不同接種液對BOD5測定結(jié)果的影響初探

蘇黨林，李朋博，任少云

(1.牧原食品股份有限公司，河南 南陽 473000； 2.河南宏信檢測技術(shù)有限公司，河南 南陽 473000)

1 概 述

生化需氧量(BOD5)是指在規(guī)定的條件下，微生物分解水中的某些可氧化的物質(zhì)，特別是分解有機(jī)物的生物化學(xué)過程消耗的溶解氧[1]。生化需氧量是表征水體有機(jī)物污染量的一個綜合指標(biāo)，是水質(zhì)監(jiān)測中經(jīng)常需要測定的項目，BOD5值越高，水質(zhì)越差[2]。當(dāng)水樣的生化需氧量大于6 mg/L時，通常采用5日稀釋接種法測定水體中的BOD5含量，即將水樣充滿完全密閉的溶解氧瓶中，在(20±1)℃的暗處培養(yǎng)5 d±4 h之后，分別測定培養(yǎng)前后水樣中溶解氧的質(zhì)量濃度，由培養(yǎng)前后溶解氧的質(zhì)量濃度之差，計算每升樣品消耗的溶解氧量，以BOD5形式表示[3]。由于BOD5的測定周期長(5 d)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測定失敗時，樣品已經(jīng)失去了時效性，因此提高該方法測定的精密度和準(zhǔn)確性顯得尤為重要[4]。

影響B(tài)OD5測定結(jié)果的因素有很多，如樣品的稀釋倍數(shù)、接種液的體積、接種液的種類等[5]。對于一些不含或少含微生物的水樣需要加入接種液，以引進(jìn)一些微生物分解水樣中的有機(jī)物[6]。因此，獲得含有足夠量微生物的接種液，是BOD5檢測能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵問題之一[7]。本文采用《水質(zhì) 五日生化需氧量(BOD5)的測定 稀釋與接種法》(HJ 505-2009)，分別使用不同接種液進(jìn)行BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品測定的實(shí)驗(yàn)，得出能夠準(zhǔn)確測定出BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品的接種液，以期能夠給BOD5監(jiān)測分析結(jié)果的準(zhǔn)確性提供參考。

2 材料和方法

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)所用主要實(shí)驗(yàn)儀器：①溶解氧儀：型號為JPSJ-605F，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司生產(chǎn)；②恒溫培養(yǎng)箱：型號為SHP-250，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn)；③溶解氧瓶：容量在250～300 ml左右，具有磨口玻璃塞，能夠水封。實(shí)驗(yàn)用水均為蒸餾水。實(shí)驗(yàn)所用的主要溶液配制方法見表1。

表1 溶液配制方法

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)室使用的稀釋水在(20±1)℃條件下，曝氣1～2 h，使稀釋水中的溶解氧達(dá)到8 mg/L以上。在使用前，每升稀釋水中分別加入磷酸鹽溶液、硫酸鎂溶液、氯化鈣溶液和氯化鐵溶液各1 ml，丙烯基硫脲溶液2 ml，接種稀釋水需要現(xiàn)配現(xiàn)用。接種液的獲取方式見表2。實(shí)驗(yàn)室自制的3種接種液，分別為H1、H2、H3，每升稀釋水中分別加入30 ml接種液。市購接種液，分別在每升稀釋水中加入0.5、1、2、3、4和5 ml的接種液。配置好稀釋接種水后，分別加入濃度為(74.7±4.9)和(123±8)mg/L的BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品，在完全密封的溶解氧瓶中，控制實(shí)驗(yàn)溫度在(20±1)℃，培養(yǎng)5 d，分別測定培養(yǎng)前后的溶解氧含量，計算BOD5值，每個實(shí)驗(yàn)均做兩個空白和兩個平行。

表2 接種液的獲取方式

3 結(jié)果與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)室自制接種液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)室自制的3種接種液實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。從圖1中可以看出，經(jīng)35℃～37℃培養(yǎng)后的花園土接種液(H2)和金魚水∶淘米水=5∶1混合后的接種液(H3)所得出的檢測結(jié)果中，74.7±4.9和123±8 mg/L兩種標(biāo)準(zhǔn)品值均在不確定度范圍內(nèi)，而未經(jīng)35℃～37℃培養(yǎng)的花園土接種液(H1)的測定結(jié)果均不在范圍內(nèi)。這可能是因?yàn)橥寥乐形⑸锏臄?shù)量受溫度和水分的影響而變化，當(dāng)花園土浸出液未經(jīng)培養(yǎng)時，接種液中的微生物含量較少，導(dǎo)致反應(yīng)不夠完全，所以測定的BOD5值沒有達(dá)到規(guī)定的濃度范圍[8]。經(jīng)培養(yǎng)后的花園土接種液可能是由于溫度的影響而增加了微生物的含量，所以測定結(jié)果均在濃度范圍。

圖1 實(shí)驗(yàn)室自制接種液的標(biāo)準(zhǔn)品檢測結(jié)果注：標(biāo)準(zhǔn)品-1為74.7±4.9 mg/L的BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品；標(biāo)準(zhǔn)品-2為123±8 mg/L的BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品

金魚水∶淘米水=5∶1混合液在經(jīng)過35℃～37℃培養(yǎng)時，由于淘米水本身含有極細(xì)顆粒的碳水化合物為金魚水所帶入微生物提供養(yǎng)分，因此混合液中的微生物會迅速的繁殖，產(chǎn)生能夠分解有機(jī)物質(zhì)的大量微生物[9]。相比之下，實(shí)驗(yàn)室自制的3種接種液中，花園土受環(huán)境和溫度的影響較大，而金魚水加淘米水作為接種液則不容易受到環(huán)境的影響，穩(wěn)定性相對較好[10]。

3.2 市購接種液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

市場購買的BOD5接種液在不同添加量下的標(biāo)準(zhǔn)品測定結(jié)果見圖2。從圖2中可以看出，不同添加量下所得出的結(jié)果不同。在每升稀釋水添加接種液為0.5、1.0和5.0 ml時，檢測的BOD5結(jié)果的兩個平行樣品中均只有一個在標(biāo)準(zhǔn)品的不確定度內(nèi)，平行樣品的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.09%、5.64%和4.36%。在每升稀釋水添加接種液2.0和4.0 ml時，標(biāo)準(zhǔn)品的結(jié)果均超出不確定度范圍；在每升稀釋水添加接種液3.0 ml時，檢測的BOD5結(jié)果分別為79.73和73.88 mg/L，平均值為76.81 mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.14%，兩個標(biāo)準(zhǔn)品的檢測結(jié)果均在樣品的不確定度范圍內(nèi)，且相對誤差較小。

圖2 市場購買的接種液在不同添加量下的標(biāo)準(zhǔn)品檢測結(jié)果

這可能是因?yàn)樘砑恿坎煌瑫r，引入的微生物含量不同，對測定結(jié)果產(chǎn)生了影響。所以，只有當(dāng)引入的微生物數(shù)量得當(dāng)時，才能使BOD5達(dá)到規(guī)定的濃度范圍(74.7±4.9)mg/L。本實(shí)驗(yàn)購買的BOD5接種液的推薦使用量為每升稀釋水中加入0.5～5 ml的接種液。但是通過以上討論分析的結(jié)果可以說明不同使用量的情況下的標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定結(jié)果是不一樣的，因此在使用市場購買的接種液前，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件的不同，選擇最合適的接種液使用量。

4 結(jié)論與展望

從以上各種檢測結(jié)果分析中可以看出，當(dāng)選用實(shí)驗(yàn)室自制接種液時，可選擇花園土浸出液在35℃～37℃培養(yǎng)24 h后和金魚水加淘米水5∶1混合，在35℃～37℃培養(yǎng)24 h后的兩種接種液，這兩種接種液在每升稀釋水添加量為30 ml時，均能測定出濃度范圍內(nèi)的BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品值。當(dāng)選用市購接種液時，在每升稀釋水中加入3 ml時，檢測結(jié)果的BOD5值均在濃度范圍內(nèi)。相比之下，市場購買的接種液可以直接使用，能夠節(jié)省時間，商品性質(zhì)相對更加穩(wěn)定，受外部環(huán)境影響小，并且添加量得當(dāng)時，能夠保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

在BOD5的具體實(shí)驗(yàn)過程中，容易受到各種因素的干擾，對分析過程和人員的經(jīng)驗(yàn)要求極高。因此，要遵循國標(biāo)方法中的規(guī)范操作步驟，不斷提高檢測人員的理論水平，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，積累實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，降低實(shí)驗(yàn)誤差，這樣才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。