CHZT – czym jest, jak się go oznacza i dlaczego ma znaczenie dla środowiska

Co to jest CHZT i jakie ma znaczenie?

Rozwinięcie skrótu CHZT – chemiczne zapotrzebowanie tlenu

CHZT, czyli chemiczne zapotrzebowanie tlenu, to jeden z najważniejszych wskaźników jakości wody i ścieków. Parametr ten określa ilość tlenu potrzebną do całkowitego utlenienia związków organicznych i niektórych nieorganicznych obecnych w próbce wodnej. Mierzy się go w miligramach tlenu na litr (mg O₂/l) i służy do oceny, jak bardzo woda lub ścieki są zanieczyszczone substancjami utlenialnymi.

Z punktu widzenia ochrony środowiska, CHZT informuje nas o poziomie zanieczyszczenia chemicznego, który może negatywnie wpływać na życie wodne i ogólną równowagę ekosystemu. Wysokie wartości CHZT oznaczają dużą zawartość związków, które mogą zużywać tlen w wodzie, prowadząc do jego deficytu i zagrażając organizmom wodnym.

W praktyce CHZT stanowi standardowy wskaźnik monitorowania jakości wód powierzchniowych, podziemnych i ścieków przemysłowych oraz komunalnych. Jest regularnie wykorzystywany przez laboratoria, inspektoraty ochrony środowiska, oczyszczalnie ścieków, a także w raportach oddziaływania na środowisko i dokumentacji środowiskowej zakładów przemysłowych.

Rola CHZT w ocenie jakości wód i ścieków

Ocena jakości wody opiera się na wielu wskaźnikach, ale CHZT należy do tych najważniejszych, ponieważ daje szeroki obraz ogólnego obciążenia tlenowego, jakie dana próbka może wywołać w naturalnym środowisku. W skrócie – im wyższy CHZT, tym więcej zanieczyszczeń chemicznych w wodzie.

Woda o wysokim CHZT może:
✔ prowadzić do deficytu tlenu w środowisku wodnym,
✔ powodować śmierć ryb i bezkręgowców wodnych,
✔ sprzyjać rozwojowi organizmów beztlenowych i procesów gnilnych,
✔ przyczyniać się do eutrofizacji, czyli nadmiernego rozwoju glonów, który zaburza ekosystem,
✔ utrudniać funkcjonowanie oczyszczalni biologicznych, które wymagają stabilnych warunków tlenowych.

Dlatego właśnie CHZT jest jednym z kluczowych parametrów w pozwoleniach wodnoprawnych, normach emisyjnych, kontroli ścieków i programach zarządzania jakością wód.

Wskaźnik ten znajduje zastosowanie m.in. w:
✔ monitorowaniu rzek, jezior i wód podziemnych,
✔ kontroli jakości ścieków wylotowych z zakładów przemysłowych,
✔ ocenie skuteczności działania oczyszczalni ścieków,
✔ badaniach porównawczych dla różnych źródeł zanieczyszczeń,
✔ ocenie wpływu inwestycji na środowisko wodne.

Różnice między CHZT a BZT i TOC

W analizie wód i ścieków często stosuje się również inne wskaźniki, takie jak BZT (biochemiczne zapotrzebowanie tlenu) i TOC (całkowita zawartość węgla organicznego). Choć wszystkie te parametry dotyczą obecności substancji organicznych, ich zakres i sposób pomiaru się różnią.

CHZT obejmuje całkowite utlenienie zarówno łatwo biodegradowalnych, jak i trudnych do rozkładu chemicznego substancji organicznych i niektórych nieorganicznych (np. siarczki, azotyny). Jest to wskaźnik chemiczny, oparty na sztucznej reakcji utleniania przy użyciu silnego utleniacza (np. dwuchromianu potasu).

BZT5 mierzy ilość tlenu zużywaną przez drobnoustroje podczas rozkładu materii organicznej w czasie 5 dni. Jest to wskaźnik biologiczny i dotyczy wyłącznie związków biodegradowalnych, co sprawia, że jego wartość jest zazwyczaj niższa niż CHZT.

TOC natomiast mierzy całkowitą zawartość węgla organicznego w próbce – nie mówi bezpośrednio o zużyciu tlenu, ale pozwala oszacować ilość zanieczyszczeń organicznych.

Porównanie:

• CHZT – obejmuje związki organiczne i część nieorganicznych, wskaźnik chemiczny
• BZT5 – tylko biodegradowalne związki organiczne, wskaźnik biologiczny
• TOC – ilość węgla organicznego, niezależnie od formy i reaktywności

Równoczesne oznaczenie tych trzech parametrów pozwala lepiej zrozumieć strukturę zanieczyszczenia – np. wysoki CHZT i niski BZT sugerują obecność trudnorozkładalnych związków chemicznych, które wymagają zaawansowanych metod oczyszczania.

Dlaczego wysokie CHZT jest niebezpieczne dla środowiska

Wysokie CHZT w wodach powierzchniowych lub ściekach to sygnał alarmowy. Oznacza ono, że w próbce znajduje się dużo substancji, które – po przedostaniu się do środowiska – będą zużywać dostępny tlen rozpuszczony w wodzie. To może prowadzić do:

✔ śmierci organizmów wodnych, które nie są w stanie funkcjonować przy niskim poziomie tlenu,
✔ zmian w składzie gatunkowym – przewagę zyskują bakterie beztlenowe i organizmy odporne na zanieczyszczenia,
✔ gnicia i wydzielania toksycznych gazów (siarkowodoru, metanu),
✔ utraty wartości rekreacyjnej i gospodarczej zbiorników wodnych,
✔ problemów w oczyszczaniu wody do picia, jeśli źródło zaopatrzenia w wodę ulega degradacji.

W szczególności rzeki i mniejsze cieki wodne są bardzo wrażliwe na dopływ ścieków o wysokim CHZT. Już niewielkie ilości ścieków przemysłowych lub rolniczych mogą drastycznie obniżyć poziom tlenu i wywołać efekt śmierci biologicznej w całym odcinku cieku.

Dlatego w dokumentacji środowiskowej inwestycji tak duży nacisk kładzie się na kontrolę CHZT, jego redukcję i ciągły monitoring. W systemach gospodarki wodno-ściekowej parametr ten należy do grupy wskaźników krytycznych.

Przykłady sytuacji, w których oznaczanie CHZT jest kluczowe

Oznaczenie CHZT to nie tylko rutynowy pomiar w laboratoriach – to także narzędzie analityczne i kontrolne, które ma realne znaczenie w wielu dziedzinach życia. Poniżej przykłady sytuacji, w których CHZT odgrywa rolę decydującą:

✔ Projektowanie oczyszczalni ścieków – ocena obciążenia tlenowego pozwala dobrać odpowiednią technologię oczyszczania biologicznego i chemicznego,
✔ Monitoring rzek i jezior – CHZT to wskaźnik zmian jakości wód pod wpływem działalności człowieka,
✔ Ocena wpływu przemysłu na środowisko – fabryki, zakłady chemiczne, mleczarnie czy rzeźnie muszą raportować CHZT swoich ścieków,
✔ Audyt środowiskowy w firmie – wysoki CHZT może wskazywać na potrzebę modernizacji linii technologicznych lub lepszego gospodarowania wodą,
✔ Postępowania administracyjne i kontrole WIOŚ – przekroczenie dopuszczalnych norm CHZT może skutkować mandatami, karami, a nawet zatrzymaniem działalności.

Dzięki temu, że pomiar CHZT jest stosunkowo szybki, powtarzalny i możliwy do wykonania zarówno metodą klasyczną, jak i automatyczną, jest szeroko stosowany w przemyśle, rolnictwie i administracji środowiskowej.

W kolejnej części omówimy szczegółowo, jak wygląda proces oznaczania CHZT w praktyce, jakie metody są najczęściej wykorzystywane w laboratoriach i z jakimi wyzwaniami wiąże się analiza tego wskaźnika.

Jak przebiega oznaczanie CHZT w praktyce?

Metody oznaczania CHZT – dwuchromianowa i spektrofotometryczna

Oznaczanie CHZT w warunkach laboratoryjnych opiera się na utlenieniu związków obecnych w wodzie za pomocą silnego utleniacza. Najczęściej stosowaną metodą jest tzw. metoda dwuchromianowa, która zgodnie z normą PN-ISO 6060:2006 jest uznawana za referencyjną.

W tej metodzie próbkę wody lub ścieków poddaje się działaniu dwuchromianu potasu (K₂Cr₂O₇) w obecności kwasu siarkowego i srebra jako katalizatora. Proces zachodzi w podwyższonej temperaturze (zwykle 148–150°C) przez 2 godziny. Dwuchromian utlenia związki organiczne i nieorganiczne, a ilość zużytego tlenu oblicza się na podstawie różnicy stężeń dwuchromianu przed i po reakcji.

Metoda ta pozwala oznaczyć:
✔ związki organiczne trudne do biodegradacji,
✔ substancje redukujące obecne w wodzie,
✔ całkowite obciążenie tlenowe badanej próbki.

Alternatywą dla metody klasycznej jest metoda spektrofotometryczna, która polega na oznaczeniu absorbancji próbki po reakcji chemicznej, wykorzystując spektrofotometr do analizy stężenia barwionego kompleksu. Jest to metoda szybsza i wygodniejsza, często stosowana w automatycznych analizatorach CHZT, szczególnie tam, gdzie konieczne są częste i szybkie pomiary, np. w oczyszczalniach ścieków.

Jakie próbki się bada – ścieki, wody powierzchniowe, przemysłowe

CHZT oznacza się w bardzo różnych próbkach, zarówno naturalnych, jak i przemysłowych. Najczęściej badane są:

✔ Ścieki komunalne – do oceny jakości wody odprowadzanej z oczyszczalni i efektywności procesów oczyszczania,
✔ Ścieki przemysłowe – szczególnie z zakładów spożywczych, chemicznych, mleczarni, garbarni, które mogą zawierać dużo związków organicznych,
✔ Wody powierzchniowe (rzeki, jeziora) – w ramach monitoringu stanu ekologicznego i biologicznego,
✔ Wody opadowe i roztopowe – które mogą transportować zanieczyszczenia z powierzchni miejskich i przemysłowych,
✔ Wody gruntowe i podziemne – tam, gdzie istnieje ryzyko przenikania substancji chemicznych z gleby.

Próbki muszą być odpowiednio przygotowane:
✔ pobrane do czystych, nieprzereagowanych naczyń,
✔ niekonserwowane lub zakonserwowane kwasem siarkowym (jeśli nie można ich od razu analizować),
✔ zabezpieczone przed dostępem światła i powietrza,
✔ przefiltrowane lub nieprzefiltrowane – zależnie od celu badania (CHZT ogólne lub rozpuszczalne).

W praktyce laboratoria stosują ściśle określone procedury, aby wyniki były porównywalne i miarodajne, szczególnie gdy dane trafiają do raportów środowiskowych lub służą jako podstawa dla decyzji administracyjnych.

Warunki laboratoryjne i parametry pomiaru

Prawidłowe oznaczenie CHZT wymaga spełnienia określonych warunków laboratoryjnych, które mają wpływ na dokładność wyników:

✔ Temperatura reakcji: utrzymywana na poziomie około 150°C przez 2 godziny,
✔ Obecność katalizatora (najczęściej azotan srebra): przyspiesza reakcje utleniania, zwłaszcza tłuszczów i związków aromatycznych,
✔ Dokładne odmierzanie reagentów: kluczowe przy metodzie klasycznej, gdzie nawet niewielkie odchylenia mogą zafałszować wynik,
✔ Analiza ślepej próbki (kontroli): zawsze równolegle z próbką badawczą, w celu eliminacji błędów pomiarowych.

Pomiar końcowy może być dokonany przez:
✔ miareczkowanie roztworem siarczanu żelaza(II) – metoda klasyczna,
✔ spektrofotometrię UV-VIS – pomiar absorbancji po zakończonej reakcji utleniania.

Ważne: aby uzyskać wiarygodne dane, każda próbka powinna być badana co najmniej dwukrotnie, a różnice między pomiarami nie mogą przekraczać ustalonego marginesu błędu (najczęściej ±5%).

Normy CHZT w Polsce i w Unii Europejskiej

Wartości dopuszczalne CHZT w ściekach i wodach regulowane są przez akty prawne – zarówno na poziomie krajowym, jak i unijnym. W Polsce podstawę stanowią m.in.:

✔ Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 2021 roku w sprawie warunków wprowadzania ścieków do wód i do ziemi,
✔ Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie sposobu prowadzenia monitoringu jednolitych części wód,
✔ Dyrektywa Ramowa Wodna UE (2000/60/WE) – w ramach klasyfikacji stanu ekologicznego.

Przykładowe wartości graniczne:

• dla ścieków komunalnych odprowadzanych do wód: 125 mg O₂/l,
• dla ścieków przemysłowych – zależnie od branży: 50–250 mg O₂/l,
• dla wód powierzchniowych (rzek, jezior): <30 mg O₂/l dla dobrej jakości ekologicznej.

Przekroczenie tych wartości może skutkować:
✔ karami administracyjnymi,
✔ koniecznością modernizacji technologii oczyszczania,
✔ zatrzymaniem działalności lub cofnięciem pozwoleń środowiskowych.

Dlatego tak istotne jest regularne monitorowanie CHZT i prowadzenie kontroli jakości ścieków, zarówno przez instytucje publiczne, jak i prywatne przedsiębiorstwa.

Częste błędy w analizie i jak ich unikać

Pomiar CHZT, mimo że technicznie dobrze opisany, może być obarczony błędami, które znacząco wpływają na wiarygodność wyników. Do najczęstszych błędów należą:

✔ nieprawidłowe pobranie próbki – z nieodpowiedniego miejsca lub w złym czasie,
✔ niewłaściwe przechowywanie próbki – prowadzące do rozkładu lub reakcji przed analizą,
✔ zanieczyszczenie naczyń laboratoryjnych – pozostałości reagentów lub nieprzemyte szkło,
✔ niewystarczająca dokładność w dozowaniu reagentów,
✔ brak analizy ślepej próbki kontrolnej,
✔ zła interpretacja wyników, bez odniesienia do lokalnych norm i kontekstu próbki.

Aby uniknąć tych błędów, laboratoria powinny:
✔ ściśle przestrzegać normy PN-ISO 6060:2006,
✔ stosować kontrolę jakości wyników (np. powtarzalność, dokładność, kalibracja),
✔ dokumentować każdy etap analizy,
✔ przeszkolić personel w zakresie specyfiki oznaczania CHZT,
✔ korzystać z certyfikowanych materiałów odniesienia.

Tylko rzetelne oznaczenie CHZT pozwala wyciągać wiarygodne wnioski i podejmować trafne decyzje środowiskowe. W kolejnej części artykułu przyjrzymy się, jak wykorzystuje się wyniki CHZT w praktyce, w ochronie środowiska, strategiach oczyszczania wód i nowoczesnych technologiach minimalizowania zanieczyszczeń.

CHZT w ochronie środowiska i gospodarce wodno-ściekowej

Wpływ zanieczyszczeń chemicznych na życie wodne

Wysoki poziom CHZT w wodach powierzchniowych i ściekach to sygnał obecności dużej ilości zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych, które mogą poważnie zakłócić funkcjonowanie ekosystemów wodnych. Takie związki, utleniając się, zużywają tlen rozpuszczony w wodzie, a tym samym powodują jego niedobór dla organizmów wodnych – ryb, mięczaków, bezkręgowców czy mikroorganizmów tlenowych.

Konsekwencje wysokiego CHZT w środowisku:
✔ spadek zawartości tlenu w wodzie – prowadzący do przyduchy i śmierci ryb,
✔ rozpad łańcuchów pokarmowych, ponieważ wiele gatunków nie może się rozwijać bez odpowiednich warunków tlenowych,
✔ przewaga bakterii beztlenowych, które wytwarzają gazy toksyczne (np. siarkowodór, metan),
✔ eutrofizacja – nadmierny rozwój glonów i fitoplanktonu, co jeszcze bardziej obniża jakość wód,
✔ zaburzenia biologiczne w zbiornikach wodnych i degradacja różnorodności gatunkowej.

Im wyższe CHZT, tym większe prawdopodobieństwo, że woda zawiera substancje pochodzące z przemysłu, rolnictwa, detergentów, farmaceutyków, produktów ropopochodnych, które są trudne do biodegradacji i toksyczne dla fauny i flory.

Dlatego systematyczne oznaczanie CHZT to kluczowy element strategii ochrony zasobów wodnych – umożliwia szybkie reagowanie, ograniczanie źródeł zanieczyszczeń i ocenę skuteczności działań naprawczych.

Znaczenie CHZT w projektowaniu i eksploatacji oczyszczalni ścieków

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu to jeden z podstawowych wskaźników, na podstawie którego projektuje się oczyszczalnie ścieków. Od wartości CHZT w surowych ściekach zależy:

✔ dobór technologii oczyszczania,
✔ wielkość reaktorów biologicznych i komór osadu czynnego,
✔ zastosowanie dodatkowych etapów oczyszczania (np. chemicznego, ozonowania),
✔ ocena skuteczności oczyszczania i kontroli emisji.

W praktyce inżynierskiej, projektowana oczyszczalnia musi zapewniać redukcję CHZT do poziomów zgodnych z normami – zwykle oznacza to obniżenie wskaźnika z wartości rzędu 600–1000 mg O₂/l (dla ścieków surowych) do poziomu poniżej 125 mg O₂/l w ściekach oczyszczonych.

Etapy oczyszczania, które redukują CHZT:
✔ oczyszczanie mechaniczne – usuwa zawiesiny, ale ma niewielki wpływ na CHZT,
✔ oczyszczanie biologiczne (tlenowe) – główny etap rozkładu substancji organicznych,
✔ procesy chemiczne (koagulacja, utlenianie) – redukują CHZT trudnych do biodegradacji związków,
✔ metody zaawansowane – np. ozonowanie, fotokataliza, membrany – w oczyszczalniach nowej generacji.

Regularne pomiary CHZT w ściekach wlotowych i wylotowych pozwalają kontrolować pracę oczyszczalni, optymalizować zużycie energii, dobór osadu czynnego i zapobiegać przeciążeniom systemu. Dla oczyszczalni przemysłowych, np. w mleczarniach, rzeźniach czy zakładach chemicznych, CHZT to główny wskaźnik jakości produkcji i efektywności oczyszczania.

Monitorowanie CHZT w strategiach zrównoważonego rozwoju

Współczesne podejście do zarządzania wodą i ochrony środowiska opiera się na idei zrównoważonego rozwoju, a CHZT stanowi jeden z parametrów, które pozwalają mierzyć efekty ekologiczne i społeczne działalności gospodarczej.

W ramach strategii ESG (Environmental, Social, Governance) oraz celów zrównoważonego rozwoju ONZ (SDG 6 – Czysta woda i warunki sanitarne), przedsiębiorstwa i samorządy:
✔ monitorują CHZT w odprowadzanych ściekach,
✔ raportują jego wartość w rocznych sprawozdaniach środowiskowych,
✔ optymalizują technologie w celu zmniejszenia emisji zanieczyszczeń do wód,
✔ podejmują działania edukacyjne i inwestycyjne, by zmniejszyć wpływ na jakość lokalnych wód powierzchniowych.

Wskaźnik CHZT może być również wykorzystywany jako narzędzie zarządzania ryzykiem środowiskowym, np. przy planowaniu inwestycji w pobliżu cieków wodnych, podczas rekultywacji terenów poprzemysłowych czy rewitalizacji zbiorników retencyjnych.

W krajach o rozwiniętej gospodarce wodnej CHZT traktowany jest jako wczesny sygnał ostrzegawczy – jego wzrost może wskazywać na pojawienie się nowych źródeł zanieczyszczeń, awarii infrastruktury lub niedoskonałości technologii oczyszczania.

CHZT w raportach środowiskowych i ocenie oddziaływania inwestycji

Wartość CHZT musi być uwzględniona w wielu dokumentach związanych z gospodarką wodno-ściekową i planowaniem przestrzennym. Należy do standardowych wskaźników wykorzystywanych w:

✔ raportach oddziaływania inwestycji na środowisko (OOŚ),
✔ operatach wodnoprawnych,
✔ programach ochrony wód,
✔ sprawozdaniach dla WIOŚ i GIOŚ,
✔ audytach środowiskowych i przemysłowych.

Dzięki CHZT można ocenić, jak planowana inwestycja wpłynie na jakość lokalnych wód oraz czy planowane technologie oczyszczania będą skuteczne. Parametr ten bywa również przedmiotem negocjacji w kontekście pozwoleń zintegrowanych (IPPC) i wymogów BAT (Best Available Techniques).

Z punktu widzenia inwestora, niska wartość CHZT w ściekach świadczy o wysokiej efektywności procesów produkcyjnych i niskim wpływie na środowisko, co ma znaczenie w kontekście uzyskiwania certyfikatów środowiskowych, finansowania proekologicznych projektów czy uczestnictwa w przetargach publicznych.

Jak zmniejszać CHZT w ściekach i poprawiać jakość odprowadzanych wód

Obniżenie CHZT to jeden z głównych celów oczyszczania ścieków. Istnieje wiele skutecznych metod i strategii, które pozwalają zmniejszyć zawartość związków utlenialnych w ściekach przed ich odprowadzeniem do środowiska:

1. Działania u źródła:
✔ eliminacja toksycznych detergentów, rozpuszczalników i substancji chemicznych w procesach produkcyjnych,
✔ wdrażanie polityki „czystej produkcji” i minimalizacji odpadów,
✔ stosowanie technologii zamkniętych obiegów wodnych, które redukują ilość ścieków.

2. Usprawnienie procesów oczyszczania:
✔ modernizacja biologicznych reaktorów tlenowych,
✔ zastosowanie osadu czynnego w połączeniu z filtracją piaskową i flotacją,
✔ integracja procesów biologicznych z chemicznymi (np. koagulacja, ozonowanie, UV),
✔ zastosowanie zaawansowanych metod oczyszczania, takich jak:
– fotokataliza,
– filtracja membranowa (RO, NF),
– reaktory z biofilmami.

3. Recykling i ponowne wykorzystanie wody:
✔ stosowanie oczyszczonej wody do celów technicznych,
✔ odzysk wody deszczowej zmieszanej z oczyszczonymi ściekami,
✔ wdrażanie obiegu zamkniętego w przemyśle spożywczym, chemicznym, tekstylnym.

Zmniejszanie CHZT nie tylko poprawia stan środowiska, ale również obniża koszty eksploatacji oczyszczalni, zwiększa szanse na uzyskanie dofinansowań i podnosi prestiż ekologiczny organizacji.

CHZT to nie tylko liczba – to realna informacja o tym, jak bardzo nasze działania oddziałują na wodę, życie i środowisko, którego jesteśmy częścią. Zrozumienie tego parametru i jego kontrola to pierwszy krok ku bardziej odpowiedzialnemu zarządzaniu zasobami wodnymi.

FAQ CHZT – najważniejsze pytania i odpowiedzi