生化需氧量檢測標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與發(fā)展

孫孝雯，黃思捷，劉志丹

生化需氧量檢測標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與發(fā)展

孫孝雯，黃思捷，劉志丹※

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室，環(huán)境增值能源實驗室，北京 100083）

水環(huán)境監(jiān)測是切實推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要方面。生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）是在微生物存在下水體有機物生化降解所需的氧量。作為反映水中有機污染物含量的重要指標(biāo)，在城鎮(zhèn)、工業(yè)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境等領(lǐng)域的監(jiān)測工作中均不可忽視。該研究剖析了國內(nèi)外關(guān)于BOD檢測的標(biāo)準(zhǔn)和方法，總結(jié)了稀釋接種法和微生物電極法以及更加與時俱進(jìn)的測試方法。同時，對比分析了國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)排放限值的制定力度，從國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三個方面全面梳理了現(xiàn)行BOD標(biāo)準(zhǔn)體系建立的結(jié)構(gòu)和框架，深入剖析了地方強制標(biāo)準(zhǔn)在國家法規(guī)、地方政策引導(dǎo)下建立的影響因素和執(zhí)法部門監(jiān)管、人民群眾監(jiān)督下實施的推動關(guān)系。從標(biāo)準(zhǔn)分布、制定力度、檢測方法的迭代三個方面提出了標(biāo)準(zhǔn)體系的重點發(fā)展方向和制修訂建議，以期為推動中國水環(huán)境保護(hù)和水資源利用提供支撐。

生化需氧量（BOD）；微生物燃料電池；標(biāo)準(zhǔn)；水環(huán)境；檢測方法

0 引 言

國內(nèi)外為積極響應(yīng)“碳中和”戰(zhàn)略、“碳減排”策略，推動全球綠色低碳轉(zhuǎn)型，在污水處理行業(yè)陸續(xù)出臺相應(yīng)政策。美國發(fā)布的《2016—2045年新興科技趨勢報告》認(rèn)為污水回收等科技將會減緩人類對淡水水源的需求，歐盟于2020年通過的《污水再利用條例》有望促進(jìn)更廣泛的再生水回用，中國國家發(fā)改委等十部委于2021年聯(lián)合引發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見》明確將污水資源化利用作為節(jié)水開源的重要內(nèi)容，指出了“達(dá)標(biāo)排放”和“達(dá)標(biāo)回用”的必要性，點明了“水質(zhì)監(jiān)測評價”和“廢水循環(huán)利用智慧管理平臺”的要求。為推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、“深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)”，在水環(huán)境和污水治理過程中，急迫需要及時、有效、穩(wěn)定的水污染物監(jiān)測手段[1]。

生化需氧量是評價水中有機物污染程度的綜合指標(biāo)[2]，其值越高，消耗水中溶解氧越多，導(dǎo)致厭氧菌繁殖加快，有機物腐敗，水質(zhì)惡化，在污水排放檢測中不可忽視[3-4]。目前國內(nèi)外通用衡量水污染程度的水質(zhì)指標(biāo)除BOD外，還有化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、總有機碳（Total Organic Carbon，TOC）等[5]。相較于COD和TOC，BOD能相對地表示出微生物可以分解的有機污染物的含量，比較符合水體自凈化的實際情況[6]。BOD作為衡量廢水污染強度、成分和水體氧平衡的重要指標(biāo)，對整個水環(huán)境保護(hù)、水污染控制以及維護(hù)水環(huán)境健康至關(guān)重要[7-9]。

本研究梳理了國內(nèi)外BOD的檢測標(biāo)準(zhǔn)，闡釋了BOD檢測方法的迭代以及標(biāo)準(zhǔn)的制定力度、覆蓋范圍等，并結(jié)合中國水環(huán)境中BOD監(jiān)測需求對BOD標(biāo)準(zhǔn)體系制定提出了建議，以期為推動BOD有效監(jiān)測提供支撐和參考，保障污水“達(dá)標(biāo)”排放和回用，保護(hù)水環(huán)境，重視全球生態(tài)環(huán)境問題，堅持“堅持人與自然和諧共生”和“堅持推動構(gòu)建人類命運共同體”的國家基本方略，推進(jìn)中國水環(huán)境生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。

1 國內(nèi)外BOD檢測方法及排放限值現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)外BOD檢測方法

1.1.1 稀釋與接種法

標(biāo)準(zhǔn)BOD檢測方法最早確立于1936年，美國公共衛(wèi)生協(xié)會將5日生化需氧量稀釋法規(guī)定為水和廢水的檢驗方法，并為ISO/TC-147推薦[10]。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）自1983年對BOD排放監(jiān)測設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn)，《水質(zhì)-天后生化需氧量的測定（BODn）-稀釋與接種法（ISO 5815—1983）》規(guī)定采用稀釋與接種法根據(jù)實際情況進(jìn)行天的生化需氧量監(jiān)測。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)不斷迭代，到2019年形成檢測范圍更廣、試驗程序更加優(yōu)化的《水質(zhì)-日生化需氧量（BODn）的測定第一部分：加烯丙基硫脲的稀釋與接種法》（ISO 5815—1：2019）和《水質(zhì)-日生化需氧量（BODn）的測定第二部分：非稀釋法》（ISO 5815—2：2019），中國現(xiàn)行BOD檢測標(biāo)準(zhǔn)就是修改自2003版國際標(biāo)準(zhǔn)[11]。美國自1996年就對具體行業(yè)BOD排放閾值制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，《攝影（沖洗）廢液生化耗氧量和溶解氧的測量》（ANSI/NAPM IT4.40—1996）對測定范圍、測量結(jié)果可靠性和BOD測定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)定，可用作分析照相攝影處理廢水的一套具體操作說明。

1987年，中國環(huán)境保護(hù)部發(fā)布實施《水質(zhì)五日生化需氧量（BOD5）的測定稀釋與接種法》（GB/T 7488—1987），這是中國實施的第一個關(guān)于BOD測定的國家標(biāo)準(zhǔn)，對BOD的原理、測定所需試劑、測定儀器、樣品儲存注意事項、試驗操作步驟都進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。2009年，中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（HJ 505—2009）代替（GB/T 7488—1987），修訂增加了檢出限，在方法原理部分明確規(guī)定了培養(yǎng)溫度和時間，增加了（2+5）d培養(yǎng)時間的內(nèi)容、接種液的選擇、樣品前處理方法內(nèi)容、稀釋倍數(shù)的確定、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制以及細(xì)化了測定方法[12]。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地表水、工業(yè)廢水、生活污水中BOD5的稀釋與接種的測定方法，通過測定培養(yǎng)前后溶解氧的質(zhì)量濃度之差計算BOD5，方法的測定范圍為2～6 000 mg/L，達(dá)到6 mg/L就需要進(jìn)行稀釋。在準(zhǔn)確性上，非稀釋接種法的重現(xiàn)性和再現(xiàn)性偏差均小于稀釋接種法。

1.2.2 微生物電極法

日本最早于1990 s年代推出BOD快速檢測儀器并頒布微生物電極法工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS K3602—1990），標(biāo)準(zhǔn)放棄使用耗時長的稀釋接種法，采用微生物電極法對BOD進(jìn)行快速檢測，在BOD檢測方法和儀器上有很大改進(jìn)[13]。

中國于2002年制定的《水質(zhì)生化需氧量（BOD）的測定微生物傳感器快速檢測法》（HJ/T 86—2002）首次規(guī)定了微生物傳感器快速測定方法——微生物電極法[14]，其原理涉及初級氧化速率，所以8～15 min即可完成一個樣品的測定，相對誤差在-2.0%到2.8%之間。在城鎮(zhèn)建設(shè)、紡織、煤炭等行業(yè)對BOD排放限值和檢測方法做出的相關(guān)規(guī)定均采用稀釋接種法，雖然微生物傳感器快速測定方法已經(jīng)作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，但在污水排放標(biāo)準(zhǔn)中并未得到應(yīng)用。

1.2.3 其他BOD檢測方法

除標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的稀釋接種法和微生物傳感器快速檢測方法外，還包括熒光細(xì)菌檢測法、近紅外光譜法、高光譜成像技術(shù)和微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell，MFC）法，原理均不相同，如圖1 BOD檢測方法原理簡圖所示。熒光細(xì)菌檢測原理是污水中微生物活動和BOD及細(xì)菌污染密切相關(guān)，通過利用與微生物活動密切相關(guān)的色氨酸發(fā)射的熒光強度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的BOD值[15]。近紅外光譜法原理是依靠不同物質(zhì)吸收強度的差異來測定BOD值[16]。高光譜成像法是確定水質(zhì)濃度與光譜反射率最優(yōu)相關(guān)波段，建立BOD與光譜反射率之間回歸模型[17-19]。微生物燃料電池原理是電池產(chǎn)生的電流強度及轉(zhuǎn)移的庫侖電荷量與陽極有機物濃度高低直接相關(guān)，在一定BOD范圍內(nèi)，電信號響應(yīng)與BOD呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系[20-23]。在《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中，地表水、集中式飲用水源地、湖泊水庫中的BOD均為必測項目，但在2017年底發(fā)布的《地表水自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中，由于儀器設(shè)備適用性等原因?qū)OD作為選測項目實施。隨著“自動監(jiān)測為主，手工監(jiān)測為輔”水環(huán)境監(jiān)測體系的日趨成熟，加快BOD自動監(jiān)測儀器研發(fā)進(jìn)程，實現(xiàn)BOD在線自動監(jiān)測尤為重要[24]。因此，在BOD標(biāo)準(zhǔn)制定上，可以考慮引入“實驗室”研究已久的檢測方法，推進(jìn)科學(xué)儀器研發(fā)成果積極轉(zhuǎn)化，以實現(xiàn)檢測配套設(shè)施真正的智能化和自動化。

1.2 國內(nèi)外BOD排放限值現(xiàn)狀

由于各國發(fā)展情況、技術(shù)要求和污染現(xiàn)狀等不同，在BOD排放限值上也存在一定差異，表1為各國BOD排放限值。美國鄉(xiāng)村起步早，鄉(xiāng)村和城市使用相同的排放標(biāo)準(zhǔn)，即《聯(lián)邦水污染防治法》，該法對BOD5做出規(guī)范而未考慮COD，BOD5月平均值限制在30 mg/L，周平均值限制在45 mg/L[25]。歐盟《城市廢水處理指令（91/271/EEC）》對BOD5規(guī)定年平均值限制在25 mg/L，類似于中國二級排放標(biāo)準(zhǔn)（城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放的主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，大部分污水處理廠應(yīng)達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)的要求）。但該指令并不等同于國內(nèi)法，各國按照污染綜合預(yù)防和控制指令（Integrated Pollution Prevention Control，IPPC）和水政策行動框架（Water Framework Directives，WFD）的規(guī)定，結(jié)合實際制定基于水質(zhì)的排放限值，確保水質(zhì)目標(biāo)的實現(xiàn)[26]。日本深度處理凈化槽技術(shù)較為成熟，出水水質(zhì)中BOD5可達(dá)到10 mg/L 以下，日本農(nóng)村分散生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)中排放限值根據(jù)凈化槽處理工藝和技術(shù)確定[27]。

表1 BOD排放限值

2 國內(nèi)BOD檢測和排放標(biāo)準(zhǔn)的制定

2.1 國家、行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)分類及概況

不論國外還是國內(nèi)，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)均分為總體要求和具體要求兩個層級。國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為總體控制要求是最低要求，其發(fā)布實施有利于優(yōu)化水環(huán)境污染物排放、規(guī)范排污單位排污行為、加強落實地方水環(huán)境保護(hù)力度，地方標(biāo)準(zhǔn)作為國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的補充更為嚴(yán)格，為適應(yīng)中國地域環(huán)境差異大、地區(qū)之間發(fā)展不同步而設(shè)[28-29]。由于人類生活質(zhì)量提高，環(huán)境重視程度加深，部分地方標(biāo)準(zhǔn)對BOD排放限值做出強制要求，這些標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實施對推進(jìn)其他省份標(biāo)準(zhǔn)和國家強制標(biāo)準(zhǔn)建立發(fā)揮重要指導(dǎo)作用。

2020年11月份通過的《》對各類標(biāo)準(zhǔn)作用定位進(jìn)行了明確，關(guān)于污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的順序，地方污染物排放標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先于國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[30]。地方標(biāo)準(zhǔn)包括綜合、通用型標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和流域（海城）或者區(qū)域型標(biāo)準(zhǔn)。流域（海城）或者區(qū)城型污染物排放標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先于行業(yè)型污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先于綜合、通用型污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[31-32]。在地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)范性引用文件均采用稀釋與接種法。

2.2 地方強制標(biāo)準(zhǔn)分布及制定

標(biāo)準(zhǔn)按照執(zhí)行力度劃分又可分為強制性標(biāo)準(zhǔn)和非強制性標(biāo)準(zhǔn)。強制性標(biāo)準(zhǔn)是國家法律法規(guī)的延伸，是國家治理體系中不可或缺的一部分[33]。《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》指出：“對保障人身健康和生命財產(chǎn)安全、國家安全、生態(tài)環(huán)境安全以及滿足經(jīng)濟社會管理基本需要的技術(shù)要求，應(yīng)當(dāng)制定強制性國家標(biāo)準(zhǔn)”[34]。在強制性標(biāo)準(zhǔn)建立上，需考慮實際情況與強制屬性之間的關(guān)系，綜合考量必要性、強制性和引導(dǎo)性[35]。BOD是地方強制性水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中需要檢測的一項重要指標(biāo)，表2為對BOD作出規(guī)定的地方強制性標(biāo)準(zhǔn)。截至目前，在地方標(biāo)準(zhǔn)中，對BOD排放限值做出強制規(guī)定的有42項。黃河流經(jīng)的河南、山東、陜西省強制性標(biāo)準(zhǔn)占21項。

對BOD排放限值做出規(guī)定的地方強制性標(biāo)準(zhǔn)中，綜合、通用型有7項，北京、天津和上海市的水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中將BOD作為第二類污染物，規(guī)定排放濃度限值分級排放，排入不同水域則執(zhí)行不同級別標(biāo)準(zhǔn)限值；行業(yè)型強制標(biāo)準(zhǔn)有15項，在畜禽、制藥、化工、食品等行業(yè)對BOD排放限值進(jìn)行了強制規(guī)定[36-41]，制藥行業(yè)要求較為嚴(yán)格，根據(jù)不同級別排放要求，BOD排放限值控制在20～45mg/L，集約化畜禽行業(yè)控制在140～150 mg/L，可用于還田的畜禽廢水BOD則控制在20 mg/L；流域型強制性標(biāo)準(zhǔn)有20項，對流域范圍及控制地區(qū)進(jìn)行劃分，各排污單位遵守不同控制要求。

各省關(guān)于BOD的規(guī)定差異較大，主要原因是由于各省水系污染情況和污染物指標(biāo)不同，圖2是中國2005—2019年七大水系3項首要污染物指標(biāo)。在中國七大水系中，長江水系、珠江水系和松花江水系水質(zhì)較優(yōu)，近五年主要污染物中均未出現(xiàn)BOD，水系流經(jīng)省份的強制性地方標(biāo)準(zhǔn)中，很少一部分將BOD作為檢測指標(biāo)推行；黃河、海河、淮河和遼河水系水質(zhì)問題較為嚴(yán)重，三項首要污染物中均有BOD，水系流經(jīng)省份的部分地方標(biāo)準(zhǔn)對BOD排放限值做出強制性規(guī)定，且在地方流域型標(biāo)準(zhǔn)中，對BOD的規(guī)定較嚴(yán)格。作為黃河、海河、淮河流域或獨流入海口，山東省地方標(biāo)準(zhǔn)尤為嚴(yán)格，對境內(nèi)五條流域分別出臺相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)[42-46]。地方明確關(guān)于水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)類型，對精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污具有重要意義。

表2 地方強制性標(biāo)準(zhǔn)

2.3 標(biāo)準(zhǔn)制定與實施監(jiān)督之間的關(guān)系

標(biāo)準(zhǔn)建立與實施監(jiān)管對提升中國水環(huán)境質(zhì)量具有重大意義。如圖3標(biāo)準(zhǔn)建立與實施之間關(guān)系所示，為解決環(huán)境問題，法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)建立規(guī)范，規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容要緊隨行業(yè)發(fā)展，配合高校、科研機構(gòu)創(chuàng)新檢測方法[47]；地方標(biāo)準(zhǔn)是在國家標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)下的細(xì)化，強制性地方標(biāo)準(zhǔn)的制定實施又提高國家標(biāo)準(zhǔn)對BOD指標(biāo)的重視程度；國家、行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)制定后，地方執(zhí)法部門加強對排污單位的監(jiān)管力度，企業(yè)排污過程中進(jìn)行自我監(jiān)督，人民群眾積極監(jiān)督舉報，進(jìn)行不同層面的監(jiān)管[48]。做到科學(xué)建立強制性標(biāo)準(zhǔn)體系，配套相適應(yīng)管理機制。

3 結(jié)論及建議

BOD檢測標(biāo)準(zhǔn)體系的建立和健全可以指導(dǎo)科技的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，與中國水環(huán)境保護(hù)、污染源控制有著緊密聯(lián)系，對水環(huán)境規(guī)劃和污水處理工藝提供重要反饋。本文總結(jié)國內(nèi)外BOD相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和迭代，以及中國現(xiàn)有BOD排放標(biāo)準(zhǔn)制定狀況，目前中國現(xiàn)有的BOD檢測標(biāo)準(zhǔn)體系對于檢測方法的推動不足且缺少通用標(biāo)準(zhǔn)的力度支撐，目前較難依靠BOD檢測標(biāo)準(zhǔn)提升BOD檢測的效率和智能集成化發(fā)展。因此，提出以下幾點建議：

3.1 加強地方BOD標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，提升水質(zhì)檢測力度

目前，中國關(guān)于BOD排放問題的地方標(biāo)準(zhǔn)制定發(fā)展非常不平衡，僅山東、河南等少數(shù)省（直轄市）制定較為系統(tǒng)、完備的地方標(biāo)準(zhǔn)，重視BOD排放限值標(biāo)準(zhǔn)的建立。隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略地位愈加凸顯，近五年中國陸續(xù)出臺《水污染防治行動計劃》《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》《重點流域水污染防治規(guī)劃（2016—2020年）》《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案（2019—2021年）》和2020年12月發(fā)布的《中華人民共和國長江保護(hù)法》。BOD作為環(huán)境監(jiān)測的重要指標(biāo)，可以實際反映水體污染情況，雖然全國各地在自然狀況、經(jīng)濟條件和環(huán)境容量上各不相同，各省對BOD排放的規(guī)定有松有緊，但長期來看，為了防止出現(xiàn)“先污染，后治理”的局面，各省環(huán)境保護(hù)廳應(yīng)重視各項污水檢測指標(biāo)，積極編制地方標(biāo)準(zhǔn)。污水排放不達(dá)標(biāo)、水環(huán)境問題突出和具有BOD排放問題地區(qū)嚴(yán)格制定法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和加大監(jiān)管力度，水質(zhì)優(yōu)良地區(qū)綜合考慮各種污染物指標(biāo)，重視BOD對水質(zhì)的影響。

3.2 提高國內(nèi)BOD排放重視程度，重視準(zhǔn)確、精確檢測

在國際上，BOD重要性高于COD，中國對這兩項指標(biāo)重視程度與此相反。2017年5月起，中國將COD在內(nèi)七項水質(zhì)指標(biāo)測定作為強制性國家標(biāo)準(zhǔn)推行，未包括BOD，并且大部分水污染排放標(biāo)準(zhǔn)也更加重視COD的檢測。為應(yīng)接國際標(biāo)準(zhǔn)，也為響應(yīng)國家對防污治污的重視，中國正在修訂的一些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)重視BOD檢測。中國加強對BOD排放的重視，建立更有力度的BOD標(biāo)準(zhǔn)，將會加強企業(yè)對污水排放的管理，有利于企業(yè)改進(jìn)新工藝，研制新設(shè)備，促進(jìn)BOD檢測行業(yè)的發(fā)展。另外，國內(nèi)污水采樣的日均值是指“取樣頻率為至少每2 h一次，取24 h混合樣，以日均值計”，存在一定的弊端[49]。一方面污水排放指標(biāo)易受自然條件影響，無法做到合理反映水質(zhì)情況；另一方面企業(yè)如果在采樣的間歇進(jìn)行多次瞬時排放，無法準(zhǔn)確反映是否超標(biāo)。針對取樣方式存在的一些不合理問題，除了加大監(jiān)管力度，若能做到在線自動監(jiān)測，既能做到科學(xué)合理監(jiān)測BOD排放濃度，而且將減少“偷排”等違規(guī)現(xiàn)象。

3.3 及時更新修訂標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容，科研推進(jìn)檢測站位

實現(xiàn)可持續(xù)在線BOD監(jiān)測功能的系統(tǒng)對污水處理廠的運行起著重要作用，并且可以保護(hù)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)免受有害水污染物的影響。但目前中國現(xiàn)行的BOD檢測標(biāo)準(zhǔn)，不能充分、及時反映環(huán)保檢測行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，甚至對檢測數(shù)據(jù)的真實性造成影響，需要及時制定或修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于BOD檢測方法，近幾年大量文獻(xiàn)報道了各種新的檢測方法，可以克服傳統(tǒng)BOD檢測中存在的檢測困難、檢測不穩(wěn)定等問題。其中微生物燃料電池法在原理上可實現(xiàn)在線檢測，無需額外傳感器和電源[50]，并且國內(nèi)外相關(guān)研究也積累很多，很有可能進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化。但國內(nèi)外在標(biāo)準(zhǔn)建立上，并未將其他檢測方法考慮在內(nèi)，因此，很多排污單位為了符合規(guī)定依舊采用傳統(tǒng)檢測方法，很大程度影響對BOD檢測方法的創(chuàng)新推進(jìn)。隨著污水監(jiān)測技術(shù)“實時監(jiān)測”“自動化”“智能化”的發(fā)展，實現(xiàn)BOD在線自動監(jiān)測具有重要意義。在標(biāo)準(zhǔn)制定時，可以考慮將實驗室研究推進(jìn)到具體排污單位的污染物指標(biāo)檢測，如起草“BOD的測定-微生物燃料電池快速檢測法”的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過標(biāo)準(zhǔn)的建立提高科研和企業(yè)等機構(gòu)關(guān)注度，擴大該檢測方法研究范圍，推動成型產(chǎn)品跟進(jìn)，建立不同地域、水體的應(yīng)用示范，通過提高環(huán)境執(zhí)法部門和排污單位的認(rèn)可度，推進(jìn)“新”的BOD檢測方法的應(yīng)用。

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Current situation and development of Biochemical Oxygen Demand (BOD) detection standard

Sun Xiaowen, Huang Sijie, Liu Zhidan※

(,,,,100083,)

Water quality monitoring is an essential step in the management of freshwater resources for better ecological civilization. Biochemical oxygen demand (BOD) refers to the consumed amount of dissolved oxygen during the biochemical reaction when the microorganisms decompose into the biodegradable organic matters in water. The higher BOD indicated that the more dissolved oxygen is consumed in water, leading to the accelerated reproduction of anaerobic bacteria, the corruption of organic substances, and the deterioration of water quality. The BOD can also be an important index to reflect the content of organic pollutants in water for the monitoring work of cities, towns, industries, agriculture, and rural areas. However, the actual detection of BOD is still lacking in generality and accuracy. The current standard system of BOD detection cannot fully meet the high efficiency of water environmental protection and intelligent integrated system at present. In this study, a systematic analysis was made on the standards and technologies of BOD detection in the world, including the “first-generation” dilution and seeding, the “second-generation” microbial electrode, and the “third generation” so far. Specifically, fluorescence labeling is the process of binding fluorescent dyes (tryptophan) to functional groups contained in biomolecules. The fluorescence intensity closely related to microbial activities can be converted into the corresponding BOD value. The near-infrared spectroscopy can be used to determine the BOD value, particularly depending on the absorption intensity of substances. A microbial fuel cell depends on the current intensity generated by the cell and transferred the coulomb charge directly related to the anode organic matter concentration. Furthermore, a comparison was made on the formulation of emission limits. The structure and framework of the current BOD standard system were summarized from three aspects, including the national, local, and industry standards. It is highly urgent to define the types of water pollutant discharge standards in the local community. Therefore, it is of great significance for accurate, scientific, and legal pollution control. Moreover, the influencing factors were determined for the establishment of local mandatory standards under the guidance of national regulations and local policies, as well as the promotion relationship between the supervision of law enforcement departments and the supervision of the community. As such, a mandatory standard system can also be established to support suitable management. Three aspects were evaluated, including the standard distribution, strength of formulation, and iteration of testing. Some recommendations were made on the key development direction and revision suggestions of the standard system, including the construction of local BOD standard system, the water quality testing, the domestic BOD emission, the accurate and precise testing, updating and revising the technical content of the standard in time, as well as the testing station under scientific surveys. The finding can provide strong support to promote environment protection and resources utilization for better ecological protection and high-quality development of water systems.

biochemical oxygen demand (BOD); microbial fuel cell; standards; water environment; detection method

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.22.035

X832

A

1002-6819(2021)-22-0302-07

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2021-08-20

2021-10-16

國家自然科學(xué)基金（51861125103）和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)2115人才培育發(fā)展計劃聯(lián)合資助

孫孝雯，研究方向為農(nóng)業(yè)生物質(zhì)與能源工程。Email：7cherry@cau.edu.cn

劉志丹，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為環(huán)境增值能源、生物質(zhì)能源技術(shù)。Email：zdliu@cau.edu.cn

中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會高級會員：劉志丹（E041200655S）