水質(zhì)BOD的測(cè)定為何選用五日作為標(biāo)準(zhǔn)？

提起生化需氧量（BOD），人們首先想到的是“BOD”。這個(gè)下標(biāo)“5”并非隨意寫就，而是凝結(jié)了一百多年實(shí)驗(yàn)、管理與工程的反復(fù)權(quán)衡。為何偏偏是“五天”而不是三天、七天或更短的一天？答案隱藏在微生物學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、行政管理以及全球貿(mào)易的交叉路口。

19世紀(jì)中葉，倫敦污水直排泰晤士河，1858年的“Great Stink”迫使議會(huì)遷址。皇家污水處理委員會(huì)急需一種指標(biāo)來(lái)衡量“有機(jī)污染對(duì)河流氧氣的吞噬速度”。彼時(shí)，化學(xué)家Frankland提出“氧化度”，但化學(xué)氧化無(wú)法模擬生物過(guò)程。直到1912年，英國(guó)皇家污水處理委員會(huì)成員、化學(xué)家William Adeney和微生物學(xué)家William Temple進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：河水在20 ℃下耗氧曲線呈現(xiàn)“前快后慢”的指數(shù)形態(tài)，前五天約占總耗氧量的70 %～80 %，既足夠靈敏，又能顯著減少培養(yǎng)時(shí)間。于是“五日”被寫進(jìn)了1913年英國(guó)污水標(biāo)準(zhǔn)，成為BOD的濫觴。

微生物學(xué)：碳氧化與硝化“錯(cuò)峰”

微生物分解有機(jī)物分為兩個(gè)階段：第一階段（碳氧化）由異養(yǎng)菌主導(dǎo)，5天內(nèi)基本完成；第二階段（硝化）由亞硝化菌、硝化菌接力，通常在第7～10天后才顯著啟動(dòng)。若培養(yǎng)時(shí)間過(guò)短（如1～3天），碳氧化尚未充分，結(jié)果偏低；過(guò)長(zhǎng)（如7～10天）則硝化干擾陡增，數(shù)據(jù)偏高且重現(xiàn)性差。20 ℃±1 ℃、5天恰好讓碳氧化“唱主角”，硝化“尚未登場(chǎng)”，從而得到穩(wěn)定可比的數(shù)據(jù)。

美國(guó)公共衛(wèi)生署（USPHS）1936年的一項(xiàng)大規(guī)模比對(duì)研究表明：在同一條河流連續(xù)采樣365天，BOD的標(biāo)準(zhǔn)偏差與BOD、BOD相比最小，而與BOD相比又顯著降低誤判率。換言之，5天是在“數(shù)據(jù)可靠性”與“等待成本”之間找到的最佳拐點(diǎn)。再延長(zhǎng)兩天，誤差僅降低6 %，卻增加40 %的時(shí)間成本；縮短至3天，誤差陡升18 %，得不償失。

1913年英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、1936年美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、1951年ISO 5815、1971年歐盟指令，再到1989年我國(guó)GB 7488，均將BOD列為強(qiáng)制項(xiàng)目。一旦寫入法規(guī)，任何改動(dòng)都需重新修訂成千上萬(wàn)份排放許可證、環(huán)評(píng)報(bào)告與貿(mào)易合同。正如ISO技術(shù)報(bào)告所言：“五日并非科學(xué)最優(yōu)，卻是全球法規(guī)體系的最小公約數(shù)。”

污水廠設(shè)計(jì)與運(yùn)行的節(jié)拍器

活性污泥法的設(shè)計(jì)參數(shù)——污泥齡、曝氣時(shí)間、回流比——均以BOD?為基準(zhǔn)。若改為BOD?，需重新標(biāo)定動(dòng)力學(xué)常數(shù)；改為BOD，則曝氣池容積需增加15 %，投資隨之飆升。5天恰好與污水廠最常見的“水力停留時(shí)間”形成默契：今天進(jìn)水，五天后流出，實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)與工程周期天然同步。

在線BOD自動(dòng)分析儀、在線紫外光譜法、OUR呼吸儀可在數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)內(nèi)給出結(jié)果，但全球監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、法律條文仍以BOD為錨點(diǎn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在2021年的技術(shù)展望中坦言：“除非出現(xiàn)全球同步的法規(guī)遷移，五日仍將在未來(lái)30年內(nèi)保持其標(biāo)準(zhǔn)地位。”