生物传感器BOD.doc

新生物传感器BOD快速测定仪在水体污染监测方面的应用一 摘要（ABSTRACT）概要性描述，关键思想，方法描述二 正文(BODY)1背景，发展情况，意义2 目前存在的问题3 解决方法，技术路线，实验或应用结果三 结论(CONCLUSION)总结性概述四 参考文献(REFERENCE)一、摘要BOD的含义是：在微生物的作用下将单位体积水样中的有机物氧化所消耗的溶解氧质量，其单位是mg/L。 BOD可以间接表示可生物氧化的有机物浓度，成为水污染控制领域最广泛采用的检测参数.新的生物传感器BOD快速测定仪，利用高分子材料包埋固定化微生物制备成生物颗粒，在一个完全混合式测量室内使固定化微生物颗粒与待测的水样成分接触，微生物分解代谢水样中的有机物消耗溶解氧，通过溶解氧电极检测并记录溶解氧值的变化，并与标准的BOD，测量值进行比较，建立快速BOD值与标准BOD，之间的关系，从而得到样品的BOD值。二、正文1、背景，发展情况，意义国外发展现状及趋势：最先问世的生物传感器是酶电极。美国科学家Clark和Lyons最先提出酶电极的设想。他们把酶溶液夹在两层透析膜之间形成一层薄的液层，然后紧贴在pH电极、氧电极和电导极上，用于监测液层中的反应。日本科学家Updike和Hicks首先开发了固定化酶传感器。此后不同底物酶电极的报道相继出现。20世纪70年代中期。人们注意到酶电极的寿命一般都比较短提纯的酶价格也比较昂贵而各种酶多数来自微生物或动植物组织，因此就自然地启发人们研究酶电极的衍生物：微生物电极、细胞器电极、动植物组织电极以及免疫电极等新型生物传感器，使生物传感器的类型大大增多。国内发展现状：据国家环保部2003年统计，当年全国水污染事故为1042次，废水排放总量达460亿吨，比上年增加47。2006年全国废水排放量53 68亿吨，比上年增加23。太湖蓝藻暴发，造成环太湖居民饮用水大面积污染。由此可见，我国水污染现状十分严重，水体有机物污染非常突出，急需水污染快速测定仪器。水体中的有机污染物，由于种类繁多，难以一一测定各种组分的定量数值，因此在水质评价过程中最常用、最重要的指标之一是BOD。通常将在20时测定5天的生化需氧量记为BOD，用以间接表示生物氧化的有机物含量。但这种方法存在许多不足之处：(1)操作复杂。需要进行繁琐的水样预处理、稀释倍数的确定、稀释水的制备、稀释的操作、微生物的驯化、接种液的取得和复杂的计算等工作；(2)重现性差。因需要上述多个操作步骤，所以测定的准确度与操作者的熟练程度及操作技巧有很大关系；(3)耗时耗力。测定周期为5天，不能及时反映水质情况和反馈信息；(4)干扰性大。对于成分复杂的工业废水难以测定。因此，迫切需要一种操作简单、准确、快速、自动化程度高、适用范围广的新方法来测定BOD。新BOD快速测定仪的意义：采用固定化微生物颗粒作为敏感识别元件的高灵敏度BOD快速测定仪是生物膜BOD快速测定仪的技术升级。更是我国目前普遍采用的5天培养法测定BOD值的更新换代产品。高灵敏度生物传感器BOD快速测定仪，使BOD测定时间从传统方法的5天缩短到20分钟，能够满足水体有机污染快速准确检测的要求，对于我国水质评价、水资源规划与管理、合理利用以及水处理效率的提高具有十分重要的意义。因此，利用高效固定化微生物颗粒为识别元件的高灵敏度生物传感器BOD快速测定仪是在生物膜传导技术基础上的重大创新在提高测控准确性、重现性和广谱性的同时还可以获得最优的测控效果。它的成功研发和产业化填补了高性能BOD快速检测设备市场的空白。12、目前存在的问题迄今为止，不少国家对利用生物传感器快速测定BOD都制订了相应的标准，并进行了相关的技术说明但目前BOD传感器大多数研究处于实验室阶段，距普遍应用还有相当的距离，少数成形产品也存在一些问题目前生物传感器快速测定BOD的问题，主要表现在以下方面：1)微生物培养的不稳定性使传感器不能保持良好的稳定运行。2)不同菌种对不同有机物的降解能力不同，使其响应和重现性不同，从而只适合于定点水系的测量。对于特定水样和许多实际废水，还应进行有针对性的研究，如微生物种类、标准溶液及其标准曲线、生物识别元件的制备等。3)微生物的活性会逐步降低，每次测量后需要进行活化处理，且固定化微生物颗粒或微生物膜的一致性或互换性差。因此，每次更换新的微生物敏感元件后，需要对工作曲线进行重新调整和校正，增加了测定的繁琐程度。4)测量一些含有毒有害有机物和高浓度聚合物的样品时，微生物缺乏抵抗性，测量结果与实际情况会有一定的偏差。5）在很多国家没有得到推广和标准化，致使BOD不具有全球的数据共享能力。以上不足在一定程度上限制了BOD生物传感器的工业化应用，因此，迫切需要开发适合实际情况、性能优异、价格合理的BOD快速测定仪。2 33、解决方法，技术路线，实验或应用结果1)在微生物选择方面进行完善，力求拓宽对于多种废水的测定范围，满足更多行业的使用需要。2)制作活性高、选择性强的生物敏感元件，提高仪器的稳定性。3)简化生物敏感元件的更新和设计，提高仪器的重现性。4)对固定化微生物的方法进行研究，保证敏感元件的一致性。5)研究合适的水样预处理方法，提高传感器的响应能力和速度，更真实准确地反映水样的BOD水平。6)开发更合理、更先进的换能器和信号处理设备，例如，半导体技术、压电晶体技术等新的传导技术的应用，以及传感器同计算机相结合，将有助于BOD传感器的微型化、便携化和实用化。2三、结论高灵敏度生物传感器BOD快速测定仪具有广谱性好、检测时间短、活性高、重现性好等优点。便于掌握水体污染状况、了解工业废水和生活污水排放现状(尤其是事故的发生)。同时，也可以为工业企业的污水治理、污水处理厂的运行管理及时提供参考，具有广阔的市场前景。高灵敏度生物传感器BOD快速测定仪的产业化，填补了环保科技前沿检测设备的空白，推动了我国环保产业的发展。提升了国际市场的竞争能力。1 2四、参考文献1 徐润华、戴猷元、张华龙、周捷，高灵敏度生物传感器BOD快速测定仪的产业化进展，应用科技，J，2008，16（16