壓差法測(cè)定水中的生化需氧量

李津津 鄭錦輝

(中山市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東中山 528400)

生化需氧量是指在規(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］。作為水體有機(jī)物污染的重要指標(biāo)之一，生化需氧量一直用稀釋接種法 (HJ 505－2009)，但是該方法操作復(fù)雜，稀釋倍數(shù)難以確定，易導(dǎo)致較大的誤差［2］。壓差法克服了稀釋接種法的多種缺點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單，便于隨時(shí)觀測(cè)，性能穩(wěn)定，生化效率高，無論在高濃度還是低濃度都具備較高的準(zhǔn)確性，在監(jiān)測(cè)單位廣泛使用。

1 實(shí)驗(yàn)原理與方法

1.1 測(cè)定儀器

OxiTop?IS 12測(cè)試儀 (德國WTW公司)，質(zhì)量濃度測(cè)量范圍為0～4 000 mg/L，恒溫生化培養(yǎng)箱(20 ±1)℃。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

把待測(cè)水樣或經(jīng)過預(yù)處理的水樣注入OxiTop?培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)，水樣中的微生物在降解有機(jī)物的同時(shí)消耗O2，水中的溶解氧被消耗后，由密封的樣品瓶中的O2補(bǔ)充，樣品瓶中裝有NaOH顆粒，可以吸收氧化有機(jī)物產(chǎn)生的CO2氣體，結(jié)果使得樣品瓶中空氣壓力降低，樣品的BOD值與樣品瓶中O2壓力減少的程度成正比。OxiTop?測(cè)試BOD采用壓力感測(cè)法，用壓電傳感器感測(cè)壓力，測(cè)出氧分壓的下降量即為水樣中的BOD值。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 試劑

稀釋水的準(zhǔn)備:在5～20 L的玻璃瓶?jī)?nèi)裝入一定量的蒸餾水，在20±1℃下用泵曝氣2～8 h，使水中的溶解氧接近飽和，每升水加入四種鹽溶液 (配制方法與稀釋接種法相同)各1 mL，并混合均勻。

接種液的準(zhǔn)備［3］:稱取100 g的植物土壤，加入1 L的蒸餾水，溶解，沉淀后，取其10 mL上清液，用稀釋水稀釋至1 L，制得接種液。用此法獲得的接種液，微生物數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定，測(cè)定的BOD值準(zhǔn)確度高。

稀釋接種液的準(zhǔn)備:每升稀釋水加入6 mL接種液，即得稀釋接種液。

1.3.2 測(cè)定方法

水樣的體積與預(yù)估的測(cè)試值有關(guān)，可以COD值的80%作參考依據(jù)。參見表1選擇取樣體積，測(cè)試范圍和系數(shù)。量程太大會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。準(zhǔn)確量取一定量的體積的樣品到培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)，放入攪拌子，插入橡膠套，用鑷子往橡膠套中加入2粒NaOH藥丸，把OxiTop旋入瓶子，注意要旋緊，同時(shí)按住M和S鍵清零，待顯示為00后啟動(dòng)測(cè)試。把瓶子放入攪拌底座一起放入培養(yǎng)箱中，溫度控制在20±1℃的條件下培養(yǎng)5 d，按S鍵可讀取每天的數(shù)值。

表1 取樣體積、測(cè)試范圍和系數(shù)表

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 壓差法準(zhǔn)確度與精密度測(cè)試

用質(zhì)量濃度均為150 mg/L的葡萄糖－谷氨酸的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行BOD5測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)液的BOD5值為200±20 mg/L。步驟如下:在稱量瓶中準(zhǔn)確稱取經(jīng)103℃干燥1 h葡萄糖和谷氨酸各150 mg，用稀釋接種水溶解并定容到1 000 mL，得標(biāo)準(zhǔn)溶液。量取90 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液+342 mL稀釋接種水得432 mL的樣品到培養(yǎng)瓶中進(jìn)行測(cè)定。同時(shí)做6個(gè)平行樣。測(cè)定結(jié)果見表2。

表2 葡萄糖－谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定結(jié)果

由表2可知，用壓差法測(cè)定葡萄糖－谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的BOD5值，其相對(duì)誤差為－6.4% ～3.2%之間，在國家標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控要求的±10%范圍內(nèi)，其相對(duì)偏差為－5.6%～4.0%，也在國家標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控要求的±15%范圍以內(nèi)，且儀器實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.0%。因此，完全滿足實(shí)際樣品的測(cè)定要求。

2.2 壓差法與稀釋接種法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定比較

分別用壓差法和稀釋接種法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品A(129±10 mg/L)、B(28.2±4.5 mg/L)每個(gè)樣品均做3個(gè)平行樣。測(cè)定結(jié)果見表3和表4所示。

表3 壓差法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定

表4 稀釋接種法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定

由表3和表4可知，用壓差法和稀釋接種法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品的BOD5值，其相對(duì)誤差分別為－2.1%～7.1%和－9.2% ～4.5%，都在國家標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控要求的±10%范圍內(nèi)［4］，其相對(duì)偏差分別為－4.76%～5.6%和－6.2% ～7.4%，也都在國家標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控要求的±15%范圍以內(nèi)［4］，且兩種方法測(cè)量的相對(duì)誤差和相對(duì)偏差無顯著差異。

2.3 壓差法與稀釋接種法對(duì)廢水的測(cè)定比較

分別用壓差法和稀釋接種法測(cè)定不同濃度的10個(gè)廢水樣品，每個(gè)樣品均做2個(gè)平行樣，并假定稀釋接種法的測(cè)量值為真值，結(jié)果如表5所見。

表5 壓差法與稀釋接種法對(duì)廢水的測(cè)定結(jié)果

由表5可見，壓差法與稀釋接種法的相對(duì)誤差范圍在－8.0～8.4%，無顯著差別，壓差法能用于廢水的生化需氧量測(cè)定。而且從表5中可看出對(duì)于低濃度樣品仍具有較高的精密度，高濃度樣品的，由于稀釋倍數(shù)的增大，相對(duì)誤差也相應(yīng)增大。

2.4 壓差法測(cè)定生化需氧量的影響因素

2.4.1 空白值的影響

為了減少誤差，測(cè)試空白值和樣品值時(shí)應(yīng)選的體積最好一致。若空白值偏高可能存在一下幾種原因:營養(yǎng)液配制時(shí)間過長(zhǎng)或有微生物生長(zhǎng);瓶子清洗不干凈;FeCl3溶液應(yīng)放在0～4℃冰箱保存，且最好存放的時(shí)間不超過2周。

2.4.2 取樣體積及稀釋倍數(shù)的影響

OxiTop BOD測(cè)試儀顯示數(shù)字范圍一般為0～40，預(yù)留到40～50，超過40的數(shù)字也可顯示出來，不過偏小。對(duì)于高濃度樣品若直接根據(jù)表1的量程范圍直接取樣測(cè)定，由于量程太大會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確，最好進(jìn)行合適的稀釋。對(duì)于濃度為200 mg/L以下的樣品，可以取一定量的樣品，稀釋到432 mL進(jìn)行測(cè)量，稀釋倍數(shù)可選擇8.64倍、4.32倍、4.8倍、5.4倍、2.88倍、1.73倍。

3 結(jié)語

綜上所述，壓差法測(cè)定BOD5的準(zhǔn)確度和精密度與國標(biāo)規(guī)定的稀釋接種法無明顯差異，且對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定相對(duì)誤差和相對(duì)偏差均在國家標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控允許范圍內(nèi)。該方法客服了稀釋接種法操作繁瑣、工作量大、所需試劑多、稀釋倍數(shù)難以確定等缺點(diǎn)。

［1］環(huán)境保護(hù)部．HJ 505－2009．水質(zhì)五日生化需氧量(BOD5)的測(cè)定稀釋接種法［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．

［2］楊斌，劉靜，陳曜．生化需氧量(BOD)接種液的獲取方法以及加入量的研究［J］．環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2010(1):93－94．

［3］張莉萍．如何提高壓差法測(cè)定BOD5標(biāo)樣考核及格率［J］．環(huán)境科學(xué)導(dǎo)報(bào)，2012(5):109－110．

［4］郭影儀，劉玉玲．環(huán)境監(jiān)測(cè)中常用的質(zhì)控方法及其應(yīng)用［J］．環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理，2005(4):21－23．