五日生化需氧量（BOD5）測定影響因素淺析

范傳輝 萬正成 崔景光

一、前言

生化需氧量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。生化需氧過程的發生需具備以下條件：好氧微生物的存在，有足夠的溶解氧和具備適合微生物利用的營養物和有機物等。目前國內外普遍規定于20±1℃培養5d，分別測定樣品培養前后的溶解氧，二者之差即為值，以氧的毫克/升（mg/L）表示。BOD5屬于地表水水質檢測的一個常規監測項目，并且是水質有機污染綜合指標之一。因此，在測定過程中，如何消除影響因素。對于及時獲得科學有效的監測數據具有十分重要的意義。本文針對影響五日生化需氧量測定結果準確性的關鍵因素進行了分析論述，并且提出了加強應對的措施。

二、測定五日生化需氧量的影響因素

1.樣品的保存

生化需氧量測定中，由于水樣中微生物的作用將直接影響BOD5值。一般情況下，使用棕色玻璃瓶收集樣品，樣品充滿瓶子并密封不與空氣接觸，在0～4℃暗處保存和運輸，低溫保存能減緩微生物分解活動。但是，貯存期間即使采用最好的冷卻條件，一些生物活性作用還是發生著，因此，貯存時間應盡可能短。具體可采用以下方法：把水樣采集并充滿密封于溶解氧采樣瓶中，如樣品采集后不能在2h以內開始分析，則應在4℃或低于4℃保存并在6h內開始分析，當不能在6h以內分析時，則應將儲存時間和溫度與分析結果一起報告，不可超過24h分析。

2.水樣pH值調節

應調節試驗水樣的pH為6.5～7.5（最佳pH值7.2），五日生化需氧量值偏高或偏低是由于pH超出這個范圍，含有大量酸或堿的樣品的BOD5讀數可能會低于實際含量，酸性或堿性水樣應用稀的氫氧化鈉溶液或鹽酸調節pH近于7，但用量不要超過水樣體積的0.5%。表1是以含谷氨酸和葡萄糖質量濃度均為150mg/L的標準培養液作為研究對象，用氫氧化鈉（4%）和鹽酸（1∶11）來調節其pH值，并計算不同pH值下測定的BOD5值。由表1可知，pH值對BOD5值影響很大。最佳的pH應該介于6.5～7.5之間，此時測得的BOD5相對比較穩定。因此，實際應用中應該注意將被測液與稀釋液的pH調節在這個范圍內，一般調節為7.2。

3.水樣溫度控制

BOD5測定過程與微生物的活性和增長速率有關，一般認為在20℃～40℃是微生物最適宜生長的溫度，分解有機物的能力最強。在該范圍內溫度要提高10℃，微生物的活性提高1～2倍，由于培養溫度每相差1℃都會引起5%左右的測定誤差。因此在整個測定過程中應嚴格控制水樣溫度在（2 0±1）℃，確保測定結果精密度和準確度。冬季采集水樣、冷藏保存水樣及冷凍保存水樣溫度遠低于20℃，測定前須在待測水樣中(溶解氧瓶)插入水銀溫度計，敞口放入20℃恒溫水浴鍋中進行快速升溫并達到平衡。當水溫達到要求時（20±1）℃再測定，以減小分析誤差。

4.水樣溶解氧調控

水樣中溶解氧的含量與水溫成反比，水溫高，則溶解氧含量少；水溫低，則溶解氧含量多。測定前，須嚴格控制好水樣初始溶解氧濃度，當水樣初始溶解氧濃度低于2.0mg/L，由于其未能給微生物生理生化活動提供足夠溶解氧，致使該生化反應很難進行，可采用稀釋或接種稀釋方法以提高水樣溶解氧濃度。從水溫較低的水域或富營養化的湖泊中采集的水樣，可遇到含有過飽和溶解氧，此時應將水樣迅速升溫至20℃左右，在不滿瓶的情況下，充分振搖，并同時開塞放氣，以趕出過飽和的溶解氧。從水溫較高的水域或廢水排放口取得的水樣，則應迅速使其冷卻至20℃左右，并充分振搖，使與空氣中氧分壓接近平衡。

5.稀釋水與接種稀釋水

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、氯化鐵四種鹽溶液各1mL，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（HJ505-2009）中對稀釋水要求是BOD5＜0.5mg/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。而影響稀釋水質量的主因素是實驗用水的純度，因此BOD5用的純水必須具有較高的質量（電導率達到18.2MΩ·μs/cm），水質才能滿足測定BOD5的要求。

添加過微生物的稀釋水叫接種水，接種的目的是給稀釋水引入可氧化分解有機物的微生物，天然地表水中一般都存在這類微生物，但在很多工業廢水中，常常缺少足夠的可以分解有機物的微生物，因此在測定這類水樣時，需要在稀釋水中加入適量的微生物。因此，在配制接種水的時候要注意選取合適的接種物質，在實際操作中，針對經常監測的入河排污口的水質情況，選用城鎮生活污水處理廠新鮮出水獲得接種液，用溶解氧瓶量取適量經充分混勻該新鮮出水，敞口放置于20℃恒溫生化培養箱中備用。臨用前，向每升稀釋水中加入1～10mL該接種液以制得接種稀釋水。采用城鎮生活污水處理廠新鮮出水作為接種液，進行水樣接種稀釋培養，其空白值低于國標法規定的檢出限（1.5mg/L），樣品值在標準值誤差范圍之內，符合接種稀釋水質量控制要求。

6.確定水樣稀釋倍數

按照國標法（HJ505-2009）測定BOD5操作過程并不復雜，但測定條件要求嚴格，要求培養前水樣DO濃度為7.0～9.1mg/L，經5d±4h培養后水樣剩余DO濃度≥2.0mg/L，培養前后水樣消耗DO量≥2.0mg/L，同時要求稀釋水BOD5≤0.5mg/L，接種稀釋水BOD5≤1.5mg/L。對于任意未知水樣，樣品稀釋比例的選擇對整個實驗是非常關鍵的。實際檢測過程中，除了部分地表水，大部分水樣都是需要使用稀釋法或者接種稀釋法。由于實驗周期長，稀釋比選擇不當，得不到有效的數據，樣品已經無法再次測定。為了保證實驗得到有效數據，一個樣品至少進行3個不同的稀釋比例。有許多類型的污水，生化需氧量范圍大，稀釋比例一般可根據TOC、CODMn、CODcr的值來確定。實際檢測中，由于BOD5在樣品采集后進行分析，都是在沒有COD等結果的參考情況下，確定稀釋比例，只能根據經驗判斷稀釋比。由于現在C0Dcr有快速測定法，工作中遇到不好判斷的樣品可以抽取一定比例樣品進行測定COD值來判斷，確保實驗成功。

表1 不同pH值下測定的BOD5值表（單位：mg/L）

三、結論

五日生化需氧量是地表水水質檢測的一個常規監測項目，并且是水質有機污染綜合指標之一。由于整個測定過程是一個復雜的生化過程，受到很多環境、人為等因素的影響。本文針對樣品的保存、水樣pH值調節、水樣溫度控制、水樣溶解氧調控、稀釋水與接種稀釋水、樣品稀釋比例等影響測定結果準確性的關鍵因素進行了分析，提出了嚴格控制樣品保存的時間和溫度，利用酸和堿調節最佳pH值，調控水樣中溶解氧和嚴格控制測試過程中的溫度在（20±1）℃，根據水樣性質配置稀釋水和接種稀釋水，參考COD結果和進行多個稀釋比例來確定合理的水樣稀釋倍數等有效的解決方法，盡量減少外界因素對實驗所產生的影響，保證實驗數據的準確性和正確性