YSI 4010-1W（YSI5000）用于農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測中農(nóng)田退水 BOD 與溶氧同步分析方案
上海儀器網(wǎng) / 2025-09-30
一、方案背景與目的?
農(nóng)業(yè)面源污染中，農(nóng)田退水（含化肥、農(nóng)藥殘留及秸稈腐解物）的生化需氧量（BOD）與溶解氧（DO）是評(píng)估水體污染程度與自凈能力的關(guān)鍵指標(biāo)。BOD 過高會(huì)導(dǎo)致水體缺氧，引發(fā)水生生物死亡；DO 過低則反映水體凈化能力衰退。傳統(tǒng)檢測需分別使用 BOD 培養(yǎng)箱與溶氧儀，操作繁瑣且無法同步反映水質(zhì)動(dòng)態(tài)。YSI 4010-1W（YSI5000）臺(tái)式溶氧 / BOD 測定儀具備BOD 與 DO 同步檢測、BOD5 自動(dòng)計(jì)算、±0.1mg/L 溶氧精度功能，可快速完成農(nóng)田退水分析。本方案依據(jù) HJ 505-2009《水質(zhì) 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法》，建立農(nóng)田退水 BOD 與 DO 同步監(jiān)測流程，為農(nóng)業(yè)面源污染防控與水體修復(fù)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。?
二、實(shí)驗(yàn)原理?
YSI 4010-1W 基于熒光法測溶氧與壓差法測 BOD：溶氧檢測中，儀器探頭熒光物質(zhì)受激發(fā)光照射后，與水體中氧氣發(fā)生猝滅反應(yīng)，通過熒光強(qiáng)度變化計(jì)算 DO 濃度；BOD 檢測時(shí)，密封樣品瓶內(nèi)微生物分解有機(jī)物消耗氧氣，產(chǎn)生的二氧化碳被吸收劑吸收，導(dǎo)致瓶內(nèi)壓力下降，儀器通過壓力變化與時(shí)間的關(guān)系，結(jié)合 DO 初始值，自動(dòng)換算 BOD5（五日生化需氧量）。儀器內(nèi)置溫度補(bǔ)償功能（0-40℃），可消除水溫對(duì)農(nóng)田退水（常隨環(huán)境溫度波動(dòng)）檢測結(jié)果的影響，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。?
三、實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備?
1. 實(shí)驗(yàn)材料?
- 樣品：農(nóng)田退水（采集自稻田、菜地排水口，雨后 24 小時(shí)內(nèi)取樣）；?
- 試劑：BOD 稀釋水（用超純水配制，含磷酸鹽緩沖液、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鐵，溶解氧≥8mg/L）、接種液（取自未受污染的河水，培養(yǎng) 24 小時(shí)）、氫氧化鈉吸收劑（20%，用于吸收 BOD 檢測中產(chǎn)生的二氧化碳）；?
- 耗材：BOD 專用密封瓶（250mL，適配儀器）、0.45μm 水系濾膜、采樣瓶（1L，棕色）、移液管（10mL/50mL/100mL）。?
2. 核心設(shè)備?
- 便攜式冷藏箱（4-8℃，用于樣品運(yùn)輸）、電子天平（精度 0.1g）、磁力攪拌器、恒溫水浴鍋（20℃±1℃）。?
四、實(shí)驗(yàn)操作流程?
1. 樣品采集與預(yù)處理?
- 采樣點(diǎn)布設(shè)：在農(nóng)田排水口、退水匯入溝渠處及下游 500m 處各設(shè) 1 個(gè)采樣點(diǎn)，用采樣瓶采集表層水（水面下 0.5m），每點(diǎn)采集 3 份平行樣（1L / 份），立即放入冷藏箱；?
- 樣品預(yù)處理：樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，若渾濁需經(jīng) 0.45μm 濾膜過濾（去除懸浮顆粒物，避免堵塞儀器管路）；若 DO＜2mg/L 或 BOD 預(yù)計(jì)＞20mg/L，用 BOD 稀釋水稀釋（稀釋倍數(shù)根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定，通常 1:5-1:20），并加入適量接種液（10mL/L 樣品），攪拌均勻。?
2. 儀器校準(zhǔn)與參數(shù)設(shè)定?
- 溶氧校準(zhǔn)：打開儀器電源，將溶氧探頭放入飽和溶氧水中（20℃恒溫水浴，通入空氣 30 分鐘），按 “校準(zhǔn)” 鍵，儀器自動(dòng)完成 DO 校準(zhǔn)（校準(zhǔn)值約 9.08mg/L）；?
- BOD 參數(shù)設(shè)定：進(jìn)入 BOD 檢測界面，設(shè)檢測周期 5 天（BOD5）、溫度 20℃（標(biāo)準(zhǔn)溫度）、樣品體積 200mL、稀釋倍數(shù)（按預(yù)處理情況輸入），開啟 “自動(dòng)計(jì)算 BOD5” 功能。?
3. BOD 與 DO 同步檢測?
- DO 測定：將校準(zhǔn)后的溶氧探頭插入預(yù)處理后的樣品中，攪拌 1 分鐘，待讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄 DO 初始值（DO?），儀器自動(dòng)保存數(shù)據(jù)；?
- BOD 測定：取 200mL 預(yù)處理樣品注入 BOD 密封瓶，加入 2mL 氫氧化鈉吸收劑（置于瓶內(nèi)小杯），蓋緊密封蓋，放入儀器 BOD 檢測模塊，啟動(dòng)檢測程序；?
- 過程監(jiān)測：儀器每日自動(dòng)記錄瓶內(nèi)壓力變化與 DO 剩余值，5 天后自動(dòng)計(jì)算并顯示 BOD5 結(jié)果；期間若需實(shí)時(shí)監(jiān)測 DO 變化，可隨時(shí)取出溶氧探頭復(fù)測（每次復(fù)測后需用超純水清洗探頭）。?
4. 數(shù)據(jù)導(dǎo)出與分析?
- 檢測結(jié)束后，通過儀器數(shù)據(jù)接口連接電腦，導(dǎo)出 DO 初始值、每日 DO 變化、BOD5 結(jié)果及對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)信息；?
- 分析指標(biāo)：若農(nóng)田退水 BOD5＞10mg/L、DO＜5mg/L，判定為輕度污染；BOD5＞20mg/L、DO＜3mg/L，判定為重度污染，需追溯污染源頭（如過量施肥、秸稈隨意丟棄）。?
五、關(guān)鍵注意事項(xiàng)?
- 樣品時(shí)效性：農(nóng)田退水采樣后需在 6 小時(shí)內(nèi)完成檢測，若延遲需 4℃冷藏，且不超過 24 小時(shí)，避免微生物活動(dòng)導(dǎo)致 BOD 與 DO 變化；?
- 探頭維護(hù)：溶氧探頭每周用 10% 鹽酸溶液浸泡 30 分鐘（去除表面污垢），每月校準(zhǔn) 1 次；BOD 檢測模塊每次使用后用超純水沖洗管路，防止殘留樣品堵塞；?
- 稀釋與接種：稀釋水需提前曝氣 24 小時(shí)（確保溶氧充足）；接種液需每月更換，避免微生物活性下降影響 BOD 檢測結(jié)果；?
- 環(huán)境控制：BOD 檢測期間，實(shí)驗(yàn)室溫度需保持 20℃±1℃，避免溫度波動(dòng)導(dǎo)致微生物代謝速率變化，影響 BOD5 計(jì)算精度。?
六、檢測效果驗(yàn)證?
- 精度驗(yàn)證：對(duì)同一樣品平行檢測 6 次，DO 初始值為 6.2±0.1mg/L（RSD=1.6%），BOD5 為 15.3±0.4mg/L（RSD=2.6%），符合儀器精度要求；?
- 準(zhǔn)確度驗(yàn)證：用 BOD 標(biāo)準(zhǔn)樣品（100mg/L）按本方案檢測，BOD5 測定值為 98.5±2.1mg/L，相對(duì)誤差 1.5%，滿足 HJ 505-2009 要求；?
- 實(shí)用性驗(yàn)證：在某稻田退水監(jiān)測中，儀器同步檢測出雨后 BOD5 從 8mg/L 升至 22mg/L，DO 從 7mg/L 降至 2.8mg/L，及時(shí)反映施肥后雨水沖刷導(dǎo)致的污染加劇，為農(nóng)田排水管控提供數(shù)據(jù)支持。?
