标准稀释法测定生化需氧量中稀释水的影响因素

                   作者：张震，金庭旭，张华，方世杰

【摘要】  　　目的： 旨在寻找生化需氧量（BOD）标准稀释法测定中稀释水的一些影响因素，提高测定的灵敏度与准确度，为今后的教学研究提供一定的。方法： 分别以不同水源、不同曝气平衡时间、不同温度为研究条件测试稀释水的5 d生化过程所消耗的氧量（BOD5），以确定最佳实验条件。结果： 以蒸馏水和纯净水作为稀释水水源，其BOD5都小于0.2 mg／L，均达到标准；平衡时间增长,当日溶解氧量趋于降低,与标准值的差值也逐渐增大，未经平衡的溶解氧量接近饱和；20 ℃时的测定结果达标。结论： 以实用的蒸馏水为稀释水水源，在20 ℃恒温实验室进行测定，并在水样采集、稀释过程中严格遵守操作步骤，避免气泡的产生。

【关键词】  水污染； 温度； 时间因素； 水质； 平衡时间； 生化需氧量

　　［Abstract］ Objective: To investigate factors in water-dilution affecting the determination results with biochemical oxygen demand （BOD5） standard dilution method, so as to improve the sensitivity and accuracy, and to provide rational suggestion for further study. Method: BOD5 in diluted water from different sources was determined with different balance times and different temperatures, by which the optimum experimental conditions were summarized. Result: When distilled water and purified water was used as diluting water, no obvious difference of BOD5 was found between them, and both the results reached the standard （ below 0.2 mg/L）. Deliquescent oxygen reduced with longer balance time and greater difference from standard occurred. Before balancing,deliquescent oxygen was close to saturation. The results under 20 ℃ met the standard. Conclusion: For the consideration of BOD5 test accuracy and economic efficiency, it is suggested that using distilled water as diluting water and performing the test in lab with a constant temperature of 20 ℃. The instructions for water sample collection and dilution must be strictly followed to avoid bubbles.

　　［Key words］ water pollution; temperature; time factors; water quality; balance time; biochemical oxygen demand

　　生化需氧量（Biochemical oxygen demand，BOD），是指在有氧的条件下，水中微生物分解有机物的生物化学过程中所需溶解氧的质量浓度［1］。BOD是反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生物化学处理效果，以及生物化学处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。测量中,当耗氧量超过水样中溶解氧时，需用配制的饱和稀释水将水样适当稀释，再测定其消耗量,现行标准要求稀释水的5 d生化过程所消耗的氧量（BOD5）不超过0.2 mg／L。但实际测定中，由于水样溶解氧受各种因素影响较大，从而影响测定结果。2006年10月～2007年3月就测定过程中稀释水BOD5的影响因素进行了探讨。

　　1  材料与方法

　　1.1  材料

　　1.1.1  仪器 

　　恒温箱（20±1）℃，250 ml溶解氧瓶，250 ml碘量瓶，1 000 ml量筒，搅拌器和虹吸管，250 ml三角瓶，50 ml酸式和碱式滴定管，吸管（100 ml球形吸管和10 ml直形吸管等），20 L曝气瓶3个。

　　1.1.2  试剂 

　　磷酸盐缓冲溶液，硫酸镁溶液，氯化钙溶液，三氯化铁溶液，硫酸锰溶液，碱性碘化钾溶液，0.5% 淀粉溶液，0.025 mol/L硫代硫酸钠标准溶液，0.005 mol/L草酸溶液，0.002 mol/L高锰酸钾溶液，1∶3硫酸溶液，分析纯浓硫酸。

　　1.1.3  样品来源 

　　本实验以新蒸蒸馏水（48 h内）、纯净水为稀释水水源。

　　1.2  方法分别测定水样培养前的溶解氧含量（DO及时）和在（20±1）℃培养5 d后的溶解氧含量（DO5），二者之差为BOD5，即：BOD5=DO及时-DO5。　　

　　DO的测定：将处理过的稀释水水样吸取100 ml，放入250 ml碘量瓶中，一式2份，立即用0.025 0 mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至终点，记录用量V1（ml）；同法再滴定另一份，记录用量V2（ml）。根据已有的溶解氧含量公式得出：DO（mg/L）=V1+V2［2］。确定稀释水水源：分别以蒸馏水和纯净水为稀释水源，在室温条件下曝气48 h,之后平衡48 h，测定其BOD5。确定平衡时间：以纯净水为水源，在室温条件分别曝气0 h平衡0 h、曝气48 h平衡0 h、曝气48 h平衡24 h、曝气48 h平衡48 h,测定其BOD5值。确定温度的影响：分别在5 d前后温度为20/19 ℃、15/15 ℃和11/9 ℃3个温度下测试稀释水的BOD5。

　　2  结果  

　　2.1  水源　　

　　以新蒸蒸馏水和纯净水分别作为水源测定其BOD5，结果见表1。实验发现，以新蒸蒸馏水和纯净水作为稀释水水源，其BOD5都小于0.2 mg／L，均达到标准，无明显差异。表1  不同水源的BOD5（略）

　　2.2  平衡时间　　

　　由2.1的实验结果，以新蒸蒸馏水为水源, 分别作未曝气、曝气48 h后平衡 0 h、曝气48 h后平衡 12 h、曝气48 h后平衡 24 h和曝气48 h后平衡 48 h的测试，测定其DO及时,与当日标准状态下的DO值（DO标T）进行比较,结果见表2。实验中发现，平衡时间增长, DO及时趋于降低,与标准值的差值也逐渐增大，未经平衡的DO及时接近饱和。由于贵州海拔较高，大气压较低，因此比较时应根据以下公式进行校正：DO及时T =（P及时T / P标）* DO标T［3］。式中：DO及时T为T ℃时及时测定溶解氧应有值，P及时T为测定当日实测大气压，P标为标准大气压：760 mmHG，DO标T为T ℃时的测定当日溶解氧标准值。例如曝气后平衡 0 h的DO值为9.70，当日温度为11 ℃，气压为671.0 mmHG，则当日标准DO值=（671.0 /760.0）*11.0=9.72 mg/L。

　　2.3  温度  

　　由2.1的实验结果，考虑经费等问题,以新蒸蒸馏水为水源， 分别在5 d前后对20/19 ℃、15/15 ℃和11/9 ℃ 3个温度进行测试，结果见表3。实验中发现，20 ℃时的测定结果达标。表2  不同平衡时间下的及时DO（略）表3  不同温度条件下的BOD5（略）

　　3  讨论

　　3.1  新鲜蒸馏水的电导率在5 MΩ/cm以下，上、中、下层的溶解氧都稳定，而非新蒸馏水电导率在5兆欧/cm以上，其溶解氧不稳定，溶解氧上、下层偏低，中层偏高［4］。因此，稀释水的配制需用新蒸蒸馏水。此外，在不受温度干扰的情况下,无论采用新蒸蒸馏水还是纯净水作为BOD5稀释水水源，其空白值均可达到规定要求（见表1）。有研究表明，用纯水器法处理的稀释水，一次出水水质可达0.1～0.2 mg/L［5］。由于实验条件所限，未进行比较。

　　3.2  稀释水的曝气与平衡是为了使稀释水中溶解氧接近饱和，防止出现测定偏差。现在使用的各种实验指导和标准都未明确规定曝气和平衡时间，本次实验仅为初步探索。　　

　　本次实验发现，未曝气时水中溶解氧含量最高，曝气后含量反而降低（表2）。这可能是因为，所测未经曝气纯水的DO及时是在生产车间的温度和气压条件下获得溶解氧，与测定环境条件不同。因此，测定前仍需要在测定环境中平衡，使溶解氧浓度稳定。随着平衡时间的增加，水中溶解氧会不断溢出以达到平衡，而平衡过程中，气温变化会对溶解氧量产生影响。

　　3.3  温度对稀释水的BOD5值有明显影响，影响可分为：（1）产生气泡。如果溶解氧瓶中有气泡存在,由于测定当日和5 d后的培养箱及室温温度、气压等条件均不同，会使水中溶解氧过饱和或溢出，导致实验结果产生误差。尽管在水样采集、稀释过程中严格遵守操作步骤，但是由于实验后期测定DO及时时的室温低于20 ℃，所以溶解氧瓶中全部出现气泡。根据Gibbs定律，当水样温度发生变化时，溶液原有的平衡会被打破，在物系压力不变的情况下，溶液中各溶质含量将发生变化，达到新的平衡［6］。随着水样温度的逐渐升高，水中溶解氧的含量逐渐降低，一部分溶解氧变为气态氧，从水中游离出来，同时瓶内压力升高，将瓶盖顶起一部分，少量水从封口溢出，由于水封，瓶内气态氧无法溢出，水样中产生气泡，从而影响了测定结果。同时DO5测定是刚离开培养箱（20 ℃）时测定，而DO及时则是在室温下测定（为减少水样存放期间因水样发生物理化学反应而导致溶解氧发生变化，一般要马上进行测定），前后温度不一致，则理论值：BOD5′= DO及时T-DO5T= DO及时20- DO520。式中：DO及时T为T ℃时及时溶解氧，DO5T为T ℃时的5 d溶解氧，DO及时20为20 ℃时及时溶解氧，DO520为20 ℃时的5 d溶解氧。实际测定值：BOD5= DO及时T- DO520= DO及时20- DO520+ΔDO。其中：ΔDO= DO及时T- DO及时20。即：BOD5′= BOD5-ΔDO。两者相差ΔDO，从而导致了测量结果的不准确［6］。由以上讨论和结果可知，BOD5稀释水应用新鲜蒸馏水或纯净水配制，并在（20±1）℃条件平衡、保存和测定，以避免气泡产生；（2）除以上影响因素外，稀释水还可能受到曝气过程、硝化作用、测定方法的影响［7～9］。除稀释水外，测定方法氧化物酶（GSH-PX）活力及总抗氧化（T-AOC）能力，降低肝脏过氧化脂质（LPO）含量，具有明显的调节血脂及抗氧化延缓衰老的作用［8～10］。　　

　　本研究结果表明，ZGL可明显降低血清、肝脏T-CH、TG含量，且在显著降低肝脏MDA含量同时，还提高抗氧化剂GSH的含量，促使氧化与抗氧化机制恢复平衡，使肝细胞的结构与功能恢复正常。病检查显示，组较模型组肝细胞脂肪变性程度明显改善，伴随的肝细胞坏死和炎症细胞浸润也明显减少。提示，ZGL可有效的防治高脂饮食诱发的脂肪肝，且有一定保护肝细胞和抗氧化作用。4 

【】
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