生化需氧量(BOD)测定方法进展*

2018-01-26向文毓徐惠敏方继敏单子睿

山西青年 2018年9期

向文毓徐惠敏方继敏单子睿

(武汉理工大学资环学院，湖北武汉 430070)

一、引言

由于现代化工技术的发展，人工合成有机物无论是种类还是数量都急剧上升，造成各类水体中有机物含量也越来越多。生化需氧量(BOD)的测定对水体水质分析具有重要意义。目前测定BOD方法主要可以分为两大类，一类是国际公认的标准稀释法。另一类即除稀释法外的BOD快速测定方法。

二、标准稀释法

标准稀释法，也叫作稀释接种法。其原理是通过测定生化反应前后水样中溶解氧量的差值来计算BOD。具体操作过程是将水样或稀释水充满溶解氧瓶，在20℃恒温下将水样培养一段时间，可得水样消耗溶解氧量，即为BOD。该方法经过不断完善，发展为现在的五日培养法，即BOD5。

作为测定BOD的国际方法之一，操作得当时，该方法准确度高，可比性强。但在实际工作中，由于生化反应过程复杂，其影响因素很多。水样的存放时间、以及恒温箱中培养时间等，均会使测定准确度降低。除此之外，温度能直接影响微生物的生长繁殖速率，也会引起溶解氧的变化。许多金属如银、汞等和某些化合物如酚、乙醇、甲醛等对微生物新成代谢有抑制作用，影响BOD的测定结果。除上述之外，因水样中微生物少而加入的接种液的质量、因水样中有机物较多而稀释水样的倍数等也是影响BOD测定的重要因素。

三、BOD快速测定方法

经过大量科学家的不断研究，在稀释接种法的基础上，出现了很多BOD快速测定方法。这些方法大致可以分为两类，一类是以稀释接种法为基础的，以测定生化反应前后的耗氧量为目标的方法，另一类是以直接分析水样中有机污染物含量为目标的方法。无论是哪种方法，都是建立在越来越发达的现代科学技术基础上的。

(一)微生物电极法

微生物电极法是一种将微生物技术与电化学检测技术相结合的测定BOD的方法。当把微生物电极插入水样时，水样与微生物电极接触，膜中的微生物发生同化作用而耗氧，使进入氧电极的氧气分子减少，电极输出的电流减小，并在几分钟后降至一个新的恒定值，从而得到BOD值。在此基础上，大量科学家从电极膜入手，对电极膜制备和微生物菌种的筛选进行了更为深入的研究，使之不断发展进步，多种BOD微生物传感器相继问世。与传统的稀释法相比，该方法简便快捷，在环境日常监测及应急监测等领域广泛应用。但是，由于BOD本身的特殊性，该法也具有局限性。如对电极膜上的微生物有毒害作用水样不适合用该法测定，例如含有农药、杀菌剂等的废水。

(二)活性污泥曝气降解法

因活性污泥具有一定的特殊性，可培养适应特定成分的微生物，所以活性污泥曝气法常用于测定工业废水。测定方法为，在活性污泥环境中，将样品强制曝气一段时间，使之降解，再用重铬酸钾消解降解前后的样品，测定其降解前后的化学需氧量，其差值即为BOD。但用该方法测定BOD时应注意，水样中不应含有较高对活性污泥中微生物不利的成分。因活性污泥的局限性，目前这种方法在常规检测中还没有广泛应用。

(三)测压法

测压法是近年来新兴的BOD测量法，美国标准方法委员会已于2001将此法列入美国《水和废水标准检测方法》中，但其在我国应用不普遍且未列入国标。该法与稀释接种法(简称传统法)相比，有很多优势，操作便捷、可读性强等，比较适合于批量样品的测定。

测压法的原理是将水样置于密闭的培养瓶中，水样中溶解氧因微生物同化作用而被消耗，产生于耗氧量相当的CO2被碱吸收后，密闭系统的压力因此降低，由压差计可读出压差，即可换算求出水样的BOD。

(四)检压库伦法

最早由西德Sierp提出的检压库伦法是将化学分析转化为物理量来测量的方法，该法与压差法有异曲同工之妙。其原理与压差法类似，当水样中溶解氧被消耗且同化作用产生的CO2被吸收时，培养瓶内氧气分压下降，此时电磁感应器感受到氧气分压下降并用电解法自动电解产生氧气使培养瓶中氧气含量不断回升，当回升至原压力时，电磁感应器接收到信号并停止电解氧气。此时根据电解产氧消耗的电量即可求得补充的氧气量，从而求出BOD含量。大量实验证明，检压库伦法灵敏度高、测定范围宽、操作简便，但同时由于该法需要先进灵敏的感应器装置，早期由于仪器不够完善，该法也具有一定局限性。

(五)紫外(UV)曝气法

紫外曝气法是一种运用紫外线扫描来分析有机物含量的方法，该方法通过扫描结果中峰高或峰面积来对有机物进行定量。该方法的定量依据是水样中的有机物收到紫外光扫描时，会产生吸收峰，吸收峰越大，其结构越复杂。因此，扫描结果真实、直接的反应了水样中有机物对人体的危害程度。紫外峰面积定量弥补了稀释接种法在生化反应中氧化磷酸化效率不同的局限性，并为BOD快速测试仪提供了又一理论基础。此方法在对工厂企业污染源监测中具有重要的指导意义。