利用稀释与接种法快速有效测定BOD5的探讨

长乐市环境保护监测站 石 恬



利用稀释与接种法快速有效测定BOD5的探讨

长乐市环境保护监测站 石 恬

该文分析了某种稀释倍数下理论所能测定的BOD5值的有效范围，在此基础上从实际出发，根据工作经验，从快速、有效两个方面对BOD5实验过程做了微小改进，以降低劳动强度，减少实验误差，提高工作效率。

环境监测 废水 BOD5稀释倍数 稀释与接种法

目前我国环境监测中水质5的测定是采用《HJ 505-2009 水质五日生化需氧量(5) 稀释与接种法》，但是，由于水中溶解氧()的浓度有限，如果稀释倍数取值不当，会导致五日耗氧量不符合要求(要求：最低耗氧2mg/L，剩余溶解氧2mg/L以上)，以至实验失败，因此稀释倍数的选择是实验成败的关键。

根据《水和废水监测分析方法》(第四版增补版)，以下简称《水（第四版）》，工业废水5稀释倍数的计算方法是：由重铬酸钾法测得的COD值(Cr)分别乘以系数0.075、0.15、0.225求得，但是目前大多数三级监测站人员偏少，一个人往往同时有几个实验分析项目，再加监测人员的工作量不同，并有缓急之分，所以在Cr实验后，不可能马上计算出结果，这是通过Cr来确定5的稀释倍数不可行的原因之一。

其次，根据HJ 505-2009，采集后的样品应在0～4℃的暗处运输和保存，并于24h内尽快分析(注：旧标准GB7488-1987规定应在6h内进行检验)，我们从样品采集到实验室这个过程，一般就有两三个小时(因为每次采样一般不仅一个厂家，而且在路上也要耗时)，如果再等到Cr结果出来再来做5，在样品有效期方面存在着不妥，特别是在大批量的样品时更加不合理，这是通过Cr结果来确定5的稀释倍数不可行的原因之二。为了在样品采集后尽快实验，一般都是同步实验，即5与Cr等项目同时进行分析实验，因此如何快速有效地确定稀释倍数成了实验关键所在。

1 对具体操作方法的改进

HJ 505-2009以及《水（第四版）》中对一般稀释法的操作步骤为：按采用的稀释比用虹吸管充满两个培养瓶，一瓶用来测定当天的，另一瓶用以培养5天后测定，并且规定要防止产生气泡。这种方法要用到量筒或容量瓶，并按照事先选定的稀释比先稀释后再装瓶的操作步骤，实验操作方面较繁琐，对于几个样品问题不是很大，但对于大批量样品，操作时间比较长。并且操作技巧方面要用虹吸法，也较繁琐，其目的是为了防止产生气泡，即防止两个培养瓶中的在5天内不一致，由于经典法是用碘量法测定，若两瓶不一致，在准确度方面将产生误差。

《水（第四版）》提出了另一种方法——直接稀释法，即在培养瓶内直接稀释。该方法也要用到虹吸法，也是为了防止两个培养瓶内不一致而产生误差，但是这种方法另要求两个培养瓶的容积相同(其差<1mL)，这使得每次实验时要将容积差小于1mL的培养瓶分在一组，也较繁琐。

由于现在很多监测站都是用电化学探头法(HJ 506-2009)来测定，即配备了溶氧仪，这样在测定5天前的后，将不破坏水样，用以直接培养后再测定5天后的，不必每个稀释比都做两瓶，这样不仅在准确度方面减少了误差，而且减少了工作量。

采用《水（第四版）》中的直接稀释法，而不用一般稀释法。由于改用了溶氧仪测定，溶氧仪在测定时要求对水样有足够的流速，即要进行搅拌的同时读取数值(需配备带有搅拌器的实验室溶氧仪)，这样附着在瓶壁上的气泡就会由于动力作用而脱离，从而浮出水面，当观察瓶壁上无气泡时再测定值，就不会产生误差。关键是5天前与5天后所用来测定的水样是同一水样，不会因为用2个培养瓶导致前后不一致产生误差。

以上两点只是简化了实验繁琐，提高了大批量样品时的工作效率。如何快速有效选定稀释比，也是实验快速及成败的关键。

2 有效选定稀释比的方法

HJ 505-2009要求“稀释水应在20℃下曝气与接种，水样5天内最低耗氧2mg/L，剩余溶解氧2mg/L以上”，由于稀释水在20℃时的饱和溶解氧为9mg/L，假定废水的为1/3饱和浓度，即3mg/L，则稀释后水样的值(以1表示)可按下式估计：

以剩余要求2mg/L以上，则会有一个最高5值：

这就是某种稀释比下所能测定5的有效范围：min～max。

由于利用直接稀释法，只需在培养瓶内直接稀释，这就将稀释倍数的选择，转化为：移取原水样的量→稀释至培养瓶的体积→所得到的一个稀释倍数→在这样一个稀释倍数下所能测定5的有效范围。

现假定空白5为0.5mg/L(HJ 505-2009要求≤1.5mg/L)，根据以上公式求出不同取样量，稀释至本实验室所用的培养瓶体积大约285mL时，所对应的BOD5测定范围值，见表1。

表1 取样量与BOD5测定范围关系

根据表1，对于某个样品，从感观上判断其Cr值差不多为100mg/L左右，为了保守起见，可将5上限设在150mg/L左右，则可以迅速取水样70、30、10mL，其5范围分别落在6.6～21、15～56、43～180，则根据这三个取样量可以测定5值落在6.6～180之间。

从表1可知，可以不通过Cr的值再乘以系数来确定稀释倍数，只要估计大约Cr的值，再迅速确定原水的三个取样量，就可以做一个样品。

3 迅速计算

对于每个样品都做三个稀释比的量，计算量也很大，况且对于直接稀释法，稀释倍数不是整数倍，计算更繁琐。对此可以借助电子表格，建立一个计算程式，只要将输入每批实验的空白值、取样量与培养瓶的体积，就能自动得出结果。本文建立计算程式如下图：

对于上图中的三个取样量，因为不符合要求，可将取样量为10、70mL的情况舍去，保留取样量为30mL。

4 注意事项

4.1 由于采用直接稀释法，要求确定每个培养瓶的准确容积，可将其容积贴于瓶壁上，用透明胶封住，以防洗瓶时脱去。

4.2为了确保数据的准确度，稀释后水样的耗氧量不宜太高，也不宜太低，所以在选取原水样时，对不同的取样量，其所能测定的5有效范围要有交叉，不能仅在边缘交叉一些，由于以上表格是在“废水中DO为3mg/L，及空白为0.5mg/L”情况下估算的，所以要有交叉。

4.3对于使用电极法，不仅做空白值，最好能做2瓶纯水空白，所用纯水与制作稀释水所用的纯水为同一批水。要求纯水空白不能太大（应该<0.3mg/L），如果太大，则有可能是纯水出了问题，或者是溶氧仪的斜率校正出了较大的偏差，这种情况下的数值可疑度较大。笔者做纯水空白主要是为了验正仪器在5天前与5天后的状态是否一致，纯水出现问题的可能性较小。

4.4 该方法同样适用于地表水5的测定。

5 标准间的差异

HJ 505-2009是对GB/T7488-1987的修订，在实验过程中发现新旧标准有些不同，长期用过GB/T7488-1987来实验的监测人员可能在用新标准的时候，有点不适应，稍列几点供借鉴，见表2。

表2 标准间的差异对比

《固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范(HJ 373-2007)》规定了固定污染源废水、废气排放监测过程中的质量保证和质量控制的技术要求，其中“表1 废水监测部分项目精密度控制指标”对于5的平行样允许相对偏差的规定与HJ 505-2009刚好相反，笔者认为HJ373-2007的规定更恰当，而HJ505-2009应是由于标准在制定审核过程中不严谨造成的。

6 结论

综上所述，快速有效地测定5可总结如下：利用取样量与5测定范围的关系表，迅速确定几个取样量(即稀释比)，大批量时对不同的稀释比可以只做一瓶，利用带搅拌器的溶氧仪测定，并且最终借助电子表格计算。

[1] HJ 505-2009 水质五日生化需氧量(5)的测定稀释与接种法[M].北京：中国环境科学出版社，2009.

[2] HJ 506-2009 水质溶解氧的测定电化学探头法[M]. 北京：中国环境科学出版社，2009.

[3] 水和废水监测分析方法(第四版增补版)[M]. 北京：中国环境科学出版社，2002.

[4] HJ 373-2007 固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范(试行)[M].北京：中国环境科学出版社, 2008.