BOD5測(cè)定中的技術(shù)問(wèn)題

摘要：五日生化需氧量（BOD5）是水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)重要指標(biāo)之一，但由于整個(gè)測(cè)定過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的生化過(guò)程，會(huì)受許多因素的影響。本文從稀釋水、樣品前處理、稀釋倍數(shù)、接種液等幾個(gè)影響測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析論述。

關(guān)鍵詞：五日生化需氧量；樣品前處理；稀釋倍數(shù)；接種液

中圖分類號(hào)：X131.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2017）04-0126-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.059

Abstract： 5th biochemical oxygen demand （BOD5） is currently one of the important indicators of water quality pollution monitoring， but as a result of the whole measurement process is a complex biochemical process， will be influenced by many factors. This paper analyzes the key factors affecting the accuracy of the results， including the dilution water， the pretreatment of the sample， the dilution multiple， the inoculation fluid， etc.

Keywords： Five-day biochemical oxygen demand； Sample preparation； Dilution ratio； Inoculation fluid

生化需氧量（BOD5）是指在規(guī)定的條件下，微生物分解水中的某些可氧化的物質(zhì)，特別是分解有機(jī)物的生物化學(xué)過(guò)程消耗的溶解氧，BOD5數(shù)值越大證明水中含有的有機(jī)物越多，因此污染也越嚴(yán)重。

測(cè)定水中生化需氧量的常用方法有稀釋與接種法〔1-2〕，測(cè)定原理為：將水樣充滿完全密閉的溶解氧瓶中，在（ 20±1）℃的暗處培養(yǎng)5d±4h 或者（ 2+5） d±4h （先在 0℃～4℃的暗處培養(yǎng) 2d，接著在（ 20±1）℃的暗處培養(yǎng) 5d，即培養(yǎng)（ 2+5） d，分別測(cè)定培養(yǎng)前后水樣中溶解氧的質(zhì)量濃度，由培養(yǎng)前后溶解氧的質(zhì)量濃度之差，計(jì)算每升樣品消耗的溶解氧量，消耗的溶解氧越多，說(shuō)明水中的有機(jī)物含量越高。影響測(cè)定生化需氧量（BOD5）準(zhǔn)確度的因素有 pH 值、水溫、無(wú)機(jī)鹽、溶解氧含量、微生物的數(shù)量和種類（如硝化菌作用、 游離氯及綠胺、銅離子含量及其他化學(xué)毒性等影響）、稀釋度、溶解氧測(cè)定等，綜合以上因素，前五項(xiàng)均是對(duì)稀釋水的要求。以下著重對(duì)稀釋水、樣品前處理、稀釋倍數(shù)、接種液等影響因素進(jìn)行分析探討〔3-5〕。

1 生化需氧量（BOD5）的測(cè)定采用稀釋與接種的方法。

1.1 稀釋法

若試樣中的有機(jī)物含量較多，BOD5的質(zhì)量濃度大于6mg/L，且樣品中有足夠微生物，采用稀釋法測(cè)定。

待測(cè)試樣的溫度達(dá)到（ 20±2） ℃ ，若試樣中溶解氧濃度低，需要用曝氣裝置曝氣 15 min，充分振搖趕走樣品中殘留的氣泡；若樣品中氧過(guò)飽和，將容器的 2/3 體積充滿樣品，用力振蕩趕出過(guò)飽和氧，然后根據(jù)試樣中微生物含量情況確定測(cè)定方法。

稀釋法測(cè)定，需選擇合適的稀釋倍數(shù)，然后用稀釋水稀釋。

1.2 稀釋接種法

若試樣中的有機(jī)物含量較多，BOD5的質(zhì)量濃度大于6mg/L，樣品中無(wú)足夠微生物，采用稀釋接種法測(cè)定。

稀釋接種法測(cè)定，用接種稀釋水稀釋樣品。若樣品中含有硝化細(xì)菌，有可能發(fā)生硝化反應(yīng)，需在每升試樣培養(yǎng)液中加入 2 ml 丙烯基硫脲硝化抑制劑。

2 稀釋水

稀釋水是在5～20L的玻璃瓶中加入一定量的水，控制水溫在（20±1）℃，用曝氣裝置至少曝氣1h，使稀釋水中的溶解氧達(dá)到8 mg/L以上。使用前每升水加入磷酸鹽、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鐵四種鹽溶液，混勻，20℃保存。在曝氣的過(guò)程中防止污染，特別是防止帶入有機(jī)物、金屬、氧化物或還原物。

稀釋水的質(zhì)量好與壞，直接影響B(tài)OD5的測(cè)定結(jié)果。它是通過(guò)空白值的大小反映出來(lái)的。在分析方法中對(duì)稀釋水要求是BOD5<0.2mg/L。一般情況下，在稀釋水中加入的化學(xué)試劑量不大，而且都是分析純以上的級(jí)別，可以認(rèn)為對(duì)稀釋水的質(zhì)量影響不大。而影響稀釋水的質(zhì)量的主要因素是實(shí)驗(yàn)用水的質(zhì)量，因此BOD5用的純水必須具有較高的質(zhì)量，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里用的測(cè)定BOD5的純水由離子交換水（電導(dǎo)率<2μS/cm）再通過(guò)活性炭柱（活性炭要經(jīng)過(guò)200℃活化），這樣生產(chǎn)出來(lái)的水，既去掉了陰、陽(yáng)離子，又去掉了有機(jī)物，其水質(zhì)足以滿足測(cè)定BOD5的要求。經(jīng)處理的水配制的稀釋水，可以測(cè)定較清潔的沒(méi)有被有機(jī)物污染的地表水。

稀釋水中氧的質(zhì)量濃度不能過(guò)飽和，使用前需開(kāi)口放置1h，且應(yīng)在24h內(nèi)使用。剩余的稀釋水應(yīng)棄去。

3 樣品的前處理

樣品采集后應(yīng)低溫存儲(chǔ)運(yùn)輸。到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后，培養(yǎng)之前，通過(guò)水浴快速升溫到 20℃用于稀釋培養(yǎng)。 當(dāng)稀釋后的樣品 pH值不在 6～8 （最佳 7～7.5）范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)當(dāng)用鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié) pH 值至 6～8；含有游離氯或結(jié)合氯時(shí)，采用加入適量亞硫酸鈉溶液去除；含有大量顆粒物的樣品，測(cè)定前用水浴超聲振蕩器進(jìn)行均質(zhì)化處理；含有藻類的樣品，因藻類呼吸作用改變樣品中溶解氧，故測(cè)定前應(yīng)用濾孔為 1.6μm 的濾膜過(guò)濾；若樣品的含鹽量低，電導(dǎo)率小于 125μS/cm 時(shí)，則需加入適量的鹽溶液，使電導(dǎo)率大于 125μS/cm。

4 稀釋倍數(shù)

測(cè)定BOD5的經(jīng)典方法是稀釋接種法，由于稀釋比不同導(dǎo)致測(cè)定誤差會(huì)很大，稀釋倍數(shù)的確定是該方法的關(guān)鍵技術(shù)之一，受污染的水，由于當(dāng)天溶解氧較低，如果不稀釋，第五天的溶解氧會(huì)小于1mg/L，可能造成結(jié)果偏低，影響測(cè)定的準(zhǔn)確性。

稀釋倍數(shù)的確定原則是樣品稀釋的程度應(yīng)使消耗的溶解氧質(zhì)量濃度不小于 2 mg/L，培養(yǎng)后樣品中剩余溶解氧質(zhì)量濃度不小于 2 mg/L，且試樣中剩余的溶解氧的質(zhì)量濃度為開(kāi)始濃度的 1/3～2/3 為最佳。

選擇適宜的稀釋倍數(shù)，是測(cè)定BOD5成敗的重要因素之一。

（1）對(duì)于沒(méi)有被有機(jī)物污染的較清潔的地表水，可根據(jù)測(cè)定的溶解氧來(lái)決定它的稀釋倍數(shù)。溶解氧含量是在7～9mg/L，樣品不需要稀釋，可直接培養(yǎng)。溶解氧含量在5～7mg/L，樣品可稀釋2倍。

（2）對(duì)于測(cè)定被污染的地表水及工業(yè)廢水，要根據(jù)該水樣的CODCr值，按分析方法決定三個(gè)稀釋倍數(shù)。對(duì)于CODCr值較高的水樣要進(jìn)行二級(jí)或三級(jí)稀釋。在每級(jí)稀釋時(shí)，最好用容量瓶。

根據(jù)廢水類型確定樣品的BOD5與總有機(jī)碳BOD5/ TOC、高錳酸鹽指數(shù)BOD5/CODmn 和化學(xué)需氧量BOD5/CODcr的比值R，由此估算出BOD5的濃度范圍，確定稀釋倍數(shù)見(jiàn)表1、表2。

由表 1 中選擇適當(dāng)?shù)?R 值，計(jì)算 BOD5 的期望值：ρ = R·Y

式中： ρ ——五日生化需氧量濃度的期望值， mg/L；

Y——總有機(jī)碳（ TOC）、高錳酸鹽指數(shù)（ IMn）或化學(xué)需氧量（ CODCr）的值， mg/L。

由估算出的 BOD5 的期望值，按表 2 確定樣品的稀釋倍數(shù)。

5 接種液及接種稀釋水

如果測(cè)定被污染的地表水及某些行業(yè)的工業(yè)廢水，就需要在稀釋水中加入適量的接種液，加入接種液的目的，是將能分解有機(jī)物的微生物引入到稀釋水中去，這樣在培養(yǎng)的五天中，生化過(guò)程才能順利進(jìn)行。加入接種液的稀釋水，就叫接種稀釋水。

接種稀釋水是根據(jù)接種液（可購(gòu)買接種微生物用的接種物質(zhì)，接種液的配制和使用按說(shuō)明書(shū)的要求操作，也可依污水自行配制）的來(lái)源不同，每升稀釋水中加入適量接種液：城市生活污水和污水處理廠出水加 1～10 ml，河水或湖水加 10～100 ml，將接種稀釋水存放在（ 20±1） ℃ 的環(huán)境中，當(dāng)天配制當(dāng)天使用。接種稀釋水 pH 值為 7.2， BOD5 應(yīng)小于 1.5 mg/L。

實(shí)際測(cè)定中，我們是用生活污水做接種液，這樣樣品就需要高倍的稀釋，否則結(jié)果偏低。接種稀釋水中，接種液的加入量，視其接種液的質(zhì)量及被測(cè)水樣的BOD5的大小而定，有時(shí)在測(cè)定BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，結(jié)果偏低，很可能就是稀釋水中沒(méi)有加入接種液，或者加入的量不夠的緣故。

6 培養(yǎng)溫度

有機(jī)物的降解速率，是與溫度成正比例的，溫度相差1℃，將會(huì)引起5%左右的誤差。所以不可忽視培養(yǎng)溫度的影響，應(yīng)嚴(yán)格控制在（20±1）℃。

7 培養(yǎng)瓶的體積

目前市售的培養(yǎng)瓶體積，一般都在310～350ml之間不等，實(shí)驗(yàn)中感覺(jué)到，這一體積有點(diǎn)偏大，更合適的體積應(yīng)在220ml左右，在測(cè)試時(shí)，每一對(duì)培養(yǎng)瓶（當(dāng)天和第五天）的體積，應(yīng)盡量保持相等，這樣可以減少測(cè)定誤差。

8 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制

8.1 空白試樣

每一批樣品做兩個(gè)分析空白試樣，稀釋法空白試樣的測(cè)定結(jié)果不能超過(guò) 0.5 mg/L，非稀釋接種法和稀釋接種法空白試樣的測(cè)定結(jié)果不能超過(guò) 1.5 mg/L，否則應(yīng)檢查可能的污染來(lái)源。

8.2 接種液、稀釋水質(zhì)量的檢查

每一批樣品要求做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品，樣品的配制方法如下：取 20 ml 葡萄糖-谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液于稀釋容器中，用接種稀釋水稀釋至1000 ml，測(cè)定 BOD5，結(jié)果應(yīng)在 180～230 mg/L 范圍內(nèi)，否則應(yīng)檢查接種液、稀釋水的質(zhì)量。

8.3 平行樣品

每一批樣品至少做一組平行樣，計(jì)算相對(duì)百分偏差 RP。當(dāng) BOD5 小于 3 mg/L 時(shí)， RP 值應(yīng)≤±15%；當(dāng) BOD5 為 3～100 mg/L 時(shí)， RP 值應(yīng)≤±20%；當(dāng) BOD5 大于 100 mg/L 時(shí)， RP 值應(yīng)≤±25%。

9 精密度和準(zhǔn)確度

稀釋法和稀釋接種法的對(duì)比測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)偏差為 11 mg/L，再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)偏差為 3.7～22 mg/L。

10 結(jié)束語(yǔ)

用接種稀釋法，測(cè)定BOD5，方法比較繁瑣，時(shí)間也長(zhǎng)，影響測(cè)定因素又多，所以要想得到一個(gè)比較滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在分析的整個(gè)過(guò)程中，對(duì)每一步操作都應(yīng)特別注意，實(shí)驗(yàn)用水的質(zhì)量，接種液的質(zhì)量及種類、樣品的前處理、稀釋倍數(shù)的選擇都是很重要影響因素，實(shí)際操作中必須高度重視。

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作者簡(jiǎn)介：劉戀（1988-），女，理學(xué)學(xué)士，助理工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。