复杂水体中五日生化需氧量测定的硝化抑制

吴丽娟，胡晓乐，陆喜红

（南京市环境监测中心站，南京 210013）

复杂水体中五日生化需氧量测定的硝化抑制

吴丽娟，胡晓乐，陆喜红

（南京市环境监测中心站，南京 210013）

利用丙烯基硫脲对有机污染物硝化过程进行抑制。五日生化需氧量反映的是有机污染物生物氧化过程中碳化阶段的耗氧量，而硝化阶段会导致测定结果显著偏高。未知水样基体复杂，很难判断是否存在会引起硝化作用的硝化细菌，往往导致测定结果偏高甚至出现生化需氧量大于化学需氧量（即B/C值大于1）的不合理现象。向每升稀释水中加入0.1%的丙烯基硫脲硝化抑制剂，对基体复杂样品进行稀释后测定，使得样品的B/C值回到理论正常值（0.2～0.7）的范围内，对空白样品和标准样品的实验结果均满足国标方法的质控保证及要求。生化需氧量测定时间长而难以进行复测，该方法有效地排除了干扰，操作简便，降低了生化需氧量测定过程中稀释倍数选择不合适的风险，减小了工作量，提高了准确度。该方法对正常水样的测定结果不产生显著影响，适用于大批量复杂水体样品的测定。

五日生化需氧量；丙烯基硫脲；硝化抑制剂；硝化细菌

生化需氧量是一个生物耗氧的过程，它是表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标，其值越高，说明水中有机污染物质越多，污染越严重，因此被广泛应用于衡量废水的污染强度和废水处理构筑物的负荷与效率［1-2］。

水中的生物氧化过程一般分为两个阶段［3-4］，一个是碳氢元素氧化生成二氧化碳和水的碳化阶段，完成这一阶段在20℃的条件下需要20天；第二阶段为含氮物质及部分氨氧化为亚硝酸盐及硝酸盐的硝化阶段，完成这一阶段在20℃的条件下需要100天。五日生化需氧量［3-4］的测定中规定水样在（20±1）℃的暗处培养5天，每升样品消耗的溶解氧量以BOD5的形式表示。因此在测定水体BOD5时，硝化作用对测定结果基本无影响。

一些未知水样及生化处理池的样品，其中可能含有大量的硝化细菌，使得硝化作用同时发生，从而导致BOD5测定值偏高。文献［5-7］给出加入硝化抑制剂的方法来抑制硝化作用，前提是已知样品含有硝化细菌。但是单从样品的性状很难判断水样是否含有硝化细菌，而生化需氧量样品保存时间短，分析周期长，复测的可能性也比较小。如果测定时同时考虑硝化细菌存在与否，样品分析的工作量太大，而且对于稀释倍数的确定难度也较大。为了更准确地测定生化需氧量，在未知水样中均加入硝化抑制剂，考察其对于硝化细菌的抑制作用是否具有专属选择性。实验表明硝化抑制剂丙烯基硫脲对于空白、带标及无硝化细菌干扰的水样没有显著影响，同时能有效地抑制硝化作用，可以提高工作效率和分析的准确性。

1　实验部分

1.1主要仪器与试剂

生化恒温培养箱：LRH-250型，温度范围为（20±1）℃，上海一恒科技公司；

溶解氧测定仪：YSI 5000型，美国YSI公司；

磷酸盐缓冲溶液：分别称取8.5 g磷酸二氢钾、21.8 g磷酸氢二钾、33.4 g磷酸氢二钠晶体（Na2HPO4·7H2O）和1.7 g氯化铵，溶于1 000 mL水中，在0～4℃可稳定保存6个月，pH值为7.2；

硫酸镁溶液：11.0 g/L，称取22.5 g硫酸镁晶体（MgSO4·7H2O），溶于1 000 mL水中，在0～4℃可稳定保存6个月，若发现任何沉淀或微生物生长应弃去；

氯化钙溶液：27.6 g/L，称取27.6 g无水氯化钙，溶于1 000 mL水中，在0～4℃可稳定保存6个月，若发现任何沉淀或微生物生长应弃去；

氯化铁溶液：0.15 g/L，称取0.25 g氯化铁晶体（FeCl3·6H2O），溶于1 000 mL水中，在0～4℃可稳定保存6个月，若发现任何沉淀或微生物生长应弃去；

丙烯基硫脲溶液：1.0 g/L，称取0.20 g丙烯基硫脲，溶解于200 mL水中，现用现配；

葡萄糖-谷氨酸标准溶液：将葡萄糖（优级纯）和谷氨酸（优级纯）于130℃干燥1 h，各称取150 mg，溶于1 000 mL水中，此溶液的BOD5为（210±20） mg/L，现用现配；

实验用水为三级水（电阻率不小于0.2 MΩ·cm）。

1.2实验方法

样品待测前保证样品温度为（20±2）℃，非稀释法可直接取样测定，稀释法根据确定的稀释倍数用水稀释后测定。将样品充满溶解氧瓶，培养前测定溶解氧的质量浓度，于（20±1）℃在暗处培养5天，测定培养后试样中溶解氧的质量浓度，由培养前后质量浓度之差计算每升样品的耗氧量，以BOD5表示。每一批样品做两个空白样品及一个标准样品。

2　结果与讨论

2.1生化需氧量空白值的控制

稀释用水的质量控制是生化需氧量测定成败的关键。HJ 505-2009标准方法规定稀释法空白样品的测定结果不能超过0.5 mg/L，20℃时稀释用水初始溶解氧的质量浓度要达到8 mg/L以上。因此盛装稀释用水的瓶子要保持洁净，加入的无机盐溶液要澄清，以防止微生物大量繁殖；第二，稀释用水中要保证有一定的微生物存在，过于洁净的水会因菌种不足而导致BOD5测定值偏低，甚至出现空白倒置的情况。标准方法中规定实验用水为符合GB/T 6682［8］要求的三级蒸馏水，即电阻率为0.2 MΩ·cm的水；第三，在样品配制过程中，稀释用水应尽可能少引入气泡，最好是采用虹吸的方式，配制完成后应在环境温度20℃的条件下平衡一段时间再使用。

2.2硝化抑制剂的影响

取10 L稀释用水，其中5 L加入磷酸盐、硫酸镁、氯化钙、氯化铁4种盐溶液各5.0 mL，混合均匀后为空白1；其余5 L加入上述4种盐溶液各5.0 mL及丙烯基硫脲溶液10.0 mL ，混合均匀后为空白2。盐溶液和硝化抑制剂的用量均按照国标方法（HJ 505-2009）要求。分别取5.0 mL葡萄糖-谷氨酸标准溶液于2只大量筒中，用空白1与空白2分别稀释至300 mL，虹吸至溶氧瓶中，测定BOD5，各平行4份。同时空白1和空白2各平行3份进行测定，测定结果见表1。

表1　加入硝化抑制剂前后的测定结果 mg/L

由表1可知，加与不加抑制剂，对于空白值及加标水样的测定结果没有影响，满足质量控制要求。

2.3加入抑制剂对实际水样测定结果的影响

分别选取生活污水、工业废水、污水处理厂污水及地表水进行对比试验。全部实行平行双样测定，一份不加抑制剂，一份加入抑制剂，测定结果如表2。从随机选择的几种实际水样来看，前4种水样加与不加抑制剂，BOD5测定值差别不大，测定结果的相对偏差在平行样的质控范围之内，B/C值也是合理的。说明抑制剂对于不含硝化菌的样品测定结果没有显著影响。表2中后5种水样加入抑制剂前BOD5测定值异常高，甚至大于化学需氧量（COD）值，B/C值超过1。由于COD测定的是可生物降解和不可生物降解的水中所有有机物的浓度［9］，而BOD5测定的是可生物降解部分的浓度，所以同一份水样BOD5的值在理论上不可能大于COD的值。而出现两者倒置的情况一般是由于水中含有硝化菌而发生了硝化作用，消耗了氧气，这种情况下的测定值不能真实代表BOD5的结果。试验结果表明，加入抑制剂后B/C值回到正常水平，BOD5测定值显著降低，准确性大幅提高。

表2　实际水样加入抑制剂前后对比试验结果（空白均小于0.5 mg/L）

3　结语

从几种水样的测定值可知，在不存在硝化细菌的样品中，抑制剂基本不会对BOD5测定结果造成干扰。加入抑制剂后测定BOD5，在确定稀释倍数时能大幅提高测定的准确性，减少工作量，同时能够有效抑制可能的硝化作用带来的干扰，客观准确地反映水体的污染情况。

［1］ 郭丽芳.五日生化需氧量监测结果简析［J］.山西科技，2015（2）：71-72.

［2］ 孙桂珍.影响BOD5测定结果因素探讨［J］.绿色科技，2013（2）：198-199.

［3］ HJ 505-2009 水质 五日生化需氧量（BOD5）的测定 稀释与接种法［S］.

［4］ 周琼，蒋黎夏. BOD5测定的影响因素［J］.资源节约与环保，2013（6）： 114.

［5］ 张广萍，邓英春.硝化微生物对五日生化需氧量测定的影响研究［J］.水文，2000，20（2）： 36-38.

［6］ 杨艳，郝燕，刘晓梅.生化需氧量BOD5 测定影响因素［J］.环境研究与监测，2011，24（2）： 67-68.

［7］ 皮运正，叶裕才，云桂春.硝化过程BOD5的测定研究［J］.中国环境监测，2000，16（2）： 41-43.

［8］ GB/T 6682-2008 分析实验室用水规格和试验方法［S］.

［9］ 胡秀英.用一元线性回归法建立COD与BOD5的关系模型［J］.资源节约与环保，2014（4）： 110.

空气污染成全球致命威胁

世界卫生组织日前发布最新空气质量警报，称世界多座大城市“致命”的空气污染已然对数百万人的性命构成威胁，持续恶化的空气状况使全球的卫生医疗服务面临严峻挑战，各国政府也将因此蒙受巨大的财政损失。

据英国《卫报》报道，世卫组织此前曾对全世界2 000座城市的空气质量进行抽样调查。结果显示，数百座大城市的污染状况自2014年以来一直处于持续恶化的状态。这些城市的居住人口不断增长，导致更多的汽车尾气和建筑尘埃的释放，供暖单位也排放更多的毒害气体。世卫组织公共健康部主任玛丽亚·内拉表示：“世界很多国家都因污染问题而面临着一场关乎公共健康的紧急状况。这是全球面临的最大问题之一，它今后会对各国造成可怕的损失。”她表示：“空气污染直接导致各类慢性疾病的发作，而这些患者需占据更多的医疗资源。在此之前，我们只知道空气污染会导致肺炎和哮喘，现在我们还了解到，污染会导致血液、心脏和心血管一类的疾病，甚至会导致痴，我们所面临的麻烦正在不断地递增。”

联合国方面披露的数据显示，空气污染问题导致全球每年有330万人死亡，其中将近3/4的死者死于由空气污染所引发的中风和心脏病，一小部分人死于呼吸道疾病和肺癌。《卫报》称，中国、印度和巴基斯坦是空气污染致死案例最多的3个国家。在专家学者眼中，空气污染如今早已不是某些国家或地区的“专利”，它俨然已经成为全球共同面对的棘手问题。

伦敦国王学院环境健康专家弗兰克·凯利在接受英国《观察家报》采访时将空气污染称为“一场全球性的瘟疫”，他说：“它影响着我们每一个人，尤其是生活在都市的居民，随着城市化进程的不断推进，这种局面还会愈发糟糕。”英国学术期刊《自然》杂志近日刊登的一篇文章称，空气污染每年所造成的死亡案例，比疟疾和艾滋病毒的致死人数加在一起还要多；在很多国家，空气污染的致死率比交通事故造成的死亡数高出10倍。

（环球网）

Inhibition to Nitrificstion in Determination of Biochemical Oxygen Demand After Five Days in Complex Water

Wu Lijuan， Hu Xiaole， Lu Xihong
（Nanjing Environmental Monitoring Centre， Nanjing 210013， China）

Nitration reaction was inhibited by allyl thiourea. Biochemical oxygen demand after five days is oxygen amount consumed by the decomposition of organic pollutants in biochemistry process. Nitration reaction caused the estimated value significantly increased and even caused chemical oxygen demand more than biochemical oxygen demand. Through adding 0.1% allyl thiourea into dilution water， the method made B/C value of water sample come back to the normal value between 0.2 and 0.7. The results of the blank sample and the standard sample met the requirement of the national standard method. This method was effectively eliminating interference， simple operation， and reducing the risk of the test to select dilution ratio. It has no significant effects on water without interference， and also can simplify the determining procedure of large batches of compositional complicated water samples.

biochemical oxygen demand after five days； allyl thiourea； nitration inhibitor； nitrification bacteria

O652.1

A

1008-6145（2016）02-0084-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.02.025

联系人：吴丽娟；E-mail： wulijuan_njut@126.com

2015-12-03