微生物传感器快速测定法在生化需氧量测定中的应用
摘 要：本文探讨了用微生物传感器快速测定法对水中BOD的测定。实验表明，该方法的各项技术指标均达到国 家规范要求，为BOD的测定提供了一种简便、可行的新方法。
1 前言
水中BOD是评价水体富营养化时的重要指标之一，一般采用国家标准GB/T 7488-1987的方法进行测定，该方法分析周期长，对实验人员的操作技术要求比较高，对于比较紧急的样品往往不能及时报出数据，无法满足客户的要求;用微生物传感器快速测定法安全可靠，精密度好，准确度高,能在较短时间内完成样品的分析，及时报出分析数据。目前在国内是一种新方法，可用于地面水、饮用水及废水等的BOD测定，实验结果令人满意，值得推广。
2 方法原理［1］
BOD微生物传感器是由氧电极和微生物菌膜构成，当含有饱和溶解氧的水样与微生物传感器接触，水样中溶解性氧可生化降解的有机物受到微生物菌膜中菌种的作用，使扩散到氧电极表面上的质量减少，当水样中可生化降解的有机物向菌膜扩散速度(质量)达到恒定时，此时扩散到氧电极表面上氧的质量也达到恒定，因此产生了一个恒定电流，由于恒定电流与水样中可生化降解的有机物浓度的差值与氧的减少量存在定量关系，据此可换算出水样中生物化学需氧量。
3 主要仪器和试剂
3.1主要仪器：赛普公司220B型微生物传感器BOD快速测定仪。
3.2 试剂：分析过程中全部实验用水均使用纯水，试剂均为分析纯以上。所用玻璃仪器均需以盐酸或硫酸(?＝20％)浸泡一昼夜，用水反复冲洗，最后用纯水冲洗干净。
3.2.1 0.5mol/l磷酸缓冲溶液:
3.2.2 0.5mol/l盐酸溶液。
3.2.3 20g/l 氢氧化钠溶液。
3.2.4 5000mg/l BOD 标准溶液。
4 实验步骤
4.1仪器条件［2］。开机，调节响应温度至33℃，用0.005mol/l磷酸盐缓冲溶液清洗微生物传感器，使初始电流I0保持稳定。
4.2工作曲线及样品分析。选择方法文件，编写样品名称文件，编写质量控制表，确定稀释倍数，待初始电流平稳后进行曲线绘制和样品分析。
5 结果与讨论
5.1由0.005mol/l磷酸盐缓冲溶液逐级稀释，配制成浓度为0.0mg/l、5.0mg/l、10.0mg/l、25mg/l、50mg/l的BOD标准系列。进行上机分析，以浓度标准液对应的电流差值ΔI绘制工作曲线，实验进行多次，值均在0.9993～1.0000之间，线性符合要求。
5.2 方法的检出限
对24个低浓度样品作全程序平行测定，并取4.6倍的标准偏差［3］得出本方法最低检出限为1.4mg/l。
5.3 方法的精密度和准确度
对某废水的低、中、高三个点位进行五次平行测定，相对标准偏差在3.1%～4.1%之间，加标回收率在93.0%～98.0%之间，对编号为00222国家标准样品进行测定，平均值为98.8mg/l，相对误差为3% 。
表1 精密度统计
测量值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 准确度统计
样品编号 样品浓度mg/l 加标后浓度mg/l 加标回收率%
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、加标回收率=(加标后浓度-加标前浓度)×100%/加标量
2、加标量：1ml 500mg/l标准物质。
5.4 分析结果和传统稀释与接种法比较
为了检验微生物快速分析法测定分析的结果与传统方法的相关性，任选某废水相同时间、相同点位的样品用微生物快速法与BOD5进行比较。结果(见表3)相对偏差小于10%，证明数据合理，方法可靠。
点位 微生物快速法测量值mg/l 传统法BOD5 mg/l 相对偏差 %
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 响应温度和响应时间对结果的影响
本实验所要求的响应温度和响应时间是关键条件，否则都会使测定结果偏低，工作曲线也达不到要求，当温度过高或过低时，微生物的活性受到制约。33℃为最佳温度设定，冬天可设置到34℃。当响应时间过低时，还没有来得及反应，到八分钟之后趋于平衡。
5.6 pH值的影响
由于仪器的微生物传感器，对pH值在4～10之间的被测样品有最佳的响应，因此，测定前先将待测样品调节其pH约为7，后加缓冲溶液，如果超出则影响微生物的活性，从而使结果偏高。
5.7 其他干扰
对于医院废水(含余氯)和电镀废水、线路板废水等样品，由于含对微生物膜内菌种有毒害作用的Cu、Zn、Cd、Cr、Hg、Ce、Pb、Sn等离子，经初步探索, 用本方法会产生较大的误差，建议采用传统稀释接种法进行测定。对于海洋样品，由于盐度对膜内菌群也有毒害作用，不能用此方法，建议用传统方法(五日培养法)进行测定。
6 结论
本实验采用微生物快速分析方法测定水质中的BOD含量,精密度好，准确度高，克服了传统方法繁琐复杂、耗时、费力等缺点，是一种先进、可靠的分析方法。但是有一定局限性,对于医院废水(含余氯)和电镀废水、线路板废水、海洋等样品用本方法会产生较大误差,有待进一步探讨研究。
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