HJ 505-2009 水質 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法
在長江流域污水處理廠的實驗室里，技術人員將一管接種液緩緩注入稀釋后的水樣中。這個看似簡單的操作，實則是依據國家環境保護標準HJ 505-2009《水質 五日生化需氧量（BOD?）的測定 稀釋與接種法》進行的關鍵步驟。該標準自2009年實施以來，已成為我國環境監測領域測定水體有機污染程度的"黃金法則"，其技術嚴謹性直接影響著水質評價、污染治理及工藝優化的準確性。
一、標準演進：從經驗積累到科學規范
我國BOD?測定標準歷經三次重大修訂：1987年首次發布的GB 7488-87標準確立了基本框架；2009年升級為HJ 505-2009標準，新增檢出限、樣品前處理等技術要求，細化測定步驟及質量保證措施；2025年最新修訂版本進一步強化了硝化抑制、接種液選擇等關鍵環節的技術規范。這一演進軌跡折射出我國水質監測從粗放式管理向精細化治理的轉型需求。
標準修訂的核心突破體現在三個方面：
技術參數精細化：將培養溫度控制精度從±2℃提升至±1℃，溶解氧測量誤差從±0.2mg/L縮小至±0.1mg/L。操作流程標準化：明確規定虹吸法轉移水樣的操作規范，禁止劇烈攪拌以防止溶解氧變化。質量控制體系化：引入測量不確定度評定方法，要求實驗室定期進行質控樣測試，確保數據可靠性。
二、技術原理：微生物代謝的"時間膠囊"
BOD?的測定本質是模擬自然水體中微生物降解有機物的過程。在20℃恒溫條件下，好氧微生物通過氧化分解將含碳有機物轉化為二氧化碳和水，此過程消耗的溶解氧量即反映水體有機污染程度。標準將培養周期設定為5天，基于微生物降解動力學研究：該時段可捕獲約70-80%的總需氧量，兼顧檢測效率與數據代表性。
實驗數據顯示，某化工廢水經5天培養后，BOD?值從初始的1200mg/L降至300mg/L，但硝化反應尚未顯著啟動。若延長至20天培養，BOD??值可達450mg/L，其中硝化階段貢獻約150mg/L。HJ 505-2009標準通過添加丙烯基硫脲（ATU）硝化抑制劑，有效隔離碳化階段與硝化階段的耗氧量，確保BOD?值僅反映碳化過程。
三、操作規范：從樣品采集到結果計算的精密控制
（一）樣品采集與保存
標準規定使用棕色玻璃瓶采樣，采樣前需用待測水樣潤洗容器3次，采樣時讓水樣緩慢溢出容器以排盡空氣。某環境監測站實測數據顯示，未潤洗容器的樣品溶解氧誤差可達0.3mg/L，直接影響BOD?測定結果。采集后的樣品需在24小時內完成檢測，若需短期保存，應置于4℃冷藏且不超過48小時。
（二）稀釋與接種
稀釋倍數的確定是關鍵環節。標準提供兩種方法：
經驗估算法：根據化學需氧量（COD）值估算BOD?期望值，再按表1確定稀釋倍數。例如，某印染廢水COD為800mg/L，按COD/BOD?比值4:1估算，BOD?期望值為200mg/L，對應稀釋倍數為6倍。
實驗測定法：對未知水質樣品，先按1:10、1:20、1:50三個梯度進行預稀釋，培養后選擇耗氧量在2-7mg/L的稀釋倍數進行正式測定。
接種液的選擇直接影響微生物活性。標準規定：
生活污水可直接使用同類污水上清液作為接種液
工業廢水需選用處理該廢水的污水處理廠出水
清潔水體（如湖泊水）可選用表層土壤浸出液或人工培養的混合菌種
某石化企業廢水處理案例顯示，使用未接種的稀釋水樣測得BOD?值為80mg/L，而接種適應該類廢水的復合菌種后，測定值提升至120mg/L，更真實反映廢水可生化性。
（三）培養與測量
培養過程中需嚴格控制環境條件：
溫度：使用高精度恒溫培養箱，溫度波動范圍≤±0.5℃
光照：培養瓶置于暗處，防止藻類光合作用產氧干擾
密封：瓶口涂抹凡士林密封，避免空氣交換導致溶解氧變化
溶解氧測量采用YS-58型溶解氧測定儀，測量前需進行兩點校準（0mg/L和8mg/L）。某實驗室對比實驗顯示，未校準儀器的測量誤差可達±0.5mg/L，而校準后誤差控制在±0.1mg/L以內。
為水樣在培養液中所占比例
某監測站對同一水樣進行6次平行測定，結果范圍為45.2-46.8mg/L，相對標準偏差為1.7%，符合標準要求的重復性誤差≤2.5%的規定。
四、應用場景：從環境監測到工藝優化的多維度實踐
（一）環境監測：水質分級的"標尺"
根據《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002），BOD?是劃分水體污染等級的核心參數：
Ⅰ類水（源頭水）：≤3mg/L
Ⅲ類水（集中式生活飲用水源地二級保護區）：≤4mg/L
Ⅴ類水（農業用水區）：≤10mg/L
2024年長江經濟帶水質監測數據顯示，實施HJ 505-2009標準后，干流BOD?平均值從2019年的4.8mg/L降至3.2mg/L，達到Ⅲ類水質標準的水體比例提升至92%。
（二）工業廢水處理：工藝優化的"指南針"
某制藥企業廢水處理案例顯示，原工藝采用活性污泥法，BOD?去除率僅65%。通過HJ 505-2009標準測定發現，廢水可生化性（BOD?/COD）達0.45，表明適合生物處理。調整工藝參數后，BOD?去除率提升至88%，出水達標率從72%提高至95%。
（三）科研教學：實驗教學的"標準化工具"
新一代智能BOD測定儀已實現"一鍵啟動測量、一鍵生成報告"功能。學生可通過手機APP查看實時測量曲線，直觀理解微生物降解有機物的動力學過程。某高校實驗數據顯示，使用智能設備后，學生操作合格率從68%提升至92%，實驗報告優秀率提高35個百分點。
五、技術展望：智能化與標準化的深度融合
隨著物聯網技術的發展，BOD?監測正從實驗室走向在線化。某企業研發的智能BOD在線監測系統，通過無汞壓差傳感技術實時監測培養瓶內氣體壓力變化，結合云端算法將壓力差值轉化為溶解氧消耗量，實現24小時連續監測。該系統已通過HJ 505-2009標準認證，測量結果與實驗室方法吻合度達98.7%。
未來，BOD?測定技術將呈現兩大發展趨勢：
多參數協同監測：與TOC、氨氮等指標的聯動監測系統正在研發中，可構建更全面的水質評價體系AI賦能預測：基于機器學習的BOD?預測模型已實現提前72小時預警水質變化，為污水處理廠提供決策支持從1987年首版標準到2025年智能化升級，HJ 505-2009標準見證了我國水質監測技術的跨越式發展。在長江大保護、黃河流域生態保護等國家戰略推動下，這一"黃金法則"將繼續守護我國水環境安全，為美麗中國建設提供堅實的技術支撐。
