五日生化需氧量（BOD5）測定影響因素淺析

范傳輝 萬正成 崔景光

一、前言

生化需氧量是指在規(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)過程消耗的溶解氧。生化需氧過程的發(fā)生需具備以下條件：好氧微生物的存在，有足夠的溶解氧和具備適合微生物利用的營養(yǎng)物和有機(jī)物等。目前國內(nèi)外普遍規(guī)定于20±1℃培養(yǎng)5d，分別測定樣品培養(yǎng)前后的溶解氧，二者之差即為值，以氧的毫克/升（mg/L）表示。BOD5屬于地表水水質(zhì)檢測的一個常規(guī)監(jiān)測項目，并且是水質(zhì)有機(jī)污染綜合指標(biāo)之一。因此，在測定過程中，如何消除影響因素。對于及時獲得科學(xué)有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)具有十分重要的意義。本文針對影響五日生化需氧量測定結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析論述，并且提出了加強(qiáng)應(yīng)對的措施。

二、測定五日生化需氧量的影響因素

1.樣品的保存

生化需氧量測定中，由于水樣中微生物的作用將直接影響B(tài)OD5值。一般情況下，使用棕色玻璃瓶收集樣品，樣品充滿瓶子并密封不與空氣接觸，在0～4℃暗處保存和運(yùn)輸，低溫保存能減緩微生物分解活動。但是，貯存期間即使采用最好的冷卻條件，一些生物活性作用還是發(fā)生著，因此，貯存時間應(yīng)盡可能短。具體可采用以下方法：把水樣采集并充滿密封于溶解氧采樣瓶中，如樣品采集后不能在2h以內(nèi)開始分析，則應(yīng)在4℃或低于4℃保存并在6h內(nèi)開始分析，當(dāng)不能在6h以內(nèi)分析時，則應(yīng)將儲存時間和溫度與分析結(jié)果一起報告，不可超過24h分析。

2.水樣pH值調(diào)節(jié)

應(yīng)調(diào)節(jié)試驗(yàn)水樣的pH為6.5～7.5（最佳pH值7.2），五日生化需氧量值偏高或偏低是由于pH超出這個范圍，含有大量酸或堿的樣品的BOD5讀數(shù)可能會低于實(shí)際含量，酸性或堿性水樣應(yīng)用稀的氫氧化鈉溶液或鹽酸調(diào)節(jié)pH近于7，但用量不要超過水樣體積的0.5%。表1是以含谷氨酸和葡萄糖質(zhì)量濃度均為150mg/L的標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)液作為研究對象，用氫氧化鈉（4%）和鹽酸（1∶11）來調(diào)節(jié)其pH值，并計算不同pH值下測定的BOD5值。由表1可知，pH值對BOD5值影響很大。最佳的pH應(yīng)該介于6.5～7.5之間，此時測得的BOD5相對比較穩(wěn)定。因此，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該注意將被測液與稀釋液的pH調(diào)節(jié)在這個范圍內(nèi)，一般調(diào)節(jié)為7.2。

3.水樣溫度控制

BOD5測定過程與微生物的活性和增長速率有關(guān)，一般認(rèn)為在20℃～40℃是微生物最適宜生長的溫度，分解有機(jī)物的能力最強(qiáng)。在該范圍內(nèi)溫度要提高10℃，微生物的活性提高1～2倍，由于培養(yǎng)溫度每相差1℃都會引起5%左右的測定誤差。因此在整個測定過程中應(yīng)嚴(yán)格控制水樣溫度在（2 0±1）℃，確保測定結(jié)果精密度和準(zhǔn)確度。冬季采集水樣、冷藏保存水樣及冷凍保存水樣溫度遠(yuǎn)低于20℃，測定前須在待測水樣中(溶解氧瓶)插入水銀溫度計，敞口放入20℃恒溫水浴鍋中進(jìn)行快速升溫并達(dá)到平衡。當(dāng)水溫達(dá)到要求時（20±1）℃再測定，以減小分析誤差。

4.水樣溶解氧調(diào)控

水樣中溶解氧的含量與水溫成反比，水溫高，則溶解氧含量少；水溫低，則溶解氧含量多。測定前，須嚴(yán)格控制好水樣初始溶解氧濃度，當(dāng)水樣初始溶解氧濃度低于2.0mg/L，由于其未能給微生物生理生化活動提供足夠溶解氧，致使該生化反應(yīng)很難進(jìn)行，可采用稀釋或接種稀釋方法以提高水樣溶解氧濃度。從水溫較低的水域或富營養(yǎng)化的湖泊中采集的水樣，可遇到含有過飽和溶解氧，此時應(yīng)將水樣迅速升溫至20℃左右，在不滿瓶的情況下，充分振搖，并同時開塞放氣，以趕出過飽和的溶解氧。從水溫較高的水域或廢水排放口取得的水樣，則應(yīng)迅速使其冷卻至20℃左右，并充分振搖，使與空氣中氧分壓接近平衡。

5.稀釋水與接種稀釋水

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8mg/L以上。使用前每升水加入磷酸鹽、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鐵四種鹽溶液各1mL，混勻，20℃保存。在曝氣的過程中防止污染，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的測定結(jié)果。它是通過空白值的大小反映出來的。在分析方法（HJ505-2009）中對稀釋水要求是BOD5＜0.5mg/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別，可以認(rèn)為對稀釋水的質(zhì)量影響不大。而影響稀釋水質(zhì)量的主因素是實(shí)驗(yàn)用水的純度，因此BOD5用的純水必須具有較高的質(zhì)量（電導(dǎo)率達(dá)到18.2MΩ·μs/cm），水質(zhì)才能滿足測定BOD5的要求。

添加過微生物的稀釋水叫接種水，接種的目的是給稀釋水引入可氧化分解有機(jī)物的微生物，天然地表水中一般都存在這類微生物，但在很多工業(yè)廢水中，常常缺少足夠的可以分解有機(jī)物的微生物，因此在測定這類水樣時，需要在稀釋水中加入適量的微生物。因此，在配制接種水的時候要注意選取合適的接種物質(zhì)，在實(shí)際操作中，針對經(jīng)常監(jiān)測的入河排污口的水質(zhì)情況，選用城鎮(zhèn)生活污水處理廠新鮮出水獲得接種液，用溶解氧瓶量取適量經(jīng)充分混勻該新鮮出水，敞口放置于20℃恒溫生化培養(yǎng)箱中備用。臨用前，向每升稀釋水中加入1～10mL該接種液以制得接種稀釋水。采用城鎮(zhèn)生活污水處理廠新鮮出水作為接種液，進(jìn)行水樣接種稀釋培養(yǎng)，其空白值低于國標(biāo)法規(guī)定的檢出限（1.5mg/L），樣品值在標(biāo)準(zhǔn)值誤差范圍之內(nèi)，符合接種稀釋水質(zhì)量控制要求。

6.確定水樣稀釋倍數(shù)

按照國標(biāo)法（HJ505-2009）測定BOD5操作過程并不復(fù)雜，但測定條件要求嚴(yán)格，要求培養(yǎng)前水樣DO濃度為7.0～9.1mg/L，經(jīng)5d±4h培養(yǎng)后水樣剩余DO濃度≥2.0mg/L，培養(yǎng)前后水樣消耗DO量≥2.0mg/L，同時要求稀釋水BOD5≤0.5mg/L，接種稀釋水BOD5≤1.5mg/L。對于任意未知水樣，樣品稀釋比例的選擇對整個實(shí)驗(yàn)是非常關(guān)鍵的。實(shí)際檢測過程中，除了部分地表水，大部分水樣都是需要使用稀釋法或者接種稀釋法。由于實(shí)驗(yàn)周期長，稀釋比選擇不當(dāng)，得不到有效的數(shù)據(jù)，樣品已經(jīng)無法再次測定。為了保證實(shí)驗(yàn)得到有效數(shù)據(jù)，一個樣品至少進(jìn)行3個不同的稀釋比例。有許多類型的污水，生化需氧量范圍大，稀釋比例一般可根據(jù)TOC、CODMn、CODcr的值來確定。實(shí)際檢測中，由于BOD5在樣品采集后進(jìn)行分析，都是在沒有COD等結(jié)果的參考情況下，確定稀釋比例，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷稀釋比。由于現(xiàn)在C0Dcr有快速測定法，工作中遇到不好判斷的樣品可以抽取一定比例樣品進(jìn)行測定COD值來判斷，確保實(shí)驗(yàn)成功。

表1 不同pH值下測定的BOD5值表（單位：mg/L）

三、結(jié)論

五日生化需氧量是地表水水質(zhì)檢測的一個常規(guī)監(jiān)測項目，并且是水質(zhì)有機(jī)污染綜合指標(biāo)之一。由于整個測定過程是一個復(fù)雜的生化過程，受到很多環(huán)境、人為等因素的影響。本文針對樣品的保存、水樣pH值調(diào)節(jié)、水樣溫度控制、水樣溶解氧調(diào)控、稀釋水與接種稀釋水、樣品稀釋比例等影響測定結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析，提出了嚴(yán)格控制樣品保存的時間和溫度，利用酸和堿調(diào)節(jié)最佳pH值，調(diào)控水樣中溶解氧和嚴(yán)格控制測試過程中的溫度在（20±1）℃，根據(jù)水樣性質(zhì)配置稀釋水和接種稀釋水，參考COD結(jié)果和進(jìn)行多個稀釋比例來確定合理的水樣稀釋倍數(shù)等有效的解決方法，盡量減少外界因素對實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的影響，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和正確性