測定五日生化需氧量(BOD5)結果準確性的控制因素

謝姬弘

(太原城市排水監測站，山西太原 030012)

生活污水和工業廢水中含有大量各類有機物。這些有機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，使水質惡化，因缺氧造成魚類及其他水生生物的死亡。水被有機物污染很普遍。由于水體中所含的有機物成分復雜，難以一一測定其成分，通常利用水中有機物在一定條件下所消耗的氧來間接表示水體中有機物的含量，五日生化需氧量即屬于這類重要指標之一。

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

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

我國現行的五日生化需氧量BOD5最經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5 d，分別測定樣品培養前后的溶解氧，二者之差即為BOD5，以氧的mg/L表示，測量溶解氧優選膜電極法。

采用稀釋接種法測BOD5是一種經驗方法，生化需氧過程的發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物質(各種無機營養鹽等)。由于此方法測定與微生物密切相關，受諸多因素的影響，測定的重現性差，且測定周期較長，一旦出現失誤，無法以原樣補測。為了確保實驗的準確性及數據的可靠性，必須嚴格控制條件，對測定全程進行質量控制。

1 水樣的采集與保存

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

2 試劑

本實驗要用的是緩沖溶液和營養鹽溶液，配好的溶液用畢后立即放入冰箱冷藏保存，因為營養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，在讀取首個讀數前必須讓探頭預熱約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定。如果預熱時間不夠需進行校準，則校準值會發生漂移并可能超出技術要求。

2)每次測量樣品前，儀器都需要校準。先進行零點校準:將探頭浸入每升含1 g亞硫酸鈉和1 mg鈷鹽的水中，進行校零。再進行校準:將探頭插入已知氧含量的蒸餾水中調節儀器讀數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，調節儀器讀數到已測氧氣的含量值上。即滴定法校準。

方法二:在溫度相對穩定條件下充氣達到飽和度的水中溶解氧含量為定值，調節儀器讀數到該溫度時氧氣的含量值上，氣飽和水中校準。

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%，摁自動校準鍵即可，空氣校準不需攪拌。

當儀器無法校準時，應檢查膜與電解液，如果膜有鼓包，更換薄膜，如果膜與電解液之間有氣泡，需補充電解液。

維護儀器時要注意: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，待讀數穩定后再進行校準。原電池式儀器接觸氧氣可自發進行，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，應用潔凈的布或濾紙擦干探頭上的水珠，然后放在潮濕環境中，以防電解質溶液蒸發。

3.2 恒溫培養箱

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

4 水樣的預處理

1)水樣的pH若超出6.5～7.5，需用鹽酸或氫氧化鈉調節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、氰等有毒物質時，可使用經馴化的微生物接種液的稀釋水進行稀釋，或提高稀釋倍數以減少毒物濃度。

3)從水溫較低或水溫較高的水域采集的水樣，都應迅速將水樣放入20℃恒溫培養箱使水溫調至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

1)稀釋水。將一定量的純水加到2 L～5 L的潔凈玻璃瓶中，放置于恒溫的培養箱內，控制水溫20℃+1℃開口曝氣數小時，使水中的溶解氧達到8 mg/L以上，達不到時再進行曝氣，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內使用，剩余的稀釋水應棄去。用稀釋水做的全程序空白實驗中，五日氧消耗量應小于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小于1.5 mg/L。

3)稀釋倍數。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，且五日內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。據此確定稀釋倍數:

通常BOD5的值會占COD的30% ～70%，根據經驗:一般生活污水BOD5的值會占COD的50%，假設五日溶解氧消耗量為4 mg/L，則稀釋倍數=COD值×50%/4=COD值/8=0.125×COD值。

當不能判斷BOD5的期望值時，按照HJ 505-2009推薦的三個稀釋倍數來稀釋。

6 實驗過程

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

測定當日溶解氧后，蓋緊瓶塞，加封口水，在瓶蓋上外罩一密封罩，培養期間要檢查水封，及時補充。

從開始放入培養箱算起，經過5 d±4 h后，棄去封口水，測定剩余的溶解氧。

7 計算結果

有兩個或三個稀釋倍數的樣品中，凡消耗溶解氧大于2 mg/L，剩余溶解氧也大于2 mg/L，計算結果時，應取其平均值。實踐表明:同一樣品，五日氧消耗量與稀釋倍數不一定成比例關系，隨著稀釋倍數的增大，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是間接表示有機物污染及衡量生化處理過程中凈化效率的綜合指標，并對污水處理構筑物設計以及污水廠的生產運行提供科學依據，錯誤的數據比沒有數據還可怕。由于影響BOD5測定的因素較多，每次進行水樣分析時，都要進行水樣的預處理和干擾消除，準確估算稀釋倍數，嚴格控制測定和培養溫度，正確使用維護溶氧儀，只要嚴格注意上述影響因素，就可得到良好的實驗結果，從而實現對水體的環境保護。

［1］ HJ 505-2009，水質五日生化需氧量(BOD5)的測定 稀釋與接種法［S］.

［2］ 國家環保總局，《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法［M］.第4版.北京:中國環境科學出版社，2002.