稀釋與接種法測定BOD5中接種液的選擇和加入量的探討

文_林奕 李友海 楊麗仙

1 云南省生態(tài)環(huán)境廳駐玉溪市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 2 玉溪市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分析中心

水環(huán)境中的耗氧污染物能消耗水體中的溶解氧導(dǎo)致水體惡化，是影響水體質(zhì)量的重要因素，而五日生化需氧量（BOD5）能相對表示微生物可分解的有機(jī)量，即水中有機(jī)物分解時所消耗的溶解氧。因此，準(zhǔn)確測定BOD5對水體污染程度的判定以及控制具有重要的意義。國標(biāo)HJ505-2009中闡明了BOD5的測定根據(jù)待測樣品的不同情況分為2種方法，即非稀釋法和稀釋與接種法。當(dāng)BOD5濃度較低（＜6mg/L）的時候采用非稀釋法，當(dāng)BOD5濃度較高（＞6mg/L）的時候采用稀釋與接種法。其中，非稀釋法又分為非稀釋法和非稀釋接種法，稀釋與接種法分為稀釋法和稀釋接種法，區(qū)別在于稀釋水里加接種液與否。當(dāng)水樣中有足夠的微生物，可根據(jù)水體情況采用非稀釋法或稀釋法進(jìn)行分析測定；當(dāng)水樣中無足夠的微生物，則應(yīng)根據(jù)水體情況采用非稀釋接種法或稀釋接種法進(jìn)行測定分析。

在日常工作中，我們經(jīng)常測定分析的水樣絕大部分是地表水，水體中有微生物，所以選擇非稀釋法進(jìn)行分析就能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。但是，國標(biāo)HJ505-2009上要求每批樣品需做一個標(biāo)準(zhǔn)樣品，結(jié)合國家采測分離上報系統(tǒng)的要求，每批樣品做一個有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為質(zhì)控。而標(biāo)準(zhǔn)樣品并沒有足夠的微生物，所以我們做質(zhì)控的時候必須采用稀釋接種法進(jìn)行測定。稀釋接種法的關(guān)鍵在于接種液的選擇以及加入量。

國標(biāo)HJ505-2009中對于接種液的選擇列舉了常用的接種液的幾種來源，即城市生活污水、污水處理廠出水、河水以及湖水，并對每種類型的接種液標(biāo)明了大致的用量，即每升稀釋水中加入1～10mL城市生活污水和污水處理廠出水，10～100mL河水或湖庫水。有研究標(biāo)明，有的廢水環(huán)境不適合微生物生長且難以馴化，且在目前日常工作中，地表水的分析測定的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于污水的數(shù)量，選用合適的地表水做接種液更方便。但是標(biāo)準(zhǔn)上給出的這個范圍過大，在日常工作中需要依靠經(jīng)驗(yàn)和多次實(shí)驗(yàn)來得出最適宜的加入量。因此，本文選擇了在例行監(jiān)測和采測分離中常見的幾種濃度的地表水作為接種液來分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定，并探討每種水樣作為接種液的可行性并確定更準(zhǔn)確的加入量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

培養(yǎng)箱：美國安諾BOD測定儀，能穩(wěn)定恒溫（20±1）℃；溶解氧儀：WTW Oxi7310臺式溶解氧測定儀，以及配套的溶解氧瓶；磷酸鹽緩沖溶液、硫酸鎂溶液、氯化鈣溶液和氯化鐵溶液均按照國標(biāo)HJ505-2009要求配制；稀釋水：在大玻璃瓶（5～20L）中放入一定量的去離子水，在（20±1）℃的環(huán)境下用曝氣裝置曝氣，國標(biāo)上要求稀釋水的溶解氧要達(dá)到8mg/L以上，但是本實(shí)驗(yàn)室地處高原地區(qū)，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，稀釋水溶解氧達(dá)到7mg/L就能實(shí)驗(yàn)需要，臨用前每升水分別加入氯化鈣溶液、硫酸鎂溶液、氯化鐵溶液和磷酸鹽緩沖溶液各1mL，混合均勻，該稀釋水應(yīng)在8h內(nèi)使用。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品

本實(shí)驗(yàn)使用的標(biāo)準(zhǔn)樣品為生態(tài)環(huán)境部有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采用高中低3個濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析測定，批號及濃度分別為200256（123±8mg/L）、200257（33.3±3.9mg/L）和200255（74.7±4.9mg/L）。稀釋方法按照國標(biāo)HJ505-2009要求，稀釋倍數(shù)分別為50倍、10倍和20倍。

1.3 接種液的選擇

本實(shí)驗(yàn)選擇作為接種液的水樣為日常工作中經(jīng)常分析測定的地表水樣品，因?yàn)镃OD結(jié)果當(dāng)天可出，因此可用CODMn和CODCr濃度來衡量，分別選取濃度高的富營養(yǎng)化水體和濃度低的貧營養(yǎng)化水體以及河流水作為接種液。每種接種液分別加入10mL、20mL、30mL、40mL、50mL、60mL、70mL、80mL、90mL和100mL于每升稀釋水中，測定空白BOD5值和3種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品的結(jié)果。

接種液的加入量直接影響了空白的BOD5值，加入量過大會導(dǎo)致空白偏高。國標(biāo)要求稀釋接種法空白必須小于1.5，空白超出范圍則不可用；加入量過小，水樣中的易生化物質(zhì)不能被完全生化，同樣影響測定結(jié)果。因此，空白值是準(zhǔn)確測定BOD5濃度的關(guān)鍵性因素。

2 結(jié)果與討論

2.1 湖水A作為接種液

湖水A屬于富營養(yǎng)化水體，肉眼可見的藻類不多，水體總體呈黃綠色，經(jīng)測定，CODmn濃度為11mg/L，CODCr濃度為51mg/L。用該湖水作為接種液測定接種稀釋水空白值以及三種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果如表1。

表1中可以看出每升稀釋水加入100mL該湖水接種液時空白超過1.5mg/L，不符合國標(biāo)要求；標(biāo)準(zhǔn)樣品200256在加入量為10～20m L時不滿足保證值范圍要求，50～90mL時，最接近真值；標(biāo)準(zhǔn)樣品200257在加入量為10～20mL時不滿足保證值范圍要求，60～80mL時最接近真值；標(biāo)準(zhǔn)樣品200255在加入量為10～20mL時不滿足保證值范圍要求，70～80mL時最接近真值。當(dāng)空白值在0.4～1.5mg/L時，3種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值均滿足保證值范圍要求，且在0.4～1.0mg/L時3種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品均最接近真值。

表1 湖水A做接種液測定標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果一覽表

2.2 湖水B作為接種液

湖水B是貧營養(yǎng)水體，水質(zhì)清澈，經(jīng)測定，CODmn濃度為1.6mg/L，CODCr濃度為8mg/L。用該湖水作為接種液測定接種稀釋水空白值以及三種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果如表2。

表2中的數(shù)值標(biāo)明，加入量為10～100mL時，3個標(biāo)準(zhǔn)樣品的值均不在保證值范圍內(nèi)，因此，湖水B不適合作為接種液。

表2 湖水B做接種液測定標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果一覽表

2.3 水庫水C作為接種液

水庫水C經(jīng)測定，CODmn濃度為3mg/L，CODCr濃度為13mg/L。用該水樣作為接種液測定接種稀釋水空白及3種濃度標(biāo)樣品結(jié)果如表3。

表3 水庫水C做接種液測定標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果一覽表

表3數(shù)值標(biāo)明，加入量為100mL時，3種標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值均在保證值范圍內(nèi)；加入量為90mL時，標(biāo)準(zhǔn)樣品200257低于保證值范圍，而200256和200255均在范圍內(nèi)；當(dāng)加入量為10～80mL時，三種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品測定值均不在保證值范圍內(nèi)。當(dāng)空白值為0.4mg/L時，3種濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品測定值均滿足保證值范圍要求；當(dāng)空白值為0.3mg/L時，標(biāo)準(zhǔn)樣品200256和200255滿足保證值范圍，而200257超出范圍。

2.4 某地表水D作為接種液

經(jīng)測定，該水樣CODmn濃度為5mg/L，CODcr濃度為23mg/L。用該水樣作為接種液測定接種稀釋水空白值及3種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果如表4。

表4中數(shù)值標(biāo)明，每升稀釋水接種液加入量為70～100mL時，3種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值均在保證值范圍內(nèi)；加入量為60mL時，標(biāo)準(zhǔn)樣品200256和200255測定值在保證值范圍內(nèi)，而標(biāo)準(zhǔn)樣品200257則超出范圍；加入量小于60mL時，3種標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值均超出范圍。當(dāng)空白值在0.4～0.7mg/L時，3種標(biāo)準(zhǔn)樣品測定值均在保證值范圍內(nèi)，且在0.4～0.7mg/L時最接近真值。

表4 地表水D做接種液測定標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果一覽表

2.5 某地表水E作為接種液

該地表水經(jīng)測定，CODmn濃度為9mg/L，CODcr濃度為30mg/L。用該水樣作為接種液測定接種稀釋水空白值及3種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果如表5。

表5中的數(shù)值標(biāo)明，每升稀釋水接種液加入量為40～100mL時，三種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值均在保證值范圍內(nèi)；加入量低于30mL時，均不能滿足保證值范圍要求；當(dāng)加入量為60～100mL時，3種濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品最接近真值。當(dāng)空白值在0.4～0.8mg/L時，3種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值均滿足保證值范圍要求，且均較為接近真值，結(jié)果穩(wěn)定。

表5 地表水E做接種液測定標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果一覽表

3 結(jié)語

為達(dá)到準(zhǔn)確測定標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度的目的，采用地表水作為接種液時，每升稀釋水加入接種液的量可參考以下數(shù)據(jù)：CODmn濃度小于3mg/L，CODcr濃度小于10mg/L的貧營養(yǎng)化湖泊的水樣不適合作為接種液；CODmn濃度為3～5mg/L，CODcr濃度為10～20mg/L的地表水每升稀釋水加入量為100mL；CODmn濃度為5～10mg/L，CODcr濃度為20～30mg/L的地表水每升稀釋水加入量為40～100mL；CODmn濃度為10mg/L左右，CODcr濃度為50mg/L左右的水樣每升稀釋水加入量為40～90mL。

從幾種接種液測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度值實(shí)驗(yàn)中最接近標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度真值的數(shù)據(jù)來看，空白值為0.5～0.8時，3種濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品最接近真值，測定準(zhǔn)確率最高。