五日生化需氧量（BOD5）测定影响因素浅析

范传辉 万正成 崔景光

一、前言

生化需氧量是指在规定的条件下，微生物分解水中的某些可氧化的物质，特别是分解有机物的生物化学过程消耗的溶解氧。生化需氧过程的发生需具备以下条件：好氧微生物的存在，有足够的溶解氧和具备适合微生物利用的营养物和有机物等。目前国内外普遍规定于20±1℃培养5d，分别测定样品培养前后的溶解氧，二者之差即为值，以氧的毫克/升（mg/L）表示。BOD5属于地表水水质检测的一个常规监测项目，并且是水质有机污染综合指标之一。因此，在测定过程中，如何消除影响因素。对于及时获得科学有效的监测数据具有十分重要的意义。本文针对影响五日生化需氧量测定结果准确性的关键因素进行了分析论述，并且提出了加强应对的措施。

二、测定五日生化需氧量的影响因素

1.样品的保存

生化需氧量测定中，由于水样中微生物的作用将直接影响BOD5值。一般情况下，使用棕色玻璃瓶收集样品，样品充满瓶子并密封不与空气接触，在0～4℃暗处保存和运输，低温保存能减缓微生物分解活动。但是，贮存期间即使采用最好的冷却条件，一些生物活性作用还是发生着，因此，贮存时间应尽可能短。具体可采用以下方法：把水样采集并充满密封于溶解氧采样瓶中，如样品采集后不能在2h以内开始分析，则应在4℃或低于4℃保存并在6h内开始分析，当不能在6h以内分析时，则应将储存时间和温度与分析结果一起报告，不可超过24h分析。

2.水样pH值调节

应调节试验水样的pH为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超出这个范围，含有大量酸或碱的样品的BOD5读数可能会低于实际含量，酸性或碱性水样应用稀的氢氧化钠溶液或盐酸调节pH近于7，但用量不要超过水样体积的0.5%。表1是以含谷氨酸和葡萄糖质量浓度均为150mg/L的标准培养液作为研究对象，用氢氧化钠（4%）和盐酸（1∶11）来调节其pH值，并计算不同pH值下测定的BOD5值。由表1可知，pH值对BOD5值影响很大。最佳的pH应该介于6.5～7.5之间，此时测得的BOD5相对比较稳定。因此，实际应用中应该注意将被测液与稀释液的pH调节在这个范围内，一般调节为7.2。

3.水样温度控制

BOD5测定过程与微生物的活性和增长速率有关，一般认为在20℃～40℃是微生物最适宜生长的温度，分解有机物的能力最强。在该范围内温度要提高10℃，微生物的活性提高1～2倍，由于培养温度每相差1℃都会引起5%左右的测定误差。因此在整个测定过程中应严格控制水样温度在（2 0±1）℃，确保测定结果精密度和准确度。冬季采集水样、冷藏保存水样及冷冻保存水样温度远低于20℃，测定前须在待测水样中(溶解氧瓶)插入水银温度计，敞口放入20℃恒温水浴锅中进行快速升温并达到平衡。当水温达到要求时（20±1）℃再测定，以减小分析误差。

4.水样溶解氧调控

水样中溶解氧的含量与水温成反比，水温高，则溶解氧含量少；水温低，则溶解氧含量多。测定前，须严格控制好水样初始溶解氧浓度，当水样初始溶解氧浓度低于2.0mg/L，由于其未能给微生物生理生化活动提供足够溶解氧，致使该生化反应很难进行，可采用稀释或接种稀释方法以提高水样溶解氧浓度。从水温较低的水域或富营养化的湖泊中采集的水样，可遇到含有过饱和溶解氧，此时应将水样迅速升温至20℃左右，在不满瓶的情况下，充分振摇，并同时开塞放气，以赶出过饱和的溶解氧。从水温较高的水域或废水排放口取得的水样，则应迅速使其冷却至20℃左右，并充分振摇，使与空气中氧分压接近平衡。

5.稀释水与接种稀释水

稀释水是在5～20L的玻璃瓶中加入一定量的水，控制水温在（20±1）℃，用曝气装置至少曝气1h，使稀释水中的溶解氧达到8mg/L以上。使用前每升水加入磷酸盐、硫酸镁、氯化钙、氯化铁四种盐溶液各1mL，混匀，20℃保存。在曝气的过程中防止污染，特别是防止带入有机物、金属、氧化物或还原物。

稀释水的质量好与坏，直接影响BOD5的测定结果。它是通过空白值的大小反映出来的。在分析方法（HJ505-2009）中对稀释水要求是BOD5＜0.5mg/L。一般情况下，在稀释水中加入的化学试剂量不大，而且都是分析纯以上的级别，可以认为对稀释水的质量影响不大。而影响稀释水质量的主因素是实验用水的纯度，因此BOD5用的纯水必须具有较高的质量（电导率达到18.2MΩ·μs/cm），水质才能满足测定BOD5的要求。

添加过微生物的稀释水叫接种水，接种的目的是给稀释水引入可氧化分解有机物的微生物，天然地表水中一般都存在这类微生物，但在很多工业废水中，常常缺少足够的可以分解有机物的微生物，因此在测定这类水样时，需要在稀释水中加入适量的微生物。因此，在配制接种水的时候要注意选取合适的接种物质，在实际操作中，针对经常监测的入河排污口的水质情况，选用城镇生活污水处理厂新鲜出水获得接种液，用溶解氧瓶量取适量经充分混匀该新鲜出水，敞口放置于20℃恒温生化培养箱中备用。临用前，向每升稀释水中加入1～10mL该接种液以制得接种稀释水。采用城镇生活污水处理厂新鲜出水作为接种液，进行水样接种稀释培养，其空白值低于国标法规定的检出限（1.5mg/L），样品值在标准值误差范围之内，符合接种稀释水质量控制要求。

6.确定水样稀释倍数

按照国标法（HJ505-2009）测定BOD5操作过程并不复杂，但测定条件要求严格，要求培养前水样DO浓度为7.0～9.1mg/L，经5d±4h培养后水样剩余DO浓度≥2.0mg/L，培养前后水样消耗DO量≥2.0mg/L，同时要求稀释水BOD5≤0.5mg/L，接种稀释水BOD5≤1.5mg/L。对于任意未知水样，样品稀释比例的选择对整个实验是非常关键的。实际检测过程中，除了部分地表水，大部分水样都是需要使用稀释法或者接种稀释法。由于实验周期长，稀释比选择不当，得不到有效的数据，样品已经无法再次测定。为了保证实验得到有效数据，一个样品至少进行3个不同的稀释比例。有许多类型的污水，生化需氧量范围大，稀释比例一般可根据TOC、CODMn、CODcr的值来确定。实际检测中，由于BOD5在样品采集后进行分析，都是在没有COD等结果的参考情况下，确定稀释比例，只能根据经验判断稀释比。由于现在C0Dcr有快速测定法，工作中遇到不好判断的样品可以抽取一定比例样品进行测定COD值来判断，确保实验成功。

表1 不同pH值下测定的BOD5值表（单位：mg/L）

三、结论

五日生化需氧量是地表水水质检测的一个常规监测项目，并且是水质有机污染综合指标之一。由于整个测定过程是一个复杂的生化过程，受到很多环境、人为等因素的影响。本文针对样品的保存、水样pH值调节、水样温度控制、水样溶解氧调控、稀释水与接种稀释水、样品稀释比例等影响测定结果准确性的关键因素进行了分析，提出了严格控制样品保存的时间和温度，利用酸和碱调节最佳pH值，调控水样中溶解氧和严格控制测试过程中的温度在（20±1）℃，根据水样性质配置稀释水和接种稀释水，参考COD结果和进行多个稀释比例来确定合理的水样稀释倍数等有效的解决方法，尽量减少外界因素对实验所产生的影响，保证实验数据的准确性和正确性