生化需氧量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與發(fā)展

孫孝雯，黃思捷，劉志丹

生化需氧量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與發(fā)展

孫孝雯，黃思捷，劉志丹※

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，環(huán)境增值能源實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

水環(huán)境監(jiān)測(cè)是切實(shí)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要方面。生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）是在微生物存在下水體有機(jī)物生化降解所需的氧量。作為反映水中有機(jī)污染物含量的重要指標(biāo)，在城鎮(zhèn)、工業(yè)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境等領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)工作中均不可忽視。該研究剖析了國(guó)內(nèi)外關(guān)于BOD檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)和方法，總結(jié)了稀釋接種法和微生物電極法以及更加與時(shí)俱進(jìn)的測(cè)試方法。同時(shí)，對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)排放限值的制定力度，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)方面全面梳理了現(xiàn)行BOD標(biāo)準(zhǔn)體系建立的結(jié)構(gòu)和框架，深入剖析了地方強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)家法規(guī)、地方政策引導(dǎo)下建立的影響因素和執(zhí)法部門(mén)監(jiān)管、人民群眾監(jiān)督下實(shí)施的推動(dòng)關(guān)系。從標(biāo)準(zhǔn)分布、制定力度、檢測(cè)方法的迭代三個(gè)方面提出了標(biāo)準(zhǔn)體系的重點(diǎn)發(fā)展方向和制修訂建議，以期為推動(dòng)中國(guó)水環(huán)境保護(hù)和水資源利用提供支撐。

生化需氧量（BOD）；微生物燃料電池；標(biāo)準(zhǔn)；水環(huán)境；檢測(cè)方法

0 引 言

國(guó)內(nèi)外為積極響應(yīng)“碳中和”戰(zhàn)略、“碳減排”策略，推動(dòng)全球綠色低碳轉(zhuǎn)型，在污水處理行業(yè)陸續(xù)出臺(tái)相應(yīng)政策。美國(guó)發(fā)布的《2016—2045年新興科技趨勢(shì)報(bào)告》認(rèn)為污水回收等科技將會(huì)減緩人類(lèi)對(duì)淡水水源的需求，歐盟于2020年通過(guò)的《污水再利用條例》有望促進(jìn)更廣泛的再生水回用，中國(guó)國(guó)家發(fā)改委等十部委于2021年聯(lián)合引發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》明確將污水資源化利用作為節(jié)水開(kāi)源的重要內(nèi)容，指出了“達(dá)標(biāo)排放”和“達(dá)標(biāo)回用”的必要性，點(diǎn)明了“水質(zhì)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)”和“廢水循環(huán)利用智慧管理平臺(tái)”的要求。為推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、“深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)”，在水環(huán)境和污水治理過(guò)程中，急迫需要及時(shí)、有效、穩(wěn)定的水污染物監(jiān)測(cè)手段[1]。

生化需氧量是評(píng)價(jià)水中有機(jī)物污染程度的綜合指標(biāo)[2]，其值越高，消耗水中溶解氧越多，導(dǎo)致厭氧菌繁殖加快，有機(jī)物腐敗，水質(zhì)惡化，在污水排放檢測(cè)中不可忽視[3-4]。目前國(guó)內(nèi)外通用衡量水污染程度的水質(zhì)指標(biāo)除BOD外，還有化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、總有機(jī)碳（Total Organic Carbon，TOC）等[5]。相較于COD和TOC，BOD能相對(duì)地表示出微生物可以分解的有機(jī)污染物的含量，比較符合水體自?xún)艋膶?shí)際情況[6]。BOD作為衡量廢水污染強(qiáng)度、成分和水體氧平衡的重要指標(biāo)，對(duì)整個(gè)水環(huán)境保護(hù)、水污染控制以及維護(hù)水環(huán)境健康至關(guān)重要[7-9]。

本研究梳理了國(guó)內(nèi)外BOD的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，闡釋了BOD檢測(cè)方法的迭代以及標(biāo)準(zhǔn)的制定力度、覆蓋范圍等，并結(jié)合中國(guó)水環(huán)境中BOD監(jiān)測(cè)需求對(duì)BOD標(biāo)準(zhǔn)體系制定提出了建議，以期為推動(dòng)BOD有效監(jiān)測(cè)提供支撐和參考，保障污水“達(dá)標(biāo)”排放和回用，保護(hù)水環(huán)境，重視全球生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，堅(jiān)持“堅(jiān)持人與自然和諧共生”和“堅(jiān)持推動(dòng)構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體”的國(guó)家基本方略，推進(jìn)中國(guó)水環(huán)境生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。

1 國(guó)內(nèi)外BOD檢測(cè)方法及排放限值現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)外BOD檢測(cè)方法

1.1.1 稀釋與接種法

標(biāo)準(zhǔn)BOD檢測(cè)方法最早確立于1936年，美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)將5日生化需氧量稀釋法規(guī)定為水和廢水的檢驗(yàn)方法，并為ISO/TC-147推薦[10]。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）自1983年對(duì)BOD排放監(jiān)測(cè)設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn)，《水質(zhì)-天后生化需氧量的測(cè)定（BODn）-稀釋與接種法（ISO 5815—1983）》規(guī)定采用稀釋與接種法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行天的生化需氧量監(jiān)測(cè)。經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)不斷迭代，到2019年形成檢測(cè)范圍更廣、試驗(yàn)程序更加優(yōu)化的《水質(zhì)-日生化需氧量（BODn）的測(cè)定第一部分：加烯丙基硫脲的稀釋與接種法》（ISO 5815—1：2019）和《水質(zhì)-日生化需氧量（BODn）的測(cè)定第二部分：非稀釋法》（ISO 5815—2：2019），中國(guó)現(xiàn)行BOD檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)就是修改自2003版國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[11]。美國(guó)自1996年就對(duì)具體行業(yè)BOD排放閾值制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，《攝影（沖洗）廢液生化耗氧量和溶解氧的測(cè)量》（ANSI/NAPM IT4.40—1996）對(duì)測(cè)定范圍、測(cè)量結(jié)果可靠性和BOD測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)定，可用作分析照相攝影處理廢水的一套具體操作說(shuō)明。

1987年，中國(guó)環(huán)境保護(hù)部發(fā)布實(shí)施《水質(zhì)五日生化需氧量（BOD5）的測(cè)定稀釋與接種法》（GB/T 7488—1987），這是中國(guó)實(shí)施的第一個(gè)關(guān)于BOD測(cè)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)BOD的原理、測(cè)定所需試劑、測(cè)定儀器、樣品儲(chǔ)存注意事項(xiàng)、試驗(yàn)操作步驟都進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。2009年，中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（HJ 505—2009）代替（GB/T 7488—1987），修訂增加了檢出限，在方法原理部分明確規(guī)定了培養(yǎng)溫度和時(shí)間，增加了（2+5）d培養(yǎng)時(shí)間的內(nèi)容、接種液的選擇、樣品前處理方法內(nèi)容、稀釋倍數(shù)的確定、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制以及細(xì)化了測(cè)定方法[12]。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地表水、工業(yè)廢水、生活污水中BOD5的稀釋與接種的測(cè)定方法，通過(guò)測(cè)定培養(yǎng)前后溶解氧的質(zhì)量濃度之差計(jì)算BOD5，方法的測(cè)定范圍為2～6 000 mg/L，達(dá)到6 mg/L就需要進(jìn)行稀釋。在準(zhǔn)確性上，非稀釋接種法的重現(xiàn)性和再現(xiàn)性偏差均小于稀釋接種法。

1.2.2 微生物電極法

日本最早于1990 s年代推出BOD快速檢測(cè)儀器并頒布微生物電極法工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS K3602—1990），標(biāo)準(zhǔn)放棄使用耗時(shí)長(zhǎng)的稀釋接種法，采用微生物電極法對(duì)BOD進(jìn)行快速檢測(cè)，在BOD檢測(cè)方法和儀器上有很大改進(jìn)[13]。

中國(guó)于2002年制定的《水質(zhì)生化需氧量（BOD）的測(cè)定微生物傳感器快速檢測(cè)法》（HJ/T 86—2002）首次規(guī)定了微生物傳感器快速測(cè)定方法——微生物電極法[14]，其原理涉及初級(jí)氧化速率，所以8～15 min即可完成一個(gè)樣品的測(cè)定，相對(duì)誤差在-2.0%到2.8%之間。在城鎮(zhèn)建設(shè)、紡織、煤炭等行業(yè)對(duì)BOD排放限值和檢測(cè)方法做出的相關(guān)規(guī)定均采用稀釋接種法，雖然微生物傳感器快速測(cè)定方法已經(jīng)作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，但在污水排放標(biāo)準(zhǔn)中并未得到應(yīng)用。

1.2.3 其他BOD檢測(cè)方法

除標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的稀釋接種法和微生物傳感器快速檢測(cè)方法外，還包括熒光細(xì)菌檢測(cè)法、近紅外光譜法、高光譜成像技術(shù)和微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell，MFC）法，原理均不相同，如圖1 BOD檢測(cè)方法原理簡(jiǎn)圖所示。熒光細(xì)菌檢測(cè)原理是污水中微生物活動(dòng)和BOD及細(xì)菌污染密切相關(guān)，通過(guò)利用與微生物活動(dòng)密切相關(guān)的色氨酸發(fā)射的熒光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的BOD值[15]。近紅外光譜法原理是依靠不同物質(zhì)吸收強(qiáng)度的差異來(lái)測(cè)定BOD值[16]。高光譜成像法是確定水質(zhì)濃度與光譜反射率最優(yōu)相關(guān)波段，建立BOD與光譜反射率之間回歸模型[17-19]。微生物燃料電池原理是電池產(chǎn)生的電流強(qiáng)度及轉(zhuǎn)移的庫(kù)侖電荷量與陽(yáng)極有機(jī)物濃度高低直接相關(guān)，在一定BOD范圍內(nèi)，電信號(hào)響應(yīng)與BOD呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性關(guān)系[20-23]。在《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中，地表水、集中式飲用水源地、湖泊水庫(kù)中的BOD均為必測(cè)項(xiàng)目，但在2017年底發(fā)布的《地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中，由于儀器設(shè)備適用性等原因?qū)OD作為選測(cè)項(xiàng)目實(shí)施。隨著“自動(dòng)監(jiān)測(cè)為主，手工監(jiān)測(cè)為輔”水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系的日趨成熟，加快BOD自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器研發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)BOD在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)尤為重要[24]。因此，在BOD標(biāo)準(zhǔn)制定上，可以考慮引入“實(shí)驗(yàn)室”研究已久的檢測(cè)方法，推進(jìn)科學(xué)儀器研發(fā)成果積極轉(zhuǎn)化，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)配套設(shè)施真正的智能化和自動(dòng)化。

1.2 國(guó)內(nèi)外BOD排放限值現(xiàn)狀

由于各國(guó)發(fā)展情況、技術(shù)要求和污染現(xiàn)狀等不同，在BOD排放限值上也存在一定差異，表1為各國(guó)BOD排放限值。美國(guó)鄉(xiāng)村起步早，鄉(xiāng)村和城市使用相同的排放標(biāo)準(zhǔn)，即《聯(lián)邦水污染防治法》，該法對(duì)BOD5做出規(guī)范而未考慮COD，BOD5月平均值限制在30 mg/L，周平均值限制在45 mg/L[25]。歐盟《城市廢水處理指令（91/271/EEC）》對(duì)BOD5規(guī)定年平均值限制在25 mg/L，類(lèi)似于中國(guó)二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)水污染物排放的主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，大部分污水處理廠(chǎng)應(yīng)達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求）。但該指令并不等同于國(guó)內(nèi)法，各國(guó)按照污染綜合預(yù)防和控制指令（Integrated Pollution Prevention Control，IPPC）和水政策行動(dòng)框架（Water Framework Directives，WFD）的規(guī)定，結(jié)合實(shí)際制定基于水質(zhì)的排放限值，確保水質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[26]。日本深度處理凈化槽技術(shù)較為成熟，出水水質(zhì)中BOD5可達(dá)到10 mg/L 以下，日本農(nóng)村分散生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)中排放限值根據(jù)凈化槽處理工藝和技術(shù)確定[27]。

表1 BOD排放限值

2 國(guó)內(nèi)BOD檢測(cè)和排放標(biāo)準(zhǔn)的制定

2.1 國(guó)家、行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)及概況

不論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)均分為總體要求和具體要求兩個(gè)層級(jí)。國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為總體控制要求是最低要求，其發(fā)布實(shí)施有利于優(yōu)化水環(huán)境污染物排放、規(guī)范排污單位排污行為、加強(qiáng)落實(shí)地方水環(huán)境保護(hù)力度，地方標(biāo)準(zhǔn)作為國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充更為嚴(yán)格，為適應(yīng)中國(guó)地域環(huán)境差異大、地區(qū)之間發(fā)展不同步而設(shè)[28-29]。由于人類(lèi)生活質(zhì)量提高，環(huán)境重視程度加深，部分地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BOD排放限值做出強(qiáng)制要求，這些標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施對(duì)推進(jìn)其他省份標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)建立發(fā)揮重要指導(dǎo)作用。

2020年11月份通過(guò)的《》對(duì)各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)作用定位進(jìn)行了明確，關(guān)于污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的順序，地方污染物排放標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先于國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[30]。地方標(biāo)準(zhǔn)包括綜合、通用型標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和流域（海城）或者區(qū)域型標(biāo)準(zhǔn)。流域（海城）或者區(qū)城型污染物排放標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先于行業(yè)型污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先于綜合、通用型污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[31-32]。在地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)范性引用文件均采用稀釋與接種法。

2.2 地方強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)分布及制定

標(biāo)準(zhǔn)按照?qǐng)?zhí)行力度劃分又可分為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和非強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家法律法規(guī)的延伸，是國(guó)家治理體系中不可或缺的一部分[33]?！吨腥A人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法》指出：“對(duì)保障人身健康和生命財(cái)產(chǎn)安全、國(guó)家安全、生態(tài)環(huán)境安全以及滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)管理基本需要的技術(shù)要求，應(yīng)當(dāng)制定強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”[34]。在強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)建立上，需考慮實(shí)際情況與強(qiáng)制屬性之間的關(guān)系，綜合考量必要性、強(qiáng)制性和引導(dǎo)性[35]。BOD是地方強(qiáng)制性水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中需要檢測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，表2為對(duì)BOD作出規(guī)定的地方強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。截至目前，在地方標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)BOD排放限值做出強(qiáng)制規(guī)定的有42項(xiàng)。黃河流經(jīng)的河南、山東、陜西省強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)占21項(xiàng)。

對(duì)BOD排放限值做出規(guī)定的地方強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)中，綜合、通用型有7項(xiàng)，北京、天津和上海市的水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中將BOD作為第二類(lèi)污染物，規(guī)定排放濃度限值分級(jí)排放，排入不同水域則執(zhí)行不同級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)限值；行業(yè)型強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)有15項(xiàng)，在畜禽、制藥、化工、食品等行業(yè)對(duì)BOD排放限值進(jìn)行了強(qiáng)制規(guī)定[36-41]，制藥行業(yè)要求較為嚴(yán)格，根據(jù)不同級(jí)別排放要求，BOD排放限值控制在20～45mg/L，集約化畜禽行業(yè)控制在140～150 mg/L，可用于還田的畜禽廢水BOD則控制在20 mg/L；流域型強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)有20項(xiàng)，對(duì)流域范圍及控制地區(qū)進(jìn)行劃分，各排污單位遵守不同控制要求。

各省關(guān)于BOD的規(guī)定差異較大，主要原因是由于各省水系污染情況和污染物指標(biāo)不同，圖2是中國(guó)2005—2019年七大水系3項(xiàng)首要污染物指標(biāo)。在中國(guó)七大水系中，長(zhǎng)江水系、珠江水系和松花江水系水質(zhì)較優(yōu)，近五年主要污染物中均未出現(xiàn)BOD，水系流經(jīng)省份的強(qiáng)制性地方標(biāo)準(zhǔn)中，很少一部分將BOD作為檢測(cè)指標(biāo)推行；黃河、海河、淮河和遼河水系水質(zhì)問(wèn)題較為嚴(yán)重，三項(xiàng)首要污染物中均有BOD，水系流經(jīng)省份的部分地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BOD排放限值做出強(qiáng)制性規(guī)定，且在地方流域型標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)BOD的規(guī)定較嚴(yán)格。作為黃河、海河、淮河流域或獨(dú)流入?？?，山東省地方標(biāo)準(zhǔn)尤為嚴(yán)格，對(duì)境內(nèi)五條流域分別出臺(tái)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)[42-46]。地方明確關(guān)于水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型，對(duì)精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污具有重要意義。

表2 地方強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)

2.3 標(biāo)準(zhǔn)制定與實(shí)施監(jiān)督之間的關(guān)系

標(biāo)準(zhǔn)建立與實(shí)施監(jiān)管對(duì)提升中國(guó)水環(huán)境質(zhì)量具有重大意義。如圖3標(biāo)準(zhǔn)建立與實(shí)施之間關(guān)系所示，為解決環(huán)境問(wèn)題，法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)建立規(guī)范，規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容要緊隨行業(yè)發(fā)展，配合高校、科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新檢測(cè)方法[47]；地方標(biāo)準(zhǔn)是在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)下的細(xì)化，強(qiáng)制性地方標(biāo)準(zhǔn)的制定實(shí)施又提高國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BOD指標(biāo)的重視程度；國(guó)家、行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)制定后，地方執(zhí)法部門(mén)加強(qiáng)對(duì)排污單位的監(jiān)管力度，企業(yè)排污過(guò)程中進(jìn)行自我監(jiān)督，人民群眾積極監(jiān)督舉報(bào)，進(jìn)行不同層面的監(jiān)管[48]。做到科學(xué)建立強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)體系，配套相適應(yīng)管理機(jī)制。

3 結(jié)論及建議

BOD檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立和健全可以指導(dǎo)科技的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，與中國(guó)水環(huán)境保護(hù)、污染源控制有著緊密聯(lián)系，對(duì)水環(huán)境規(guī)劃和污水處理工藝提供重要反饋。本文總結(jié)國(guó)內(nèi)外BOD相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和迭代，以及中國(guó)現(xiàn)有BOD排放標(biāo)準(zhǔn)制定狀況，目前中國(guó)現(xiàn)有的BOD檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)于檢測(cè)方法的推動(dòng)不足且缺少通用標(biāo)準(zhǔn)的力度支撐，目前較難依靠BOD檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)提升BOD檢測(cè)的效率和智能集成化發(fā)展。因此，提出以下幾點(diǎn)建議：

3.1 加強(qiáng)地方BOD標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，提升水質(zhì)檢測(cè)力度

目前，中國(guó)關(guān)于BOD排放問(wèn)題的地方標(biāo)準(zhǔn)制定發(fā)展非常不平衡，僅山東、河南等少數(shù)?。ㄖ陛犑校┲贫ㄝ^為系統(tǒng)、完備的地方標(biāo)準(zhǔn)，重視BOD排放限值標(biāo)準(zhǔn)的建立。隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略地位愈加凸顯，近五年中國(guó)陸續(xù)出臺(tái)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》《重點(diǎn)流域水污染防治規(guī)劃（2016—2020年）》《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案（2019—2021年）》和2020年12月發(fā)布的《中華人民共和國(guó)長(zhǎng)江保護(hù)法》。BOD作為環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)，可以實(shí)際反映水體污染情況，雖然全國(guó)各地在自然狀況、經(jīng)濟(jì)條件和環(huán)境容量上各不相同，各省對(duì)BOD排放的規(guī)定有松有緊，但長(zhǎng)期來(lái)看，為了防止出現(xiàn)“先污染，后治理”的局面，各省環(huán)境保護(hù)廳應(yīng)重視各項(xiàng)污水檢測(cè)指標(biāo)，積極編制地方標(biāo)準(zhǔn)。污水排放不達(dá)標(biāo)、水環(huán)境問(wèn)題突出和具有BOD排放問(wèn)題地區(qū)嚴(yán)格制定法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和加大監(jiān)管力度，水質(zhì)優(yōu)良地區(qū)綜合考慮各種污染物指標(biāo)，重視BOD對(duì)水質(zhì)的影響。

3.2 提高國(guó)內(nèi)BOD排放重視程度，重視準(zhǔn)確、精確檢測(cè)

在國(guó)際上，BOD重要性高于COD，中國(guó)對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)重視程度與此相反。2017年5月起，中國(guó)將COD在內(nèi)七項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定作為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推行，未包括BOD，并且大部分水污染排放標(biāo)準(zhǔn)也更加重視COD的檢測(cè)。為應(yīng)接國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也為響應(yīng)國(guó)家對(duì)防污治污的重視，中國(guó)正在修訂的一些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)重視BOD檢測(cè)。中國(guó)加強(qiáng)對(duì)BOD排放的重視，建立更有力度的BOD標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)加強(qiáng)企業(yè)對(duì)污水排放的管理，有利于企業(yè)改進(jìn)新工藝，研制新設(shè)備，促進(jìn)BOD檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展。另外，國(guó)內(nèi)污水采樣的日均值是指“取樣頻率為至少每2 h一次，取24 h混合樣，以日均值計(jì)”，存在一定的弊端[49]。一方面污水排放指標(biāo)易受自然條件影響，無(wú)法做到合理反映水質(zhì)情況；另一方面企業(yè)如果在采樣的間歇進(jìn)行多次瞬時(shí)排放，無(wú)法準(zhǔn)確反映是否超標(biāo)。針對(duì)取樣方式存在的一些不合理問(wèn)題，除了加大監(jiān)管力度，若能做到在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，既能做到科學(xué)合理監(jiān)測(cè)BOD排放濃度，而且將減少“偷排”等違規(guī)現(xiàn)象。

3.3 及時(shí)更新修訂標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容，科研推進(jìn)檢測(cè)站位

實(shí)現(xiàn)可持續(xù)在線(xiàn)BOD監(jiān)測(cè)功能的系統(tǒng)對(duì)污水處理廠(chǎng)的運(yùn)行起著重要作用，并且可以保護(hù)人類(lèi)健康和生態(tài)系統(tǒng)免受有害水污染物的影響。但目前中國(guó)現(xiàn)行的BOD檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，不能充分、及時(shí)反映環(huán)保檢測(cè)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，甚至對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性造成影響，需要及時(shí)制定或修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于BOD檢測(cè)方法，近幾年大量文獻(xiàn)報(bào)道了各種新的檢測(cè)方法，可以克服傳統(tǒng)BOD檢測(cè)中存在的檢測(cè)困難、檢測(cè)不穩(wěn)定等問(wèn)題。其中微生物燃料電池法在原理上可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)，無(wú)需額外傳感器和電源[50]，并且國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究也積累很多，很有可能進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化。但國(guó)內(nèi)外在標(biāo)準(zhǔn)建立上，并未將其他檢測(cè)方法考慮在內(nèi)，因此，很多排污單位為了符合規(guī)定依舊采用傳統(tǒng)檢測(cè)方法，很大程度影響對(duì)BOD檢測(cè)方法的創(chuàng)新推進(jìn)。隨著污水監(jiān)測(cè)技術(shù)“實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”“自動(dòng)化”“智能化”的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)BOD在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)具有重要意義。在標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)，可以考慮將實(shí)驗(yàn)室研究推進(jìn)到具體排污單位的污染物指標(biāo)檢測(cè)，如起草“BOD的測(cè)定-微生物燃料電池快速檢測(cè)法”的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的建立提高科研和企業(yè)等機(jī)構(gòu)關(guān)注度，擴(kuò)大該檢測(cè)方法研究范圍，推動(dòng)成型產(chǎn)品跟進(jìn)，建立不同地域、水體的應(yīng)用示范，通過(guò)提高環(huán)境執(zhí)法部門(mén)和排污單位的認(rèn)可度，推進(jìn)“新”的BOD檢測(cè)方法的應(yīng)用。

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Current situation and development of Biochemical Oxygen Demand (BOD) detection standard

Sun Xiaowen, Huang Sijie, Liu Zhidan※

(,,,,100083,)

Water quality monitoring is an essential step in the management of freshwater resources for better ecological civilization. Biochemical oxygen demand (BOD) refers to the consumed amount of dissolved oxygen during the biochemical reaction when the microorganisms decompose into the biodegradable organic matters in water. The higher BOD indicated that the more dissolved oxygen is consumed in water, leading to the accelerated reproduction of anaerobic bacteria, the corruption of organic substances, and the deterioration of water quality. The BOD can also be an important index to reflect the content of organic pollutants in water for the monitoring work of cities, towns, industries, agriculture, and rural areas. However, the actual detection of BOD is still lacking in generality and accuracy. The current standard system of BOD detection cannot fully meet the high efficiency of water environmental protection and intelligent integrated system at present. In this study, a systematic analysis was made on the standards and technologies of BOD detection in the world, including the “first-generation” dilution and seeding, the “second-generation” microbial electrode, and the “third generation” so far. Specifically, fluorescence labeling is the process of binding fluorescent dyes (tryptophan) to functional groups contained in biomolecules. The fluorescence intensity closely related to microbial activities can be converted into the corresponding BOD value. The near-infrared spectroscopy can be used to determine the BOD value, particularly depending on the absorption intensity of substances. A microbial fuel cell depends on the current intensity generated by the cell and transferred the coulomb charge directly related to the anode organic matter concentration. Furthermore, a comparison was made on the formulation of emission limits. The structure and framework of the current BOD standard system were summarized from three aspects, including the national, local, and industry standards. It is highly urgent to define the types of water pollutant discharge standards in the local community. Therefore, it is of great significance for accurate, scientific, and legal pollution control. Moreover, the influencing factors were determined for the establishment of local mandatory standards under the guidance of national regulations and local policies, as well as the promotion relationship between the supervision of law enforcement departments and the supervision of the community. As such, a mandatory standard system can also be established to support suitable management. Three aspects were evaluated, including the standard distribution, strength of formulation, and iteration of testing. Some recommendations were made on the key development direction and revision suggestions of the standard system, including the construction of local BOD standard system, the water quality testing, the domestic BOD emission, the accurate and precise testing, updating and revising the technical content of the standard in time, as well as the testing station under scientific surveys. The finding can provide strong support to promote environment protection and resources utilization for better ecological protection and high-quality development of water systems.

biochemical oxygen demand (BOD); microbial fuel cell; standards; water environment; detection method

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.22.035

X832

A

1002-6819(2021)-22-0302-07

孫孝雯，黃思捷，劉志丹. 生化需氧量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2021，37(22)：302-308.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.22.035 http://www.tcsae.org

Sun Xiaowen, Huang Sijie, Liu Zhidan. Current situation and development of Biochemical Oxygen Demand (BOD) detection standard[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(22): 302-308. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.22.035 http://www.tcsae.org

2021-08-20

2021-10-16

國(guó)家自然科學(xué)基金（51861125103）和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)2115人才培育發(fā)展計(jì)劃聯(lián)合資助

孫孝雯，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)生物質(zhì)與能源工程。Email：7cherry@cau.edu.cn

劉志丹，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榄h(huán)境增值能源、生物質(zhì)能源技術(shù)。Email：zdliu@cau.edu.cn

中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員：劉志丹（E041200655S）