收稿日期:2006-06-20作者简介:丛丽(1956-),女,辽宁沈阳人,实验师。
・监测与分析・BOD 测定中微生物传感器法与稀释接种法的比较Comparison of Tiny -Organism Sensor Analysis Method and Dilution andSeeding Method in Determination of BOD丛 丽 胡新萍(沈阳市环境监测中心站 沈阳 110015)摘要 用微生物传感器快速法和稀释接种法对地表水和污水处理厂出水中的生化需氧量(BOD )进行了测定,用数理统计的方法对两种方法测定的结果进行了比较。
关键词 生化需氧量 微生物传感器法 稀释接种法 方法比较Abstract This thesis describes the determination of Biochemical Oxygen Demand (BOD )in surface water and sewage works effluent by tiny -organism sensor analysis rapid method as well as the dilution and seeding method ,and it makes comparisons between the two results by means of mathematical statistics.Key words Biochemical Oxygen Demand T iny -Organism Sensor Analysis Method Dilution and Seeding Method Comparison 生化需氧量(BOD 5)是指在规定的条件下,微生物分解水中的可氧化物质所消耗的溶解氧的量。
此生物氧化过程进行的时间很长,如在20℃培养,完成此过程需要100多d 。
测定水中生化需氧量的经典方法是稀释与接种法,该方法规定在20℃±1℃培养5d ,分别测定水样培养前后溶解氧的量,二者之差即为生化需氧量(BOD 5)。
由于BOD 5测定时间冗长,不能迅速反映环境污染状况,给环境监测工作带来诸多不便。
作为污水处理的调控指标,就更缺乏实际意义。
我国于2002年颁布了微生物传感器快速测定法(HJ/T 86-2002),该方法简便、快速,每次测定仅需要20min 。
本文用微生物传感器快速法和稀释接种法对地表水和污水处理厂水中的生化需氧量(BOD )进行了测定,用数理统计的方法对两种方法测定的结果进行了比较,并提出使用微生物传感器快速法的注意事项。
1 实验部分1.1 微生物传感器快速方法原理测定水中BOD 的微生物传感器是由氧电极和微生物菌膜构成,其原理是当含有饱和溶解氧的样品进入流通池中与微生物传感器接触,水样中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氧的质量减少。
当水样中可生化降解的有机物向菌膜扩散的速度(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,据此可换算出水中生物化学需氧量。
1.2 仪器220B 型微生物电极法BOD 快速测定仪;微生物菌膜。
1.3 主要试剂(1)磷酸盐缓冲使用溶液:01005mol/L ;(2)葡萄糖-谷氨酸(BOD )标准溶液,2500mg/L :称取在103℃烘干后的无水葡萄糖和谷氨酸各11705g 溶于磷酸盐缓冲使用溶液中,并用此溶液稀释至1000mL 。
—15—BOD 测定中微生物传感器法与稀释接种法的比较 丛 丽1.4 样品测定配制含BOD 0mg/L 、5mg/L 、10mg/L 、25mg/L 和50mg/L 的标准系列,制备工作曲线然后在与工作曲线相同的条件下进行水样的测定。
微处理机根据内存的曲线和信号,计算测量结果。
2 结果与讨论2.1 地表水测定结果的比较为了考察微生物传感器快速法的适用性,我们采集了浑河不同断面的地表水,分别用微生物传感器快速法和稀释接种法测定水中的BOD 值,采用配对研究法对两种方法测定的结果进行t 检验,结果见表1。
假设两种方法的测定结果无显著差异,两种方法测定结果差值的平均值 d 应为0,即d 0=0。
由于 d 实际不为0,说明存在系统误差,两种方法的测定值是否有显著差异,需要进行t 检验。
若t 计<t 表,则表明两方法的测定结果之间无显著差异,表1 快速法和接种法测定结果比较———地表水mg ・L -1东陵大桥沈大铁路桥马虎山桥七台子桥于家房桥红庙子桥快速法BOD 51561451028161012615接种法BOD 61061851727191110711差值(d )-015-014-017+017-112-016或不存在系统误差。
计算: d =-0145,差值的标准偏差S d =0163,查t 分布临界值表,当自由度f =6-1=5;显著性水平α=0105时,t 表=2157。
t 计=(— d —-d 0)×n /S d =(0145-0)×6/0163=1175结果表明,t 计=1175<t 表=2157,说明用两种方法测定地表水中的BOD 值,结果一致。
2.2 污水处理厂进水和各级处理水测定结果的比较沈阳某污水处理厂进水和一、二级处理水中BOD 连续一个月的监测结果及两种方法的统计检验结果见表2。
检验方法同上述地表水。
查t 分布临界值表,当自由度f =10-1=9;显著性水平α=0105时,t 表=2126。
由表2所示,用微生物传感器快速法测定污水处理厂一、二级处理后水中的BOD 值,与稀释接种法测定结果之间无显著差异,而测定该污水处理厂进水时则差异显著。
主要原因是污水处理厂进水组成复杂,污染物浓度较高,测定时稀释倍数较大所致。
表2 沈阳某污水处理厂BOD 快速法与接种法统计检验结果mg ・L -1序号一级处理水二级处理水进 水COD 快速法BOD接种法BOD 5差值(d )COD 快速法接种法BOD 5差值(d )COD 快速法接种法BOD 5差值(d )19861145917117551612151701528616413159115122115581657151117118111912-1113882621317615851837239164015-019438198.00.92801451815112-514410557145816-1125610171112-01539031015209131011251004915481311253121111180132511261713112-415612060166114-0186515161510016297151101481421671185617551801968131112111103263181218712131108106601259160165714121316016429411162111520011912565166615-0195010119101114264251023114193161015070137115-1126115171615-0184312501225012010 d ---0105---0126---70196S d ---1115---0178---83101t 计0105×10/111501140126×10/0178110570196×10/831012170结论t 计<t 表0114<2126无显著差异t 计<t 表1105<2126无显著差异t 计>t 表2170>2126有显著差异—25—环境保护科学 第33卷 第1期 2007年2月2.3 两种方法的比较(1)测量周期:稀释与接种法测量一批样品至少要培养5d,而微生物传感器响应时间一般在10min以内,测量周期仅为20～30min。
(2)使用范围:稀释与接种法适用于测定BOD 值在2～6000mg/L的水样。
微生物传感器法的适用范围比稀释与接种法窄,仅适用于测定BOD值在2～500mg/L的水样,当水样浓度太高时,会因稀释倍数过大而带来误差。
在本次测量污水处理厂进水过程中,污水处理厂进口的测定值有显著差异。
除了稀释倍数之外,主要原因是污水处理厂进口存在对微生物菌膜内菌种有毒害作用的高浓度氧化剂或杀菌剂。
(3)校准:稀释与接种法是通过分别测量水样培养前后溶解氧的量来测定BOD值,不需要做校准曲线。
而微生物传感器法是利用固定在传感器BOD的测定,水样与菌膜接触的时间、微生物的生长周期以及活性的变化等都对测量的结果有直接影响,所以每批次测量前必须用标准物质对微生物传感器进行校准并定期更换微生物膜。
3 结论微生物传感器快速法适合于测定地表水及浓度较低、组成成分比较简单的污水(例如:经过一级或二级处理后的水)中的生化需氧量,测定结果与稀释与接种法方法无显著差异,且简便快速。
对于污染物组成复杂且浓度较高的污水,由于其中含有对微生物菌膜内菌种有毒害作用的氧化剂、杀菌剂、农药、氰化物等,不适合用微生物传感器快速法测定。
参 考 文 献1.水质生化需氧量(BOD5)的测定稀释与接种法,G B11892-89.2.水质生化需氧量(BOD)的测定微生物传感器快速法,HJ/T86-2002.3.四川省环境学会编.环境监测常用数理统计方法[M].成都:四川科学技术出版社,1983.4.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002.(上接第3页)4.J unko Oi-Uchisawa,Akira Obuchi,Ryuji Enomoto,et al.Oxi2 dation of carbon black over various Pt/MO x/SiC catalyst s[J]. Applied Catalysis B:Environmental,2001,32(4):257～268.5.J unko Oi-Uchisawa,Akira Obuchi,Shudong Wang,et al.Cat2 alytic performance of Pt/MO x loaded over SiC-DPF for soot ox2 idation[J].Applied Catalysis B:Environmental,2003,43(2): 117～129.6.J eroen Van Craenenbroeck,Donka Andreeva,Tatyana Tabako2 va,et al.Spectroscopic analysis of Au-V-Based catalyst s and t heir activity in t he catalytic removal of diesel soot particulates [J].Journal of Catalysis,2002,209(2):515～527.7.Isabela Caldeira,Leite Leocadio,Silvana Braun,et al.Dieselsoot combustion on Mo/Al2O3and V/Al2O3catalyst s:investi2 gation of t he active catalytic species[J].Journal of Catalysis, 2004,223(1):114～121.8.Silvana Braun,Lucia G.Appel,Martin Schmal.Molybdenumspecies on alumina and silica support s for soot combustion[J].Catalysis Communications,2005,6(1):7～12.9.何绪文,於俊杰,康守方等.复合氧化物催化材料上碳颗粒物的催化燃烧[J].环境科学,2005,26(1):28～31.10.梁红,叶代启,林维明等.Sn催化剂对柴油车排气颗粒去除效果[J].化工学报,2004,55(11):1869～1873.11.Philip G.Harrison,Ian K.Ball,Wayne Daniell,et al.Cobaltcatalyst s for t he oxidation of diesel soot particulate[J].Chemi2 cal Engineering Journal,2003,95(1-3):47～55.t,M.L.Pissarello,E.E.Miró,et al.Abatement ofdiesel-exhaust pollutant s:NO x storage and soot combustion on K/La2O3catalyst s[J].Applied Catalysis B:Environmental, 2003,41(4):397～414.13.M.L.Pisarello,t,M.A.Peralta,et al.Simultaneousremoval of soot and nitrogen oxides from diesel engine exhaust s [J].Catalysis Today,2002,75(1-4):465～470.t,C.A.Querini, E.E.Miró,et al.Abatement ofdiesel exhaust pollutant s:NO x adsorption on Co,Ba,K/CeO2 catalyst s[J].Journal of Catalysis,2003,220(2):424～432.15.王虹,赵震,徐春明.同时消除柴油机尾气排放碳颗粒和NO x催化剂的研究进展[J].化工进展,2004,23(7):723～726.16.Debora Fino,Nunzio Russo,Guido Saracco,et al.The role ofsuprafacial oxygen in some perovskites for t he catalytic combus2 tion of soot[J].Journal of Catalysis,2003,217(2):367～375.17.Hongmei An,Caitlin K ilroy,Paul J.Mc G binatorialsynt hesis and characterization of alkali metal doped oxides for diesel soot combustion[J].Catalysis Today,2004,98(3):423～429.18.Nunzio Russo,Debora Fino,Guido Saracco,et al.Studies ont he redox properties of chromite perovskite catalyst s for soot combustion[J].Journal of Catalysis,2005,229(2):459～469.19.K.Hizbullah,S.Kureti,W.Weisweiler.Potassium promotediron oxide catalyst s for simultaneous catalytic removal of nitro2 gen oxides and soot from diesel exhaust gas[J].Catalysis To2 day,2004,93～95:839～843.20.Masaaki Okubo,Tomoyuki Kuroki,Yukio Miyairi,et al.Low-temperature soot incineration of diesel particulate filter using remote nont hermal plasma induced by a pulsed barrier discharge [J].Ieee Transactions on Industry Applications,2004,40(6): 1504～1511.21.J.-O.Chae.Non-t hermal plasma for diesel exhaust treat2ment[J].Journal of Electrostatics,2003,57(3～4):251～262.—35—BOD测定中微生物传感器法与稀释接种法的比较 丛 丽。