吴婷婷

（毕节生态环境监测中心，贵州 毕节 551700）

引言

水是人类赖以生存的重要资源，但由于工业、农业和城市化进程的不断发展，水污染问题日益严重。水污染对人类健康和生态环境造成了严重威胁。因此，对水质进行准确监测和评估具有重要意义。在水质监测中，五日生化需氧量（BOD5）是评估水体有机污染程度的重要指标之一。BOD5测定结果能够反映水体中有机物质的分解能力和水质恢复能力。然而，BOD5测定过程中的稀释倍数选择对于结果的准确性和实用性至关重要。

1 五日生化需氧量（BOD5）的应用与意义

1.1 BOD5作为水质评估指标的重要性

水是生命的基础，而水质的好坏直接影响着人类的健康和生态环境的可持续发展。在水体中，有机物质是主要的污染源之一，其对水质的影响非常显著。五日生化需氧量（BOD5）是评估水体中有机物污染程度的重要指标之一。BOD5反映了水体中有机物质的分解能力和生物需氧量，它是一种直接度量水体污染程度和自净能力的指标。通过测定BOD5，可以评估水体中有机物的含量、生物降解能力以及水体中污染物的处理效果，为制定环境保护政策和水资源管理提供重要依据[1]。

1.2 BOD5 的测定原理与方法

BOD5测定是通过测量水体中有机物质被微生物分解消耗的氧气量来评估水体污染程度的方法。其基本原理是利用水中的微生物对有机物质进行生物降解的能力，通过测定在特定条件下，经过一定时间（通常为五天）后，水中溶解氧的减少量来计算BOD5的含量。BOD5的测定方法包括标准方法和改进方法。标准方法是根据国际标准或行业标准制定的规程进行测定，通常采用密封的BOD瓶，通过测定培养液中溶解氧的消耗量来计算BOD5值。改进方法是基于标准方法的改进，旨在提高测定的准确性、可重复性和实用性，常见的改进方法包括增加稀释倍数、改进溶解氧测定方法等。在BOD5测定过程中，稀释倍数的选择是影响测定结果准确性和实用性的关键因素之一。适当选择稀释倍数可以在保证测定准确性的前提下提高实验效率，降低实验成本。稀释倍数的选择应综合考虑水样特性、实验目的和设备条件等因素，需要进行科学合理的优化。

2 稀释倍数对BOD5 测定结果的影响

2.1 稀释倍数与测定结果准确性的关系

稀释倍数是影响BOD5测定准确性的重要因素之一。本节将重点探讨稀释倍数与测定准确性之间的关系，并通过实验结果进行解释与讨论。选择较高的稀释倍数可以降低有机物浓度，减轻竞争和抑制效应，从而获得更接近真实值的测定结果。其次，当稀释倍数较高时，即水样中有机物浓度较低，测定结果可能会偏高。这是因为较低的有机物浓度使得微生物能够更充分地降解有机物，消耗更多的溶解氧，导致测定结果偏高。在这种情况下，选择较低的稀释倍数可以提高测定的灵敏度，使测定结果更接近真实值。稀释倍数与测定准确性之间存在一定的平衡关系。

2.2 稀释倍数与实验效率及成本的权衡

在BOD5测定中，稀释倍数的选择不仅影响测定结果的准确性，还会对实验的效率和成本产生影响。本节将重点探讨稀释倍数与实验效率与成本之间的权衡关系，并进行解释与讨论。首先，用不同稀释倍数对水样进行同时培养，可以更准确地测定样品的BOD5，但是随着稀释倍数的增加，测定实验所需的时间和资源将相应增加。多个稀释倍数意味着在实验中需要使用更多的试剂和耗材，并且需要更长的时间来处理和分析样品；其次，实验效率与成本也受到样品数量的影响。需要注意的是，选择一个稀释倍数可能会降低测定的灵敏度，从而影响测定结果的准确性。经过大量的实验室数据分析，BOD5的测定之中有一个至两个不同稀释倍数的结果满足测定需要，因此，在实验效率和成本方面，确定至少两个不同的稀释倍数可能更具优势，因为它在节省实验时间和资源消耗的前提下能保证样品分析的准确性。当需要处理大量样品时，选择两个不同梯度的稀释倍数能够提高实验的效率，合适的稀释倍数可以减少样品的处理量和测定次数。这在大规模水质监测和评估中尤为重要。在实际应用中，权衡实验效率、成本和测定准确性是必要的[2]。

2.3 稀释倍数的优化选择方法

为了在BOD5测定中获得准确可靠的结果，选择合适的稀释倍数至关重要。本节将重点介绍稀释倍数的优化选择方法，并进行解释与讨论。一个常用的方法是根据样品的预估BOD5浓度范围进行初步选择。通过了解水样的来源和特性，测定水样的化学需氧量（CODCr），根据CODCr和BOD5之间的比例关系，可以大致确定样品中BOD5的浓度范围，再根据确定的浓度范围在实验中选择一个较低的稀释倍数和一个较高的稀释倍数进行测定，以覆盖BOD5的浓度范围。根据测定结果的偏高或偏低情况，进一步确定适当的稀释倍数。进行稀释倍数的逐步优化也是一种有效的方法。在初始实验中，选择一个相对较低的稀释倍数，并根据测定结果进行修正。如果测定结果偏高，可以增加稀释倍数以降低有机物浓度；如果测定结果偏低，可以减少稀释倍数以增加有机物浓度。通过逐步调整稀释倍数并观察测定结果的变化，最终可以确定最佳的稀释倍数。

3 实验与结果

3.1 实验设计与方法

为了研究不同稀释倍数对BOD5测定结果的影响，设计了一系列实验。首先，收集一定数量的水样，并测定其初始BOD5值作为基准值。然后，根据实验要求，将水样分为若干组，分别采用不同的稀释倍数进行处理。在实验中，可以选择稀释倍数逐渐增加的方式，例如2倍、5倍、10倍等。对于每个稀释倍数，按照标准方法进行BOD5测定，包括盐溶液、稀释接种水的配置、接种液的准备和控制条件的设置。恒温培养五天后，通过电化学探头法测定样品中的溶解氧消耗量，从而计算出各组的BOD5值。

3.2 不同稀释倍数下BOD5 测定结果的比较与分析

通过实验获得的数据，对不同稀释倍数下的BOD5测定结果进行比较和分析。首先，将各组的BOD5值与基准值进行对比，评估不同稀释倍数对BOD5测定结果的影响程度。可以绘制图表或进行统计分析，例如计算相对误差或拟合曲线。其次，对于不同稀释倍数下测定结果的变化趋势，进行趋势分析和解释。考虑BOD5值的增减、测定精度等因素，分析稀释倍数对结果可靠性和准确性的影响。

3.3 稀释倍数与水样特性、环境因素的关系

除了比较不同稀释倍数下的BOD5测定结果，还需要分析稀释倍数与水样特性、环境因素之间的关系。对于不同水样，其有机物质的浓度、溶解氧含量、pH值等可能存在差异。通过将不同水样分组，并在相同的稀释倍数下进行测定，可以研究稀释倍数对不同水样的影响。此外，还可以考虑环境因素对稀释倍数的影响，例如温度、湿度等，进一步分析其与测定结果的相关性。通过实验与结果的分析，可以评估不同稀释倍数在BOD5测定中的适用性，并为优化稀释倍数的选择提供依据。同时，深入理解稀释倍数与水样特性、环境因素的关系，可以进一步提高BOD5测定的准确性和实用性，为水质监测与管理提供科学支持。

4 稀释倍数的优化建议与应用

4.1 基于实验结果的稀释倍数优化建议

根据前述实验与结果的分析，可以提出一些基于实验结果的稀释倍数优化建议。首先，对于水样中有机物浓度较高的情况，较低的稀释倍数可能无法满足测定灵敏度要求，此时可以选择适度增加稀释倍数，以提高测定结果的准确性。其次，当水样中微生物菌种不适应、活性差时，较高的稀释倍数消耗溶解氧反而多，建议选择较低的稀释倍数，以增加测定的灵敏度。此外，还需要考虑实验效率和成本因素，选择合适的稀释倍数，以提高实验效率，降低成本。

4.2 稀释倍数的实际应用案例

稀释倍数在水污染监测中具有广泛的应用。以下是一些实际应用案例：①水处理厂监测：水处理厂需要定期监测进水和出水的BOD5值，以评估处理效果和水质达标情况。通过选择合适的稀释倍数，可以确保测定结果的准确性和实用性，为水处理厂提供科学依据。②污染源溯源：在水环境中发生污染事件时，需要迅速确定污染源的位置和程度。通过采集不同地点的水样，并在相同的稀释倍数下进行BOD5测定，可以比较各个样点的污染程度，从而追溯污染源，并采取相应的控制措施。③水体健康评估：对于湖泊、河流等大面积水体的健康评估，需要采集多个采样点的水样进行BOD5测定。通过选择适当的稀释倍数，可以减少测定成本和实验时间，并获得具有代表性的水体健康状况评估结果。④环境监测网络：建立环境监测网络时，需要在不同区域设置监测站点。通过在不同站点采集水样，并在相同的稀释倍数下进行BOD5测定，可以比较不同区域的水质状况，及时发现和预警潜在的水污染问题[3]。

4.3 结果解释与讨论

根据实验结果的分析，可以对不同稀释倍数下的BOD5测定结果进行解释与讨论。首先，通过比较不同稀释倍数下的BOD5值与基准值，可以评估稀释倍数对测定结果的影响程度。如果稀释倍数较低，即水样中有机物浓度较高，测定结果可能会偏低，因为微生物可能会受到竞争和抑制效应的影响，导致有机物的降解不完全。而在较高的稀释倍数下，测定结果可能会偏高，因为稀释后水样中有机物浓度较低，微生物可以更充分地降解有机物，导致溶解氧消耗较多。因此，在选择稀释倍数时，需要综合考虑水样中有机物浓度的范围，以确保测定结果的准确性。其次，对于不同稀释倍数下测定结果的变化趋势进行分析，结果的变化趋势可能会呈现出一定的规律。例如，随着稀释倍数的增加，测定结果可能会逐渐趋于稳定，达到相对准确的测定值。这是因为较高的稀释倍数可以有效减少微生物的竞争和抑制效应，提高有机物的降解效率。然而，当稀释倍数过高时，接种稀释水或稀释水在培养液中所占的比例过高，导致计算结果偏高。因此，只有选择合适的稀释倍数，使耗氧率在一定的范围内，才能得到稳定的BOD5测定值。

4.4 限制与改进方向

在实验与结果中，可能存在一些限制和改进的方向。首先，实验中所使用的水样可能来自特定的地点或特定的时间段，不能代表所有水体的特征。因此，在进一步应用中，可以考虑扩大样本采集数量和范围，采集涵盖不同地点和时间的水样，以提高结果的代表性和普适性。其次，实验中可能存在其他环境因素的干扰，如温度、pH值、溶解氧含量等。这些因素可能对稀释倍数与测定结果的关系产生影响。因此，在后续研究中，可以考虑控制这些环境因素，并进一步研究其与稀释倍数的相互作用，以更全面地理解稀释倍数对BOD5测定结果的影响。此外，实验中采用的稀释倍数范围可能有限，仅包括少数几个倍数。在未来的研究中，可以进一步拓展稀释倍数的范围，以更广泛地探究稀释倍数对BOD5测定的影响。此外，还可以结合其他测定参数和方法，如溶解氧测定、微生物培养等，综合考虑多个指标，以提高对水质状况的综合评估。

5 结语

本文以“五日生化需氧量稀释倍数在水污染监测中的应用与优化”为题，系统地探讨了稀释倍数对BOD5测定结果的影响，并提出了相应的优化建议与实际应用案例。通过实验与结果的分析，发现稀释倍数对BOD5测定结果具有重要影响，选择合适的稀释倍数可以提高测定的准确性和实用性。此外，还讨论了稀释倍数的优化选择方法、实验与结果的解释与讨论以及研究的限制和改进方向。本研究的结果对于水质监测与管理具有重要意义，可以为水处理厂的监测与评估、污染源的溯源、水体健康评估等提供科学依据。然而，还有一些问题需要进一步研究和改进，如扩大样本范围、控制其他环境因素、拓展稀释倍数范围等。