1  目的

1.1  理解BOD的含義及測定條件；

1.2  了解水樣預處理的道理與預處理方法。

2  方法原理

    生物化學需氧量(BOD)定義為：在規定的條件下，微生物分解存在水中的某些可氧化物質，特別是有機物所進行的生物化學過程所消耗的溶解氧量。該過程進行的時間很長，如在20℃培養條件下，全過程需100天，根據目前統一規定，在20±1℃的溫度下，培養五天后測出的結果，稱為五日生化需氧量，記為BOD5，其單位用質量濃度mg/L表示。

對于一般生活污水和工業廢水，雖然含較多有機物，如果樣品含有足夠的微生物和具有足夠氧氣，就可以將樣品直接進行測定，但為了保證微生物生長的需要，需加入一定量的無機營養鹽(磷酸鹽、鈣、鎂和鐵鹽)。

    某些不含或少含微生物的工業廢水、酸堿度高的廢水、高溫或氯化殺菌處理的廢水等，測定前應接入可以分解水中有機物的微生物，這種方法稱為接種。對于一些廢水中存在著難被一般生活污水中微生物以正常速度降解的有機物或含有劇毒物質時，可以將水樣適當稀釋，并用馴化后含有適應性微生物的接種水進行接種。

    一般檢測水質的BOD5只包括含碳有機物質氧化的耗氧量和少量無機還原性物質的耗氧量。由于許多二級生化處理的出水和受污染時間較長的水體中，往往含有大量硝化微生物。這些微生物達到一定數量就可以產生硝化作用的生化過程。為了抑制硝化作用的耗氧量，應加入適量的硝化抑制劑。

3  適用范圍

BOD5為2—1000mg/L水樣，超過1000mg/L的水樣，應適當稀釋。

4  主要儀器及設備

    使用的玻璃儀器皿在實驗前應認真清洗，防止油污、沾塵。玻璃器皿干燥后方能使用。

    常用實驗室設備如下：

4.1  生化培養箱  溫度控制在20±l℃，可連續*運行。

4.2  充氧設備  充氧動力常采用無油空氣壓縮機(或隔膜泵、或氧氣瓶、或真空泵)。充氧流程可分為正壓、負壓充氧兩種流程。

4.3  BOD培養瓶：容積550±1mL。 

4.4  樣品運輸貯藏箱：溫度保持0~4℃。

4.5  250mL溶解氧瓶或具塞試劑瓶2~6個。

4.6  50mL滴定管2支。

4.7  1mL移液管3支，25mL、100mL移液管各1支。

4.8  10mL、100mL量筒各1個。

4.9  250mL碘量瓶2個。

5  試劑

采用分析純試劑。實驗用水采用重蒸蒸餾水。

5.1硫酸錳溶液

將MnSO4·4H2O  480g或MnSO4·2H2O  400g溶于蒸餾水中，過濾后稀釋成100mL。 (此溶液中不能含有高價錳，試驗方法是取少量此溶液加入碘化鉀及稀硫酸后溶液不能變成黃色，如變成黃色表示有少量碘析出，即表示溶液中含有高價錳)。

    MnO +2I-+6H+=I2+Mn2++3H2O

5.2堿性碘化鉀溶液

  溶解500g氫氧化鈉于300—400mL蒸餾水中，冷至室溫。另外溶解300g碘化鉀于200mL蒸餾水中，慢慢加入已冷卻的氫氧化鈉溶液，搖勻后用蒸餾水稀釋至1000mL(強堿性溶液腐蝕性很大，使用時注意勿濺在皮膚或衣服上)，如有沉淀，則放置過夜取上清液，貯藏于塑料瓶或棕色試劑瓶中（用棕色試劑瓶時要用橡膠瓶塞）。

5.3  濃硫酸

比重1.84，強酸腐蝕性很大，使用注意勿濺在皮膚或衣服上。

5.4  1％淀粉指示液

稱取2g可溶性淀粉，溶于少量蒸餾水中，用玻璃棒調成糊狀：慢慢加入(邊加邊攪拌)剛煮沸的200mL蒸餾水中，冷卻后加入0.25g水楊酸或0.8g氯化鋅ZnCl2防腐劑。此溶液遇碘應變為藍色，如變成紫色表示已有部分變質，要重新配制。

5.5  (1+1)硫酸溶液

將濃硫酸(比重1．84)與水等體積混合。

5.6  2 mol/L(1／2 H2SO4)

5.7鹽溶液

下述溶液至少可穩定一個月，應貯存在玻璃瓶內，置于暗處。一旦發現有生物滋長跡象，則應棄去不用。

5.7.1 磷酸鹽：緩沖溶液。

將8.5g磷酸二氫鉀(KH2PO4)、21.75g磷酸氫二鉀（K2HPO4）、33.4g七水磷酸氫二鈉(NaH2PO4·7H2O)、和1.7g氯化銨（NH4Cl）溶于500mL水中，西是指1000mL。

此緩沖溶液的pH應為7.2。

5.7.2 七水硫酸鎂：22.5g/L溶液

將22.5g七水硫酸鎂（MgSO4·7H2O）溶于水中，稀釋至1000mL并混合均勻。

5.7.3 氯化鈣：27.5g/L溶液

將27.5g無水氯化鈣（CaCl2）（若用水合氯化鈣，要取相當的量）溶于水，稀釋至1000mL并混合均勻。

5.7.4：0.25g /L溶液

將0.25g六水氯化鐵（Ⅲ）（FeCl3·H2O）溶解于水中，稀釋至1000mL并混合均勻。

5.8  硫代硫酸鈉溶液C(Na2S2O3)=0.025mol／L

稱取6.2g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)溶于煮沸放冷的蒸餾水中，加入0.2g碳酸鈉，用水稀釋至1000mL。貯于棕色瓶中，使用前用重鉻酸鉀，C(1／6K2Cr2O7)=0.0250mol／L標準溶液標定，標定方法如下。

于250mL碘重瓶中，加入l00mL蒸餾水和1g碘化鉀，加入10.00mL  0.0250 mo1／L重鉻酸鉀標準溶液，5mL  2 mol/L(1／2 H2SO4)硫酸溶液(5.6)，密塞，搖勻，于暗處靜置5 min后，用待標定的硫代硫酸鈉溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入1 mL淀粉溶液，繼續滴定至藍色剛好褪盡為止，記錄用量。

 標定反應：K2Cr2O7+6KI+7H2SO4=Cr2(SO4)3+312+4K2SO4+7H2O

                            (硫酸鉻，綠色)

    I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6

                 (連四硫酸鈉，無色)

             C=10.00×0.0250／V

  式中  C——硫酸鈉溶液濃度(mol/L)

        V——硫代硫酸鈉溶液消耗量(mL)

5.9  氫氧化鈉，0.5mol/L

5.10  鹽酸，0.5mol／L

5.11  稀釋水

在5-20L玻璃內瓶裝入一定量的純水曝氣2-8h，使稀釋水的溶解氧接近飽和；曝氣后瓶口蓋上兩層干凈紗布，置于20℃培養箱中放置數小時，使水中溶解氧含量不少于8mg/L。臨用前每升水中加入四種營養鹽溶液(5.7.1)、(5.7.2)、(5.7.3)、(5.7.4)各lmL并混合均勻。稀釋水的pH值為7.2，應在8h內使用完。

5.12 接種水

如被檢驗樣品本身不含有足夠的適應性微生物，應采取下述方法獲得接種水。接種溫度應在20±l℃。

5.12.1  城市污水，一般采用住宅區生活污水，過濾后在20℃培養箱內放置一晝夜，取上清液作為接種水。

5.12.2  待測樣品經生化處理構筑物的出水處的出水。

5.12.3  當工業廢水中含有難降解有機物時，取該工業廢水排放口下游3-8Km 處的水作為做接種水；如無此種水源采用馴化菌種的方法在實驗室培養含有適應于待測樣品的接種水，建議采用如下方法：取中和或適當稀釋后的該水樣進行連續曝氣，每天加少量新鮮水樣。同時加入適量表層土壤、花園土壤或生活污水，使能適應水樣的微生物大量繁殖。當水中出現大量絮狀物，或分析其化學需氧量的降低值出現突變時，表明適應的微生物已經繁殖，可用做接種水。一般馴化過程需要3-8d。

5.13 接種的稀釋水

根據需要和接種水的來源，向每升稀釋水（5.11）中加入1.0~5.0mL接種水（5.12）中的一種。

以接種的稀釋水的5天（20℃）耗氧量應在0.3~1.0mg/L之間。

6  步驟

6.1  實驗前準備工作

6.1.1實驗前8h將生化培養箱接通電源，并使溫度控制在20℃下正常運行。

6.1.2將實驗用的稀釋水、接種水和接種的稀釋水放入培養箱內恒溫備選用。

6.2水樣預處理

6.2.1水樣的pH值不在6.5~7.5之間時；先做單獨試驗，確定需要的鹽酸（5.10）或氫氧化鈉溶液（5.9）體積，再中和樣品，不管有無沉淀形成。當水樣的酸度或堿度很高，可改用高濃的堿或酸進行中和，確保用量不少過水樣體積的0.5%。

6.2.2含有少量游離氯的水樣，一般放置1-2h后，游離氯即可消失。對于游離氯在短時間內不能消失的水樣，可加入適量的亞硫酸鈉溶液，以除去游離氯。

6.2.3從水溫較低的水體中或富營養化的湖泊中采集的水樣，應迅速升溫至20℃左右，以趕出水樣中過飽和的溶解氧。否則會造成分析結果偏低。

從水溫較高的水體中或廢水排放口取樣，應迅速使其冷卻至20℃左右，否則會造成分析結果偏高。

6.2.4若待測水樣沒有微生物或微生物活性不足時，都要對樣品進行接種。諸如以下幾種工業廢水：

a、未經生化處理過的工業廢水；

b、高溫高壓或經衛生殺菌的廢水，特別要注意食品加工工業的廢水和醫院生活污水；

c、強酸強堿性的工業廢水；

d、高BOD5值的工業廢水；

e、含銅、鋅、鉛、砷、鎘、鉻、氰等有毒物質的工業廢水。

以上的工業廢水都需采用具有足夠微生物。

7  測試

7.1 不經稀釋水樣的測定

①溶解氧含量較高、有機物含量較少的地表水，可不經稀釋而直接以虹吸法將約20℃的混勻水樣轉移入兩個溶解氧瓶內，轉移過程應注意不使產生氣泡。以同樣的操作使兩個溶解氧瓶充滿水樣后溢出少許，加塞。瓶內不應留有氣泡。

②其中一瓶隨即測定溶解氧，另一瓶的瓶口進行水封后，放入培養箱中，在20培養5天。在培養過程中注意添加封口水。

③從開始放入培養箱算起，經過5晝夜后，棄去封口水，測定剩余的溶解氧。

7.2  需經稀釋水樣的測定

7.2.1  稀釋倍數的確定

根據實踐經驗，提出下述計算方法，供稀釋時參考。

7.2.1.1地表水

由測得的高錳酸鹽指數與一定的系數的乘積，即求的稀釋倍數。高錳酸鹽指數與系數的關系見表2-3。

表2-3 由高錳酸鹽指數與系數的關系

7.2.1.2工業廢水

由重鉻酸鉀法測得的COD值來確定，同程需作單個稀釋比。

使用稀釋水時，由COD值分別乘以系數0.075、0.15、0.225，即獲得三個稀釋倍數。

使用接種稀釋水時，則分別乘以系數0.075、0.15、0.25即獲得三個稀釋倍數。

7.2.2 稀釋操作

7.2.2.1 一般稀釋法：

按照選定的稀釋比例，用虹吸法沿筒壁先引入部分稀釋水（或接種稀釋水）于1000mL量筒中，加入需要量的均勻水樣，再加入稀釋水（或接種稀釋水）至800mL，用帶膠板的玻棒小心上下攪勻。攪拌時勿使攪棒的膠板露出水面，防止產生氣泡。

按照（7.1）相同的步驟操作，測定培養5天前后的溶解氧。

另取兩個溶解氧瓶，用虹吸法裝滿稀釋水（或接種稀釋水）作為空白試驗，測定培養5天前后的溶解氧。

7.2.2.2 直接稀釋法

直接稀釋法是在溶解氧瓶內直接稀釋。在已知兩個容積相同（其差＜1mL）的溶解氧瓶內，用虹吸法加入部分稀釋水（或接種稀釋水），再加入根據瓶容積和稀釋比例計算出來的水樣量，然后用稀釋水（或接種稀釋水）使剛好充滿，加塞，勿留氣泡于瓶內。

7.3溶解氧的測定：

溶解氧的測定方法用碘量法（通常用*改良法），詳見本書第二章《實驗六  水溶解氧（DO）的測定》

8  計算

8.1不經稀釋直接培養的水樣

  BODs = DO1－DO2   

BODs——水樣的BOD5值，mg／L

DO1：水樣在培養前的溶解氧濃度，mg／L

DO2：水樣在培養五天后的溶解氧濃度，mg／L

8.2 經稀釋后培養的水樣

C1——水樣在培養前的溶解氧濃度，mg／L

C2——水樣在培養五天后的溶解氧濃度，mg／L

B1——稀釋水（或接種稀釋水）在培養前的溶解氧濃度，mg／L

B2——稀釋水（或接種稀釋水）在培養五天后的溶解氧濃度，mg／L

f1——稀釋水（或接種稀釋水）在培養液中所占比例

f2——水樣在培養液中所占比例

9  注意事項

9.1 根據廢水濃度高低及毒性大小確定使用稀釋水、接種水還是稀釋接種水，若稀釋比大于100，將分兩步或幾步進行稀釋。

9.2  培養時要注意避光，防止藻類生長影響測定結果。

9.3  其他注意事項參見本書第二章《實驗六  水溶解氧（DO）的測定》中（7.2~7.6）。