水体中有机物的种类繁多，不易逐个辨认，因此也难以进行全面的分析。通常采用一种近似的间接处理方法，即利用有机物容易被氧化分解的特性，用某种氧化剂消耗量来间接反映水中有机物的总含量。氧化过程中消耗的氧化剂与有机物的数量呈一定的比例关系。氧化剂的消耗量可换算成水中溶解氧量来表示。因而评价水中有机物的污染状况的常用指标有化学需氧量（COD)、生化需氧量（BOD）和总需氧量（TOD）等。

COD只是一种碳素需氧量，它的氧化范围只包括不含氮的有机物和含氮的有机物中的碳素部分，不包括含氮有机物（如蛋白质）中的氨。对长链有机物也只能部分氧化。对许多
芳烃和毗Q则完全不能氧化。水体中许多还原态的无机物却能包括在化学需氧量之中，例如Cl-就有严重的干扰。COD指标的主要缺点是它不能区分有机物的品种和可被生物氧化的和难被生物氧化的有机物，也不能提供氧化速率大小的任何信息。根据所用氧化剂的不同，COD的测定可分为高锰酸钾法和重铬酸钾法，前者适用于污染程度较轻的水样，而后者适用于各种水样。BOD包含的内容一般也是不含氮有机物和含氮有机物中的碳素部分，因为硝化细菌在一般污水里存在的数量很少，而且在20℃时繁殖速率较慢，对常规生化耗氧量影响不大。

一、实验目的

了解水体化学需氧量和生化需氧量的意义及测定原理，熟练掌握两者的测定方法。

二、实验原理

化学需氧量是指用强氧化剂（如重铬酸钾）在强酸和加热回流条件下对有机物进行氧化，并加人银离子作催化剂，把反应中氧化剂的消耗量换算成氧气量即为化学需氧量，单位为mg/L。

本实验原理为，在强酸性溶液中，用重铬酸钾将水样中的还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁按溶液回滴。根据所消耗的重铬酸钾计算出水样的化学需氧量，单位为mg/L。

生化需氧量是指在好氧条件下，水中有机物由于微生物的作用被氧化分解，在一定期间内所消耗溶解氧的量，单位为mg/L。因为微生物的活动与温度和时间有关，所以测定生化需氧量时必须固定温度和时间，一般以20℃作为测定的标准温度，以5天作为生化氧化的时间。这样测得的结果，称为5日生化需氧量，以BOD5表示。

在实际测定时，只有某些天然水中溶解氧接近饱和，BOD小于4mg/L，才可以直接培养测定。大部分污水和严重污染的天然水要稀释后才能培养测定。稀释的目的是降低水样中
有机物的浓度，使整个分解过程在有足够溶解氧的条件下进行。稀释程度一般以经过5天培养后，消耗溶解氧至少2mg/L，剩余溶解氧至少lmg/L为宜。为了保证培养水样中有足够的溶解氧，稀释水要充氧至饱和或接近饱和。稀释水中应加入一定量的无机营养物质（磷酸盐、钙盐、镁盐和铁盐等），以保证微生物生长时的需要。

对于某些含有不易被一般微生物所分解的有机物的工业废水，需进行微生物的驯化。这种驯化的微生物种群最好从接受该种废水的水体中取得。为此，可以在排水口以下3-8cm处取得水样，经培养接种到稀释水中；也可以人工方法驯化，即采用一定量的生活污水，每天加入一定量待测废水，连续曝气培养，直至培养成含有可分解废水中有机物的微生物种群为止。培养后的菌液用相同方法接种到稀释水中。

在BOD的测定过程中需测定水体溶解氧（DO）的含量于水样中加入硫酸锰和氢氧化钠一，本实验采用碘量法测定水中的DO值。碘量法是基于溶解氧的氧化性能，碘化钾溶液生成三价锰的氢氧化物棕色沉淀。加酸溶解后生成高价锰的氧化物，在碘离子存在下即释放出与溶解氧量相当的游离碘。然后用硫代硫酸钠滴定游离碘，换算出溶解氧量。当溶液溶解氧充足时，其反应式如下：

Mn2+ +2OH－→Mn(OH)2↓（肉色）

Mn(OH)2+½O2→MnO(OH)2↓（棕色）

或Mn(OH)2+½O2+½H2O→Mn(OH)3↓（棕色）

Mn(OH)2十2I-＋4H＋→Mn2++I2+3H2O

或2Mn(OH)3+2I-+6H＋→2Mn2++I2+6H2O

I2十2S2032－→2I一＋S4O62-

三、仪器和试剂

1．仪器

(1）回流装置24mm或29mm标准磨口500mL全玻璃回流装置。球形冷凝管长度为30cm。

(2)加热装置功率大于1.4W/cm²的电热板或电炉，以保证回流液充分沸腾。

(3）酸式滴定管25mL。

(4）恒温培养箱20℃士1C。

(5)溶解氧瓶250mL。

(6）细口玻璃瓶20L。

(7）量筒1000mL。

2．试剂

(1)0.04mo1/L重铬酸钾标准溶液准确称取11.7600g重铬酸钾（预先在105~110℃烘箱中干燥2h，并储存于干燥器中冷却至室温）溶于水中，移至1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。

(2）试亚铁灵指示剂称取1.49g邻二氮菲（C12H8N2·H2O，1，10一菲咯琳），0.695g硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）溶于水中，稀释至100mL，储于棕色试剂瓶中。

(3)0.25mo1/L硫酸亚铁按标准溶液称取98.00g硫酸亚铁按[FeSO4(NH4)2SO4H2O]溶于水中，加入20mL浓硫酸，冷却后稀释至1000mL，摇匀。临用前用重铬酸钾标准溶液标定。

标定方法：吸取25.00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中，用水稀释至250mL,加20mL浓硫酸，冷却后加2-3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁按标准溶液滴定到溶液由黄色经蓝绿色刚变为红褐色为止。

硫酸亚铁按的浓度（mol/L）可由下式计算：

c=c1Vl/6V(8-12)

式中c1——重铬酸钾标准溶液的浓度，mol/L；

Vl——吸取的重铬酸钾标准溶液的体积，mL；

V——消耗的硫酸亚铁钱标准溶液的体积，mL。

(4）硫酸银一硫酸溶液于250mL浓硫酸中加人33.3g硫酸银，放置1.2天，不时摇动使其溶解（每75mL硫酸中含1g硫酸银）。

(5）硫酸汞硫酸汞为结晶状。

(6)硫酸锰溶液取18.2gMnSO4·H2O溶解于蒸馏水中，用水稀释至500mL。此溶液在酸性时，加人碘化钾后，不得析出黄色游离碘。

(7）碱性碘化钾溶液称取25.0g氢氧化钠溶解于100-200mL水中，另称取7.5g碘化钾于100mL蒸馏水中，待氢氧化钠溶液冷却后，将两种溶液合并，混合均匀，用水稀释至500mL。若有沉淀，则放置过夜后倾出上层清液，储存于塑料瓶中并用黑纸包裹避光。

(8)0.5％淀粉溶液称取0.5g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，再用刚煮沸的水冲到100mL。冷却后，加入0.1g水杨酸防腐。

(9)0.lmol/L硫代硫酸钠标准溶液取一12.5g硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O)溶于500mL煮沸放冷的蒸馏水中，浓度约为0.1mol/L。加0.2g氢氧化钠，储存于棕色瓶中。

标定方法：称约0.15g碘酸钾（105℃烘干），放人250mL碘量瓶中，加入100mL蒸馏水，加热使其溶解，再加3g碘化钾及110mL冰醋酸，静置5min，用0.lmol/L硫代硫酸钠溶液滴定释放出的碘，至溶液变为浅黄色，加1mL0.5％淀粉指示剂，继续滴定至刚好无色为止。

将此溶液稀释8倍配成0.0125mol/L的硫代硫酸钠溶液。

硫代硫酸钠浓度（mg/L)＝(碘酸钾用量（g)×1000)/硫代硫酸钠用量（mL)×35.669(8-13)

(10)氯化钙溶液称取27.5g无水氯化钙，溶于水中，稀释至1000mL。

(11）三氯化铁溶液称取0.25g三氯化铁（FeC13.6H20）溶于水中，稀释到1000mL。

(12)硫酸镁溶液称取22.5g硫酸镁(MgSO4·7H20),溶于水中，稀释到1000mL。

(13)磷酸盐缓冲液称取8.5g磷酸二氢钾（KH2PO4),21.75g磷酸氢二钾（K2HPO4),33.4g磷酸氢二钠（Na2HPO4.7H2O）和1.7g氯化按，溶于500mL水中，稀释到1000mL。此溶液pH值应为7.2.

(14)稀释水向20L细口玻璃瓶中装入一定量的蒸馏水，加入一定体积的氯化钙、三氯化铁、硫酸镁和磷酸盐缓冲液，使每升蒸馏水中含有加入上述四种试剂各1mL。稀释水的溶解氧要求达到8mg/L以上，如尚未达到，需将稀释水充氧使之溶解氧接近饱和，然后密闭静置4h后使用。稀释水BOD必须小于0.2mg/L。

(15)接种稀释水可利用生活污水20℃放置24-36h后的上层清液作为接种液，于每升稀释水中加入1-3mL接种液为接种稀释水，对某种特殊工业废水最好加入专门培养驯化过的菌种。

四、实验步骤

1.COD的测定

①吸取50mL的均匀水样（或吸取适量水样用水稀释至50mL，其中COD值为50~400mg/L)，置于500mL磨口锥形瓶中，加入25.00mL重铬酸钾标准溶液，慢慢加入75mL硫酸银一硫酸溶液和数粒玻璃珠（以防暴沸），轻轻摇动锥形瓶，使溶液混匀，加热回流2h.

若水样中氯离子浓度大于30mg/L时，取水样50.00mL，加0.4g硫酸汞和5mL浓硫酸，摇匀，待硫酸汞溶解后，再依次加入25.00mL重铬酸钾标准溶液，75mL硫酸银一硫酸溶液和数粒玻璃珠，加热回流2h。

②冷却后，先用少许水冲洗冷凝管壁，然后取下锥形瓶，再用水稀释至350mL（溶液体积不应小于350mL，否则因酸度太大终点不明显）。

③加2~3滴（约0.10~-0.15mL)试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁按标准溶液滴定到溶液由黄色经蓝绿色刚变为红褐色为止。记录消耗的硫酸亚铁按标准溶液的体积（V1）。

④同时以50mL水作空白，其操作步骤与水样相同，记录消耗的硫酸亚铁按溶液的体积（Vo）。

在上述操作过程中应注意下列事项。

①用本法测定时，0.4g硫酸汞可与40mg氯离子结合，如果氯离子浓度更高，应补加硫酸汞以使其与氯离子的质量比为10:1，如果产生轻微沉淀也不影响测定。如水样中氯离子的含量超过1000mg/L时，则需按其他方法处理。

②回流过程中若溶液颜色变绿，说明水样的化学需氧量太高，应将水样适当稀释后重新测定。

③水样加热回流后，溶液中重铬酸钾剩余量为原加入量的1/5~4/5为宜。

④若水样中含易挥发有机物，在加硫酸银一硫酸溶液时，应在冰浴或冷水浴中进行，或从冷凝管顶端慢慢加入，以防易挥发性物质损失，使结果偏低。

⑤水样中的亚硝酸盐对测定有干扰，每毫克亚硝酸盐氮相当于1.14mg化学需氧量，可按每毫克亚硝酸盐氮加入l0mg氨基磺酸消除。蒸馏水空白中也应加入等量的氨基磺酸。

⑥在某些情况下，如所取水样在10-50mL时，试剂的体积、浓度等进行相应调整。

2.BOD的测定

(1)水样的稀释首先要根据水样中有机物含量来选择适当的稀释倍数。清洁的天然沙和地面水的溶解氧接近饱和，无需稀释，可以直接培养测定。一般水样的稀释比例为：污染严重的水样0.100~1.000(10000~100倍），普通和沉淀过的污水100~500(100~20倍）受污染较轻的河水2500~10000(4~10倍）。如果对水样性质不了解，需要做三个以上稀释倍数。稀释倍数可介于将酸性高锰酸钾法测得的COD值除以4的商（x)，与将重铬酸钾法测得的COD值除以5的商（刃之间，即x＜稀释的倍数＜y。此法对大部分水样选择稀料倍数有较好的参考意义。稀释水应保持在20℃左右，冬季低于20℃应预热，夏季高于20℃应冷却。

按照选定的污水和稀释水（接种稀释水）的比例，用虹吸法先把一定量污水引入1000mL量筒中，再引入所需要量的稀释水（接种稀释水），用特制的搅拌棒在水面下缓慢搅匀（不应产生气泡）。然后用虹吸管将此溶液引入两个预先编好号的溶解氧瓶中，到充满后溢流出少许，盖上瓶盖并加水封。注意瓶内不应有气泡，如有气泡必须轻轻敲击瓶体，使气泡溢出。

另取两个同一编号的溶解氧瓶加入稀释水（接种稀释水）作为空白。

(2)DO的测定水样采集后，为防止溶解氧变动，立即固定样品，方法是用虹吸法把水样转移到溶解氧瓶内，并使水样从瓶口溢流出10S左右，然后用1mL定量移液管插入液面下加入1mL硫酸锰溶液，用同样方法再加入2mL碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，勿使瓶内有气泡，颠倒棍合15次后静置，待棕色絮状沉淀降到瓶的一半时，再颠倒混合几次。轻轻打开溶解氧瓶塞，立即用移液管加入2mL浓硫酸，小心盖好瓶塞，颠倒混合摇匀至沉淀物全部溶解为止，若溶解不完全，可继续加入少量浓硫酸，但此时不可溢出溶液，然后放置暗处5min，用移液管取100mL上述溶液，注入250mL锥形瓶中，用0.0125mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定到溶液呈微黄色，加入1mL淀粉溶液，用硫代硫酸钠继续滴定使蓝色褪去为止，记录用量。

①对每个稀释比的水样，各取一瓶测定当天的溶解氧，另一瓶放入培养箱中，在20℃培养5天，在培养过程中需要每天添加封口水。

②从开始放入培养箱算起，经过5昼夜后，取出水样测定剩余的溶解氧。

五、数据处理

1.COD的含量

COD(mg/L)={（V0－V1）c×8×1000}/V2

式中c——硫酸亚铁按标准溶液的浓度，mol/L；

V1——滴定水样消耗的硫酸亚铁钱标准溶液的体积，mL；

Vo——滴定空白消耗的硫酸亚铁按标准溶液的体积，mL；

100——水样体积，mL。

2.DO的含量

DO(mg/L）={Vc×8×1000}/V2（8-15)

式中c——硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L；

V——滴定时消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL；

100——所取的水样体积，mL。

3.BOD的含量

(1)不经过稀释而直接培养的水样

BOD5(mg/L）=D1一D2

式中D1——培养液在培养前的溶解氧含量，mg/L；

D2——培养液在培养5天后的溶解氧含量，mg/mL。

(2）稀释后培养的水样

BOD5(mg/L)={（D1－D2)－(B1－B2)f1}/f2

式中B1——稀释水（接种稀释水）在培养前的溶解氧含量，mg/L；

B2——稀释水（接种稀释水）在培养后的溶解氧含量，mg/L；

f1——稀释水（接种稀释水）在培养液中所占比例；

f2——水样在培养液中所占比例。

f1,f2的计算：如果培养液的稀释比为3%，即3份水样，97份稀释水，则fl=0.97,f2=0.03。如果2个或3个稀释比培养水样均消耗溶解氧至少2mg/L,剩余的溶解氧至少lmg/L，则取其计算结果的平均值为BOD数值。如果3个稀释比均在上述范围之外，则应调节稀释倍数后重做。