復(fù)雜水體中五日生化需氧量測定的硝化抑制

吳麗娟，胡曉樂，陸喜紅

（南京市環(huán)境監(jiān)測中心站，南京 210013）

復(fù)雜水體中五日生化需氧量測定的硝化抑制

吳麗娟，胡曉樂，陸喜紅

（南京市環(huán)境監(jiān)測中心站，南京 210013）

利用丙烯基硫脲對有機污染物硝化過程進行抑制。五日生化需氧量反映的是有機污染物生物氧化過程中碳化階段的耗氧量，而硝化階段會導致測定結(jié)果顯著偏高。未知水樣基體復(fù)雜，很難判斷是否存在會引起硝化作用的硝化細菌，往往導致測定結(jié)果偏高甚至出現(xiàn)生化需氧量大于化學需氧量（即B/C值大于1）的不合理現(xiàn)象。向每升稀釋水中加入0.1%的丙烯基硫脲硝化抑制劑，對基體復(fù)雜樣品進行稀釋后測定，使得樣品的B/C值回到理論正常值（0.2～0.7）的范圍內(nèi)，對空白樣品和標準樣品的實驗結(jié)果均滿足國標方法的質(zhì)控保證及要求。生化需氧量測定時間長而難以進行復(fù)測，該方法有效地排除了干擾，操作簡便，降低了生化需氧量測定過程中稀釋倍數(shù)選擇不合適的風險，減小了工作量，提高了準確度。該方法對正常水樣的測定結(jié)果不產(chǎn)生顯著影響，適用于大批量復(fù)雜水體樣品的測定。

五日生化需氧量；丙烯基硫脲；硝化抑制劑；硝化細菌

生化需氧量是一個生物耗氧的過程，它是表示水中有機物等需氧污染物質(zhì)含量的一個綜合指標，其值越高，說明水中有機污染物質(zhì)越多，污染越嚴重，因此被廣泛應(yīng)用于衡量廢水的污染強度和廢水處理構(gòu)筑物的負荷與效率［1-2］。

水中的生物氧化過程一般分為兩個階段［3-4］，一個是碳氫元素氧化生成二氧化碳和水的碳化階段，完成這一階段在20℃的條件下需要20天；第二階段為含氮物質(zhì)及部分氨氧化為亞硝酸鹽及硝酸鹽的硝化階段，完成這一階段在20℃的條件下需要100天。五日生化需氧量［3-4］的測定中規(guī)定水樣在（20±1）℃的暗處培養(yǎng)5天，每升樣品消耗的溶解氧量以BOD5的形式表示。因此在測定水體BOD5時，硝化作用對測定結(jié)果基本無影響。

一些未知水樣及生化處理池的樣品，其中可能含有大量的硝化細菌，使得硝化作用同時發(fā)生，從而導致BOD5測定值偏高。文獻［5-7］給出加入硝化抑制劑的方法來抑制硝化作用，前提是已知樣品含有硝化細菌。但是單從樣品的性狀很難判斷水樣是否含有硝化細菌，而生化需氧量樣品保存時間短，分析周期長，復(fù)測的可能性也比較小。如果測定時同時考慮硝化細菌存在與否，樣品分析的工作量太大，而且對于稀釋倍數(shù)的確定難度也較大。為了更準確地測定生化需氧量，在未知水樣中均加入硝化抑制劑，考察其對于硝化細菌的抑制作用是否具有專屬選擇性。實驗表明硝化抑制劑丙烯基硫脲對于空白、帶標及無硝化細菌干擾的水樣沒有顯著影響，同時能有效地抑制硝化作用，可以提高工作效率和分析的準確性。

1　實驗部分

1.1主要儀器與試劑

生化恒溫培養(yǎng)箱：LRH-250型，溫度范圍為（20±1）℃，上海一恒科技公司；

溶解氧測定儀：YSI 5000型，美國YSI公司；

磷酸鹽緩沖溶液：分別稱取8.5 g磷酸二氫鉀、21.8 g磷酸氫二鉀、33.4 g磷酸氫二鈉晶體（Na2HPO4·7H2O）和1.7 g氯化銨，溶于1 000 mL水中，在0～4℃可穩(wěn)定保存6個月，pH值為7.2；

硫酸鎂溶液：11.0 g/L，稱取22.5 g硫酸鎂晶體（MgSO4·7H2O），溶于1 000 mL水中，在0～4℃可穩(wěn)定保存6個月，若發(fā)現(xiàn)任何沉淀或微生物生長應(yīng)棄去；

氯化鈣溶液：27.6 g/L，稱取27.6 g無水氯化鈣，溶于1 000 mL水中，在0～4℃可穩(wěn)定保存6個月，若發(fā)現(xiàn)任何沉淀或微生物生長應(yīng)棄去；

氯化鐵溶液：0.15 g/L，稱取0.25 g氯化鐵晶體（FeCl3·6H2O），溶于1 000 mL水中，在0～4℃可穩(wěn)定保存6個月，若發(fā)現(xiàn)任何沉淀或微生物生長應(yīng)棄去；

丙烯基硫脲溶液：1.0 g/L，稱取0.20 g丙烯基硫脲，溶解于200 mL水中，現(xiàn)用現(xiàn)配；

葡萄糖-谷氨酸標準溶液：將葡萄糖（優(yōu)級純）和谷氨酸（優(yōu)級純）于130℃干燥1 h，各稱取150 mg，溶于1 000 mL水中，此溶液的BOD5為（210±20） mg/L，現(xiàn)用現(xiàn)配；

實驗用水為三級水（電阻率不小于0.2 MΩ·cm）。

1.2實驗方法

樣品待測前保證樣品溫度為（20±2）℃，非稀釋法可直接取樣測定，稀釋法根據(jù)確定的稀釋倍數(shù)用水稀釋后測定。將樣品充滿溶解氧瓶，培養(yǎng)前測定溶解氧的質(zhì)量濃度，于（20±1）℃在暗處培養(yǎng)5天，測定培養(yǎng)后試樣中溶解氧的質(zhì)量濃度，由培養(yǎng)前后質(zhì)量濃度之差計算每升樣品的耗氧量，以BOD5表示。每一批樣品做兩個空白樣品及一個標準樣品。

2　結(jié)果與討論

2.1生化需氧量空白值的控制

稀釋用水的質(zhì)量控制是生化需氧量測定成敗的關(guān)鍵。HJ 505-2009標準方法規(guī)定稀釋法空白樣品的測定結(jié)果不能超過0.5 mg/L，20℃時稀釋用水初始溶解氧的質(zhì)量濃度要達到8 mg/L以上。因此盛裝稀釋用水的瓶子要保持潔凈，加入的無機鹽溶液要澄清，以防止微生物大量繁殖；第二，稀釋用水中要保證有一定的微生物存在，過于潔凈的水會因菌種不足而導致BOD5測定值偏低，甚至出現(xiàn)空白倒置的情況。標準方法中規(guī)定實驗用水為符合GB/T 6682［8］要求的三級蒸餾水，即電阻率為0.2 MΩ·cm的水；第三，在樣品配制過程中，稀釋用水應(yīng)盡可能少引入氣泡，最好是采用虹吸的方式，配制完成后應(yīng)在環(huán)境溫度20℃的條件下平衡一段時間再使用。

2.2硝化抑制劑的影響

取10 L稀釋用水，其中5 L加入磷酸鹽、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鐵4種鹽溶液各5.0 mL，混合均勻后為空白1；其余5 L加入上述4種鹽溶液各5.0 mL及丙烯基硫脲溶液10.0 mL ，混合均勻后為空白2。鹽溶液和硝化抑制劑的用量均按照國標方法（HJ 505-2009）要求。分別取5.0 mL葡萄糖-谷氨酸標準溶液于2只大量筒中，用空白1與空白2分別稀釋至300 mL，虹吸至溶氧瓶中，測定BOD5，各平行4份。同時空白1和空白2各平行3份進行測定，測定結(jié)果見表1。

表1　加入硝化抑制劑前后的測定結(jié)果 mg/L

由表1可知，加與不加抑制劑，對于空白值及加標水樣的測定結(jié)果沒有影響，滿足質(zhì)量控制要求。

2.3加入抑制劑對實際水樣測定結(jié)果的影響

分別選取生活污水、工業(yè)廢水、污水處理廠污水及地表水進行對比試驗。全部實行平行雙樣測定，一份不加抑制劑，一份加入抑制劑，測定結(jié)果如表2。從隨機選擇的幾種實際水樣來看，前4種水樣加與不加抑制劑，BOD5測定值差別不大，測定結(jié)果的相對偏差在平行樣的質(zhì)控范圍之內(nèi)，B/C值也是合理的。說明抑制劑對于不含硝化菌的樣品測定結(jié)果沒有顯著影響。表2中后5種水樣加入抑制劑前BOD5測定值異常高，甚至大于化學需氧量（COD）值，B/C值超過1。由于COD測定的是可生物降解和不可生物降解的水中所有有機物的濃度［9］，而BOD5測定的是可生物降解部分的濃度，所以同一份水樣BOD5的值在理論上不可能大于COD的值。而出現(xiàn)兩者倒置的情況一般是由于水中含有硝化菌而發(fā)生了硝化作用，消耗了氧氣，這種情況下的測定值不能真實代表BOD5的結(jié)果。試驗結(jié)果表明，加入抑制劑后B/C值回到正常水平，BOD5測定值顯著降低，準確性大幅提高。

表2　實際水樣加入抑制劑前后對比試驗結(jié)果（空白均小于0.5 mg/L）

3　結(jié)語

從幾種水樣的測定值可知，在不存在硝化細菌的樣品中，抑制劑基本不會對BOD5測定結(jié)果造成干擾。加入抑制劑后測定BOD5，在確定稀釋倍數(shù)時能大幅提高測定的準確性，減少工作量，同時能夠有效抑制可能的硝化作用帶來的干擾，客觀準確地反映水體的污染情況。

［1］ 郭麗芳.五日生化需氧量監(jiān)測結(jié)果簡析［J］.山西科技，2015（2）：71-72.

［2］ 孫桂珍.影響B(tài)OD5測定結(jié)果因素探討［J］.綠色科技，2013（2）：198-199.

［3］ HJ 505-2009 水質(zhì) 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法［S］.

［4］ 周瓊，蔣黎夏. BOD5測定的影響因素［J］.資源節(jié)約與環(huán)保，2013（6）： 114.

［5］ 張廣萍，鄧英春.硝化微生物對五日生化需氧量測定的影響研究［J］.水文，2000，20（2）： 36-38.

［6］ 楊艷，郝燕，劉曉梅.生化需氧量BOD5 測定影響因素［J］.環(huán)境研究與監(jiān)測，2011，24（2）： 67-68.

［7］ 皮運正，葉裕才，云桂春.硝化過程BOD5的測定研究［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2000，16（2）： 41-43.

［8］ GB/T 6682-2008 分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法［S］.

［9］ 胡秀英.用一元線性回歸法建立COD與BOD5的關(guān)系模型［J］.資源節(jié)約與環(huán)保，2014（4）： 110.

空氣污染成全球致命威脅

世界衛(wèi)生組織日前發(fā)布最新空氣質(zhì)量警報，稱世界多座大城市“致命”的空氣污染已然對數(shù)百萬人的性命構(gòu)成威脅，持續(xù)惡化的空氣狀況使全球的衛(wèi)生醫(yī)療服務(wù)面臨嚴峻挑戰(zhàn)，各國政府也將因此蒙受巨大的財政損失。

據(jù)英國《衛(wèi)報》報道，世衛(wèi)組織此前曾對全世界2 000座城市的空氣質(zhì)量進行抽樣調(diào)查。結(jié)果顯示，數(shù)百座大城市的污染狀況自2014年以來一直處于持續(xù)惡化的狀態(tài)。這些城市的居住人口不斷增長，導致更多的汽車尾氣和建筑塵埃的釋放，供暖單位也排放更多的毒害氣體。世衛(wèi)組織公共健康部主任瑪麗亞·內(nèi)拉表示：“世界很多國家都因污染問題而面臨著一場關(guān)乎公共健康的緊急狀況。這是全球面臨的最大問題之一，它今后會對各國造成可怕的損失?！彼硎荆骸翱諝馕廴局苯訉е赂黝惵约膊〉陌l(fā)作，而這些患者需占據(jù)更多的醫(yī)療資源。在此之前，我們只知道空氣污染會導致肺炎和哮喘，現(xiàn)在我們還了解到，污染會導致血液、心臟和心血管一類的疾病，甚至會導致癡，我們所面臨的麻煩正在不斷地遞增?！?/p>

聯(lián)合國方面披露的數(shù)據(jù)顯示，空氣污染問題導致全球每年有330萬人死亡，其中將近3/4的死者死于由空氣污染所引發(fā)的中風和心臟病，一小部分人死于呼吸道疾病和肺癌?！缎l(wèi)報》稱，中國、印度和巴基斯坦是空氣污染致死案例最多的3個國家。在專家學者眼中，空氣污染如今早已不是某些國家或地區(qū)的“專利”，它儼然已經(jīng)成為全球共同面對的棘手問題。

倫敦國王學院環(huán)境健康專家弗蘭克·凱利在接受英國《觀察家報》采訪時將空氣污染稱為“一場全球性的瘟疫”，他說：“它影響著我們每一個人，尤其是生活在都市的居民，隨著城市化進程的不斷推進，這種局面還會愈發(fā)糟糕?！庇鴮W術(shù)期刊《自然》雜志近日刊登的一篇文章稱，空氣污染每年所造成的死亡案例，比瘧疾和艾滋病毒的致死人數(shù)加在一起還要多；在很多國家，空氣污染的致死率比交通事故造成的死亡數(shù)高出10倍。

（環(huán)球網(wǎng)）

Inhibition to Nitrificstion in Determination of Biochemical Oxygen Demand After Five Days in Complex Water

Wu Lijuan， Hu Xiaole， Lu Xihong
（Nanjing Environmental Monitoring Centre， Nanjing 210013， China）

Nitration reaction was inhibited by allyl thiourea. Biochemical oxygen demand after five days is oxygen amount consumed by the decomposition of organic pollutants in biochemistry process. Nitration reaction caused the estimated value significantly increased and even caused chemical oxygen demand more than biochemical oxygen demand. Through adding 0.1% allyl thiourea into dilution water， the method made B/C value of water sample come back to the normal value between 0.2 and 0.7. The results of the blank sample and the standard sample met the requirement of the national standard method. This method was effectively eliminating interference， simple operation， and reducing the risk of the test to select dilution ratio. It has no significant effects on water without interference， and also can simplify the determining procedure of large batches of compositional complicated water samples.

biochemical oxygen demand after five days； allyl thiourea； nitration inhibitor； nitrification bacteria

O652.1

A

1008-6145（2016）02-0084-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.02.025

聯(lián)系人：吳麗娟；E-mail： wulijuan_njut@126.com

2015-12-03