоразложения, соответствующего примерно 90 % от максимума.
Примечание — Фазу биоразложения выражают в днях.
2.4 биогаз (biogas): Диоксид азота или метан, полученные анаэробными бактериями.
2.5 химическое потребление кислорода (chemical oxygen demand): Массовая концентрация кислорода, эквивалентная количеству определенного окислителя, потребленного химическим соединением или органическим веществом при обработке образца воды окислителем при определенных условиях.
Примечание — Химическое потребление кислорода выражают в мг потребовавшегося кислорода на мг или г испытуемого соединения.
2.6 концентрация взвешенных твердых частиц активного ила (concentration of suspended solids of an activated sludge): Количество твердых частиц, полученное при фильтрации или центрифу-
Издание официальное
гировании при известных условиях, известном объеме активного ила, высушенное при температуре примерно 105 °Сдо постоянной массы.
Примечание — Также часто используют смешанные растворы взвешенных твердых частиц.
2.7 степень адсорбции на активном иле (degree of adsorption on activated sludge): Процентное количество испытуемого вещества, устраненного при помощи любого процесса, кроме биоразложения, в условиях определенного испытания среды партиями с активированным илом, определенное при помощи сравнения концентрации в начале с концентрацией в конце испытаний.
2.8 перегнивший ил (digested sludge): Смесь сточных вод в фазе отстаивания и активного ила, которая была выдержана в анаэробном перегнивателе при температуре примерно 35 °С для уменьшения биомассы и удаления запаха и для улучшения способности к обезвоживанию, которая состоит из ассоциации анаэробных ферментативных и метаногенных бактерий, производящих диоксид углерода и метан.
2.9 растворенный неорганический углерод (dissolved inorganic carbon), DIC: Часть неорганического углерода в воде, которую нельзя удалить при помощи специального разделения фаз.
Примечание — Разделение фаз может быть осуществлено, например, центрифугированием образца воды при скорости 40 ООО м/с2 в течение 15 мин или мембранной фильтрацией с мембраной с порами 0,45 мкм в диаметре.
2.10 растворенный органический углерод (dissolved organic carbon), DOC: Часть органического углерода в образце воды, которую нельзя удалить при помощи определенного разделения фаз.
Примечание — Разделение фаз может быть осуществлено, например, центрифугированием образца воды при скорости 40 000 м/с2 в течение 15 минут или мембраной фильтрацией с мембраной с порами 0,45 мкм в диаметре.
2.11 лаг-фаза (lag phase): Время от начала испытания до достижения адаптации и/или отбора разлагающих микроорганизмов, когда степень биоразложенности химического соединения или органического вещества увеличилась примерно до 10 процентов от максимального уровня биоразложения.
Примечание — Лаг-фазу измеряют в днях.
2.12 максимальный уровень биоразложения: Максимальная степень биоразложения химического соединения или органического вещества при испытании, после которой на протяжении испытаний
биоразложение не протекает.
Примечание — Максимальный уровень биоразложения выражают в процентах.
смешанные растворы взвешенных твердых частиц (mixed liquor suspended solids), MLSS: Концентрация твердых частиц, выраженная в определенной высушенной форме, в смешанных жидкостях.
[ИСО 6107-3:1993,48]
2.14 фаза плато (plateau phase): Время от конца фазы биоразложения до конца испытания.
Примечание — Фазу плато выражают в днях.
2.15 предварительное кондиционирование (pre-conditionning): Предварительная выдержка инокулята при условиях испытания при отсутствии химического соединения или органического вещества, проводимая с целью увеличения результативности испытания при помощи акклиматизации микроорганизмов к условиям испытания.
2.16 предварительное воздействие (pre-exposure): Предварительная выдержка инокулята в присутствии химического соединения и/или органического вещества, проводимая с целью увеличения способности инокулята к биоразложению испытуемого материала при помощи адаптации и отбора микроорганизмов.
2.17 первичное анаэробное биоразложение (primary anaerobic biodegradation): Уровень разложения, достигаемый, когда испытуемое соединение подвергается структурным изменениям, отличным от полной минерализации, как результат анаэробного действия микроорганизмов.
2.18 первичное биоразложение (primary biodegradation): Структурные изменения (трансформации) химического соединения микроорганизмами, ведущие к потере определенного свойства.
2.19 теоретическое потребление кислорода (theoretical oxygen demand), ThOD: Теоретическое максимальное количество кислорода, требуемое для полного окисления химического соединения, вычисленное по молекулярной формуле.
Примечание — В данном случае выражают в мг поглощенного кислорода на мг или г испытуемого соединения.
2.20 общий органический углерод (total organic carbon), TOC: Углерод, который присутствует в органическом веществе, который растворен и находится во взвешенном состоянии в воде.
2.21 полное аэробное биоразложение (ultimate aerobic biodegradation): Распад химического соединения или органического вещества микроорганизмами в присутствии кислорода до диоксида углерода, воды и минеральных солей любого другого химического элемента (минерализация) и производство новой биомассы.
2.22 общий неорганический углерод (total inorganic carbon), TIC: Весь углерод в образце воды, обусловленный наличием диоксида углерода и карбоната.
2.23 теоретическое количество образовавшегося диоксида углерода (theoretical amount of formed carbon dioxide), ThC02: Максимальное количество диоксида углерода, образовавшегося после полного окисления химического соединения, вычисленное на основе молекулярной формулы.
Примечание — Теоретическое количество образовавшегося диоксида углерода выражают в мг диоксида углерода на мг или г испытуемого соединения.
2.24 теоретическое количество неорганического углерода, ThIC (theoretical amount of inorganic carbon), ThIC: Максимальное количество неорганического углерода, образовавшегося после полного окисления химического соединения, вычисленное на основе молекулярной формулы.
Примечание — Теоретическое количество неорганического углерода выражают в мг углерода на мг
или г испытуемого соединения.
2.25 полное анаэробное разложение (ultimate anaerobic biodegradation): Уровень биоразложения, достигаемый, когда испытуемое соединение утилизировано анаэробными микроорганизмами приводящее к производству диоксида углерода, метана, минеральных солей, и новый микробиальный компонент ячейки (биомасса).
3.1 Методы испытания биоразложения
Методы испытания аэробной биоразлагаемости обладают различным потенциалом, в основном из-за различных используемых плотностей микроорганизмов, концентраций испытуемых веществ и продолжительности испытаний. ИСО 7827 (метод испытаний с удалением растворенного диоксида углерода), ИСО 9439 (испытание на основе оценки С02), ИСО 9408 (метод испытаний на основе потребления кислорода), ИСО 10708 (двухфазный метод испытаний в закрытой бутылке на основе биохимического потребления кислорода) и ИСО 14593 (метод испытаний на основе прослойки С02) имеют ориентировочно одинаковый потенциал. Данные методы являются широко используемыми стандартными методами для изучения полной биоразлагаемости. Продолжительность испытаний составляет 28 дней. Часто используют в качестве инокулята активный ил с концентрацией не более 30 мг/см3 сухого вещества. Для испытательных колб в соответствии с ИСО 10707 (испытание с закрытыми бутылками) используют небольшой засев, не используют перемешивание или аэрацию и поэтому потенциал к разложению небольшой, но данные колбы применяют к летучим и ингибирующим испытуемым соединениям. Данный метод испытаний соответствует известным методам испытаний на основе биохимического потребления кислорода (ИСО 5815-1 и ИСО 5815-2), которые, однако, не рекомендуют применять для химических веществ, так как условия испытаний являются очень строгими, а время испытания (5 дней) очень коротким. Многие химические вещества будут классифицированы как небиоразлагаемые и, следовательно, отклонены. Метод испытания BOD5 является наиболее старым методом испытания биоразложения в водной среде и за многие годы показал свою пригодность для сточных вод.
3
ИСО 9887 (метод испытания SCAS) и ИСО 9888 (метод испытаний Заха-Велеса) используют высокую концентрацию инокулята. ИСО 9887 использует дополнительный субстрат (сточные воды) и продолжительность метода испытаний может быть увеличена более чем на обычные 28 дней. Следовательно, данные методы испытаний имеют высокий потенциал биоразложения и могут быть использованы для определения истинной биоразлагаемости химических веществ, которая в соответствии с подходом OECD называется «присущей биоразлагаемостью». Так как данные методы испытаний проводятся в открытых системах и основаны на определении растворенного органического углерода, они не могут быть применены непосредственно к растворимым веществам или веществам, нерастворимым в воде. ИСО 11733 (метод испытаний активного ила) является непрерывным динамическим методом испытаний, симулирующим сточные воды очистительных станций, и включает также методы нитрификации и денитрификации. ИСО 14592 (метод испытания со взбалтыванием колбы/симуляция речной среды) является специальным методом испытаний биоразложения веществ при низких концентрациях, приближенным к реальным, и подходит для определения динамики биоразложения в водных средах. ИСО 14592-1 является методом испытаний партиями, симулирующим водные объекты со стоячей водой, такие как озера и пруды. ИСО 14159-2 является методом испытаний в динамичной среде и моделирует водные объекты стечением, такие как реки. ИСО 11734 (измерение производства биогаза) является единственным стандартизованным методом испытаний водной среды на анаэробную биоразлагаемость и применяется независимо от методов испытаний на аэробную биоразлагаемость. В приоритетном порядке его применяют для тех химических веществ, которые не в достаточной степени разлагаются аэробно и в большей части адсорбируются в активном иле, и которые поступают таким образом в анаэробные метатенки на станциях водоочистки. ИСО 16221 является стандартным методом испытаний морского биоразложения и включает пять различных методов с различными аналитическими параметрами, которые основаны на существующих методах испытаний для пресной воды, адаптированных для условий морской среды.
Динамика и степень разложения может отличаться в различных объектах окружающей среды, следовательно, результаты различных методов испытаний для одного материала могут различаться. Очевидно, что можно ожидать различия между методами испытаний аэробного и анаэробного биоразложения, так же как и различия при испытании в пресной и морской среде. Также очевидно, что потенциал разложения увеличивается при благоприятных условиях. Методы испытаний с высокой концентрацией инокулята, которые даже позволяют предварительное воздействие инокулята и разрешают увеличивать продолжительность испытания до достижения пиковой фазы, будут более часто демонстрировать биоразложение, чем методы с менее благоприятными условиями. Важным параметром является оптимальная концентрация для испытаний, которая должна быть не слишком высокая для избегания риска ингибирующего действия и не слишком низкая, чтобы затруднить или сделать невозможным точное определение уменьшения растворенного органического углерода, поглощенного кислорода или выделившегося диоксида углерода. При чрезвычайно низких концентрациях (например, значительно меньше 1 мг/л) биоразложение может не произойти вообще, так как предельное значение для успешного биоразложения является слишком низким.
Химические вещества, которые не разлагаются при достаточно строгих методах испытаний на полное биоразложение, могут, однако, разлагаться в специфичных, подходящих для данного вещества методах испытаний. Тем не менее, они могут не подвергнуться разложению в непрерывных методах испытаний, моделирующих активный ил. Методы испытаний полной биоразлагаемости могут предоставить противоречивые результаты, которые нельзя объяснить только различной способностью к разложению, как в случае с достаточно малоэффективным способом разложения при испытании в закрытой бутылке (ИСО 10707). Опыт также показывает, что методы испытаний, в которых, предположительно, одинаковый потенциал к разложению (такие как ИСО 7827, ИСО 9408 и ИСО 9439) и которые идентичны в плане подготовки, размешивании и аэрации, и используют одинаковые концентрации инокулятов, могут давать различные результаты. Причиной являются различные используемые аналитические методы. Измерение потребленного кислорода отличается от измерения выделившегося диоксида углерода, которое является последней стадией процесса аэробного биоразложения. Кроме этого, часть диоксида углерода остается растворенной в воде и его определяемое количество меньше количества произведенного. Полное количество диоксида углерода измеряют только после добавления кислоты в конце испытания. Описанная ошибка в определении выделившегося диоксида углерода полностью
исключена при использовании метода испытаний с прослойкой С02 (ИСО 14593). Другим улучшением является новая аналитическая разработка, которая определяет образовавшийся диоксид углерода при помощи постоянного измерения проводимости, а не растворенного неорганического углерода. Эквивалентная степень биоразложения может занять больше времени, чем при методе испытаний с удалением растворимого органического углерода или методе испытания на основе потребления кислорода и может влиять на выполнение 10-дневного периода (см. 3.5).
Даже при одном методе испытаний могут быть получены разные результаты в параллельных сосудах, если, например, варьируется лаг-фаза и тест завершается до достижения фазы плато. Опыт показывает, что легкоразлагаемые химические вещества обычно дают сравнимые результаты, также как и плохоразлагаемые вещества, которые демонстрируют относительную стойкость почти ко всем испытательным системам. Химические вещества средней способности к биоразложению дают более последовательные результаты при методах испытаний с высоким потенциалом разложения или при использовании предварительного воздействия инокулята. Вещества, обладающие плохой биоразлагаемостью, могут, тем не менее, легко быть удалены в сточных водах станций очистки, если они имеют, например, высокий потенциал к адсорбции на активном иле. Такой процесс абсорбции не всегда протекает параллельно процессу биоразложения. Для определения такого специфичного удаления вещества подходит международный стандарт ИСО 18749 (испытание партиями).
В большинстве стандартизованных методов требуется информация о полной биоразлагаемости, то есть о полном распаде органического вещества до неорганических катаболитов, диоксида углерода и воды. Для определения полного аэробного разложения (минерализации) применяют совокупность таких параметров, как растворенный органический углерод (DOC), биохимическое потребление кислорода (BOD) или выделение диоксида углерода. Биохимическое потребление кислорода (BOD) и выделение диоксида углерода всегда четко показывают биоразлагаемость, в то время как удаление растворенного органического углерода (DOC) может происходить как вследствие биоразложения, так и вследствие абиотического удаления, такого как абсорбция на активном иле или испарения. В случае вещества с низкой растворимостью в воде, растворенный органический углерод не может быть определен, так как испытуемое вещество удаляют из раствора фильтрацией или центрифугированием, и поэтому не может быть использовано. В анаэробных методах испытаний обычным аналитическим параметром является выделение биогаза (метана и диоксида углерода), измеренное при помощи разницы давлений.
По аналитическим причинам требуется не только высокая концентрация испытуемого вещества, но и совокупность параметров. Если концентрация, при которой проводят испытания, должна быть как можно ближе к естественным концентрациям, например по кинетическим причинам, они должны быть очень низкими при испытании. В данном случае для исследования биологических трансформаций химического вещества используют аналитический метод, специфичный для вещества, основанный на так называемом первичном биоразложении. Если требуются еще более низкие концентрации, применяют вещества, меченные радиоактивным изотопом. Могут быть другие аналитические методы, которые применимы для прослеживания биоразложения, но только упомянутые здесь методы используются в стандартизованных методах испытаний.
При измерении растворенного органического углерода (DOC) сравнивают начальную и итоговую концентрацию. При использовании биохимического потребления кислорода (ВОС) и диоксида углерода собирают измерения на протяжении всего испытания и сравнивают с теоретическими значениями ThOD или ThC02, которые вычисляют из молекулярной формулы испытуемого вещества. На основе измеренных значений вычисляют биоразложение в процентах и отображают на графике времени выдержки для построения кривой разложения. Кривая биоразложения часто характеризуется:
- выделенной лаг-фазой, в которой микроорганизмы в инокуляте приспосабливаются к испытуемому веществу, за которой следует
- актуальная фаза разложения, на протяжении которой происходит преобразование испытуемого вещества, удаление растворенного органического углерода (DOC), использование кислорода и выделение диоксида углерода, и
- фаза плато, в которой биоразложение завершено и не наблюдают какого-либо значимого биоразложения.
5
Результатом испытаний обычно является степень разложения, выраженная в процентах, определенная как среднеарифметическое значение в фазе плато. Если данный способ выражения невозможен из-за того, что доступно мало информации или не получено четкой фазы плато, используют наибольшее значение в фазе плато или значение, измеренное в последний день испытания.
Биоразложение в процентах, выраженное как снижение количества растворенного органического углерода для полного биоразложения или снижение количества испытуемого вещества, может достигать 100 %. При проведении испытаний необходимо проверить, что процессы абиотического удаления, такие как физическая адсорбция, пренебрежимо малы, в обратном случае они должны быть учтены в расчетах. В лимитирующих статичных условиях в методах испытания на быстрое биоразложение (см. 3.5) допускается, что в течение 10 дней или даже в течение всего времени испытаний, 28 дней, не ожидают достижения 100 %, поэтому значения снижения количества растворенного органического углерода больше 70 % и снижения количества испытуемого вещества больше 80 %, определенные при помощи аналитического метода, специфичного для вещества, были приняты в качестве предельных значений для полного или первичного биоразложения. Как показал опыт, вещества, которые выполнили эти критерии, обычно показывают большие значения в методах испытаний, симулирующих активный ил, и в методах испытаний в реальных средах. Фактически во многих случаях значения больше соответственно 70 и 80 % часто встречаются в «быстрых» методах испытания партиями.
Выделение диоксида углерода и потребление кислорода в испытаниях партиями, выраженное в процентах относительно теоретических значений ThC02 и ThOD, всегда меньше, чем процент, определенный при помощи определения растворенного органического углерода (см [2], [3]). Данная ситуация хорошо заметна в случаях, когда проводят параллельное определение, например, при использовании комбинированного C02/DOC метода, описанного в приложении D ИСО 9439:1999. Причиной этого является тот факт, что при метаболизме бактерий часть органического углерода испытуемого вещества подвергается биохимическому окислению и, следовательно, переходит в диоксид углерода, тогда как другие части синтезируются в новый биомассу или в продукты органического метаболизма. Эти части не окисляются и не имеют отношения к выделению диоксида углерода, но тем не менее являются частью полного биоразложения. Соотношение органического углерода, переходящего в биомассу, зависит от таких факторов, как природа химического вещества и доступность коллекций бактериальных видов. Существует, однако, не одно значение, которое может быть принято как «общее предельное значение» в данном случае. Информация межлабораторных испытаний, проведенных во время стандартизации и утверждения данных методов испытаний, и опыт многих лабораторий приводит к допустимому предельному значению ThOD или ThC02 больше 60 % в методах испытаний быстрого биоразложения. Примеры предельных значений, принятых в ОЭСР, и комментарии к ним приведены в [3].
Наблюдают, что химические вещества, которые имеют ингибирующее воздействие на бактерии и не разлагаются при обычных концентрациях, могут разлагаться при более низких концентрациях испытуемого соединения или при помощи инокулята, взятого из другого источника или после предварительной адаптации. Таким образом, чтобы предотвратить некорректное отнесение химического вещества к веществам с плохой биоразлагаемостью, требуется дополнительная информация. Однако в действительности данное вещество не разлагается потому, что является токсичным при условиях испытаний. Одним способом, чтобы предотвратить это, является добавление контроля подавления в течение проведения испытания. Но лучше обладать информацией о токсичности до начала проведения дорогих и длительных испытаний биоразложения и знать эффективную концентрацию ЕС20 испытуемого вещества заранее, чтобы выбрать правильную концентрацию при испытании. Поэтому рекомендуется проводить испытания токсичности по отношению к бактериям с использованием так же приготовленного инокулята, как и для испытания биоразложения, часто это активный ил, используемый в данной местности. Подходящими для аэробных условий являются методы испытаний ингибирующего действия на потребление кислорода активным илом (ИСО 8192) и метод испытаний роста микроорганизмов ила (ИСО 15522). Для анаэробных условий такой контроль ингибирующего действия невозможен из-за высокой концентрации органического вещества во время испытания. Однако для различных концентра-6