利用稀釋與接種法快速有效測定BOD5的探討

長樂市環(huán)境保護監(jiān)測站 石 恬

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利用稀釋與接種法快速有效測定BOD5的探討

長樂市環(huán)境保護監(jiān)測站 石 恬

該文分析了某種稀釋倍數(shù)下理論所能測定的BOD5值的有效范圍，在此基礎(chǔ)上從實際出發(fā)，根據(jù)工作經(jīng)驗，從快速、有效兩個方面對BOD5實驗過程做了微小改進，以降低勞動強度，減少實驗誤差，提高工作效率。

環(huán)境監(jiān)測 廢水 BOD5稀釋倍數(shù) 稀釋與接種法

目前我國環(huán)境監(jiān)測中水質(zhì)5的測定是采用《HJ 505-2009 水質(zhì)五日生化需氧量(5) 稀釋與接種法》，但是，由于水中溶解氧()的濃度有限，如果稀釋倍數(shù)取值不當(dāng)，會導(dǎo)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)，以至實驗失敗，因此稀釋倍數(shù)的選擇是實驗成敗的關(guān)鍵。

根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版增補版)，以下簡稱《水（第四版）》，工業(yè)廢水5稀釋倍數(shù)的計算方法是：由重鉻酸鉀法測得的COD值(Cr)分別乘以系數(shù)0.075、0.15、0.225求得，但是目前大多數(shù)三級監(jiān)測站人員偏少，一個人往往同時有幾個實驗分析項目，再加監(jiān)測人員的工作量不同，并有緩急之分，所以在Cr實驗后，不可能馬上計算出結(jié)果，這是通過Cr來確定5的稀釋倍數(shù)不可行的原因之一。

其次，根據(jù)HJ 505-2009，采集后的樣品應(yīng)在0～4℃的暗處運輸和保存，并于24h內(nèi)盡快分析(注：舊標(biāo)準(zhǔn)GB7488-1987規(guī)定應(yīng)在6h內(nèi)進行檢驗)，我們從樣品采集到實驗室這個過程，一般就有兩三個小時(因為每次采樣一般不僅一個廠家，而且在路上也要耗時)，如果再等到Cr結(jié)果出來再來做5，在樣品有效期方面存在著不妥，特別是在大批量的樣品時更加不合理，這是通過Cr結(jié)果來確定5的稀釋倍數(shù)不可行的原因之二。為了在樣品采集后盡快實驗，一般都是同步實驗，即5與Cr等項目同時進行分析實驗，因此如何快速有效地確定稀釋倍數(shù)成了實驗關(guān)鍵所在。

1 對具體操作方法的改進

HJ 505-2009以及《水（第四版）》中對一般稀釋法的操作步驟為：按采用的稀釋比用虹吸管充滿兩個培養(yǎng)瓶，一瓶用來測定當(dāng)天的，另一瓶用以培養(yǎng)5天后測定，并且規(guī)定要防止產(chǎn)生氣泡。這種方法要用到量筒或容量瓶，并按照事先選定的稀釋比先稀釋后再裝瓶的操作步驟，實驗操作方面較繁瑣，對于幾個樣品問題不是很大，但對于大批量樣品，操作時間比較長。并且操作技巧方面要用虹吸法，也較繁瑣，其目的是為了防止產(chǎn)生氣泡，即防止兩個培養(yǎng)瓶中的在5天內(nèi)不一致，由于經(jīng)典法是用碘量法測定，若兩瓶不一致，在準(zhǔn)確度方面將產(chǎn)生誤差。

《水（第四版）》提出了另一種方法——直接稀釋法，即在培養(yǎng)瓶內(nèi)直接稀釋。該方法也要用到虹吸法，也是為了防止兩個培養(yǎng)瓶內(nèi)不一致而產(chǎn)生誤差，但是這種方法另要求兩個培養(yǎng)瓶的容積相同(其差<1mL)，這使得每次實驗時要將容積差小于1mL的培養(yǎng)瓶分在一組，也較繁瑣。

由于現(xiàn)在很多監(jiān)測站都是用電化學(xué)探頭法(HJ 506-2009)來測定，即配備了溶氧儀，這樣在測定5天前的后，將不破壞水樣，用以直接培養(yǎng)后再測定5天后的，不必每個稀釋比都做兩瓶，這樣不僅在準(zhǔn)確度方面減少了誤差，而且減少了工作量。

采用《水（第四版）》中的直接稀釋法，而不用一般稀釋法。由于改用了溶氧儀測定，溶氧儀在測定時要求對水樣有足夠的流速，即要進行攪拌的同時讀取數(shù)值(需配備帶有攪拌器的實驗室溶氧儀)，這樣附著在瓶壁上的氣泡就會由于動力作用而脫離，從而浮出水面，當(dāng)觀察瓶壁上無氣泡時再測定值，就不會產(chǎn)生誤差。關(guān)鍵是5天前與5天后所用來測定的水樣是同一水樣，不會因為用2個培養(yǎng)瓶導(dǎo)致前后不一致產(chǎn)生誤差。

以上兩點只是簡化了實驗繁瑣，提高了大批量樣品時的工作效率。如何快速有效選定稀釋比，也是實驗快速及成敗的關(guān)鍵。

2 有效選定稀釋比的方法

HJ 505-2009要求“稀釋水應(yīng)在20℃下曝氣與接種，水樣5天內(nèi)最低耗氧2mg/L，剩余溶解氧2mg/L以上”，由于稀釋水在20℃時的飽和溶解氧為9mg/L，假定廢水的為1/3飽和濃度，即3mg/L，則稀釋后水樣的值(以1表示)可按下式估計：

以剩余要求2mg/L以上，則會有一個最高5值：

這就是某種稀釋比下所能測定5的有效范圍：min～max。

由于利用直接稀釋法，只需在培養(yǎng)瓶內(nèi)直接稀釋，這就將稀釋倍數(shù)的選擇，轉(zhuǎn)化為：移取原水樣的量→稀釋至培養(yǎng)瓶的體積→所得到的一個稀釋倍數(shù)→在這樣一個稀釋倍數(shù)下所能測定5的有效范圍。

現(xiàn)假定空白5為0.5mg/L(HJ 505-2009要求≤1.5mg/L)，根據(jù)以上公式求出不同取樣量，稀釋至本實驗室所用的培養(yǎng)瓶體積大約285mL時，所對應(yīng)的BOD5測定范圍值，見表1。

表1 取樣量與BOD5測定范圍關(guān)系

根據(jù)表1，對于某個樣品，從感觀上判斷其Cr值差不多為100mg/L左右，為了保守起見，可將5上限設(shè)在150mg/L左右，則可以迅速取水樣70、30、10mL，其5范圍分別落在6.6～21、15～56、43～180，則根據(jù)這三個取樣量可以測定5值落在6.6～180之間。

從表1可知，可以不通過Cr的值再乘以系數(shù)來確定稀釋倍數(shù)，只要估計大約Cr的值，再迅速確定原水的三個取樣量，就可以做一個樣品。

3 迅速計算

對于每個樣品都做三個稀釋比的量，計算量也很大，況且對于直接稀釋法，稀釋倍數(shù)不是整數(shù)倍，計算更繁瑣。對此可以借助電子表格，建立一個計算程式，只要將輸入每批實驗的空白值、取樣量與培養(yǎng)瓶的體積，就能自動得出結(jié)果。本文建立計算程式如下圖：

對于上圖中的三個取樣量，因為不符合要求，可將取樣量為10、70mL的情況舍去，保留取樣量為30mL。

4 注意事項

4.1 由于采用直接稀釋法，要求確定每個培養(yǎng)瓶的準(zhǔn)確容積，可將其容積貼于瓶壁上，用透明膠封住，以防洗瓶時脫去。

4.2為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，稀釋后水樣的耗氧量不宜太高，也不宜太低，所以在選取原水樣時，對不同的取樣量，其所能測定的5有效范圍要有交叉，不能僅在邊緣交叉一些，由于以上表格是在“廢水中DO為3mg/L，及空白為0.5mg/L”情況下估算的，所以要有交叉。

4.3對于使用電極法，不僅做空白值，最好能做2瓶純水空白，所用純水與制作稀釋水所用的純水為同一批水。要求純水空白不能太大（應(yīng)該<0.3mg/L），如果太大，則有可能是純水出了問題，或者是溶氧儀的斜率校正出了較大的偏差，這種情況下的數(shù)值可疑度較大。筆者做純水空白主要是為了驗正儀器在5天前與5天后的狀態(tài)是否一致，純水出現(xiàn)問題的可能性較小。

4.4 該方法同樣適用于地表水5的測定。

5 標(biāo)準(zhǔn)間的差異

HJ 505-2009是對GB/T7488-1987的修訂，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)新舊標(biāo)準(zhǔn)有些不同，長期用過GB/T7488-1987來實驗的監(jiān)測人員可能在用新標(biāo)準(zhǔn)的時候，有點不適應(yīng)，稍列幾點供借鑒，見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)間的差異對比

《固定污染源監(jiān)測質(zhì)量保證與質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范(HJ 373-2007)》規(guī)定了固定污染源廢水、廢氣排放監(jiān)測過程中的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的技術(shù)要求，其中“表1 廢水監(jiān)測部分項目精密度控制指標(biāo)”對于5的平行樣允許相對偏差的規(guī)定與HJ 505-2009剛好相反，筆者認(rèn)為HJ373-2007的規(guī)定更恰當(dāng)，而HJ505-2009應(yīng)是由于標(biāo)準(zhǔn)在制定審核過程中不嚴(yán)謹(jǐn)造成的。

6 結(jié)論

綜上所述，快速有效地測定5可總結(jié)如下：利用取樣量與5測定范圍的關(guān)系表，迅速確定幾個取樣量(即稀釋比)，大批量時對不同的稀釋比可以只做一瓶，利用帶攪拌器的溶氧儀測定，并且最終借助電子表格計算。

[1] HJ 505-2009 水質(zhì)五日生化需氧量(5)的測定稀釋與接種法[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[2] HJ 506-2009 水質(zhì)溶解氧的測定電化學(xué)探頭法[M]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[3] 水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版增補版)[M]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[4] HJ 373-2007 固定污染源監(jiān)測質(zhì)量保證與質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范(試行)[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2008.