謝姬弘

(太原城市排水監(jiān)測站，山西太原 030012)

生活污水和工業(yè)廢水中含有大量各類有機(jī)物。這些有機(jī)物在水體中分解時要消耗大量溶解氧，從而破壞水體中氧的平衡，使水質(zhì)惡化，因缺氧造成魚類及其他水生生物的死亡。水被有機(jī)物污染很普遍。由于水體中所含的有機(jī)物成分復(fù)雜，難以一一測定其成分，通常利用水中有機(jī)物在一定條件下所消耗的氧來間接表示水體中有機(jī)物的含量，五日生化需氧量即屬于這類重要指標(biāo)之一。

生化需氧量簡稱BOD(Biochemical Oxgen Demand)是指水中有機(jī)物在好氧微生物作用下，進(jìn)行分解過程中所消耗水中溶解氧(DO)的量。根據(jù)參加反應(yīng)的物質(zhì)和最終生成的物質(zhì)，可利用下列的反應(yīng)式來概括反應(yīng)過程:

水中有機(jī)物含量多，消耗的溶解氧就多，生化需氧量也就高。BOD間接表示了有機(jī)物污染的程度，它的數(shù)值反映了受污染水體中可被生物降解的有機(jī)污染物的多少。

我國現(xiàn)行的五日生化需氧量BOD5最經(jīng)典的測定方法是稀釋接種法:即將水樣稀釋接種充滿完全密閉的溶解氧瓶中，在20℃+1℃的暗處培養(yǎng)5 d，分別測定樣品培養(yǎng)前后的溶解氧，二者之差即為BOD5，以氧的mg/L表示，測量溶解氧優(yōu)選膜電極法。

采用稀釋接種法測BOD5是一種經(jīng)驗(yàn)方法，生化需氧過程的發(fā)生通常需要具備以下條件:1)好氧微生物的存在;2)水中要有足夠的溶解氧;3)適合微生物利用的各種營養(yǎng)物質(zhì)(各種無機(jī)營養(yǎng)鹽等)。由于此方法測定與微生物密切相關(guān)，受諸多因素的影響，測定的重現(xiàn)性差，且測定周期較長，一旦出現(xiàn)失誤，無法以原樣補(bǔ)測。為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性及數(shù)據(jù)的可靠性，必須嚴(yán)格控制條件，對測定全程進(jìn)行質(zhì)量控制。

1 水樣的采集與保存

測BOD采集的樣品應(yīng)充滿并密封于棕色玻璃瓶中，在0℃ ～4℃下進(jìn)行保存，并于24 h內(nèi)盡快分析。24 h內(nèi)不能分析，可冷凍保存(冷凍保存時應(yīng)避免樣品瓶破裂)，冷凍水樣測定前需解凍、均質(zhì)化和接種。

2 試劑

本實(shí)驗(yàn)要用的是緩沖溶液和營養(yǎng)鹽溶液，配好的溶液用畢后立即放入冰箱冷藏保存，因?yàn)闋I養(yǎng)鹽里常溫下藻類和微生物極易繁殖，使稀釋水的空白值偏高。

3 儀器

3.1 溶氧儀的使用

1)每一次開機(jī)，在讀取首個讀數(shù)前必須讓探頭預(yù)熱約30 min，這是讓探頭耗盡保留在蓋里的所有的氧，使探頭充分極化且溫度穩(wěn)定。如果預(yù)熱時間不夠需進(jìn)行校準(zhǔn)，則校準(zhǔn)值會發(fā)生漂移并可能超出技術(shù)要求。

2)每次測量樣品前，儀器都需要校準(zhǔn)。先進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn):將探頭浸入每升含1 g亞硫酸鈉和1 mg鈷鹽的水中，進(jìn)行校零。再進(jìn)行校準(zhǔn):將探頭插入已知氧含量的蒸餾水中調(diào)節(jié)儀器讀數(shù)到已知氧氣的含量值上。有三種方法可供選擇:

方法一:通過碘量滴定法測其水中溶解氧值，再將探頭插入同一蒸餾水中，調(diào)節(jié)儀器讀數(shù)到已測氧氣的含量值上。即滴定法校準(zhǔn)。

方法二:在溫度相對穩(wěn)定條件下充氣達(dá)到飽和度的水中溶解氧含量為定值，調(diào)節(jié)儀器讀數(shù)到該溫度時氧氣的含量值上，氣飽和水中校準(zhǔn)。

方法三:將探頭置于盛有1英寸水的BOD瓶中，使空氣相對濕度100%，摁自動校準(zhǔn)鍵即可，空氣校準(zhǔn)不需攪拌。

當(dāng)儀器無法校準(zhǔn)時，應(yīng)檢查膜與電解液，如果膜有鼓包，更換薄膜，如果膜與電解液之間有氣泡，需補(bǔ)充電解液。

維護(hù)儀器時要注意:不能用手接觸探頭薄膜表面。更換電解液和膜后，或膜干燥時，需使膜濕潤，待讀數(shù)穩(wěn)定后再進(jìn)行校準(zhǔn)。原電池式儀器接觸氧氣可自發(fā)進(jìn)行，因此在不測定時，電極探頭要保存在無氧水中并使其短路，以免消耗電極材料，影響測定。對于極譜式儀器的探頭，不使用時，應(yīng)用潔凈的布或?yàn)V紙擦干探頭上的水珠，然后放在潮濕環(huán)境中，以防電解質(zhì)溶液蒸發(fā)。

3.2 恒溫培養(yǎng)箱

目前市場上許多恒溫培養(yǎng)箱有大視角的觀察窗，而BOD規(guī)定要在20℃+1℃的暗處培養(yǎng)，要用不透光的材料貼住觀察窗，以確保樣品在暗處培養(yǎng)。

4 水樣的預(yù)處理

1)水樣的pH若超出6.5～7.5，需用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH近于7，注意用量不要超過水樣體積的0.5%。

2)水樣含重金屬或砷、氰等有毒物質(zhì)時，可使用經(jīng)馴化的微生物接種液的稀釋水進(jìn)行稀釋，或提高稀釋倍數(shù)以減少毒物濃度。

3)從水溫較低或水溫較高的水域采集的水樣，都應(yīng)迅速將水樣放入20℃恒溫培養(yǎng)箱使水溫調(diào)至20℃左右，并充分振搖后打開瓶塞，使之與空氣中氧氣接近平衡。

含少量游離氯的水樣，放置1 h～2 h后，游離氯即可消失，對于游離氯在短時間不能消散的水樣，可加入亞硫酸鈉溶液除去。

5 稀釋水、稀釋接種水、稀釋倍數(shù)

1)稀釋水。將一定量的純水加到2 L～5 L的潔凈玻璃瓶中，放置于恒溫的培養(yǎng)箱內(nèi)，控制水溫20℃+1℃開口曝氣數(shù)小時，使水中的溶解氧達(dá)到8 mg/L以上，達(dá)不到時再進(jìn)行曝氣，使用前每升水加入四種鹽溶液各1.0 mL，混勻，即為稀釋水，20℃下保存，24 h內(nèi)使用，剩余的稀釋水應(yīng)棄去。用稀釋水做的全程序空白實(shí)驗(yàn)中，五日氧消耗量應(yīng)小于0.5 mg/L。

2)稀釋接種水。每升稀釋水加入適量接種液后，控制它的pH為7.2，五日氧消耗量應(yīng)小于1.5 mg/L。

3)稀釋倍數(shù)。非稀釋法的測定上限6 mg/L，測定下限2 mg/L。稀釋的目的是:稀釋后的水樣五日溶解氧消耗量控制在非稀釋法的量程內(nèi)，且五日內(nèi)溶解氧消耗量不小于2 mg/L，五日后剩余溶解氧量也不小于2 mg/L。據(jù)此確定稀釋倍數(shù):

通常BOD5的值會占COD的30% ～70%，根據(jù)經(jīng)驗(yàn):一般生活污水BOD5的值會占COD的50%，假設(shè)五日溶解氧消耗量為4 mg/L，則稀釋倍數(shù)=COD值×50%/4=COD值/8=0.125×COD值。

當(dāng)不能判斷BOD5的期望值時，按照HJ 505-2009推薦的三個稀釋倍數(shù)來稀釋。

6 實(shí)驗(yàn)過程

在已知容積的溶解氧瓶內(nèi)，加入部分稀釋水(或接種稀釋水)，再加入根據(jù)瓶容積和稀釋倍數(shù)計(jì)算出的水樣量，然后用稀釋水使瓶剛好充滿，勿留氣泡于瓶內(nèi)。

測定當(dāng)日溶解氧后，蓋緊瓶塞，加封口水，在瓶蓋上外罩一密封罩，培養(yǎng)期間要檢查水封，及時補(bǔ)充。

從開始放入培養(yǎng)箱算起，經(jīng)過5 d±4 h后，棄去封口水，測定剩余的溶解氧。

7 計(jì)算結(jié)果

有兩個或三個稀釋倍數(shù)的樣品中，凡消耗溶解氧大于2 mg/L，剩余溶解氧也大于2 mg/L，計(jì)算結(jié)果時，應(yīng)取其平均值。實(shí)踐表明:同一樣品，五日氧消耗量與稀釋倍數(shù)不一定成比例關(guān)系，隨著稀釋倍數(shù)的增大，水樣中溶解氧含量的增高，造成微生物繁殖空間變大，使五日耗氧量有增多的可能。

BOD5是間接表示有機(jī)物污染及衡量生化處理過程中凈化效率的綜合指標(biāo)，并對污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)以及污水廠的生產(chǎn)運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)，錯誤的數(shù)據(jù)比沒有數(shù)據(jù)還可怕。由于影響B(tài)OD5測定的因素較多，每次進(jìn)行水樣分析時，都要進(jìn)行水樣的預(yù)處理和干擾消除，準(zhǔn)確估算稀釋倍數(shù)，嚴(yán)格控制測定和培養(yǎng)溫度，正確使用維護(hù)溶氧儀，只要嚴(yán)格注意上述影響因素，就可得到良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對水體的環(huán)境保護(hù)。

［1］ HJ 505-2009，水質(zhì)五日生化需氧量(BOD5)的測定 稀釋與接種法［S］.

［2］ 國家環(huán)保總局，《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.第4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.