本發(fā)明屬于一種水質(zhì)生物污染監(jiān)測(cè)方法，特別是一種基于溶解氧消耗的生物可降解溶解性有機(jī)碳的測(cè)定方法，屬于水質(zhì)監(jiān)測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：水中能被細(xì)菌等微生物降解，作為微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)和能量來(lái)源的有機(jī)物被稱為生物可降解溶解性有機(jī)物，一般以生物可降解溶解性有機(jī)碳（BiodegradableDissolvedOrganicCarbon，BDOC）表示。BDOC與水源水、飲用水中的微生物生長(zhǎng)密切相關(guān)，直接影響了水處理工藝的選擇及給水管網(wǎng)的水質(zhì)，是評(píng)價(jià)飲用水生物穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)。目前，已有多種BDOC的測(cè)定方法被報(bào)道，包括（1）懸浮培養(yǎng)法；（2）生物反應(yīng)器法；（3）動(dòng)態(tài)循環(huán)法；（4）活性生物砂法。以上方法都是基于測(cè)定接種微生物前后的溶解性有機(jī)碳（DissolvedOrganicCarbon，DOC）變化的原理來(lái)計(jì)算BDOC，需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的測(cè)定時(shí)間，約2天~28天不等，缺乏時(shí)效性，在目前水源水和飲用水污染事故發(fā)生較為頻繁的情況下，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)或應(yīng)急檢測(cè)快速定性的要求；而且上述檢測(cè)需要TOC分析儀等貴重儀器支撐，很多基層單位目前仍無(wú)法滿足配備。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種對(duì)儀器和操作要求都很簡(jiǎn)單的BDOC測(cè)定方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種基于溶解氧消耗的生物可降解溶解性有機(jī)碳的測(cè)定方法，可用于測(cè)定微污染水、水源水、地表水和飲用水的BDOC。本發(fā)明的基本原理如下：異養(yǎng)細(xì)菌可將水中生物可降解溶解性有機(jī)物作為碳源利用，其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式，可用以下表示；μ=μmaxS/（Ks+S）（1-1）式中，μ—反應(yīng)速率μmax—最大反應(yīng)速率S—生物可降解溶解性有機(jī)物濃度（mg/L）Ks—半飽和常數(shù)，其值為1/2最大比生長(zhǎng)速率對(duì)應(yīng)的生物可降解溶解性有機(jī)物的濃度（mg/L）利用微生物法測(cè)定水中生物可降解溶解性有機(jī)物時(shí)，往往會(huì)加入過(guò)量的微生物，當(dāng)水中生物可降解溶解性有機(jī)物濃度較低，此時(shí)S<<Ks，異養(yǎng)細(xì)菌利用水中生物可降解溶解性有機(jī)物的反應(yīng)可以簡(jiǎn)化成一級(jí)反應(yīng),如公式（1-2）μ=μmaxS/Ks（1-2）μ=k1(dS/dt)（1-3）式中，k1—相關(guān)系數(shù)，為常數(shù)由（1-2）和（1-3）得dS/dt=μmaxS/(k1Ks)（1-4）可將μmax/(k1Ks)用常數(shù)K1表示，（1-4）簡(jiǎn)化為dS/dt=K1S（1-5）異養(yǎng)細(xì)菌利用有機(jī)物氧化分解的過(guò)程需要消耗溶解氧。溶解氧的消耗速率與生物可降解溶解性有機(jī)物的利用速率之間的關(guān)系可用式（1-6）表示：dDO/dt=K2(dS/dt)（1-6）式中，K2—相關(guān)系數(shù)，為常數(shù)DO—溶解氧濃度（mg/L）由公式（1-5）和（1-6）可推導(dǎo)出溶解氧消耗速率與水中生物可降解溶解性有機(jī)物濃度的關(guān)系：dDO/dt=K1K2S（1-7）水樣經(jīng)過(guò)曝氣后，水中溶解氧值達(dá)到飽和（DOmax），當(dāng)加入異養(yǎng)細(xì)菌反應(yīng)一定時(shí)間（t）后，水中溶解氧值降為最低或穩(wěn)定（DOt），由公式（1-7）可得(DOmax-DOt)/t=K1K2S即為DOmax-DOt=K1K2tS（1-8）用△DO表示DOmax-DOt，公式（1-8）可簡(jiǎn)化為△DO=K1K2tS（1-9）在反應(yīng)時(shí)間和異養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量固定的條件下，K1K2t為常數(shù)（用K表示），公式（1-9）簡(jiǎn)化為△DO=KS（1-10）由公式（1-10）可知，異養(yǎng)細(xì)菌耗氧量（△DO）與生物可降解溶解性有機(jī)物的濃度（S）成線性相關(guān)?？梢岳么岁P(guān)系，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過(guò)相同操作條件測(cè)定實(shí)際水樣的△DO并代入標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的方程，即可求得實(shí)際水樣的生物可降解溶解性有機(jī)物濃度，一般用生物可降解溶解性有機(jī)碳（BDOC）來(lái)表征生物可降解溶解性有機(jī)物。本發(fā)明的測(cè)定裝置如圖1所示，其工作原理如下：將1L待測(cè)水樣經(jīng)過(guò)0.45μm濾膜過(guò)濾，裝入干凈無(wú)菌硅酸鹽試劑瓶，連接曝氣裝置，將充分曝氣的水樣經(jīng)蠕動(dòng)泵泵入濾柱；在濾柱的進(jìn)水端和出水端，通過(guò)可有效隔絕外界空氣的密封裝置連接溶解氧測(cè)定儀的兩個(gè)溶解氧探頭；分別測(cè)定進(jìn)出水的溶解氧DO進(jìn)和DO出；數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)存儲(chǔ)；DO進(jìn)基本穩(wěn)定不變，DO出經(jīng)過(guò)一定時(shí)間會(huì)降到最低直至穩(wěn)定，此時(shí)的DO進(jìn)與DO出的差值，即為△DO，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的方程即可求出水樣的BDOC。所述的測(cè)定裝置的核心部件微型測(cè)試用生物濾柱（簡(jiǎn)稱濾柱）制備過(guò)程如下：將來(lái)源生活污水的混合環(huán)境菌株接種在陶粒上，經(jīng)悶曝處理后，以TOC為5mg/L~10mg/L營(yíng)養(yǎng)液連續(xù)培養(yǎng)，運(yùn)行1個(gè)月，掛膜成功，取適量掛膜成功的陶粒填裝入空柱，組裝成濾柱。接種于陶粒上的混合環(huán)境菌株，其菌株的保藏信息為：克雷伯氏菌（Klebsiellasp.）的保藏號(hào)為CCTCCM2014600，氣單胞菌（Aeromonassp.）的保藏號(hào)為CCTCCM2014601，叢毛單胞菌（Comamonassp.）的保藏號(hào)為CCTCCM2014602，寡養(yǎng)單胞菌（Stenotrophomonassp.）的保藏號(hào)為CCTCCM2014603，不動(dòng)桿菌（Acinetobactersp.）的保藏號(hào)為CCTCCM2014604，微桿菌（Exiguobacteriumsp.）的保藏號(hào)為CCTCCM2014605，希瓦氏菌（Shewanellasp.）的保藏號(hào)為CCTCCM2014606。本發(fā)明的操作步驟如下：（1）配制BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液：將乙酸鈉和葡萄糖按一定比例混合制備BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液母液，將BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液母液按一定比例加入緩沖溶液和超純水稀釋成幾個(gè)不同濃度的BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液；（2）曝氣：將BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液充分曝氣，使水樣的溶解氧濃度達(dá)到飽和；（3）預(yù)沖洗：先用3~5個(gè)柱體積的超純水快速?zèng)_洗濾柱，再用3~5個(gè)柱體積BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液快速?zèng)_洗濾柱；（4）測(cè)定DO值：BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液保持曝氣，以一定流速流經(jīng)濾柱，用溶解氧測(cè)定儀測(cè)定進(jìn)水和出水的DO，進(jìn)出水DO的差值即為反應(yīng)消耗的△DO；（5）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，擬合出標(biāo)準(zhǔn)方程；（6）取實(shí)際水樣經(jīng)過(guò)0.45μM濾膜過(guò)濾；（7）按照BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定的過(guò)程，測(cè)定實(shí)際水樣進(jìn)出水的DO，求出△DO；（8）將實(shí)際水樣的△DO代入標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的方程，求出BDOC。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，具有較強(qiáng)的可行性；無(wú)需測(cè)定DOC，擺脫了對(duì)TOC分析儀的依賴，大大降低了檢測(cè)成本。由于溶解氧測(cè)定儀便攜，可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際水樣BDOC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。附圖說(shuō)明圖1本發(fā)明測(cè)定裝置，各部件及功能如下：1.曝氣裝置，用于對(duì)水樣進(jìn)行曝氣處理，增加水樣的溶解氧濃度；2.玻璃瓶，用于裝待測(cè)水樣；3.蠕動(dòng)泵，用于將水樣以一定流速泵入濾柱；4.密封裝置，用于將溶解氧探頭接入測(cè)定裝置，可有效隔絕外界空氣對(duì)溶解氧探頭的干擾；5.溶解氧探頭，用于測(cè)定溶解氧值；6.微型測(cè)試用生物濾柱，整個(gè)測(cè)定裝置系統(tǒng)的核心部件，內(nèi)部填充的陶粒上接種了來(lái)源于生活污水的混合環(huán)境菌株；7.溶解氧測(cè)定儀，連接溶解氧探頭，記錄溶解氧值并實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)；8.計(jì)算機(jī)，接收溶解氧測(cè)定儀實(shí)時(shí)輸出的數(shù)據(jù)。圖2標(biāo)準(zhǔn)曲線及其擬合方程。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1.繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（1）BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：按下表配制BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液，最后加超純水定容于1L容量瓶；表1BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液配比（1L）BDOC濃度（mg/L）012.557.510BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液母液（mL）00.10.250.50.7511000x緩沖溶液（mL）111111注：1000x緩沖溶液配制方法：稱取1.91gNH4Cl，0.56gK2HPO4，0.14gMgSO4·7H2O，0.11gFeSO4·7H2O，加10mLTraceBuffer，加超純水定容于1L容量瓶；TraceBuffer：稱取1500mgFeCl3·6H2O，30mgKI，30mgCuSO4·5H2O，120mgMnCl2·4H2O，60mgNa2MoO4·2H2O，120mgZnSO4·7H2O，150mgCoCl2·6H2O，加超純水定容于1L容量瓶；BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液母液：稱取1.71g乙酸鈉，1.25g葡萄糖，加超純水定容于100mL容量瓶；（2）曝氣：將BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液曝氣10~30min；（3）預(yù)沖洗：選擇50cm3濾柱，用超純水以35mL/min流速?zèng)_洗濾柱5min，再用待測(cè)水樣以35mL/min流速?zèng)_洗濾柱5min；（4）測(cè)定DO值：水樣保持曝氣，以7.5mL/min流速流經(jīng)濾柱，每隔1min記錄一次進(jìn)水和出水的DO，持續(xù)記錄時(shí)間15min；（5）利用測(cè)定數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖2。2.測(cè)定實(shí)際水樣取6個(gè)實(shí)際水樣1L,將水樣經(jīng)過(guò)0.45μM濾膜過(guò)濾，按0.1%體積加1000x緩沖溶液。實(shí)際水樣△DO測(cè)定過(guò)程與BDOC標(biāo)準(zhǔn)溶液相同，將實(shí)際水樣的△DO代入標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的方程，求出其BDOC值，結(jié)果見(jiàn)表2。表2實(shí)際水樣測(cè)定結(jié)果水樣編號(hào)123456BDOC/mg·L-12.153.913.152.911.942.35當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3