浅谈测定五日生化需氧量的控制手段

刘 雯，林 冬，廉 鑫

(1 天津市生态环境监测中心，天津 300110；2 天津天滨瑞成环境技术工程有限公司，天津 300110)

生化需氧量是指在一定条件下，水中可被氧化的物质在微生物作用的条件下消耗的氧的质量浓度[1]。五日生化需氧量(BOD5)反映的是水体在密封条件下培养五天所消耗的氧的质量浓度。在环境监测任务中，五日生化需氧量是日常地表水测定和国家地表水质量监测的常规项目，所以采取多种手段保证其准确度具有重要意义。在现行标准HJ505-2009中，测定水样的方式包括四种：稀释法、稀释接种法、非稀释法及非稀释接种法。这四种方法中，稀释接种法的测定步骤较为复杂，需要选择接种液的来源并且对样品的稀释倍数进行预判。接种液的来源主要有地表水和菌种液两大类。稀释倍数的确定可依据化学需氧量(CODcr)的数值或者水体的物理性质(气味、色度、浑浊度等)进行判断。除此之外，培养前后溶解氧的准确度也是五日生化需氧量测定工作的关键。现将测定五日生化需氧量的过程进行梳理，对接种稀释水的来源[2]、水样稀释倍数的选择[3-5]和仪器性能的调控进行合理安排，以便得到更为准确的结果。

1 实验部分

1.1 实验试剂与仪器

实验所需试剂按照HJ505-2009进行配制，无水氯化钙(分析纯)，天津百伦斯生物技术有限公司；磷酸氢二钾(分析纯)，天津市风船化学试剂科技有限公司；磷酸氢二钠(分析纯)，天津市凯通化学试剂有限公司；磷酸二氢钾(分析纯),天津市凯通化学试剂有限公司；三氯化铁(分析纯)，天津市凯通化学试剂有限公司；硫酸镁(优级纯)，天津市光复科技发展有限公司；接种液采用河水。

实验仪器：BODAuto-2100 BOD5自动分析仪，天津市赛普新锐仪器科技有限公司；LRH-250A生化培养箱，韶关市泰宏医疗器械有限公司。

1.2 实验步骤

按照HJ505-2009稀释接种法的要求进行测定水样。首先配制接种稀释水并曝气，接种液选择盐度低且较为干净的河水，在稀释水中加入一定量河水和营养盐。曝气后稳定放置一小时以上再使用。

仪器运行：打开BOD5自动分析仪，进行电极校准。将接种稀释水装入培养瓶，分别用仪器和碘量法进行测定，所得结果的相对误差不超过5%即认为电极校准合格。然后再进行下一步的测定工作。根据水样的情况选择稀释比例，用虹吸管将水样和接种稀释水分别吸入量筒并搅拌均匀，然后将其装入培养瓶。同一批水样需要同时进行质控样的测定。所有样品装入培养瓶后，用仪器进行测定，并记录下第一天样品的溶解氧数值。

将测定后的样品盖上瓶塞后放入生化培养箱。在培养过程中，每天向瓶口处加水保证样品处于水封状态。培养5 d±4 h后，再用仪器进行溶解氧的测定，记录数值，最后根据公式进行计算。

2 结果与讨论

2.1 接种液的来源和用量

接种液的获得主要有以下两种途径：一是选择含有一定量微生物的地表水；二是购买菌种液。在监测工作中，地表水的获取较为容易且可供选择的种类多，因此采取河水作为接种液更加便捷。在对河水的选择中，应选择氯离子含量低(小于1000 mg/L)且较为清洁的水样。通过改变接种液的用量可以调控接种稀释水五日生化需氧量的大小。选择CODCr为15 mg/L的河水作为接种液来源，调整稀释水与河水的比例分别为 1000∶10，1000∶15和1000∶20配制接种稀释水，并对质控样(74.7±4.9 mg/L，200255)进行接种培养，所得结果见表1。

表1 不同比例条件下接种稀释水和质控样的测定结果

从表1可以看出，选择CODCr值为15 mg/L的河水作为接种液来源并依次增大接种液的比例，所得BOD5值也随之增大。同时，用不同比例的接种稀释水对质控样进行培养，所得结果均在保证值范围内，说明该河水适用于当接种液。当稀释水与接种液的比例为1000∶20时，BOD5值最大为1.24 mg/L，满足标准方法HJ 505-2009对接种稀释水(BOD5值小于1.5 mg/L)的要求。当选择其他河水时，可以根据河水的CODcr值调整接种液与稀释水的比例，接种液的CODcr值越大，应减少接种液的用量。

另一方面，从公式(1)可以看出接种稀释水在培养前后的溶解氧差值越大，水样的五日生化需氧量的计算数值受到的影响越大。为了减小接种稀释水引起的结果误差，接种稀释水的数值应控制在0.5～1.0 mg/L为宜。

(1)

式中：C1、C2——水样在培养前和培养后的溶解氧，mg/L

C3、C4——接种稀释水在培养前和培养后的溶解氧，mg/L

f——接种稀释水在培养液中所占的比例，%

2.2 水样稀释倍数的选择

对于BOD5值较高的水体(如废水、受污染的地表水)需要选择不同的稀释倍数来获得准确的结果。稀释倍数一方面可以根据COD值确定，另一方面可以根据水体颜色、气味、浑浊度等情况进行BOD5预估后确定。在已知水体COD值的情况下，可以判断水质类别，然后确定BOD5的数值范围。最后以培养前后的溶解氧之差在3～5 mg/L的范围去推算需要稀释的倍数，比如五日生化需氧量的数值在6～10 mg/L之间需要稀释2倍，在10～15 mg/L之间需要稀释3倍。当水样BOD5数值大于 50 mg/L时，可以采取逐级稀释的方法。如果水样的BOD5值特别大，比如BOD5大于1000 mg/L时，可以先用接种稀释水将水样稀释100倍，然后再选择不同的稀释倍数。

根据水体的物理特性进行BOD5值预判时，需要对水体颜色、气味和浑浊度作出正确判断。水体呈深颜色、浑浊度高(除泥土造成的浑浊外)、有明显臭味或刺激性气味时，可以预判该水体BOD5值较大。在这种情况下，稀释倍数不确定，可以稀释“低、中、高”三个梯度的倍数，不同倍数下样品的状态有一定差异，使高倍数下的样品接近清洁状态，以此来保证数据的获得。

此外，在测定五日生化需氧量时，应注意样品的初始溶解氧。水体溶解氧的数值随季节的变化而变化。冬季时，水样的溶解氧容易过饱和，可以先倒出一部分样品，然后将样品瓶放到温水中，使水体温度升到(20±2)℃，再用力摇晃样品瓶 1～2 min后进行测定。夏季时，水样的溶解氧容易偏低，溶解氧数值一般在6～7 mg/L，此时应该进行曝气，使溶解氧在 8 mg/L左右。

2.3 仪器准确度的调控

对于实验来说，仪器的准确度对结果起至关重要的作用。在利用电极法进行溶解氧的测定时，需要对电极进行校准。在校准时，可通过采用碘量法与电极法比对的方式进行电极准确度的检查。当仪器测定溶解氧的数值与手动测定的数值相对误差不超过±5%时，认为电极校准合格。电极校准合格后方可进行样品测定。此外，应注意对电极进行定期维护，并用标准样品对仪器进行定期核查。

3 结 语

通过对接种稀释水的配制、稀释倍数的选择和仪器性能的测定三个方面进行探讨，总结测定五日生化需氧量的注意事项。由于五日生化需氧量培养时间长，所以第一天的样品处理和测定工作是十分重要的。期望通过对测定过程的每个环节优化后，接种稀释水的测定结果、培养后溶解氧的剩余量等方面都能满足HJ 505-2009的要求，提高实验效率。