水質BOD5測定中的技術相關問題探究

王朝云

摘要：五日生化需氧量（BOD5）是目前水質污染監測常用的重要指標之一，通過對水質中BOD5的測定中移取樣品、稀釋等操作過程進行優化、完善和改進。本文從稀釋水、樣品前處理、稀釋倍數、接種液等幾個影響測定結果準確性的關鍵因素進行了分析論述。

關鍵詞：五日生化需氧量；樣品前處理；稀釋倍數；接種液

前言

生化需氧量（BOD5）是指在規定的條件下，微生物分解水中的某些可氧化的物質，特別是分解有機物的生物化學過程消耗的溶解氧，BOD5數值越大證明水中含有的有機物越多，因此污染也越嚴重。測定水中生化需氧量的常用方法有稀釋與接種法，測定原理為：將水樣充滿完全密閉的溶解氧瓶中，在（20±1）℃的暗處培養5d±4h 或者（2+5）d±4h（先在0℃～ 4℃的暗處培養2d，接著在（20±1）℃的暗處培養5d，即培養（2+5）d，分別測定培養前后水樣中溶解氧的質量濃度，由培養前后溶解氧的質量濃度之差，計算每升樣品消耗的溶解氧量，消耗的溶解氧越多，說明水中的有機物含量越高。影響測定生化需氧量（BOD5）準確度的因素有pH值、水溫、無機鹽、溶解氧含量、微生物的數量和種類（如硝化菌作用、游離氯及綠胺、銅離子含量及其他化學毒性等影響）、稀釋度、溶解氧測定等，綜合以上因素，前五項均是對稀釋水的要求。以下著重對稀釋水、樣品前處理、稀釋倍數、接種液等影響因素進行分析探討。

1 生化需氧量（BOD5）的測定采用稀釋與接種的方法。

1.1 稀釋法

若試樣中的有機物含量較多，BOD5的質量濃度大于6mg/L，且樣品中有足夠微生物，采用稀釋法測定。待測試樣的溫度達到（20±2）℃，若試樣中溶解氧濃度低，需要用曝氣裝置曝氣15min，充分振搖趕走樣品中殘留的氣泡；若樣品中氧過飽和，將容器的2/3體積充滿樣品，用力振蕩趕出過飽和氧，然后根據試樣中微生物含量情況確定測定方法。稀釋法測定，需選擇合適的稀釋倍數，然后用稀釋水稀釋。

1.2？稀釋接種法

若試樣中的有機物含量較多，BOD5的質量濃度大于6mg/L，樣品中無足夠微生物，采用稀釋接種法測定。稀釋接種法測定，用接種稀釋水稀釋樣品。若樣品中含有硝化細菌，有可能發生硝化反應，需在每升試樣培養液中加入2ml丙烯基硫脲硝化抑制劑。

2？稀釋水

稀釋水是在5～20L的玻璃瓶中加入一定量的水，控制水溫在（20±1）℃，用曝氣裝置至少曝氣1h，使稀釋水中的溶解氧達到8mg/L以上。使用前每升水加入磷酸鹽、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鐵四種鹽溶液，混勻，20℃保存。在曝氣的過程中防止污染，特別是防止帶入有機物、金屬、氧化物或還原物。稀釋水的質量好與壞，直接影響 BOD5的測定結果。它是通過空白值的大小反映出來的。在分析方法中對稀釋水要求是 BOD5<0.2mg/L。一般情況下，在稀釋水中加入的化學試劑量不大，而且都是分析純以上的級別，可以認為對稀釋水的質量影響不大。而影響稀釋水的質量的主要因素是實驗用水的質量，因此 BOD5用的純水必須具有較高的質量，我們在實驗室里用的測定BOD5的純水由離子交換水（電導率<2μS/cm）再通過活性炭柱（活性炭要經過200℃活化），這樣生產出來的水，既去掉了陰、陽離子，又去掉了有機物，其水質足以滿足測定BOD5的要求。經處理的水配制的稀釋水，可以測定較清潔的沒有被有機物污染的地表水。稀釋水中氧的質量濃度不能過飽和，使用前需開口放置1h，且應在24h內使用。剩余的稀釋水應棄去。

3 樣品的前處理

樣品采集后應低溫存儲運輸。到達實驗室后，培養之前，通過水浴快速升溫到 20℃用于稀釋培養。 當稀釋后的樣品 pH 值不在 6 ～ 8 （最佳 7 ～ 7.5）范圍內時，應當用鹽酸或氫氧化鈉溶液調節 pH 值至 6 ～ 8；含有游離氯或結合氯時，采用加入適量亞硫酸鈉溶液去除；含有大量顆粒物的樣品，測定前用水浴超聲振蕩器進行均質化處理；含有藻類的樣品，因藻類呼吸作用改變樣品中溶解氧，故測定前應用濾孔為 1.6μm的濾膜過濾；若樣品的含鹽量低，電導率小于 125μS/cm 時，則需加入適量的鹽溶液，使電導率大于 125μS/cm。

4 稀釋倍數

測定 BOD5 的經典方法是稀釋接種法，由于稀釋比不同導致測定誤差會很大，稀釋倍數的確定是該方法的關鍵技術之一，受污染的水，由于當天溶解氧較低，如果不稀釋，第五天的溶解氧會小于 1mg/L，可能造成結果偏低，影響測定的準確性。稀釋倍數的確定原則是樣品稀釋的程度應使消耗的溶解氧質量濃度不小于 2 mg/L，培養后樣品中剩余溶解氧質量濃度不小于 2 mg/L，且試樣中剩余的溶解氧的質量濃度為開始濃度的 1/3 ～ 2/3 為最佳。選擇適宜的稀釋倍數，是測定 BOD5成敗的重要因素之一。

（1） 對于沒有被有機物污染的較清潔的地表水，可根據測定的溶解氧來決定它的稀釋倍數。溶解氧含量是在 7～9mg/L，樣品不需要稀釋，可直接培養。溶解氧含量在 5～7mg/L，樣品可稀釋 2 倍。

（2） 對于測定被污染的地表水及工業廢水，要根據該水樣的 CODCr值，按分析方法決定三個稀釋倍數。對于 CODCr值較高的水樣要進行二級或三級稀釋。在每級稀釋時，最好用容量瓶。根據廢水類型確定樣品的 BOD5與總有機碳 BOD5/ TOC、高錳酸鹽指數 BOD5/CODmn 和化學需氧量 BOD5/CODcr 的比值 R，由此估算出BOD5的濃度范圍，確定稀釋倍數見表 1、表 2。

由表 1 中選擇適當的 R 值，計算 BOD5的期望值：ρ = R·Y

式中： ρ ——五日生化需氧量濃度的期望值， mg/L；

Y——總有機碳（ TOC）、高錳酸鹽指數（ IMn）或化學需氧量（CODCr）的值， mg/L。

由估算出的 BOD5的期望值，按表 2 確定樣品的稀釋倍數。

5 接種液及接種稀釋水

如果測定被污染的地表水及某些行業的工業廢水，就需要在稀釋水中加入適量的接種液，加入接種液的目的，是將能分解有機物的微生物引入到稀釋水中去，這樣在培養的五天中，生化過程才能順利進行。加入接種液的稀釋水，就叫接種稀釋水。接種稀釋水是根據接種液（可購買接種微生物用的接種物質，接種液的配制和使用按說明書的要求操作，也可依污水自行配制）的來源不同，每升稀釋水中加入適量接種液：城市生活污水和污水處理廠出水加 1 ～ 10 mL，河水或湖水加 10 ～ 100 mL，將接種稀釋水存放在（ 20±1）℃ 的環境中，當天配制當天使用。接種稀釋水 pH 值為 7.2，BOD5應小于 1.5 mg/L。實際測定中，我們是用生活污水做接種液，這樣樣品就需要高倍的稀釋，否則結果偏低。接種稀釋水中，接種液的加入量，視其接種液的質量及被測水樣的 BOD5的大小而定，有時在測定 BOD5標準樣品時，結果偏低，很可能就是稀釋水中沒有加入接種液，或者加入的量不夠的緣故。

6 培養溫度

有機物的降解速率，是與溫度成正比例的，溫度相差1℃，將會引起 5%左右的誤差。所以不可忽視培養溫度的影響，應嚴格控制在（20±1）℃。

7 培養瓶的體積

目前市售的培養瓶體積，一般都在 310～350mL之間不等，實驗中感覺到，這一體積有點偏大，更合適的體積應在220mL左右，在測試時，每一對培養瓶 （當天和第五天）的體積，應盡量保持相等，這樣可以減少測定誤差。

8 質量保證與質量控制

8.1 空白試樣

每一批樣品做兩個分析空白試樣，稀釋法空白試樣的測定結果不能超過0.5mg/L，非稀釋接種法和稀釋接種法空白試樣的測定結果不能超過1.5mg/L，否則應檢查可能的污染來源。

8.2 接種液、稀釋水質量的檢查

每一批樣品要求做一個標準樣品，樣品的配制方法如下：取20mL葡萄糖-谷氨酸標準溶液于稀釋容器中，用接種稀釋水稀釋至1000mL，測定 BOD5，結果應在180～230mg/L范圍內，否則應檢查接種液、稀釋水的質量。

8.3 平行樣品

每一批樣品至少做一組平行樣，計算相對百分偏差RP。當BOD5小于3mg/L時，RP值應≤±15%；當BOD5為3～100mg/L時，RP值應≤±20%；當BOD5大于100mg/L時，RP值應≤±25%。

9 精密度和準確度

稀釋法和稀釋接種法的對比測定結果重現性標準偏差為11mg/L，再現性標準偏差為3.7～22mg/L。

10 結束語

用接種稀釋法，測定 BOD5，方法比較繁瑣，時間也長，影響測定因素又多，所以要想得到一個比較滿意的實驗結果，在分析的整個過程中，對每一步操作都應特別注意，實驗用水的質量，接種液的質量及種類、樣品的前處理、稀釋倍數的選擇都是很重要影響因素，實際操作中必須高度重視。

參考文獻：

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