微生物传感器快速测定水中BOD的研究与探讨
陈晶++史斌++潘卫福
[摘 要]作为表征水体内种类最多的有机污染物集合参数，生化需氧量在污染监测、分析废水处理厂和水质评价等方面都发挥了重要作用。但是，过去的BOD测量不但费力费时，很难立刻把相关信息反馈出来。所以，国内外学者开始着力研究准确、快速、方便的OD测定仪器。
[关键词]生物传感器；BOD；快速测定仪
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0305-01
文章通过下文对BOD生物传感器快速测定装置的构成、测定条件、响应速度和仪器构造的相关内容进行了研究分析。对当前BOD传感器开发和研究时所遇到的局限和问题进行了分析，从而为以后更深层次的研究奠定了基础。
一、仪器的基本构造情况
通过生物传感器原理制成了BOD传感器，它用微生物作为敏感材料，如果测量室进入了含有一定的缓冲液样品，这样微生物就会分解微生物和有机物的接触物；在分解有机物时，微生物会将水中的溶解氧消耗掉，从而不断降低溶解氧的浓度，通过换能器装置，可以把溶解氧浓度变化情况确定出来，然后发出一定的信号。其中测量室样品内的BOD浓度和这一信号变化的大小联系密切，通过处理这些信号，能够将水样的BOD值获取出来，因为是在较高的温度下完成测量工作，此外，还要曝气处理水样，所以，在快速了微生物的反应速度后，使得BOD的测定时间被有效缩短，这些即为生物传感器BOD快速测定仪的工作原理。反应器、换能器和生物识别原件是当前国内外现有的BOD生物传感器的基本构成情况。
1、识别生物的元件
在BOD生物传感器中，生物识别元件属于其中的核心部件，有很多生化反应所需的微生物存在于其中，所以，BOD传感器的测定准确性与性能和它的质量情况有着非常密切的联系。当前，国内外很多研究人员都开始在这方面的技术研究上下工夫，重点是如何选择微生物。
2、微生物的反應器以及固化
在将合适的微生物分离出来后，通过相应的微生物固化策略，就能够把BOD传感器所需要的识别元件制作出来。现阶段，国外已经很多先进的BOD传感器研究了出来，其中，主要是通过水溶性聚乙烯醇识别元件的固定化。如果反应器中进入了废水，会向微生物膜中渗透，里面的微生物会不断分解废水内的有机物，进而引起信号的改变，这种形式的传感器即为生物膜形式的BOD传感器。
3、换能器
在对BOD传感器进行设计时会面临很多问题，其中，怎样更加有效的将微生物降解水内的所生成的有机物转变为能够检测到的信号，并利用换能器扩大信号的输出，最后将所需要测定的样品BOD值获取出来。所以，在整个传感器中，BOD传感器的换能器属于非常重要的构成部分，它的主要功能是认识并处理生化反应内所生成的微生物浓化度和某些物质，然后把它们转化为能够定量测试的输出信号。
由于BOD和水内溶解氧浓度有着非常密切的联系，所以，将溶解氧电极制作换能器，具有适应范围广、简单、直观、稳定性强的优点，当前被广泛的应用于BOD传感器中，然而，同光纤传感器相比溶解氧电极的精度相对较低，而且，在延长了工作时间以后，飘移量也会逐渐增加，因此，会不断减小输出电流值或者溶解氧，从而对测量的准确性带来影响。所以面对所出现的这些问题，我们必须要从具体情况入手，采取有效的措施予以解决。
二、设备测量时容易出现的问题
到目前为止，很多国家都将一定的标准为生物传感器快速测定BOD仪器装置制定了出来，并且细致的阐述了相关操作方法和技术。然而，现阶段BOD传感器很多都处在初期研究阶段，和广泛的应用还有很大的差距，一些构成的产品问题也是层出不穷，当前，主要从以下一个方面表现了出了生物传感器快速测定BOD中所存在的问题：
第一，培养微生物时所存在的不确定性，从而导致传感器难以长期稳定的运行。
第二，菌种的差异性，导致有机物也会有着不同的降解能力，导致其重视性与响应程度也存在差异，所以，只可以用作测量定点水系，就那些废水与特定水样而言，还需要更加细致、有针对性的展开研究，例如标准溶液、生物识别原件、生物种类和标准曲线等装置。
第三，微生物膜有较长的响应时间，为了能够将响应时间进一步缩短，应该选择应用更加新颖的微生物固定化方法和材料。
第四，因为会逐渐降低微生物的活性，在每次测量工作完成之后，都要完成活化处理，此外，固定化微生物膜或者微生物颗粒的互换性与一致性较差，所以，将全新的微生物敏感元件更换上去后，需要从新校正和调整工作曲线，从而使得测定的繁琐程度不断加剧。
第五，在测定那些有害有毒的有机物样品时，由于微生物的抵抗性能较弱，导致有一定的偏差会出现在具体情况和测量结果中。
上述所提及的不足在某种程度上制约了BOD生物传感器在工作生产中的应用，所以，将性能更加优异、价格更加合理、更符合实际情况的BOD快速测定仪研究出来是非常必要的。
三、BOD传感器装置的研究方向
现阶段，研究与开发BOD传感器重要是围绕着应用更优越的换能器、标准溶液和敏感原件等进行的，主要包括以下几个研究内容：通过合理的微生物，研发与实际相符合的微生物膜或者固定化策略，从而获取活化时间短、适应浓度变化强、应用寿命场、性能稳定的敏感元件，对相应的数据处理对策和信号检测方法进行研究，尽可能选择应用和测定废水相接近的标准性溶液。
通过对BOD传感器的研究现状、研究历史和应用情况进行分析，主要围绕以下几个方面在未来对其进行研究：
首先，不断完善微生物的选择程序和方法，从实际情况入手，不断拓宽对多种废水物质的测定广度，从而对更多行业的应用需求给予满足。
其次，把选择性能强、活性高的生物敏感元件制作出来，从而增强设备仪器的工作性能和稳定性。
第三，对更新和设计生物敏感元件的程序进行简化，增强设备仪器的工作稳定性。
第四，研究固定化微生物或者微生物膜的方法，确保敏感元件的统一性。
第五，对科学、合理的水样处理对策进行研究，增强传感器的响应速度与能力，从而把水样的BOD水平更准确、真实的反应出来。
第六，将更加先进、合理的信号处理装置与换能器开发出来，比如，压电晶体技术、半导体技术等全新的传导型技术，而且可以将计算机技术与传感器结合到一起，有利于提升BOD传感器的便携化、实用化和微型化的功能。
结语：
综上所述，通过该装置能够将BOD的测定时间有效缩短，大大的节省物力、财力和人力，有着成本低、稳定性强、选择点多、灵敏度高的优点，更为关键的是可以将科学的决策依据为决策部门与管理部门提供出来，在了解工业废水、生活污水等水体污染情况方面发挥了重要作用。而且，对管理污水厂污水和治理企业污水方面都发挥了重要作用。
参考文献
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