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水質生化需氧量（BOD）的測定微生物傳感器快速測定法

2009/4/30 [4003]

水質生化需氧量（BOD）的測定微生物傳感器快速測定法

1 主題內容和適用范圍
1.1 主題內容
本標準規定了測定水和污水中生化需氧量（BOD）的微生物傳感器快速測定法。本標準規定的生物化學需氧量是指水和污水中溶解性可生化降解的有機物在微生物作用下所消耗溶解氧的量。
1.2 適用范圍
本方法適用于地表水、生活污水和不含對微生物有明顯毒害作用的工業廢水中BOD的測定。
1.3 干擾及消除
水中以下物質對本方法測定不產生明顯干擾的zui大允許量為：CO2+ 5mg/L；Mn2+ 5mg/L；Zn2+ 4mg/L；Fe2+ 5mg/L；Cu2+ 2mg/L；Hg2+ 5mg/L；pb2+ 5mg/L；Cd2+ 5mg/L；Cr6+ 0.5mg/L；CN- 0.05mg/L；懸浮物250mg/L。對含有游離氯或結合氯的樣品可加入1.575g/L的亞硫酸鈉溶液使樣品中游離氯或結合氯失效，應避免添加過量。對微生物膜內菌種有毒害作用的高濃度殺菌劑、農藥類的污水不適用本測定方法。
2 術語
2.1 生化需氧量
在一定條件下，微生物分解存在于水中的某些可被氧化物質，特別是有機物所進行的生物化學過程中消耗溶解氧的量。
2.2 微生物菌膜
將絲孢酵母菌在保持其生理機能的狀態下封人膜中，稱之為微生物菌膜或固定化微生物膜。
2.3 微生物傳感器
微生物傳感器是由氧電極和固定化微生物膜組成。可檢測微生物在降解有機物時引起的氧濃度的變化。
2.4 流通式
水樣或清洗液在蠕動泵的作用下連續不斷地將樣品或清洗液在單位時間內按一定量比連續不斷地被送入測量池中。
2.5 間斷式（加入式）
將緩沖溶液加入到測量池中，使微生物傳感器（微生物菌膜）與緩沖溶液保持接觸狀態，然后加入定量的被測水樣，測得被測水樣的BOD值。
2.6 恒溫控制裝置
微生物電極的反應性能依賴于一定的溫度條件，因此要求在試驗過程中要有一穩定的溫場。該裝置在儀器中稱之為恒溫控制裝置。
2.7 清洗液（緩沖溶液）
清洗液是由磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉配制而成。其主要作用是作為緩沖液調節樣品的pH值，清洗和維持微生物傳感器使其正常工作，并具有沉降重金屬離子的作用。
3 原理
測定水中BOD的微生物傳感器是由氧電極和微生物菌膜構成，其原理是當含有飽和溶解氧的樣品進入流通池中與微生物傳感器接觸，樣品中溶解性可生化降解的有機物受到微生物菌膜中菌種的作用，而消耗一定量的氧，使擴散到氧電極表面上氧的質量減少。當樣品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，因此產生一個恒定電流。由于恒定電流的差值與氧的減少量存在
定量關系，據此可換算出樣品中生化需氧量。
4 試劑
分析純試劑和蒸餾水，蒸餾水使用前應煮沸2～5min左右，放置室溫后使用。
4.1 磷酸鹽緩沖溶液：0.5mol/L
將68g磷酸二氫鉀（KH2PO4）和134g磷酸氫二鈉（Na2HPO4•7H2O）溶于蒸餾水中，
稀釋至1000ml，備用。此溶液的pH值約為7。
4.2 磷酸鹽緩沖使用液（清洗液）：0.005mol/L
4.3 鹽酸（HCL）溶液：0.5mol/L
4.4 氫氧化鈉（NaOH）溶液：20g/L
4.5 亞硫酸鈉（Na2SO3）溶液：1.575g/L，此溶液不穩定，臨使用前配制。
4.6 葡萄糖－谷氨酸標準溶液
稱取在103℃下干燥1h并冷卻至室溫的無水葡萄糖（C6H12O6）和谷氨酸（HOOC—CH2—CH2—CHNH2－COOH）各1.705g，溶于4.2磷酸鹽緩沖溶液的使用液中，并用此溶液稀釋至1000ml混合均勻即得250mg/L的BOD標準溶液。
4.7 葡萄糖－谷氨酸標準使用溶液（臨用前配制）
取4.6中標準溶液10.00ml置于250ml容量瓶中，用0.005mol/L磷酸鹽緩沖使用液定容至標線，搖勻，此溶液濃度為100mg/L。
5 儀器
使用的玻璃儀器及塑料容器要認真清洗，容器壁上不能存有毒物或生物可降解的化合物，操作中應防止污染。
5.1 微生物傳感器BOD快速測定儀。
5.2 微生物菌膜：微生物菌膜內菌種應均勻，膜與膜之間應盡可能一致。其保存方法能濕法保存也可在室溫下干燥保存。微生物菌膜的連續使用壽命應大于30d。
5.3 微生物菌膜的活化：將微生物菌膜放入0.005mol/L磷酸鹽緩沖使用液中浸泡48h以上，然后將其安裝在微生物傳感器上。
5.4 10L聚乙烯塑料桶。
6 樣品的貯存
樣品采集后不能在2h內分析時，則應在0℃～4℃的條件下保存，并在6h內分析，當不能在6h內分析時，則應將貯存時間和溫度與分析結果一起報出。無論在任何條件下貯存決不能超過24h。7 操作步驟
7.1 樣品的預處理
7.1.1 樣品的中和
如果樣品的pH值不4～10在之間，可用鹽酸溶液（4.3）或氫氧化鈉溶液（4.4），將樣品中和至pH值7 左右。
7.1.2 測試樣品的準備
（1）將樣品放置至室溫。
（2）地表水樣品可不用稀釋（無特殊情況）直接按7.3.3做樣品測定。
（3）生活污水和工業廢水可根據經驗或預期BOD值確定稀釋倍數，使其BOD值控制
在50mg/L以下后作為待測樣品。
7.2 測定步驟
7.2.1 測定前應先開啟儀器，用磷酸鹽緩沖使用液（4.2）清洗微生物傳感器至電位E0（或電流I0）穩定。
7.2.2 工作曲線的繪制
（1.）取5支50ml具塞比色管，分別加入葡萄糖－谷氨酸標準使用溶液（4.7）1.5ml；3.5ml； 7.5ml；. 12.5ml；25.00ml，用0.005mol/L 磷酸鹽緩沖使用液（4.2）稀釋至標線，搖勻。
（2）進樣分別測出電位E0（或電流I0）差值（此差值與BOD濃度成正比）。
（3）用5個不同標準溶液的濃度對應電位差△E（或電流差△I）繪制工作曲線。
7.2.3 樣品的測定
取預處理后樣品50ml加入0.5ml 0.5mol/L磷酸鹽緩沖溶液（4.1），搖勻后進行測定。
8 結果表示
直接讀取儀器顯示測定濃度值；或由工作曲線查得水樣中BOD濃（mg/L）。
精密度和準確度
四個實驗室分析BOD含量為25.3mg/L、10.3mg/L的統一分發標準溶液，其分析結果如下：
實驗室內相對標準偏差為3.0%、2.6%。
實驗室間相對標準偏差為3.5%、2.7%。
四個實驗室測定50.6mg/L，統一已知BOD樣品，相對誤差為－2.0%～2.8%。
注意事項：
1 由于進樣量可調控，但無論何種情況單個樣品的進樣量不應小于10ml。
2 為縮短測定周期，將水樣中BOD值稀釋至25mg/L左右。
3 測定BOD水樣的貯存條件同GB 7488－87。