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  • 微生物知識拓展:生化需氧量不可不知的三種檢測方法

    化學需氧量

    化學需氧量:化學需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以化學方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質的量,它是一個重要的而且能較快測定的有機物污染參數,常以符號COD表示在地表水及污水中,  化學需氧量分別對應高錳酸鹽指數(permanganate index, CODMn) 和化學需氧量(chemical oxygen demand, CODCr) 兩個指標,即采用高錳酸鉀或重鉻酸鉀作為氧化劑氧化水中還原性的耗氧污染物,  以消耗的氧化劑的量折算成相當于消耗溶解氧的量. 

    生物需氧量

    生物需氧量(常記為BOD)是指在一定條件下,微生物分解存在于水中的可生化降解有機物所進行的生物化學反應過程中所消耗的溶解氧的數量。以毫克/升或百分率、ppm表示。它是反映水中有機污染物含量的一個綜合指標。BOD值越高, 表明水中污染物被自身水環境中微生物降解的風險越高, 越容易導致水環境溶解氧急劇降低, 造成一系列的生態問題,例如魚蝦**等。

    很顯然,  以化學氧化劑處理水樣通過當量折算獲得的耗氧量與采用環境微生物利用溶解氧生物氧化水樣污染物所直接獲得的溶解氧消耗量相比, BOD 監測更為客觀、直接及環保,因此更重要。

    五日培養法

    現行常規的測量方法為五日培養法,是指將待測水樣在密閉、恒溫的條件下培養五日,  利用水樣中固有的微生物種群對可生物氧化的污染物進行生化降解,  計算水樣培養前后溶解氧含量的變化差值,  因此所得結果稱為五日生化需氧(BOD5),相應地還有BOD10、BOD20 。

    這種方法需要多梯度稀釋,  受干擾因素多、耗時長、不能及時反映水質變化、無法及時有效地預警突發水污染事件. 


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    微生物傳感器

    將實驗室內預先培養好的已知種類的微生物菌種通過固定化材料包埋成膜,  覆蓋在DO傳感探頭表面構成微生物傳感器。測量水樣前,  微生物傳感器一般置于不含有機物的磷酸鹽緩沖溶液中以維持微生物膜的活性。此時,微生物傳感器所測量得到的氧含量代表磷酸鹽緩沖液的DO濃度.  當向緩沖液中加入有機基質時,  加入的有機物引起固定化微生物耗氧呼吸強度增加,  導致滲透過微生物膜的DO濃度降低.通過比較微生物傳感器對所加入的標樣與水樣所測得的DO變化差值計算水樣BOD.

    微信圖片_20190105105017.jpg


    原位生長微生物膜在線BOD檢測新技術

    本方法中,以待測水樣中固有的微生物為源,以特制的功能化的管路內壁為基底,基于流動檢測體系,實現水樣微生物在管路基底表面的逐層生長進而構建原位生長的微生物膜反應器.以空氣飽和水樣的溶解氧含量為初始計算依據,當水樣在流經微生物膜反應器時,微生物膜利用水樣中的溶解氧生物降解耗氧污染物,再以溶解氧傳感器檢測水樣流出微生物膜反應器時的溶解氧含量為測量信號,計算微生物膜反應器的短時耗氧量,通過與標準樣品比較從而計算水樣BOD含量。


      微生物傳感器使用的微生物如果與被測水質中含有的微生物不同,則檢測值會有較大偏差,這是普通微生物傳感器加工的重大缺陷,而使用原位生長微生物膜則可以消除這種影響,但是由于使用了多種微生物,甚至是不熟悉的微生物,因此在加工過程中難免影響微生物組成及固定化影響微生物的活性,因此必然存在一定檢測重現性差的情況。

      一種檢測方法要想實現商業化應用,需要解決穩定性、靈敏度、檢測范圍、抗干擾性、特異性等技術要求,而穩定性往往是微生物傳感器的巨大障礙,因為微生物的活性和數量很難與水體的微生物活性及數量優質一致。

      5日培養法,雖然需要的時間久,但是檢測值與實際更接近,因此可以算作BOD檢測的金標準。而其他方法推廣前要經過長期的與5日培養法進行對照分析,從而給出穩定的檢測時段或校準方法。

      之前本公號介紹過發光**,這種菌與水質污染或毒性有非常顯著的對映關系,因此發光**傳感器目前是研究的熱點。


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