采測(cè)分離工作中五日生化需氧量檢測(cè)方法的選擇及注意事項(xiàng)

王 輝，王洪濤，薛 飛，李海濱，鄭琳琳

（山東省濟(jì)南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 濟(jì)南 250014）

為貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案》（國(guó)辦發(fā)〔2015〕56號(hào)）和《國(guó)家生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)事權(quán)上收實(shí)施方案》（環(huán)發(fā)〔2015〕176號(hào)）的要求，保證國(guó)控地表水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，同時(shí)進(jìn)一步深入對(duì)地表水國(guó)控網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)控新模式的探索研究，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站自2017年起，對(duì)國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)考核斷面實(shí)施采測(cè)分離。2017年9月，環(huán)境保護(hù)部辦公廳印發(fā)了《國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)采測(cè)分離實(shí)施方案》（環(huán)辦監(jiān)測(cè)（2017）76號(hào)，以下簡(jiǎn)稱“實(shí)施方案”），明確了采測(cè)分離的實(shí)施計(jì)劃，規(guī)范并統(tǒng)一了樣品采樣、加密送樣、集中分析和填報(bào)數(shù)據(jù)的工作程序，同時(shí)對(duì)全國(guó)各監(jiān)測(cè)站實(shí)驗(yàn)室分析質(zhì)量保證與質(zhì)量控制提出了更高的技術(shù)要求?，F(xiàn)山東省省內(nèi)的地表水?dāng)嗝嬉矃⒄毡O(jiān)測(cè)總站的模式，采用采測(cè)分離的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本文根據(jù)近幾年來山東省濟(jì)南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心（以下簡(jiǎn)稱“濟(jì)南監(jiān)測(cè)中心”）在采測(cè)分離工作五日生化需氧量（BOD5）檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)的問題及解決辦法進(jìn)行具體說明。

1 五日生化需氧量測(cè)定方法的選擇

中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站編發(fā)的國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)任務(wù)作業(yè)指導(dǎo)書（試行）（以下簡(jiǎn)稱“作業(yè)指導(dǎo)書”）中明確規(guī)定了采測(cè)分離每個(gè)項(xiàng)目的樣品采集、保存與運(yùn)輸、測(cè)定、質(zhì)量控制與質(zhì)量保證，數(shù)據(jù)處理及報(bào)送等具體要求，其中五日生化需氧量的測(cè)定與《水質(zhì)五日生化需氧量的測(cè)定稀釋與接種法HJ505-2017》中基本一致，指導(dǎo)書中規(guī)定五日生化需氧量（以下簡(jiǎn)稱“BOD5”）的分析測(cè)定方法有非稀釋法和稀釋與接種法，其中非稀釋法分兩種情況：非稀釋法和非稀釋接種法，稀釋與接種法也分兩種情況：稀釋法和稀釋接種法[1]。

1.1 五日生化需氧量測(cè)定方法選擇的重要性

采測(cè)分離樣品跟日常例行工作不同之處在于：采測(cè)分離由中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站制定實(shí)施計(jì)劃，第三方機(jī)構(gòu)采樣，水樣加密送至分析測(cè)站，分析測(cè)站對(duì)所接收的合格水樣進(jìn)行分析，并對(duì)監(jiān)測(cè)全流程各環(huán)節(jié)留痕質(zhì)控，原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過“國(guó)家考核斷面樣品采集保存與交接管理系統(tǒng)”直傳中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，確保數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確。這種方式能夠從一定程度上保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，但是有一個(gè)突出問題就是測(cè)站人員對(duì)于水樣不熟悉，只能根據(jù)水樣狀態(tài)進(jìn)行初步估算，影響五日生化需氧量的因素很多，如微生物，含氯消毒劑，強(qiáng)氧化還原性物質(zhì)，水體中藻類及其他動(dòng)植物，水體中微生物的含量等等，對(duì)于測(cè)站接收的完全不熟悉的采測(cè)分離樣品，如何進(jìn)行初步判斷，又快又好地進(jìn)行五日生化需氧量的分析測(cè)定極為重要，因?yàn)榉椒ㄟx擇的錯(cuò)誤將直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，五日生化需氧量分析過程繁瑣，時(shí)間漫長(zhǎng)，五天的培養(yǎng)時(shí)間導(dǎo)致很難對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)測(cè)，分析人員需要積累經(jīng)驗(yàn)，熟悉各種不同性質(zhì)的水樣，利用各種快速測(cè)定方法盡快確認(rèn)定合理有效的測(cè)定方法，對(duì)于需要稀釋的水樣，要根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，盡快盡量準(zhǔn)確地確定稀釋倍數(shù)，以及稀釋接種需要的制備方法，加入量等[2]。

1.2 五日生化需氧量測(cè)定方法選擇的原則

根據(jù)濟(jì)南監(jiān)測(cè)中心幾年來采測(cè)分離樣品BOD5測(cè)定過程遇到的不同問題，來闡述五日生化需氧量測(cè)定方法選擇的原則。首先根據(jù)總有機(jī)碳，高錳酸鹽指數(shù)，化學(xué)需氧量的測(cè)定值預(yù)估樣品是否需要稀釋及稀釋倍數(shù)范圍，這三個(gè)項(xiàng)目根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)室的條件進(jìn)行選擇，可先快速準(zhǔn)確檢測(cè)方便的項(xiàng)目。具備總有機(jī)碳分析儀的實(shí)驗(yàn)室可以選擇先將采測(cè)分離樣品進(jìn)行總有機(jī)碳的測(cè)定，有化學(xué)需氧量或者高錳酸鹽指數(shù)快速測(cè)定儀的實(shí)驗(yàn)室可以選擇進(jìn)行這兩個(gè)項(xiàng)目的快速測(cè)定，初步判斷采測(cè)分離樣品五日生化需氧量的稀釋倍數(shù)，如果幾個(gè)項(xiàng)目之間得出的稀釋比差異較大，建議選2～3個(gè)稀釋比進(jìn)行測(cè)定。采測(cè)分離工作中，要達(dá)到總站的新要求，需要檢測(cè)人員在之前國(guó)標(biāo)規(guī)定的基礎(chǔ)上增加水樣稀釋比的判斷手段，力求盡量少增加不同稀釋倍數(shù)的前提下，還能達(dá)到實(shí)驗(yàn)過程消耗溶解氧質(zhì)量濃度不小于2 mg/L而且培養(yǎng)后剩余溶解氧質(zhì)量濃度不小于2 mg/L。

HJ505-2009中給出了不同類型水樣BOD5與總有機(jī)碳，高錳酸鹽指數(shù)，化學(xué)需氧量等項(xiàng)目的比值，實(shí)驗(yàn)人員在表1的基礎(chǔ)上，根據(jù)這幾個(gè)項(xiàng)目的參考數(shù)據(jù)初步確定稀釋倍數(shù)，實(shí)際工作中為了達(dá)到總站新要求，盡量選擇3個(gè)以上稀釋倍數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)，國(guó)家采測(cè)分離水樣BOD5濃度大部分不超過10 mg/L，日常分析可以選擇稀釋倍數(shù)建議為2倍，4倍，5 倍等[3]。

表1 五日生化需氧量與總有機(jī)碳等項(xiàng)目的典型比值

除了根據(jù)總有機(jī)碳等項(xiàng)目進(jìn)行稀釋倍數(shù)的確定外，在采測(cè)分離過程中發(fā)現(xiàn)偶爾會(huì)遇到高氯水，這類水不僅要通過這幾個(gè)項(xiàng)目參考五日生化需氧量測(cè)定的稀釋倍數(shù)，還要根據(jù)氯的含量進(jìn)行接種。本中心是選用哈希的余氯測(cè)定試紙，一般情況下余氯超過100 mg/L就可以考慮接種法了。根據(jù)稀釋倍數(shù)的測(cè)定選擇非稀釋接種法還是稀釋接種法[4]。

1.3 接種液的選擇

根據(jù)《水質(zhì)五日生化需氧量的測(cè)定稀釋與接種法HJ505-2017》的規(guī)定，接種液的選擇可以購(gòu)買市售的接種液，也可以自己配置，如未受工業(yè)廢水污染的生活污水，含城鎮(zhèn)污水的河水和湖水，污水處理廠的出水等等，這幾種接種液部分實(shí)驗(yàn)室采集可能都不太方便，沒法做到隨時(shí)取用，本中心通常選擇花園土浸出液，效果還可以，具體方法如下：稱取100 g花園或者植物生長(zhǎng)土壤，選取表層土，去除雜質(zhì)及植物葉片根莖等，加入1 000 mL純水，混勻并靜置，取上清液，靜置1小時(shí)后仍不能完全分離建議離心取上清液，離心機(jī)4 000轉(zhuǎn)10分鐘即可，每升稀釋水中加入土壤浸出液的上清液30 mL左右，外界環(huán)境溫度過低的情況下，可提前一天制備花園土浸出液并在37 ℃培養(yǎng)箱中過夜靜置，效果更好[5]。

2 五日生化需氧量測(cè)定過程中的注意事項(xiàng)

按照前面的原則，基本能夠確定采測(cè)分離BOD5樣品的稀釋倍數(shù)及是否需要接種。采測(cè)分離樣品進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，需要盡快進(jìn)行測(cè)定，首先采測(cè)分離運(yùn)輸過程中需要冷藏，而生化需氧量分析中溶解氧的測(cè)定要求在20 ℃左右進(jìn)行，所以需要先將樣品平衡到20 ℃左右，環(huán)境溫度在20 ℃左右的時(shí)候?qū)悠贩胖玫脚c室溫平衡即可。夏天或者冬天室溫過高或過低，需要將樣品放置到20 ℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行溫度平衡再進(jìn)行測(cè)定。溶解氧的測(cè)定可以采用碘量法或者電化學(xué)法，如果采用碘量法需要將水樣分裝到兩個(gè)碘量瓶中，盡量采取虹吸的方式，避免產(chǎn)生氣泡影響溶解氧測(cè)定結(jié)果；如果采用電化學(xué)法，也可以轉(zhuǎn)移到溶解氧瓶中進(jìn)行溶解氧的測(cè)定，測(cè)定之前進(jìn)行電極的校準(zhǔn)，樣品接觸探頭時(shí)，需要保持流動(dòng)狀態(tài)，可以用攪拌器并且加入轉(zhuǎn)子，混勻后再進(jìn)行測(cè)定，待溶解氧數(shù)據(jù)穩(wěn)定后再進(jìn)行計(jì)數(shù)。溶解氧測(cè)定過程中如果遇到異常偏低或者偏高的數(shù)據(jù)，也要對(duì)水樣進(jìn)行不同濃度稀釋接種之后再測(cè)定溶解氧濃度并進(jìn)行培養(yǎng)[6]。

除溶解氧測(cè)定過程需要注意外，五日生化需氧量實(shí)驗(yàn)過程繁瑣，影響因素復(fù)雜，尤其是稀釋接種法，受水溫、接種液活性、稀釋比例等影響較大，冬天外界環(huán)境溫度過低時(shí)，需要將接種液提前培養(yǎng)再進(jìn)行稀釋接種，溶解氧測(cè)定前也要平衡到20 ℃進(jìn)行測(cè)定，如果質(zhì)控樣濃度偏低，應(yīng)該考慮接種液加入量過低，可以調(diào)整接種液比例或者更換其他更加適合的接種液來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，定值及能力驗(yàn)證考核時(shí)，可以根據(jù)化學(xué)需氧量或者總有機(jī)碳濃度來確定稀釋比例，選取適合的稀釋比例再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié)論

本文根據(jù)中心近年來采測(cè)分離生化需氧量測(cè)定過程中遇到的問題進(jìn)行總結(jié)，摸索出了如何選擇生化需氧量的測(cè)定方法，稀釋倍數(shù)的確定及接種液選擇與制備方法等，并總結(jié)了其他實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，采測(cè)分離樣品具有其特殊性。分析人員對(duì)樣品狀態(tài)需要進(jìn)行全面分析，謹(jǐn)慎選擇方法，盡量保證質(zhì)控樣品及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。