一種基于活性污泥快速檢測有機(jī)化學(xué)品生物降解性的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種快速檢測有機(jī)化學(xué)品生物降解性的方法，采用的菌源來自于污水處理廠的二級出水。將無機(jī)鹽培養(yǎng)基、接種液、有機(jī)化學(xué)品受試物按一定比例加入帶塞BOD瓶中，以受試物中的有機(jī)碳為唯一碳源，在14～50天的測試周期內(nèi)進(jìn)行微生物生長代謝。測試過程中，以固定的時間間隔取樣，進(jìn)行溶解氧（DO）、pH和總有機(jī)碳（TOC）測定，同時采用高效液相色譜（HPLC）快速準(zhǔn)確檢測降解過程中有機(jī)物及代謝產(chǎn)物濃度的變化。本方法以高效液相色譜法（HPLC）直接測定待測有機(jī)化學(xué)品及代謝產(chǎn)物濃度的變化，從而直接計算出其降解率，同時結(jié)合降解過程中BOD瓶中的溶解氧，pH和TOC的變化間接反映待測有機(jī)化學(xué)品的生物降解性的好壞。此方法操作簡單，多個參數(shù)的測試評價相結(jié)合，測定結(jié)果快速準(zhǔn)確。
【專利說明】-種基于活性污泥快速檢測有機(jī)化學(xué)品生物降解性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境生態(tài)風(fēng)險評價領(lǐng)域，具體涉及一種基于活性污泥快速檢測有機(jī)化 學(xué)品的生物降解測試評價方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 評價環(huán)境接受化學(xué)品能力的重要指標(biāo)之一是化學(xué)品的可生物降解性，生物降解是 指微生物利用有機(jī)物作為其生長代謝的能量來源從而將其分解的現(xiàn)象，環(huán)境微生物可以通 過氧化、還原及水解等作用破壞有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)，從而使其在環(huán)境中降解。2010年10月修 訂的《新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境管理辦法》要求對新化學(xué)品的環(huán)境持久性等性質(zhì)進(jìn)行鑒別，再根據(jù)所 得結(jié)果進(jìn)行批準(zhǔn)和必要的限制，因此研究化學(xué)品的生物降解性并獲得可靠的數(shù)據(jù)對化學(xué)品 的風(fēng)險評估和風(fēng)險管理具有非常重要的意義。
[0003] 研究有機(jī)化學(xué)品生物降解最常用的方法為活性污泥法，活性污泥是由懸浮生長的 細(xì)菌、真菌、原生動物和后生動物及其代謝和吸附的有機(jī)物、無機(jī)物等組成。這些微生物組 成了一個特有的生態(tài)系統(tǒng)，它們以污水中的有機(jī)物為食料，進(jìn)行代謝和繁殖，從而降低了污 水中的有機(jī)物含量?；钚晕勰喾ㄖ饕ㄟ^測定污水中的C0D、B0D、T0C等參數(shù)在一段時間內(nèi) 的變化來評價待測化學(xué)品可生物降解性的好壞。此外，也可以通過污泥中的微生物種群數(shù) 的變化來間接評價化學(xué)品的降解性。隨著科技的發(fā)展和研究的深入，氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用 儀（GC-MS)和高效液相色譜（HPLC)被廣泛用于檢測生物降解后殘余樣品的濃度。通過儀器 分析的方法可以直接、高效地測定化學(xué)品在活性污泥中的濃度變化，也可以測定出降解之 后的產(chǎn)物及其濃度。除了活性污泥法外，還有搖瓶振蕩和模型預(yù)測等方法用于研究化學(xué)品 的生物降解。
[0004] 目前，已有一些專利對有機(jī)化學(xué)品生物降解性評價方法進(jìn)行了公開。如CN1372141 就公開了一種有機(jī)物生物降解性綜合測試評價方法，但其以B0D5/C0D、ATP等為評價因 子，B0D和C0D測試需要消解滴定等過程，測試過程復(fù)雜，耗時較長，且結(jié)果差異性大。 CN103345544公開了一種采用邏輯回歸方法預(yù)測有機(jī)化學(xué)品生物降解性的方法，此方法通 過定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR)方法預(yù)測大部分有機(jī)化學(xué)品的生物降解性，但其只局限于理論預(yù) 測，對化學(xué)品降解過程中各參數(shù)的變化無法預(yù)測，不能很好地反映出有機(jī)化學(xué)品最真實的 降解過程。
[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，借助于現(xiàn)代高效液相色譜 (HPLC)技術(shù)，提供了一種快速檢測有機(jī)化學(xué)品生物降解性的方法。該方法可以直接檢測降 解過程中不同階段化學(xué)品濃度的變化及產(chǎn)物的生成情況，同時與測試TOC、pH等參數(shù)變化 相結(jié)合，以快速有效地評價待測有機(jī)化學(xué)品降解性的好壞。此方法操作簡單快速，且多種參 數(shù)測試評價相對照，克服了各不同單一測試法由于測試條件不一致可能導(dǎo)致的評價結(jié)果差 異很大的缺點，因而對有機(jī)化學(xué)品生物降解性評估分類更加準(zhǔn)確、快速、全面。目前為止，尚 未見文獻(xiàn)和專利利用HPLC結(jié)合溶解氧、pH和T0C的變化來快速檢測有機(jī)化學(xué)品生物降解 性方法的報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種簡單快速準(zhǔn)確的有機(jī)化學(xué)品生物降解性的檢測與評價 方法，通過降解過程中濃度變化及參數(shù)變化反應(yīng)出待測物的降解性。
[0007] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)路線實現(xiàn)的，具體步驟如下： (1) 分別配制濃度均為lg/L的磷酸緩沖液、CaCl2、MgS04和FeCl3溶液，取各無機(jī)鹽溶液 1份加入到蒸餾水中混合，使各無機(jī)鹽的濃度為lppm，得到無機(jī)鹽培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)pH為6. 5? 7. 5,曝氣 l(T30min，靜置 24?72h ; (2) 采集二級出水，過濾，濾液作為提供微生物的接種液； (3) 按要求準(zhǔn)備洗凈烘干的B0D瓶(每個實驗組2?5個平行樣，對照組2?4個平行 樣)，分別編號； (4) 先向B0D瓶中按照接種液與反應(yīng)體系的體積比1 :(300?1000)加入接種液，然 后向?qū)嶒灲MB0D瓶中加入lg/L的受試物1. 5?3mL，對照組B0D瓶中加入lg/L的參比物 1. 5?3mL，使得B0D瓶中受試物(對照組中參比物）的最終濃度為lmg/L?10mg/L (5) 向各BOD瓶中加滿配制好的無機(jī)鹽培養(yǎng)基，并形成液封，于20?40°C溫度下，避光 培養(yǎng)14?50d ; (6) 在培養(yǎng)周期內(nèi)，以固定的時間間隔（3?7天）從實驗組和對照組中各抽取2? 5瓶作為平行測試樣，測定其溶解氧、pH和T0C ;并將留樣經(jīng)膜過濾后，采用高效液相色譜 (HPLC)檢測瓶中受試物及其代謝產(chǎn)物的濃度，根據(jù)濃度的變化計算出物質(zhì)的降解率。所有 測試的取值為平行樣的加和平均值。通過比較比較受試物和參比物的的降解率，同時結(jié)合 B0D瓶中溶解氧、pH和T0C的變化來綜合評價受試物的生物降解性。
[0008] 同已有的有機(jī)化學(xué)品生物降解測試方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點： (1) 采用HPLC檢測降解過程中待測物及產(chǎn)物濃度變化，計算出降解率，簡單直接，誤差 小，結(jié)果準(zhǔn)確； (2) 降解過程中各參數(shù)的變化也可以通過相應(yīng)的儀器(溶解氧電極、pH計、T0C測定儀 等）檢測，操作簡單； (3) 不但可以測定待測物的降解率，還能測定產(chǎn)物的含量，更準(zhǔn)確測定化學(xué)品的降解； (4) 可以在線檢測待測物和降解產(chǎn)物的濃度隨時間的變化。
[0009] 具體實施實例 下面給出本發(fā)明的5個實施例，通過實例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述(接種液均來自于制 革廠二級出水)。本發(fā)明的實例是為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明，但并不 對本發(fā)明進(jìn)行任何限制。
[0010] 實例 1 按照1:1000 (體積比)的比例將無機(jī)鹽培養(yǎng)基加入蒸餾水中，曝氣20min，靜置，測定其 溶解氧和pH，在B0D瓶中加入300uL接種液，加入待測物壬基酚（NP)，使其濃度為lmg/L，采 用虹吸法將培養(yǎng)基移入B0D瓶中，形成液封，測試周期為28天，每7天取一次樣，測定其溶 解氧、pH和T0C，樣品經(jīng)膜過濾后HPLC檢測待測物及產(chǎn)物濃度變化，計算出降解率。通過溶 解氧、pH和T0C的變化評價壬基酚（NP)的生物降解性。
[0011] 實例 2
【權(quán)利要求】
1. 一種基于活性污泥快速檢測有機(jī)化學(xué)品生物降解性的方法，其特征在于步驟如下： (1) 分別配制濃度均為lg/L的磷酸緩沖液、CaCl2、MgS04和FeCl3溶液，取各無機(jī)鹽溶液 1份加入到蒸餾水中混合，使各無機(jī)鹽的濃度為lppm，得到無機(jī)鹽培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)pH為6. 5? 7. 5,曝氣 l(T30min，靜置 24?72h ; (2) 采集二級出水，過濾，濾液作為提供微生物的接種液； (3) 按要求準(zhǔn)備洗凈烘干的BOD瓶(每個實驗組2?5個平行樣，對照組2?4個平行 樣)，分別編號； (4) 先向BOD瓶中按照接種液與反應(yīng)體系的體積比1 :(300?1000)加入接種液，然 后向?qū)嶒灲MBOD瓶中加入lg/L的受試物1. 5?3mL，對照組BOD瓶中加入lg/L的參比物 1. 5?3mL，使得BOD瓶中受試物(對照組中參比物）的最終濃度為lmg/L?10mg/L ; (5) 向各BOD瓶中加滿配制好的無機(jī)鹽培養(yǎng)基，并形成液封，于20?40°C溫度下，避光 培養(yǎng)14?50d ; (6) 在培養(yǎng)周期內(nèi)，以固定的時間間隔（3?7天)從實驗組和對照組中各抽取2?5瓶 作為平行測試樣，測定其溶解氧、pH和T0C，并采用高效液相色譜（HPLC)檢測瓶中受試物及 其代謝產(chǎn)物的濃度，根據(jù)濃度的變化計算出物質(zhì)的降解率；所有測試的取值為平行樣的加 和平均值，通過比較受試物和參比物的降解率，同時結(jié)合B0D瓶中溶解氧、pH和T0C的變化 來綜合評價受試物的生物降解性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于活性污泥快速檢測化學(xué)品生物降解性的方法，其特 征在于，二級出水可以來自城市污水處理廠、制革廠、紡織廠、化工廠中的任意一種或幾種 的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于活性污泥快速檢測有機(jī)化學(xué)品生物降解性的方法， 其特征在于，參比物為苯胺、苯甲酸鈉、醋酸鈉、苯甲酸鉀、醋酸鉀中的任意一種或幾種的混 合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于活性污泥快速檢測有機(jī)化學(xué)品生物降解性的方法， 其特征在于，HPLC采用的檢測器可以為熒光檢測器和紫外檢測器，色譜柱為正相色譜柱或 反相色譜柱，流動相為乙腈、正己烷、異丙醇、水中的任意一種或幾種的混合物。
【文檔編號】G01N30/02GK104111294SQ201410325196
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】林煒, 解書冬, 王春華, 俞凌云, 吳孟茹 申請人:四川大學(xué)