吳婷婷

（畢節(jié)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州 畢節(jié) 551700）

引言

水是人類賴以生存的重要資源，但由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和城市化進程的不斷發(fā)展，水污染問題日益嚴重。水污染對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成了嚴重威脅。因此，對水質(zhì)進行準確監(jiān)測和評估具有重要意義。在水質(zhì)監(jiān)測中，五日生化需氧量（BOD5）是評估水體有機污染程度的重要指標(biāo)之一。BOD5測定結(jié)果能夠反映水體中有機物質(zhì)的分解能力和水質(zhì)恢復(fù)能力。然而，BOD5測定過程中的稀釋倍數(shù)選擇對于結(jié)果的準確性和實用性至關(guān)重要。

1 五日生化需氧量（BOD5）的應(yīng)用與意義

1.1 BOD5作為水質(zhì)評估指標(biāo)的重要性

水是生命的基礎(chǔ)，而水質(zhì)的好壞直接影響著人類的健康和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。在水體中，有機物質(zhì)是主要的污染源之一，其對水質(zhì)的影響非常顯著。五日生化需氧量（BOD5）是評估水體中有機物污染程度的重要指標(biāo)之一。BOD5反映了水體中有機物質(zhì)的分解能力和生物需氧量，它是一種直接度量水體污染程度和自凈能力的指標(biāo)。通過測定BOD5，可以評估水體中有機物的含量、生物降解能力以及水體中污染物的處理效果，為制定環(huán)境保護政策和水資源管理提供重要依據(jù)[1]。

1.2 BOD5 的測定原理與方法

BOD5測定是通過測量水體中有機物質(zhì)被微生物分解消耗的氧氣量來評估水體污染程度的方法。其基本原理是利用水中的微生物對有機物質(zhì)進行生物降解的能力，通過測定在特定條件下，經(jīng)過一定時間（通常為五天）后，水中溶解氧的減少量來計算BOD5的含量。BOD5的測定方法包括標(biāo)準方法和改進方法。標(biāo)準方法是根據(jù)國際標(biāo)準或行業(yè)標(biāo)準制定的規(guī)程進行測定，通常采用密封的BOD瓶，通過測定培養(yǎng)液中溶解氧的消耗量來計算BOD5值。改進方法是基于標(biāo)準方法的改進，旨在提高測定的準確性、可重復(fù)性和實用性，常見的改進方法包括增加稀釋倍數(shù)、改進溶解氧測定方法等。在BOD5測定過程中，稀釋倍數(shù)的選擇是影響測定結(jié)果準確性和實用性的關(guān)鍵因素之一。適當(dāng)選擇稀釋倍數(shù)可以在保證測定準確性的前提下提高實驗效率，降低實驗成本。稀釋倍數(shù)的選擇應(yīng)綜合考慮水樣特性、實驗?zāi)康暮驮O(shè)備條件等因素，需要進行科學(xué)合理的優(yōu)化。

2 稀釋倍數(shù)對BOD5 測定結(jié)果的影響

2.1 稀釋倍數(shù)與測定結(jié)果準確性的關(guān)系

稀釋倍數(shù)是影響B(tài)OD5測定準確性的重要因素之一。本節(jié)將重點探討稀釋倍數(shù)與測定準確性之間的關(guān)系，并通過實驗結(jié)果進行解釋與討論。選擇較高的稀釋倍數(shù)可以降低有機物濃度，減輕競爭和抑制效應(yīng)，從而獲得更接近真實值的測定結(jié)果。其次，當(dāng)稀釋倍數(shù)較高時，即水樣中有機物濃度較低，測定結(jié)果可能會偏高。這是因為較低的有機物濃度使得微生物能夠更充分地降解有機物，消耗更多的溶解氧，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高。在這種情況下，選擇較低的稀釋倍數(shù)可以提高測定的靈敏度，使測定結(jié)果更接近真實值。稀釋倍數(shù)與測定準確性之間存在一定的平衡關(guān)系。

2.2 稀釋倍數(shù)與實驗效率及成本的權(quán)衡

在BOD5測定中，稀釋倍數(shù)的選擇不僅影響測定結(jié)果的準確性，還會對實驗的效率和成本產(chǎn)生影響。本節(jié)將重點探討稀釋倍數(shù)與實驗效率與成本之間的權(quán)衡關(guān)系，并進行解釋與討論。首先，用不同稀釋倍數(shù)對水樣進行同時培養(yǎng)，可以更準確地測定樣品的BOD5，但是隨著稀釋倍數(shù)的增加，測定實驗所需的時間和資源將相應(yīng)增加。多個稀釋倍數(shù)意味著在實驗中需要使用更多的試劑和耗材，并且需要更長的時間來處理和分析樣品；其次，實驗效率與成本也受到樣品數(shù)量的影響。需要注意的是，選擇一個稀釋倍數(shù)可能會降低測定的靈敏度，從而影響測定結(jié)果的準確性。經(jīng)過大量的實驗室數(shù)據(jù)分析，BOD5的測定之中有一個至兩個不同稀釋倍數(shù)的結(jié)果滿足測定需要，因此，在實驗效率和成本方面，確定至少兩個不同的稀釋倍數(shù)可能更具優(yōu)勢，因為它在節(jié)省實驗時間和資源消耗的前提下能保證樣品分析的準確性。當(dāng)需要處理大量樣品時，選擇兩個不同梯度的稀釋倍數(shù)能夠提高實驗的效率，合適的稀釋倍數(shù)可以減少樣品的處理量和測定次數(shù)。這在大規(guī)模水質(zhì)監(jiān)測和評估中尤為重要。在實際應(yīng)用中，權(quán)衡實驗效率、成本和測定準確性是必要的[2]。

2.3 稀釋倍數(shù)的優(yōu)化選擇方法

為了在BOD5測定中獲得準確可靠的結(jié)果，選擇合適的稀釋倍數(shù)至關(guān)重要。本節(jié)將重點介紹稀釋倍數(shù)的優(yōu)化選擇方法，并進行解釋與討論。一個常用的方法是根據(jù)樣品的預(yù)估BOD5濃度范圍進行初步選擇。通過了解水樣的來源和特性，測定水樣的化學(xué)需氧量（CODCr），根據(jù)CODCr和BOD5之間的比例關(guān)系，可以大致確定樣品中BOD5的濃度范圍，再根據(jù)確定的濃度范圍在實驗中選擇一個較低的稀釋倍數(shù)和一個較高的稀釋倍數(shù)進行測定，以覆蓋BOD5的濃度范圍。根據(jù)測定結(jié)果的偏高或偏低情況，進一步確定適當(dāng)?shù)南♂尡稊?shù)。進行稀釋倍數(shù)的逐步優(yōu)化也是一種有效的方法。在初始實驗中，選擇一個相對較低的稀釋倍數(shù)，并根據(jù)測定結(jié)果進行修正。如果測定結(jié)果偏高，可以增加稀釋倍數(shù)以降低有機物濃度；如果測定結(jié)果偏低，可以減少稀釋倍數(shù)以增加有機物濃度。通過逐步調(diào)整稀釋倍數(shù)并觀察測定結(jié)果的變化，最終可以確定最佳的稀釋倍數(shù)。

3 實驗與結(jié)果

3.1 實驗設(shè)計與方法

為了研究不同稀釋倍數(shù)對BOD5測定結(jié)果的影響，設(shè)計了一系列實驗。首先，收集一定數(shù)量的水樣，并測定其初始BOD5值作為基準值。然后，根據(jù)實驗要求，將水樣分為若干組，分別采用不同的稀釋倍數(shù)進行處理。在實驗中，可以選擇稀釋倍數(shù)逐漸增加的方式，例如2倍、5倍、10倍等。對于每個稀釋倍數(shù)，按照標(biāo)準方法進行BOD5測定，包括鹽溶液、稀釋接種水的配置、接種液的準備和控制條件的設(shè)置。恒溫培養(yǎng)五天后，通過電化學(xué)探頭法測定樣品中的溶解氧消耗量，從而計算出各組的BOD5值。

3.2 不同稀釋倍數(shù)下BOD5 測定結(jié)果的比較與分析

通過實驗獲得的數(shù)據(jù)，對不同稀釋倍數(shù)下的BOD5測定結(jié)果進行比較和分析。首先，將各組的BOD5值與基準值進行對比，評估不同稀釋倍數(shù)對BOD5測定結(jié)果的影響程度?？梢岳L制圖表或進行統(tǒng)計分析，例如計算相對誤差或擬合曲線。其次，對于不同稀釋倍數(shù)下測定結(jié)果的變化趨勢，進行趨勢分析和解釋?？紤]BOD5值的增減、測定精度等因素，分析稀釋倍數(shù)對結(jié)果可靠性和準確性的影響。

3.3 稀釋倍數(shù)與水樣特性、環(huán)境因素的關(guān)系

除了比較不同稀釋倍數(shù)下的BOD5測定結(jié)果，還需要分析稀釋倍數(shù)與水樣特性、環(huán)境因素之間的關(guān)系。對于不同水樣，其有機物質(zhì)的濃度、溶解氧含量、pH值等可能存在差異。通過將不同水樣分組，并在相同的稀釋倍數(shù)下進行測定，可以研究稀釋倍數(shù)對不同水樣的影響。此外，還可以考慮環(huán)境因素對稀釋倍數(shù)的影響，例如溫度、濕度等，進一步分析其與測定結(jié)果的相關(guān)性。通過實驗與結(jié)果的分析，可以評估不同稀釋倍數(shù)在BOD5測定中的適用性，并為優(yōu)化稀釋倍數(shù)的選擇提供依據(jù)。同時，深入理解稀釋倍數(shù)與水樣特性、環(huán)境因素的關(guān)系，可以進一步提高BOD5測定的準確性和實用性，為水質(zhì)監(jiān)測與管理提供科學(xué)支持。

4 稀釋倍數(shù)的優(yōu)化建議與應(yīng)用

4.1 基于實驗結(jié)果的稀釋倍數(shù)優(yōu)化建議

根據(jù)前述實驗與結(jié)果的分析，可以提出一些基于實驗結(jié)果的稀釋倍數(shù)優(yōu)化建議。首先，對于水樣中有機物濃度較高的情況，較低的稀釋倍數(shù)可能無法滿足測定靈敏度要求，此時可以選擇適度增加稀釋倍數(shù)，以提高測定結(jié)果的準確性。其次，當(dāng)水樣中微生物菌種不適應(yīng)、活性差時，較高的稀釋倍數(shù)消耗溶解氧反而多，建議選擇較低的稀釋倍數(shù)，以增加測定的靈敏度。此外，還需要考慮實驗效率和成本因素，選擇合適的稀釋倍數(shù)，以提高實驗效率，降低成本。

4.2 稀釋倍數(shù)的實際應(yīng)用案例

稀釋倍數(shù)在水污染監(jiān)測中具有廣泛的應(yīng)用。以下是一些實際應(yīng)用案例：①水處理廠監(jiān)測：水處理廠需要定期監(jiān)測進水和出水的BOD5值，以評估處理效果和水質(zhì)達標(biāo)情況。通過選擇合適的稀釋倍數(shù)，可以確保測定結(jié)果的準確性和實用性，為水處理廠提供科學(xué)依據(jù)。②污染源溯源：在水環(huán)境中發(fā)生污染事件時，需要迅速確定污染源的位置和程度。通過采集不同地點的水樣，并在相同的稀釋倍數(shù)下進行BOD5測定，可以比較各個樣點的污染程度，從而追溯污染源，并采取相應(yīng)的控制措施。③水體健康評估：對于湖泊、河流等大面積水體的健康評估，需要采集多個采樣點的水樣進行BOD5測定。通過選擇適當(dāng)?shù)南♂尡稊?shù)，可以減少測定成本和實驗時間，并獲得具有代表性的水體健康狀況評估結(jié)果。④環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)：建立環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)時，需要在不同區(qū)域設(shè)置監(jiān)測站點。通過在不同站點采集水樣，并在相同的稀釋倍數(shù)下進行BOD5測定，可以比較不同區(qū)域的水質(zhì)狀況，及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)警潛在的水污染問題[3]。

4.3 結(jié)果解釋與討論

根據(jù)實驗結(jié)果的分析，可以對不同稀釋倍數(shù)下的BOD5測定結(jié)果進行解釋與討論。首先，通過比較不同稀釋倍數(shù)下的BOD5值與基準值，可以評估稀釋倍數(shù)對測定結(jié)果的影響程度。如果稀釋倍數(shù)較低，即水樣中有機物濃度較高，測定結(jié)果可能會偏低，因為微生物可能會受到競爭和抑制效應(yīng)的影響，導(dǎo)致有機物的降解不完全。而在較高的稀釋倍數(shù)下，測定結(jié)果可能會偏高，因為稀釋后水樣中有機物濃度較低，微生物可以更充分地降解有機物，導(dǎo)致溶解氧消耗較多。因此，在選擇稀釋倍數(shù)時，需要綜合考慮水樣中有機物濃度的范圍，以確保測定結(jié)果的準確性。其次，對于不同稀釋倍數(shù)下測定結(jié)果的變化趨勢進行分析，結(jié)果的變化趨勢可能會呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。例如，隨著稀釋倍數(shù)的增加，測定結(jié)果可能會逐漸趨于穩(wěn)定，達到相對準確的測定值。這是因為較高的稀釋倍數(shù)可以有效減少微生物的競爭和抑制效應(yīng)，提高有機物的降解效率。然而，當(dāng)稀釋倍數(shù)過高時，接種稀釋水或稀釋水在培養(yǎng)液中所占的比例過高，導(dǎo)致計算結(jié)果偏高。因此，只有選擇合適的稀釋倍數(shù)，使耗氧率在一定的范圍內(nèi)，才能得到穩(wěn)定的BOD5測定值。

4.4 限制與改進方向

在實驗與結(jié)果中，可能存在一些限制和改進的方向。首先，實驗中所使用的水樣可能來自特定的地點或特定的時間段，不能代表所有水體的特征。因此，在進一步應(yīng)用中，可以考慮擴大樣本采集數(shù)量和范圍，采集涵蓋不同地點和時間的水樣，以提高結(jié)果的代表性和普適性。其次，實驗中可能存在其他環(huán)境因素的干擾，如溫度、pH值、溶解氧含量等。這些因素可能對稀釋倍數(shù)與測定結(jié)果的關(guān)系產(chǎn)生影響。因此，在后續(xù)研究中，可以考慮控制這些環(huán)境因素，并進一步研究其與稀釋倍數(shù)的相互作用，以更全面地理解稀釋倍數(shù)對BOD5測定結(jié)果的影響。此外，實驗中采用的稀釋倍數(shù)范圍可能有限，僅包括少數(shù)幾個倍數(shù)。在未來的研究中，可以進一步拓展稀釋倍數(shù)的范圍，以更廣泛地探究稀釋倍數(shù)對BOD5測定的影響。此外，還可以結(jié)合其他測定參數(shù)和方法，如溶解氧測定、微生物培養(yǎng)等，綜合考慮多個指標(biāo)，以提高對水質(zhì)狀況的綜合評估。

5 結(jié)語

本文以“五日生化需氧量稀釋倍數(shù)在水污染監(jiān)測中的應(yīng)用與優(yōu)化”為題，系統(tǒng)地探討了稀釋倍數(shù)對BOD5測定結(jié)果的影響，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化建議與實際應(yīng)用案例。通過實驗與結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)稀釋倍數(shù)對BOD5測定結(jié)果具有重要影響，選擇合適的稀釋倍數(shù)可以提高測定的準確性和實用性。此外，還討論了稀釋倍數(shù)的優(yōu)化選擇方法、實驗與結(jié)果的解釋與討論以及研究的限制和改進方向。本研究的結(jié)果對于水質(zhì)監(jiān)測與管理具有重要意義，可以為水處理廠的監(jiān)測與評估、污染源的溯源、水體健康評估等提供科學(xué)依據(jù)。然而，還有一些問題需要進一步研究和改進，如擴大樣本范圍、控制其他環(huán)境因素、拓展稀釋倍數(shù)范圍等。