張 麗

（山西省陽泉生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山西 陽泉 045000）

五日生化需氧量是在一定條件下，微生物分解水中某些可氧化的物質(zhì)，特別是分解有機(jī)物的生物化學(xué)過程消耗的溶解氧量。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中，五日生化需氧量是水質(zhì)有機(jī)污染綜合指標(biāo)之一，是國(guó)家地表水、國(guó)家采測(cè)分離、污水監(jiān)測(cè)中一個(gè)重要的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，所以提高測(cè)定五日生化需氧量的準(zhǔn)確度和精密度有很重要的意義。在對(duì)污染的水體和工業(yè)廢水等復(fù)雜水樣監(jiān)測(cè)時(shí)，因?yàn)橛泻芏嘁蛩氐挠绊?，使稀釋與接種法測(cè)定五日生化需氧量出現(xiàn)誤差。為了提高測(cè)定五日生化需氧量的準(zhǔn)確度，本文從水樣的采樣及保存、水溫、pH、生化培養(yǎng)箱的溫度、固定劑的加入順序，稀釋倍數(shù)的確定、接種液的選擇等方面討論，并給出解決方案。

1 測(cè)定原理

生化需氧量是指在規(guī)定的條件下，微生物分解水中可氧化的物質(zhì)，特別是在分解水中有機(jī)物的過程中，發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)，消耗溶解氧。通常情況下，水樣充滿完全密閉的溶解氧瓶中，在20 ℃±1 ℃的暗處培養(yǎng)5 d±4 h，分別測(cè)定培養(yǎng)前后水樣中溶解氧的質(zhì)量濃度，由培養(yǎng)前后溶解氧的質(zhì)量濃度差，計(jì)算每升樣品中消耗的溶解氧量，以BOD5形式表示[1]。

目前，在標(biāo)準(zhǔn)HJ 505—2009 中，稀釋與接種法測(cè)定五日生化需氧量有4 種方法：非稀釋法、非稀釋接種法、稀釋法、稀釋與接種法[1]。

2 研究方法

主要儀器：生化培養(yǎng)箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；虹吸管；250 mL 溶解氧瓶；25 mL 酸式滴定管；100 mL 量筒；

主要試劑：硫酸錳、堿性碘化鉀-疊氮化鈉、濃硫酸、重鉻酸鉀溶液、淀粉溶液、（1+5）硫酸、三氯化鐵溶液、氯化鈣溶液、磷酸鹽溶液、硫酸鎂溶液、0.01 mol/LNa2S2O3溶液。

測(cè)定方法：稀釋與接種法測(cè)定五日生化需氧量。

3 方法影響因素

3.1 采樣及保存

樣品需要采集到1 000 mL 棕色瓶中，不能有氣泡，不能采集到塑料瓶或其他玻璃器皿中。水樣要溢出棕色瓶2 s 后，密封試樣。試樣中不能引入新的氧氣。24 h 之內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試。24 h 不能分析，冷凍保存，冷凍樣品需提前解凍、均質(zhì)化和接種。用稀釋水做全程序?qū)嶒?yàn)空白，運(yùn)送回實(shí)驗(yàn)室。全程序空白溶解氧質(zhì)量濃度要小于0.5 mg/L，否則應(yīng)查污染來源。

3.2 水溫

水溫和溶解氧是成反比的，水溫低，溶解氧高；水溫高，溶解氧低。水溫要控制在20 ℃左右。冬天較清潔的水樣中溶解氧往往是過飽和的，并且水溫低，應(yīng)該將水溫升至20 ℃左右，充分振搖，并開塞放氣，趕出飽和溶解氧后再測(cè)定。夏天水樣水溫高，使水樣降溫到20 ℃，充分振搖，使水樣和空氣中氧分壓接近平衡[3]。

3.3 pH 值

大多數(shù)微生物在酸性和弱堿性溶液中更容易繁殖生長(zhǎng)。用pH試紙對(duì)水樣pH進(jìn)行范圍測(cè)定。水樣pH要控制在6.5～7.5，用酸或堿調(diào)整到6.5～7.5。但酸或堿的加入量不能超過水樣體積的0.5%。一般調(diào)節(jié)到水樣pH=7.2。稀釋水和接種稀釋水的pH 也應(yīng)該控制在7.2。

3.4 生化培養(yǎng)箱溫度

生化培養(yǎng)箱溫度要嚴(yán)格控制在20 ℃±1 ℃，每相差1 ℃，測(cè)定誤差為5%左右。用連續(xù)溫度記錄儀掌握培養(yǎng)期間的溫度。做實(shí)驗(yàn)之前，要提前4 h 把生化培養(yǎng)箱打開，設(shè)定好溫度。水樣用虹吸管分成2 份，一份在15 min 后測(cè)定溶解氧，一份放入生化培養(yǎng)箱5 d±4 h 后測(cè)定溶解氧。注意添加封口水，防止空氣中氧進(jìn)入溶解氧瓶。避光，防止試樣中藻類產(chǎn)生溶解氧。從樣品放入培養(yǎng)箱起計(jì)時(shí)，培養(yǎng)5 d±4 h 后測(cè)定。

3.5 固定劑加入順序

測(cè)定過程中，先加硫酸錳，再加堿性碘化鉀-疊氮化鈉[2-3]。如果做樣人員將硫酸錳和堿性碘化鉀-疊氮化鈉的順序加反，則會(huì)造成測(cè)定的溶解氧不準(zhǔn)確。

3.6 稀釋水

對(duì)于某些地表水和大多數(shù)工業(yè)廢水，因含有較多的有機(jī)物，需要稀釋后再培養(yǎng)測(cè)定，以降低其濃度和保證有足夠的溶解氧。為了保證水樣稀釋后，有足夠的溶解氧，稀釋水通常要通入空氣或氧氣進(jìn)行曝氣，使稀釋水中溶解氧接近飽和。稀釋水中需要加入三氯化鐵溶液、氯化鈣溶液、磷酸鹽溶液、硫酸鎂溶液，以保證微生物的生長(zhǎng)。稀釋水要控制溫度為20 ℃，曝氣至少1 h，溶解氧質(zhì)量濃度達(dá)到8 mg/L 以上。曝氣過程中，防止污染物進(jìn)入水體中。稀釋水的濃度不能過飽和，使用前需開蓋1 h，在24 h 使用完畢。接種稀釋水空白值要小于1.5，否則應(yīng)檢查污染源。

3.7 稀釋倍數(shù)

遇見復(fù)雜的水樣，用稀釋法或接種稀釋法測(cè)定五日生化需氧量是很重要的方法。有些水樣有機(jī)物含量高，直接測(cè)定的話，五天培養(yǎng)后的水樣加入硫酸錳和堿性碘化鉀-疊氮化鈉后，水樣成白色絮狀沉淀，說明水樣中有機(jī)物含量高，此培養(yǎng)液剩余溶解氧為零，應(yīng)加大稀釋比。水樣需要重新稀釋，重新測(cè)定。

確定合理的稀釋倍數(shù)是成功測(cè)定BOD5的關(guān)鍵之一，稀釋的倍數(shù)一般以五日培養(yǎng)后消耗的溶解氧占原有溶解氧的40%～70%為宜。水樣稀釋后，應(yīng)滿足五天培養(yǎng)過程中，溶解氧消耗量不小于2 mg/L，五天后測(cè)定溶解氧不小于2 mg/L，兩個(gè)條件同時(shí)滿足，測(cè)定數(shù)據(jù)才準(zhǔn)確。水樣不稀釋的話，要滿足五天后測(cè)定溶解氧不小于2 mg/L 這個(gè)條件。以質(zhì)控樣200265（36.9±3.3）、200263（62.6±3.9）為例，探討稀釋倍數(shù)的確定，結(jié)果見表1。

表1 不同稀釋倍數(shù)條件下質(zhì)控樣的測(cè)定結(jié)果

3.8 接種液

對(duì)于一般的地表水、污水廠出口的水不含或少含微生物的工業(yè)廢水的測(cè)定，需要接種，引入微生物，創(chuàng)造有利于微生物生長(zhǎng)的環(huán)境，以利于能分解廢水中有機(jī)物的微生物。分別選擇市污水廠進(jìn)口的污水和工業(yè)廢水為接種液，測(cè)定接種稀釋空白。結(jié)果見表2。

表2 接種液選擇測(cè)定結(jié)果

市污水廠進(jìn)口為稀釋接種空白，空白值小于1.5，滿足需要，有利于微生物繁殖生長(zhǎng)。以工業(yè)廢水為稀釋接種空白的話，空白值大于1.5，不滿足要求，不利于微生物繁殖生長(zhǎng)。所以選擇接種液的時(shí)候，要選擇城鎮(zhèn)生活污水廠污水進(jìn)口。

3.9 CODCr 和BOD5 的關(guān)系

水樣中，測(cè)定CODCr時(shí)，采用的是強(qiáng)氧化劑，水樣中可被氧化的有機(jī)物占到85%～95%，同一個(gè)水樣中CODCr值＞BOD5值。

在做質(zhì)控樣的時(shí)候，選用環(huán)保部的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品和2021 年第一季度國(guó)家能力驗(yàn)證樣品SMP 2021—7699 進(jìn)行CODCr和BOD5的測(cè)定，結(jié)果見表3。SMP 2021—7699 通過國(guó)家能力驗(yàn)證，結(jié)果為滿意。從表3可以看出，BOD5值=0.7×CODCr值。

表3 BOD5 測(cè)定值和CODCr 測(cè)定值相關(guān)性表

對(duì)于污染程度嚴(yán)重的水樣，例如，生活污水、工業(yè)廢水，CODCr值=（2.5/3.5）×BOD5值[5]。

3.10 干擾的消除

1）如果有亞硝酸鹽干擾，可預(yù)先配置堿性碘化鉀-疊氮化鈉消除干擾。

2）如果水樣中含氧化性物質(zhì)（如游離氯等），可加入適量硫代硫酸鈉消除干擾。

3）如果水樣中含重金屬等有毒物質(zhì)時(shí)，可以提高稀釋倍數(shù)減少有毒物質(zhì)的濃度或者使用經(jīng)過馴化的微生物接種液的稀釋水進(jìn)行稀釋。

4 結(jié)語

稀釋與接種法測(cè)定水樣中BOD5為一種經(jīng)驗(yàn)方法，該方法是利用微生物分解水中有機(jī)物過程中消耗溶解氧的量來測(cè)定的，所以該方法與微生物有密切關(guān)系，微生物生長(zhǎng)繁殖又與環(huán)境因素息息相關(guān)。本文從水樣的采集、保存、水溫和pH 的控制、生化培養(yǎng)箱的溫度、稀釋水的影響、稀釋倍數(shù)的確定、CODCr和BOD5的關(guān)系、干擾的消除方面探討了稀釋與接種法測(cè)定，并提出了相應(yīng)的解決方法，具有很好的適用性和可操作性[5]。