劉駿 張海軍 蔣祖斌 肖娟 胡艷麗

摘要：以3種常見(jiàn)水體為例，實(shí)驗(yàn)研究了五日生化需氧量（BOD₅）和化學(xué)需氧量（COD_cr）之間存在的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：①嘉陵江南充段水樣所含有機(jī)污染物較少BOD₅和COD_cr比值（B/C）在0.15～0.19之間，兩者線性關(guān)系不明顯。②對(duì)城市污水處理廠出口水樣而言，B/C的數(shù)值都在0.3上下浮動(dòng)BOD₅和COD_cr有較為顯著的的線性關(guān)系。③BODS標(biāo)準(zhǔn)樣品的B/C的數(shù)值在0.6左右浮動(dòng)，兩者線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)R達(dá)到0.992。這種相關(guān)性分析結(jié)果有利于提高檢測(cè)人員分析BOD₅的效率和準(zhǔn)確性;有利于環(huán)境監(jiān)測(cè)審核人員判斷環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合理性，降低了不合格監(jiān)測(cè)報(bào)告出現(xiàn)的幾率。

關(guān)鍵詞：生化需氧量（BOD₅）;化學(xué)需氧量（COD_cr）;相關(guān)性;環(huán)境監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：X131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）22-0100-03

1 引言

化學(xué)需氧量（COD_cr）是指在酸性條件下，使用強(qiáng)氧化劑重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液氧化水體中所含有的還原性物質(zhì)的消耗量[1]。五日生化需氧量（BOD₅）是指在規(guī)定的條件下，水中的某些可氧化的物質(zhì)被微生物所分解，特別是其中有機(jī)物的生物化學(xué)過(guò)程中所消耗的溶解氧[2]。COD_cr和BOD₅是《地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）[3]的基本項(xiàng)目，也是《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）[4]、《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）[5]等多個(gè)行業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)的控制項(xiàng)目，是反映水體污染程度的兩個(gè)重要指標(biāo)。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于水體有機(jī)污染程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)中，均包含了COD_cr和BOD₅者兩項(xiàng)重要指標(biāo)。研究表明，若污水的水質(zhì)穩(wěn)定，在COD_cr與BOD₅之間具有一定的正相關(guān)性[6～8]。

COD_cr和BOD₅的測(cè)定方法目前均比較成熟，實(shí)驗(yàn)室一般分別采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“重絡(luò)酸鹽法”及“稀釋與接種法”進(jìn)行分析。前者分析方法具有如耗時(shí)短、成本低、測(cè)定條件容易控制且準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，而后者的測(cè)定耗時(shí)較長(zhǎng)，測(cè)定條件苛刻，測(cè)定結(jié)果易受多種因素影響（如溫度、pH值、稀釋倍數(shù)、接種水等）[0，10]，導(dǎo)致其測(cè)定值不容易準(zhǔn)確測(cè)量。如果兩者的數(shù)值存在一定的關(guān)系，在日常環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中可起到重要的指導(dǎo)作用。一方面，環(huán)境監(jiān)測(cè)分析人員可以通過(guò)測(cè)定待測(cè)水樣的COD_cr的值而初步推斷其BOD₅的值，可以確定BOD₅的合理的稀釋倍數(shù)，適當(dāng)減少BOD₅測(cè)定時(shí)稀釋梯度，增加BOD;測(cè)定值的準(zhǔn)確度，提高了實(shí)驗(yàn)操作人員測(cè)定BOD₅的工作效率。另一方面，環(huán)境監(jiān)測(cè)審核人員和質(zhì)量管理人員在長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)審核工作中，通過(guò)了解各種水體的COD_cr值和BOD₅值的大致關(guān)系，初步判斷環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合理性，避免錯(cuò)誤報(bào)告的簽發(fā)。因此，研究不同水體的COD_cr值和BOD₅值之間的線性關(guān)系，在環(huán)境監(jiān)測(cè)的日常分析監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)審核、環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理等工作有重要的指導(dǎo)意義。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 環(huán)境水樣的采集和分析

本文實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象為實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)3種類型水體，即嘉陵江南充段不同斷面的地表水、南充市某污水處理廠出口不同時(shí)間所采集的廢水及不同編號(hào)的BOD₅標(biāo)準(zhǔn)樣品。

水樣的采集、保存、運(yùn)輸和分析嚴(yán)格按照《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[11]（HJ/T 91-2002），《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重絡(luò)酸鹽法》（HJ 828—2017）及《水質(zhì)五日生化需氧法（BOD₅）的測(cè)定稀釋與接種法）（HJ505—2009）等要求執(zhí)行。

2.2 3種水體的BOD₅和COD_cr的測(cè)定結(jié)果

分析方法按照現(xiàn)行有效的國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)方法HJ505-2009和HJ 828—2017的要求，測(cè)定BOD₅時(shí)，水樣培養(yǎng)前后溶解氧的分析方法采用電化學(xué)探頭法[12]（HJ 506-2009），培養(yǎng)箱的溫度為20±1℃。按照上述標(biāo)準(zhǔn)方法，對(duì)3種有代表性的水樣進(jìn)行經(jīng)過(guò)多次的測(cè)定，其分析結(jié)果如表1、表2和表3。

3 結(jié)果分析

3.1 3種水體BOD₅和COD_cr的相關(guān)性分析

以所選3類水樣為例，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明嘉陵江不同斷面水樣BOD₅和COD_cr的比值較低，在0.15～0.19之間;不同時(shí)間采集的南充市某污水處理廠出口水樣的BODcr的比值在0.3上下浮動(dòng)BOD_揀標(biāo)準(zhǔn)樣品的BOD₅和_cr的比值最高，在0.6～0.7之間。對(duì)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)水樣而言，通過(guò)長(zhǎng)期分析測(cè)試發(fā)現(xiàn)，不同水體的生化需氧量隨著化學(xué)需氧量的增大而增大，然而增大的幅度并不固定，可能與水體類別、含有有機(jī)污染物的種類及微生物含量等因素有關(guān)。

3.2 BOD₅和COD_cr的線性相關(guān)性

以COD_cr的測(cè)定值為橫坐標(biāo)（x），BOD₅測(cè)定值為縱坐標(biāo)（y），分別對(duì)所研究水體進(jìn)行一元線性方程回歸（y=a+hx），如圖1～4的線性回歸分析。

將以上不同分析方法的線性分析所得信息與《相關(guān)系數(shù)的臨界值γ表》相比較，結(jié)果如表4。經(jīng)分析，除嘉陵江不同斷面水樣的線性關(guān)系不顯著之外，其他三種分析方式其BOD₅和_cr含量的線性分析所得相關(guān)系數(shù)R均大于臨界值，即在顯著水平為0.01時(shí)，其線性顯著。但是結(jié)合長(zhǎng)期環(huán)境監(jiān)測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)，將不同類別水樣的BOD₅和_cr進(jìn)行綜合分析所得的圖1，其線性關(guān)系雖然較為顯著，但截距較大，并不能較好地應(yīng)用于實(shí)際，而具體類別水體的線性相關(guān)性分析在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)際應(yīng)用較為常見(jiàn)。

4 結(jié)論

對(duì)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的3種水體的研究表明，嘉陵江南充段作為清潔水體的代表，所含有機(jī)污染物較少，BOD₅和COD_cr的值均較低，B/C的值在0.15～0.19之間，兩者線性關(guān)系不明顯;城市污水處理廠出口水樣，其水質(zhì)成分比較復(fù)雜，一天內(nèi)不同時(shí)間所采樣品的BOD₅和COD，的數(shù)值雖有變化，但兩者比值相對(duì)穩(wěn)定在0.3左右，且兩者有一定的的線性關(guān)系，但截距較大;BOD，標(biāo)準(zhǔn)樣品成分穩(wěn)定，濃度不同的樣品其B/C的數(shù)值在0.6左右，兩者線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)R達(dá)到0.992。

這種相關(guān)性分析結(jié)果有利于提高檢測(cè)人員分析BOD₅的效率和準(zhǔn)確性;也有利于審核人員判斷環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合理性，降低不合格監(jiān)測(cè)報(bào)告出現(xiàn)的幾率。雖然不同水體性質(zhì)不同，BOD₅和COD_cr的相關(guān)性也不盡相同，但是實(shí)驗(yàn)室人員可以通過(guò)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)或管理工作，對(duì)常見(jiàn)不同類型水體（如地表水、污水處理廠廢水、印染廢水等）的BOD₅和COD_cr測(cè)定值進(jìn)行相關(guān)性分析，也可對(duì)實(shí)驗(yàn)室其它環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（如總氮和氨氮等）進(jìn)行相關(guān)性分析，其分析結(jié)果在環(huán)境監(jiān)測(cè)分析和管理過(guò)程中將有重要價(jià)值和意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重絡(luò)酸鹽法HJ 828-2017[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[2]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.水質(zhì)五日生化需氧量的測(cè)定 稀釋與接種法：HJ506-2009[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB3838-2002 [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[4]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：GB18918-2002[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[5]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)：GB8978-1996[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

[6]劉思棟，王小文.南湖水體COD_cr與BOD₅相關(guān)性及其應(yīng)用的探討[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2010，10（6）：139～140.

[7]Prashant K I.alwani，Malu D Devadasan.Reduction of COD AndBOD By Oxidation：A Cetp Case Study [J].International Journalof Engineering Research andApplications（IJERA），2013，3（3）：108～112.

[8]Cossua R，F(xiàn)antinato G，Pivato A，et al.Further steps in thestandardization of BODS/COD ratio as a biological stability indexfor MSW [J].Waste Management，2017（68）：16～23.

[9]耿燕，陳哲，顧海峰.稀釋接種法測(cè)定五日生化需氧量的影響因素分析[J].生物技術(shù)世界，2016，13（5）：45.

[10]金媛娟.測(cè)定“五日生化需氧量”的影響因素淺析[J].能源與環(huán)境，2012（3）：77～78.

[11]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范：HJ/T 91-2002[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[12]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.水質(zhì)溶解氧的測(cè)定，電化學(xué)探頭法：HJ 506-2009[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

收稿日期：2019-10-28

作者簡(jiǎn)介：劉駿（1990-），男，助理工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。

通訊作者：胡艷麗（1983-），女，高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境科學(xué)和工程。