রসায়ন দ্বিতীয় পত্র · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.১৮ (পানির মান)

DO, BOD, COD ও TDS।

নদীর পানি দেখতে পরিষ্কার, তবু সেখানে মাছ মরে যেতে পারে। চোখে যা ধরা পড়ে না, তা মাপার চারটা উপায় এই নোটে: DO, BOD, COD আর TDS। আর সবগুলোকে এক সুতায় বাঁধে একটা একক, ppm।

১. দ্রবীভূত অক্সিজেন, DO

পানিতে মিশে থাকা অক্সিজেনকে বলে দ্রবীভূত অক্সিজেন, সংক্ষেপে DO। ১৫°C তাপমাত্রায় অক্সিজেন-সম্পৃক্ত পানিতে DO = ১০ mg/L, অর্থাৎ ১০ ppm। তাপমাত্রা ২০°C হলে তা ৯.২ ppm। মাপার দুটো উপায় আছে: অক্সিজেন সেন্সর প্রোব, অথবা উইঙ্কলার আয়োডোমিতিক পদ্ধতি (তৃতীয় অংশে)।

সারফেস ওয়াটারে DO ৫ mg/L বা তার বেশি থাকা দরকার; নদীর মোহনায় ৬ mg/L এর বেশি। জৈব দূষক বেশি থাকলে ব্যাকটেরিয়া তা ভাঙতে DO খরচ করে, তাই DO কমে। DO কমে গেলে বায়ুজীবী মাছ মরে যায়। তখন অবায়ুজীবী পচন শুরু হয়: তৈরি হয় CH₄, H₂S, PH₃ ও অ্যামিন, আর সেগুলোর দুর্গন্ধ ছড়ায়।

২. BOD: ব্যাকটেরিয়া কত অক্সিজেন খায়

ব্যাকটেরিয়া পচনশীল জৈব বস্তু ভাঙার সময় DO থেকে অক্সিজেন খরচ করে। ২০°C এ পাঁচ দিনে তারা যত O₂ খরচ করে, সেটাই BOD। তাই BOD = প্রাথমিক DO − শেষ DO। “BOD ৫ mg/L” মানে: প্রতি লিটারে ৫ mg অক্সিজেন খরচ হয়েছে ২০°C এ পাঁচ দিনে।

হিসাবের একটা সুবিধা: প্রতি ১ mg কার্বন জারণে ২.৬৭ mg O₂ লাগে।

BOD যত কম, পানি তত ভালো। ১-২ mg/L হলে পানি খুবই ভালো; ৩ mg/L মোটামুটি ভালো; WHO অনুমোদিত সীমা ৬ mg/L; ১০ এর বেশি হলে খারাপ; আর ২০ mg/L হলে খুবই খারাপ। ৬ একটা সীমা, গুণের শব্দ না, তাই নিচে তাকে “WHO সীমা” নামেই রাখা হয়েছে।

বইয়ের উদাহরণ: নমুনার প্রাথমিক DO ৮.৫ ppm। পাঁচ দিন অন্ধকারে ২০°C এ রেখে শেষ DO পাওয়া গেল ৫.৫ ppm। তাহলে BOD = ৮.৫ − ৫.৫ = ৩.০ ppm।

৩. উইঙ্কলার পদ্ধতিতে DO

এই পদ্ধতিতে পানির O₂ প্রথমে ম্যাঙ্গানিজ যৌগে আটকানো হয়, তারপর আয়োডিন হয়ে বেরোয়, তারপর থায়োসালফেট দিয়ে মাপা হয়। তিনটা বিক্রিয়া, নির্দেশক স্টার্চ:

2Mn²⁺ + O₂ + 4OH⁻ → 2MnO(OH)₂
2MnO(OH)₂ + 8H⁺ + 4I⁻ → 2Mn²⁺ + 2I₂ + 6H₂O
I₂ + 2S₂O₃²⁻ → S₄O₆²⁻ + 2I⁻

বিক্রিয়াগুলো মেলালে মোল অনুপাত দাঁড়ায়: ১ mol O₂ ≡ ২ mol MnO(OH)₂ ≡ ২ mol I₂ ≡ ৪ mol Na₂S₂O₃।

বিকারক পাঁচটা: ১ M MnSO₄, NaI + NaOH, ৬ M H₂SO₄, স্টার্চ আর ০.০০৬ M Na₂S₂O₃। ৩৫০ mL এর বোতলে ২ mL MnSO₄ ও ২ mL ক্ষারীয় NaI দাও, তারপর ৪ mL H₂SO₄। এরপর ১০০ mL নমুনা নিয়ে ০.৫ mL স্টার্চ মেশাও, আর ০.০০৬ M Na₂S₂O₃ দিয়ে টাইট্রেশন করে Y mL পাও।

হিসাবটা ছোট। ০.০০৬ M Na₂S₂O₃ এর Y mL মানে 0.048Y mg O₂, কারণ ৪ mol Na₂S₂O₃ ≡ ১ mol O₂। ১০০ mL নমুনায় তাই প্রাথমিক DO = 0.48Y ppm। পাঁচ দিন পর একই কাজে Z mL লাগলে শেষ DO = 0.48Z ppm, আর BOD = 0.48(Y − Z) ppm। সাবধান: ০.৪৮ শুধু বইয়ের ১০০ mL নমুনা আর ০.০০৬ M থায়োসালফেটের জন্য; আয়তন বা ঘনমাত্রা বদলালে গুণকও বদলায়।

৪. COD: সব জৈব বস্তুর হিসাব

BOD শুধু পচনশীল বস্তুর হিসাব। COD ধরে পচনশীল ও অপচনশীল, দুই রকম জৈব বস্তুকেই জারণ করতে যত O₂ লাগে। তাই COD সবসময় BOD এর চেয়ে বেশি। WHO অনুমোদিত সর্বোচ্চ COD ১০ ppm, একক mg/L বা ppm।

দুটো মান পাশাপাশি রাখলে পানিতে কী আছে তা বোঝা যায়: BOD থেকে পচনশীল মৃত জৈব বস্তুর পরিমাণ, আর COD থেকে অপচনশীল জৈব যৌগের পরিমাণও।

জারণের সাধারণ সমীকরণ, যেখানে নাইট্রোজেন NH₃ হয়ে যায়:

CₙHₐO_bN_c + (n + a/4 − b/2 − 3c/4) O₂ → nCO₂ + cNH₃ + (a/2 − 3c/2) H₂O
CH₃CONH₂ (C₂H₅ON) + 2O₂ → 2CO₂ + NH₃ + H₂O

COD নির্ণয় একটা রিডক্স টাইট্রেশন: লঘু H₂SO₄ ও M/৬০ K₂Cr₂O₇ দিয়ে, যেখানে Cr³⁺ তৈরি হয়। সঙ্গে ৫ mL ৮৫% H₃PO₄, নির্দেশক ডাইফিনাইল অ্যামিন। শেষ বিন্দুতে রং হয় গাঢ় বেগুনি।

৫. TDS আর WHO এর সীমা

TDS হলো পানিতে সমগ্র দ্রবীভূত কঠিন বস্তু। এতে থাকে Ca²⁺, Na⁺, K⁺, PO₄³⁻, NO₃⁻, Cl⁻ আর কীটনাশক।

TDS মাপা হয় ভর-মাত্রিক (gravimetric) পদ্ধতিতে বা পরিবাহিতা যন্ত্রে। EPA মতে আদর্শ TDS ৫০০ ppm; ১০০০ ppm এর মধ্যে ভালো; এর বেশি হলে পানি ব্যবহার অযোগ্য।

সারণি ১.১০ এ WHO এর মানদণ্ড: pH ৬.৫-৮.৫; DO ৫.০-৬.০; BOD ৬.০ ppm; COD ১০.০ ppm; TDS ৫০০ ppm; খরতা Ca²⁺ ১০০ ppm ও Mg²⁺ ১৫০ ppm; NaCl ৫০০ ppm। কোনটার সীমা কত, নিজে মিলিয়ে নাও।

NaCl এর বেলায় WHO বলে, পানিতে ৫০০ ppm এর বেশি হলে তা পানের অযোগ্য।

৬. ppm: একটা একক, সবার জন্য

এই অধ্যায়ের সব মান ppm এ। ১ ppm = ১ mg/L (mg L⁻¹)। মোলারিটিকে ppm এ নিতে: ppm = M × মোলার ভর (g/mol) × ১০০০। ১০০০ দিয়ে গুণ করার কারণ, মোলারিটি দেয় g/L, আর ১ g = ১০০০ mg। একই জিনিস অন্য এককে: ১ ppm = ১ mg/L = ১ g/m³ = ১ µg/mL।

হিসাবে লাগা মোলার ভর (g mol⁻¹): HCl ৩৬.৫, HNO₃ ৬৩, H₂SO₄ ৯৮, NaOH ৪০, KOH ৫৬, NaCl ৫৮.৫।

উদাহরণ: ২.০ × ১০⁻⁴ M O₂। ২.০ × ১০⁻⁴ × ৩২ = ৬.৪ × ১০⁻³ g/L = ৬.৪ mg/L = ৬.৪ ppm।

আরও কয়েকটা: ০.০১ M HCl = ০.০১ × ৩৬.৫ × ১০০০ = ৩৬৫ ppm, দ্রবণ ২৫০ mL হোক বা ১ L, মাত্রা একই। ০.০১ M HNO₃ = ৬৩০ ppm। ০.০৫ M H₂SO₄ = ০.০৫ × ৯৮ × ১০০০ = ৪৯০০ ppm। শতকরা (w/v) থেকে ppm এ যেতে × ১০⁴: ১০% = ১০⁵ ppm, ২.৫% NaOH = ২.৫ × ১০⁴ ppm। উল্টো দিকে ৮৭৭.৫ ppm NaCl = ৮৭৭.৫/(৫৮.৫ × ১০০০) = ০.০১৫ M।

৭. মিলিয়ে দেখো

তিনটা প্রশ্ন, পরীক্ষার ধাঁচে। প্রথমটা দিয়ে শুরু।

দ্বিতীয়টায় ধাপগুলো মনে করো।

শেষটায় একক আর সংখ্যা দুটোই খেয়াল রাখো।

পুরো নোটটা আটটা কার্ডে।

সূত্র: রসায়ন দ্বিতীয় পত্র, একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “পরিবেশ রসায়ন”, অনুচ্ছেদ ১.১৮ (পানির মান)।