生化需氧量测定的影响因素及精准分析策略

在环境科学与工程领域，生化需氧量测定技术的可靠性直接关系到水质评价的科学性。传统五日生化需氧量（ BOD₅ ）测定法依赖微生物代谢过程，其反应速率受接种微生物种群结构、溶解氧浓度及底物可利用性等动态因素制约，加之不同实验室操作规范差异，数据离散度问题长期存在。伴随环境监测智能化、标准化发展趋势，如何突破BOD 测定中的技术瓶颈，构建多因素协同作用下的精准分析体系，已成为当前环境分析化学领域亟待解决的关键问题，对推动环境监测技术革新具有重要现实意义。

一、生化需氧量测定的影响因素

（一）温度因素

温度对微生物活性及生化反应速率影响显著。在不同温度条件下，微生物分解有机物的速度不同，从而导致生化需氧量测定结果出现偏差[1]。一般来说，温度在 20% 左右时，微生物活性较为稳定，生化需氧量测定结果相对准确。当温度偏离这一范围，如温度降低至 10% ，微生物活性减弱，分解有机物的速率下降，测得的生化需氧量数值偏低；温度升高至 30% ，部分微生物可能因不适宜高温环境而活性降低，同样影响测定准确性（见表 1）。

表 1：不同温度对微生物活性及生化需氧量测定结果的影响

（二）操作因素

操作过程中的规范程度直接关系到测定结果的准确性。稀释倍数的选择、接种液的添加量以及培养过程中的密封性等操作环节，都可能引入误差。例如，稀释倍数过大，会导致微生物与有机物接触不充分，生化需氧量测定值偏低；接种液添加量不准确，若添加过多，微生物数量过多，前期消耗氧气过快，后期可能因营养不足而停止反应，影响测定结果；培养过程中若密封性不佳，外界氧气进入或内部气体逸出，都会干扰测定结果。

（三）样品特性因素

样品本身的成分和特性对生化需氧量测定影响较大。样品中含有抑制微生物生长的物质，如重金属离子、有毒化学物质等，会抑制微生物的代谢活动，使生化需氧量测定值偏低。此外，样品的浑浊度、酸碱度等也会影响测定。例如，样品酸性过强或碱性过强，超出微生物适宜的酸碱环境（pH 值 6.5 - 8.5），微生物活性受到抑制，从而影响生化需氧量的测定（见表 2）。

表 2：样品特性对生化需氧量测定的影响及作用机制

二、生化需氧量测定精准分析策略

（一）优化环境条件

严格控制测定过程中的环境温度，将培养温度恒定在 20±1^∘C ，可采用高精度恒温培养箱，并定期对设备进行校准和维护，确保温度稳定。建议使用带有 PID（比例 - 积分 - 微分）控制功能的培养箱，其温度控制精度可达 ±0.1°C 。同时，保持培养环境的洁净，将培养箱放置在无尘实验室中，定期对培养箱内部进行清洁消毒，避免外界污染物对样品造成干扰，减少因环境因素导致的测定误差。此外，还需控制实验室的湿度和光照条件，避免极端湿度影响微生物生长，防止光照引起某些物质的光化学反应影响测定结果[2]。

（二）规范操作流程

为规范稀释与接种法的操作，需先制定标准化操作流程并对操作人员开展专业培训，确保各环节严格执行；选定稀释倍数时结合经验公式与预实验，以生活污水为例，稀释后若 pH 不在 6 - 8 范围，用盐酸溶液或氢氧化钠溶液调至该区间，同时依据溶解氧消耗确定最优稀释倍数；准确控制接种液加入量，采用经计量认证、移液误差限制在 ±1 的高精度移液器，经多次标定精准移液；在培养操作中，选取配备橡胶塞、金属丝等特制密封结构的 BOD 培养瓶。培养开始前，将培养瓶倒置并置于水中，通过观察是否有气泡产生来检验并保证其密封性能良好。

（三）预处理样品

对于含抑制微生物生长的物质样品需要预处理。抑制物质可以通过物理、化学或者生物等手段来清除或者减少。对于含重金属离子的样品，可通过添加沉淀剂（如硫化钠）使其沉淀后过滤；对含酚类和其他有毒有机物试样，可用活性炭吸附或者蒸馏处理。对于酸碱度不合适的样本，可以使用缓冲溶液将其 pH 值调整到 6.5-8.5 的适宜范围，常用的缓冲溶液包括磷酸盐缓冲液和硼酸盐缓冲液。对于那些浑浊度较高的样本，可以选择离心或过滤的方式进行处理，但在此过程中需要特别注意避免因过度处理导致的有机物损失，推荐使用 0.45μm 的滤膜来完成过滤工作，以及滤膜的预实验以保证在过滤过程中不吸附过多的有机物而影响检测结果[3]。

（四）仪器校准与质量控制

为确保生化需氧量测定仪器的测量准确性，需要定期校准和维护用于测定生化需氧量的设备。以培养箱为例，培养箱温度标定，可以采用高精度温度计比对并至少按季度标定 1 次。同时，引入质量控制手段，对每一次测定分别设空白对照，平行样，以空白对照来消除环境及试剂的影响，以平行样来检验测定结果是否重复可靠。建议每个样品至少设置 2 个平行样，平行样之间的相对偏差应控制在 10% 以内。如果发现测定结果有很大的偏差，及时找出原因加以改正，可以采用重复测定和更换试剂的办法来检查存在的问题。

三、结语

在环境科学与工程领域，生化需氧量的测定被视为水质评估的核心步骤，但其准确度受到多种因素的动态影响，因此，数据的离散性成为一个迫切需要解决的问题。通过对影响因素的深入分析和精准分析策略的提出，在环境条件优化、操作流程规范、样品前处理到仪器校准和质量控制等方面，形成系统而科学的应对方案。这不仅为生化需氧量测定技术可靠性的提高提供理论支持，也为环境监测技术向智能化和标准化方向发展带来新的生机，有力推动环境分析化学领域的进步。

参考文献：

[1]陈美莹. 稀释与接种法测定五日生化需氧量的影响因素[J].山西 化工,2025,45(05):110-112.

[2]王理,邓谐迪,肖克,等. 生化需氧量(BOD)在线监测仪校准方法研究[J].计量与测试技术,2024,51(06):21-24+28.

[3] 陈艺元.在线生化需氧量监测仪的设计及开发[D].五邑大学,2024.