彭 鷺

（福建省南平環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，福建南平 353000）

1 BOD5測(cè)定影響因素分析

圍繞基于稀釋接種法的BOD5測(cè)定分析可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)定過(guò)程中多方面因素均會(huì)帶來(lái)較為深遠(yuǎn)影響，如接種稀釋水、溫度、稀釋倍數(shù)、毒害物質(zhì)、溶液酸堿度等因素。以接種稀釋水為例，其BOD5值和溶解氧均會(huì)對(duì)基于稀釋接種法的BOD5測(cè)定造成影響。圍繞某些工業(yè)廢水和地面水進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，受有機(jī)物含量較多影響，這類(lèi)水樣的培養(yǎng)測(cè)定需要經(jīng)稀釋水稀釋后進(jìn)行，以保證培養(yǎng)過(guò)程中溶解氧充足并降低濃度。一般選擇蒸餾水作為稀釋水，不得采用去離子水，同時(shí)需要控制20℃±1℃溫度，需至少進(jìn)行1h 的曝氣處理，以此得到溶解氧接近飽和的稀釋水，稀釋后水樣的溶解氧充足程度可得到保障，一般需基于8～9mg/L 控制溶解氧，測(cè)定結(jié)果有效性會(huì)受到較低或較高的溶解氧含量影響，相關(guān)誤差也會(huì)隨之出現(xiàn)，如過(guò)低的溶解氧含量會(huì)導(dǎo)致水中的有機(jī)物不足以分解，此時(shí)需要進(jìn)行1h 的開(kāi)口放置，同時(shí)保證使用于24h 內(nèi)。接種稀釋水需要適量添加磷酸鹽緩沖溶液、無(wú)機(jī)鹽溶液、硫酸鎂、氯化鈣、三氯化鐵，微生物生長(zhǎng)的各類(lèi)需要可由此滿足。需基于7左右控制接種稀釋水的pH，稀釋水自身BOD5值需控制在0.5mg/L 內(nèi)，接種稀釋水自身BOD5值需控制在1.5mg/L 內(nèi)，需對(duì)可能的污染來(lái)源進(jìn)行檢查。此外，還需要保證接種稀釋水內(nèi)不存在對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖造成阻礙的物質(zhì)。

進(jìn)一步圍繞稀釋倍數(shù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在基于稀釋接種法的BOD5測(cè)定過(guò)程中，對(duì)于存在較少有機(jī)物含量、較高溶解氧含量的清潔地表水，生化培養(yǎng)可不經(jīng)稀釋直接開(kāi)展，但對(duì)于成分復(fù)雜、受到污染的各類(lèi)廢水，生化培養(yǎng)前必須進(jìn)行稀釋處理。基于稀釋接種法的BOD5測(cè)定必須得到正確的稀釋倍數(shù)支持，如選擇稀釋倍數(shù)不當(dāng)，最終將無(wú)法取得有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這種情況不僅會(huì)導(dǎo)致大量浪費(fèi)，而且對(duì)已經(jīng)發(fā)生組分變化樣品的再測(cè)定意義也會(huì)隨之失去，重新測(cè)定需要再次進(jìn)行取樣，基于稀釋接種法的BOD5測(cè)定效率會(huì)受到嚴(yán)重負(fù)面影響。樣品稀釋需保證存在2mg/L 及以上的消耗溶解氧質(zhì)量濃度，樣品培養(yǎng)后剩余溶解氧質(zhì)量濃度也需要在2mg/L 及以上，同時(shí)需存在1/3～2/3區(qū)間的試樣中剩余溶解氧質(zhì)量濃度。如稀釋倍數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確選擇，為保證基于稀釋接種法的BOD5測(cè)定成功，一個(gè)樣品往往需要采用2～3個(gè)不同的稀釋倍數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)分析可以發(fā)現(xiàn)，重鉻酸鉀測(cè)定化學(xué)需氧量可用于確定基于稀釋接種法的BOD5測(cè)定過(guò)程中的稀釋倍數(shù)。如8mg/L 左右的培養(yǎng)前接種稀釋水溶解氧含量，培養(yǎng)后樣品剩余溶解氧質(zhì)量濃度在樣品稀釋中需在2mg/L 及以上，因此水樣5d 消耗的溶解氧存在6mg/L 的最大值。圍繞接種稀釋水5d 生化需氧值進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，稀釋水需存在0.5mg/L 以內(nèi)的自身BOD5值，接種稀釋水需存在1.5mg/L 以內(nèi)的自身BOD5值，接種稀釋水5d 生化需氧值的最小值為0.5mg/L，此時(shí)存在最大為6倍的稀釋倍數(shù)，考慮到重鉻酸鉀測(cè)定的化學(xué)需氧量與BOD5最大值接近，因此可基于1/6CODcr 最為最大稀釋倍數(shù)，每個(gè)稀釋倍數(shù)相差需同時(shí)控制在2.14，由此可得到稀釋倍數(shù)0.036CODcr、0.078CODcr，35%～75%的溶解氧下降率可由此滿足，可生化指標(biāo)較低樣品需求也可同時(shí)滿足。

2 BOD5取樣量確定方法

結(jié)合上文研究可以了解到，多方面因素均可能影響稀釋接種法的應(yīng)用效果，結(jié)合《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）》，設(shè)V為取樣量，C1、C2分別稀釋到1 000mL（用接種稀釋水）時(shí)的溶解氧、經(jīng)5d 培養(yǎng)后的剩余溶解氧，B1、B2分別為培養(yǎng)前接種稀釋水的溶解氧、培養(yǎng)后接種稀釋水的剩余溶解氧，f2為培養(yǎng)液中水樣比例，f2=V/1 000，存在公式：

基于行業(yè)規(guī)范要求，需保證所取樣5d 消耗溶解氧在2mg/L 以上，剩余溶解氧需同時(shí)大于1mg/L，因此該條件下最佳的經(jīng)5d 培養(yǎng)后剩余溶解氧應(yīng)為：

式（2）中f1為培養(yǎng)液中接種稀釋水所占比例。應(yīng)在較低范圍控制(B1-B2)，結(jié)合行業(yè)技術(shù)規(guī)定進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，稀釋水空白5d 耗氧量、接種稀釋5d 耗氧量應(yīng)分別控制在0.2mg/L 以下、0.1～1.0mg/L，但結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，稀釋水耗氧量一般處于0.5mg/L 左右，因此取(B1-B2)值為0.5mg/L，由此在式（1）中帶入假設(shè)條件，可得到：

式（3）中的取樣未定之前無(wú)法對(duì)C1進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)需要在20℃制備接種稀釋水，如水樣偏離20℃，需迅速降低或提升水溫至20℃左右，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室選用適當(dāng)方法，隨后強(qiáng)烈攪拌，保證水樣接近平衡大氣中的氧，加到稀釋水中的小部分水樣此時(shí)擁有與稀釋水基本相同的溶解氧含量，因此接種稀釋水當(dāng)日溶解氧濃度與C1基本相同，因此可使用B1代替式中的C1。由于水樣中BOD5值需稀釋測(cè)定時(shí)大多在0.5mg/L 以上，因此可忽略分母中可由此得到簡(jiǎn)化后的公式：

為應(yīng)用反推取樣法完成取樣量公式的推算，需結(jié)合推導(dǎo)出的BOD5初步估計(jì)值，假設(shè)5d 后最佳狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果為C2=1/2C1，因此基于式（4）計(jì)算即可取得最佳取樣量，溶解氧消耗率在經(jīng)5d 培養(yǎng)后為50%。一般情況下，如BOD5的真實(shí)值與估計(jì)值相差不大，應(yīng)用式（4）即可求得實(shí)用性較高的取樣量，基于該取樣量經(jīng)接種稀釋水稀釋并開(kāi)展5d 培養(yǎng)，較為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果也可順利求得。

3 BOD5反推取樣法在監(jiān)測(cè)與分析中的具體應(yīng)用

為直觀展示BOD5反推取樣法在監(jiān)測(cè)與分析中的具體應(yīng)用，證明BOD5反推取樣法的實(shí)用性，本節(jié)將圍繞基于對(duì)照法的質(zhì)控樣分析、基于對(duì)照法的考核樣分析、對(duì)實(shí)際樣品的分析開(kāi)展深入探討，探討過(guò)程將結(jié)合某酒廠污水監(jiān)測(cè)實(shí)例。

3.1 基于對(duì)照法的質(zhì)控樣分析

針對(duì)性分析質(zhì)控樣可以發(fā)現(xiàn)，已知存在50～100mg/L 范圍內(nèi)的BOD5值，此時(shí)將10.00mL 的質(zhì)控樣稀釋至250.00mL。首先采用BOD5反推取樣法對(duì)質(zhì)控樣開(kāi)展針對(duì)性分析，估計(jì)存在70mg/L 的BOD5值，基于式（4）計(jì)算取樣量，可得到取樣量為65.29mL，式中取10.14mL 為C1的值，結(jié)合以往分析結(jié)果可以確定，如存在超過(guò)BOD5真值0.29～0.67倍的估計(jì)值，分析結(jié)果不會(huì)受到影響，因此取60mL 為取樣量，具體計(jì)算中的C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為10.14mL、5.50mL、10.14mL、9.94mL、0.933 3、0.066 7，基于式（1）進(jìn)行計(jì)算得到66.77mg/L 的BOD5值，對(duì)比（66.4±4.5）mg/L 的質(zhì)控樣分析結(jié)果，可確定相差不大。

圍繞稀釋接種法的應(yīng)用進(jìn)行分析，按照25倍、20倍、15倍稀釋倍數(shù)分別取32mL、40mL、60mL 的質(zhì)控樣，稀釋比分別為0.960 0、0.950 0、0.933 3，由此開(kāi)展質(zhì)控樣分析可以發(fā)現(xiàn)，稀釋倍數(shù)為25倍時(shí)，C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為10.12mL、7.29mL、10.14mL、9.94mL、0.960 0、0.040 0，(C1-C2)、BOD5值分別為2.83mL、65.95mg/L。稀釋倍數(shù)為20倍時(shí)，C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為10.15mL、6.68mL、10.14mL、9.94mL、0.950 0、0.050 0，(C1-C2)、BOD5值分別為3.47mL、65.60mg/L。稀釋倍數(shù)為15倍時(shí)，C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為10.10mL、5.50mL、10.14mL、9.94mL、0.933 3、0.066 7，(C1-C2)、BOD5值分別為4.60mL、66.16mg/L。通過(guò)計(jì)算可得到65.90mg/L 的BOD5均值。

3.2 基于對(duì)照法的考核樣分析

考核樣預(yù)測(cè)CODcr、BOD5估計(jì)值分別為86.53mg/L、＞40mg/L，取50mg/L。圍繞BOD5反推取樣法進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，實(shí)取70.0mL，由此可得到C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為7.60mL、1.84mL、7.65mL、7.60mL、0.900 0、0.010 00，(C1-C2)、BOD5值分別為5.76mL、56.7mg/L，對(duì)比真值可以發(fā)現(xiàn)，56.7mg/L的BOD5值與其完全吻合，因此本文研究的BOD5反推取樣法具備較高可行性

圍繞稀釋接種法進(jìn)行分析，基于預(yù)測(cè)的20～60mg/L 的BOD5值，取10為稀釋比，基于預(yù)測(cè)的40～120mg/L 的BOD5值，取20為稀釋比，確定考核樣BOD5采用14倍、12倍、10倍的稀釋倍數(shù)。稀釋倍數(shù)為14倍時(shí)，C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為7.63mL、3.47mL、7.65mL、7.55mL、0.928 6、0.071 4，(C1-C2)、BOD5值分別為4.16mL、56.9mg/L。稀釋倍數(shù)為12倍時(shí)，C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為7.62mL、2.60mL、7.65mL、7.55mL、0.914 3、0.085 7，(C1-C2)、BOD5值分別為5.02mL、57.5mg/L。稀釋倍數(shù)為10倍時(shí)，C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為7.60mL、1.84mL、7.65mL、7.55mL、0.900 0、0.100 0，(C1-C2)、BOD5值分別為5.76mL、56.7mg/L?？傻玫?7.0mg/L 的BOD5均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.4、0.7%，CODcr 與BOD5（考核樣）的比值為65.9%。

3.3 對(duì)實(shí)際樣品的分析

為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，以福建省某酒廠作為污染源企業(yè)，結(jié)合近幾年的監(jiān)督性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，存在介于400～1500mg/L 的某排污溝BOD5值，采樣時(shí)未發(fā)現(xiàn)異常排污，基于BOD5反推取樣法進(jìn)行分析，估計(jì)存在700mg/L左右的BOD5值，開(kāi)展針對(duì)性計(jì)算可確定取樣量為6.57mg/L。實(shí)取7.00mL，基于0.090的稀釋比稀釋至700mL，可確定B1≈C1=10.20mL。采用BOD5反推取樣法進(jìn)行分析，可確定C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為9.90mL、2.20mL、10.20mL、10.00mL、0.900 0、0.010 0，(C1-C2)、BOD5值分別為7.70mL、750.2mg/L。

采用稀釋接種法進(jìn)行分析，按照25倍、20倍、15倍稀釋倍數(shù)分別取30mL、40mL、75mL 的質(zhì)控樣。稀釋倍數(shù)為25倍時(shí)，C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為9.80mL、6.70mL、10.20mL、10.00mL、0.960 0、0.040 0，(C1-C2)、BOD5值分別為3.10mL、725mg/L。稀釋倍數(shù)為20倍時(shí)，C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為10.00mL、6.00mL、10.20mL、10.00mL、0.950 0、0.050 0，(C1-C2)、BOD5值分別為4.00mL、760mg/L。稀釋倍數(shù)為10倍時(shí)，C1、C2、B1、B2、f1、f2值分別為9.90mL、2.00mL、10.20mL、10.00mL、0.900 0、0.100 0，(C1-C2)、BOD5值分別為7.90mL、770mg/L。通過(guò)計(jì)算可以確定，能夠得到751.67mg/L 的BOD5均值。

4 結(jié)束語(yǔ)

BOD5反推取樣法在監(jiān)測(cè)與分析中具備較高應(yīng)用價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的基于對(duì)照法的質(zhì)控樣分析、基于對(duì)照法的考核樣分析、實(shí)際樣品的分析等內(nèi)容，則直觀展示了BOD5反推取樣法的應(yīng)用路徑。對(duì)比稀釋接種法和本文研究方法可以發(fā)現(xiàn)，CODCr 法的稀釋倍數(shù)求取在BOD5反推取樣法中被省略，CODCr 法應(yīng)用帶來(lái)的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)減少，分析人員的工作效率提升、工作強(qiáng)度下降，相關(guān)實(shí)踐的人力、財(cái)力也能夠有效節(jié)約，BOD5監(jiān)測(cè)與分析的經(jīng)濟(jì)效益可隨之提升。