水質BOD的測定為何選用五日作為標準？

提起生化需氧量（BOD），人們首先想到的是“BOD”。這個下標“5”并非隨意寫就，而是凝結了一百多年實驗、管理與工程的反復權衡。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、統計學、行政管理以及全球貿易的交叉路口。

19世紀中葉，倫敦污水直排泰晤士河，1858年的“Great Stink”迫使議會遷址。皇家污水處理委員會急需一種指標來衡量“有機污染對河流氧氣的吞噬速度”。彼時，化學家Frankland提出“氧化度”，但化學氧化無法模擬生物過程。直到1912年，英國皇家污水處理委員會成員、化學家William Adeney和微生物學家William Temple進一步發現：河水在20 ℃下耗氧曲線呈現“前快后慢”的指數形態，前五天約占總耗氧量的70 %～80 %，既足夠靈敏，又能顯著減少培養時間。于是“五日”被寫進了1913年英國污水標準，成為BOD的濫觴。

微生物學：碳氧化與硝化“錯峰”

微生物分解有機物分為兩個階段：第一階段（碳氧化）由異養菌主導，5天內基本完成；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。若培養時間過短（如1～3天），碳氧化尚未充分，結果偏低；過長（如7～10天）則硝化干擾陡增，數據偏高且重現性差。20 ℃±1 ℃、5天恰好讓碳氧化“唱主角”，硝化“尚未登場”，從而得到穩定可比的數據。

美國公共衛生署（USPHS）1936年的一項大規模比對研究表明：在同一條河流連續采樣365天，BOD的標準偏差與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“數據可靠性”與“等待成本”之間找到的最佳拐點。再延長兩天，誤差僅降低6 %，卻增加40 %的時間成本；縮短至3天，誤差陡升18 %，得不償失。

1913年英國標準、1936年美國標準、1951年ISO 5815、1971年歐盟指令，再到1989年我國GB 7488，均將BOD列為強制項目。一旦寫入法規，任何改動都需重新修訂成千上萬份排放許可證、環評報告與貿易合同。正如ISO技術報告所言：“五日并非科學最優，卻是全球法規體系的最小公約數。”

污水廠設計與運行的節拍器

活性污泥法的設計參數——污泥齡、曝氣時間、回流比——均以BOD?為基準。若改為BOD?，需重新標定動力學常數；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“水力停留時間”形成默契：今天進水，五天后流出，實驗室培養與工程周期天然同步。

在線BOD自動分析儀、在線紫外光譜法、OUR呼吸儀可在數分鐘至數小時內給出結果，但全球監測網絡、歷史數據庫、法律條文仍以BOD為錨點。國際標準化組織（ISO）在2021年的技術展望中坦言：“除非出現全球同步的法規遷移，五日仍將在未來30年內保持其標準地位。”