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生化需氧量(BiochemicalOxygenDemand,BOD),指水体中微生物分解有机物过程中消耗水中溶解氧的量,以mg/L表示,它是检测水体被有机污染状况最常用的指标之一。现有BOD测定的标准方法为五日生化需氧量标准稀释测定法,该方法不仅需要五天培养等许多复杂的程序,而且要求分析人员具备熟练的操作技巧。因此,近三十年来BOD微生物传感器快速测定方法受到广泛关注,并已开始应用于城市污水和天然淡水中BOD的测定,但专门适用于海洋污染监测的BOD传感器尚未见到报道。论文工作利用光纤光化学传感器响应快、检测过程不耗氧和易微型化等优点,通过海水耗氧菌种的筛选和BOD光化学传感装置的构建,研制了基于氧荧光猝灭原理的海水BOD快速测定仪,以期解决目前BOD生物传感测定方法无法应用于海洋环境的状况。研究工作在实验室原理样机上进行了一系列条件优化实验后,进行了实际海水样品的BOD测定,并与标准方法进行比对,得到了良好的相关性,显示出较好的应用前景。
本文共分为四章:
第一章,文献综述,主要介绍BOD检测的基本原理、发展概况及其相关技术的研究和应用情况。
第二章,考察用有机改性溶胶凝胶-聚乙烯醇(ormosils-PVA)包埋的四种海水耗氧菌种对海水中有机物的响应特点,并利用构建的BOD光纤传感装置对海水BOD进行测定。实验所获得的传感膜对海水中的有机物响应时间短,响应线性好,为海水BOD快速测定仪的研制建立了一定的实验基础。
第三章,本章详细介绍了所研制的海水BOD快速测定仪的原理、构造、实验步骤,对仪器的负高压、采样频率等进行了优化,考察了温度、盐度、pH值对仪器测定的影响,考察了仪器的响应线性、响应重现性,最后使用该仪器进行了实际海水的测定并与标准方法进行比对。实验结果表明本仪器适合于复杂海水体系的测定,具有良好的响应性和稳定性,且测定结果与传统的5日法相关性良好,为BOD的快速传感检测建立基础。
第四章,本章简要介绍本课题组的海水BOD快速测定仪与船载系统的集成方法与工作原理。试验结果表明,海水BOD快速测定仪除了能够单机工作外,还具有很好的集成能力,与控制中心通讯正常,达到了船载海洋快速监测系统的要求,顺利地完成了渤海湾业务化试运行工作任务,为海洋环境的实时、快速和立体监测方法进行了有益的探索。