微生物傳感器快速測定法在生化需氧量測定中的應用
摘 要：本文探討了用微生物傳感器快速測定法對水中BOD的測定。實驗表明，該方法的各項技術指標均達到國 家規范要求，為BOD的測定提供了一種簡便、可行的新方法。
1 前言
水中BOD是評價水體富營養化時的重要指標之一，一般采用國家標準GB/T 7488-1987的方法進行測定，該方法分析周期長，對實驗人員的操作技術要求比較高，對于比較緊急的樣品往往不能及時報出數據，無法滿足客戶的要求;用微生物傳感器快速測定法安全可靠，精密度好，準確度高,能在較短時間內完成樣品的分析，及時報出分析數據。目前在國內是一種新方法，可用于地面水、飲用水及廢水等的BOD測定，實驗結果令人滿意，值得推廣。
2 方法原理［1］
BOD微生物傳感器是由氧電極和微生物菌膜構成，當含有飽和溶解氧的水樣與微生物傳感器接觸，水樣中溶解性氧可生化降解的有機物受到微生物菌膜中菌種的作用，使擴散到氧電極表面上的質量減少，當水樣中可生化降解的有機物向菌膜擴散速度(質量)達到恒定時，此時擴散到氧電極表面上氧的質量也達到恒定，因此產生了一個恒定電流，由于恒定電流與水樣中可生化降解的有機物濃度的差值與氧的減少量存在定量關系，據此可換算出水樣中生物化學需氧量。
3 主要儀器和試劑
3.1主要儀器：賽普公司220B型微生物傳感器BOD快速測定儀。
3.2 試劑：分析過程中全部實驗用水均使用純水，試劑均為分析純以上。所用玻璃儀器均需以鹽酸或硫酸(?＝20％)浸泡一晝夜，用水反復沖洗，最后用純水沖洗干凈。
3.2.1 0.5mol/l磷酸緩沖溶液:
3.2.2 0.5mol/l鹽酸溶液。
3.2.3 20g/l 氫氧化鈉溶液。
3.2.4 5000mg/l BOD 標準溶液。
4 實驗步驟
4.1儀器條件［2］。開機，調節響應溫度至33℃，用0.005mol/l磷酸鹽緩沖溶液清洗微生物傳感器，使初始電流I0保持穩定。
4.2工作曲線及樣品分析。選擇方法文件，編寫樣品名稱文件，編寫質量控制表，確定稀釋倍數，待初始電流平穩后進行曲線繪制和樣品分析。
5 結果與討論
5.1由0.005mol/l磷酸鹽緩沖溶液逐級稀釋，配制成濃度為0.0mg/l、5.0mg/l、10.0mg/l、25mg/l、50mg/l的BOD標準系列。進行上機分析，以濃度標準液對應的電流差值ΔI繪制工作曲線，實驗進行多次，值均在0.9993～1.0000之間，線性符合要求。
5.2 方法的檢出限
對24個低濃度樣品作全程序平行測定，并取4.6倍的標準偏差［3］得出本方法最低檢出限為1.4mg/l。
5.3 方法的精密度和準確度
對某廢水的低、中、高三個點位進行五次平行測定，相對標準偏差在3.1%～4.1%之間，加標回收率在93.0%～98.0%之間，對編號為00222國家標準樣品進行測定，平均值為98.8mg/l，相對誤差為3% 。
表1 精密度統計
測量值mg/l 平均值
mg/l SD RSD%
4.8 5.3 5.2 5.1 4.9 5.06 0.207 4.1
24.0 24.4 24.9 26.0 25.3 24.92 0.780 3.1
47.9 46.9 50.5 51.0 48.3 48.92 1.756 3.6
表2 準確度統計
樣品編號 樣品濃度mg/l 加標后濃度mg/l 加標回收率%
1 7.5 17.1 96.0
2 12.3 22.1 98.0
3 18.6 27.9 93.0
4 11.4 20.9 95.0
5 28.1 37.8 97.0
注：
1、加標回收率=(加標后濃度-加標前濃度)×100%/加標量
2、加標量：1ml 500mg/l標準物質。
5.4 分析結果和傳統稀釋與接種法比較
為了檢驗微生物快速分析法測定分析的結果與傳統方法的相關性，任選某廢水相同時間、相同點位的樣品用微生物快速法與BOD5進行比較。結果(見表3)相對偏差小于10%，證明數據合理，方法可靠。
點位 微生物快速法測量值mg/l 傳統法BOD5 mg/l 相對偏差 %
1# 2.7 3.2 8.5
2# 15.1 14.5 2.0
3# 21.5 22.3 1.8
4# 25.4 24.2 2.4
5# 40.3 47.1 7.7
6# 33.8 37.8 5.6
7# 106.3 103.5 1.3
5.5 響應溫度和響應時間對結果的影響
本實驗所要求的響應溫度和響應時間是關鍵條件，否則都會使測定結果偏低，工作曲線也達不到要求，當溫度過高或過低時，微生物的活性受到制約。33℃為最佳溫度設定，冬天可設置到34℃。當響應時間過低時，還沒有來得及反應，到八分鐘之后趨于平衡。
5.6 pH值的影響
由于儀器的微生物傳感器，對pH值在4～10之間的被測樣品有最佳的響應，因此，測定前先將待測樣品調節其pH約為7，后加緩沖溶液，如果超出則影響微生物的活性，從而使結果偏高。
5.7 其他干擾
對于醫院廢水(含余氯)和電鍍廢水、線路板廢水等樣品，由于含對微生物膜內菌種有毒害作用的Cu、Zn、Cd、Cr、Hg、Ce、Pb、Sn等離子，經初步探索, 用本方法會產生較大的誤差，建議采用傳統稀釋接種法進行測定。對于海洋樣品，由于鹽度對膜內菌群也有毒害作用，不能用此方法，建議用傳統方法(五日培養法)進行測定。
6 結論
本實驗采用微生物快速分析方法測定水質中的BOD含量,精密度好，準確度高，克服了傳統方法繁瑣復雜、耗時、費力等缺點，是一種先進、可靠的分析方法。但是有一定局限性,對于醫院廢水(含余氯)和電鍍廢水、線路板廢水、海洋等樣品用本方法會產生較大誤差,有待進一步探討研究。
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