AOC(可同化有機碳)快速確定生物淤積細菌再生長潛

1、AOC（可同化有機碳）快速確定（可同化有機碳）快速確定生物淤積生物淤積/細菌再生長潛力早期預(yù)警細菌再生長潛力早期預(yù)警議程議程S定義生物膜、生物淤積、生物穩(wěn)定性S生物膜和生物膜發(fā)展影響因素引起的破壞S碳基營養(yǎng)物質(zhì)的角色SAOC測量S基于生物發(fā)光的AOC檢測方法S應(yīng)用實例（飲用水、死海、海水、工業(yè)水凈化）S概述總結(jié)優(yōu)勢和好處S物流S問與答定義：定義：S生物淤積生物淤積 - 在表面（如管線）、未處理水水庫、處理水存儲水箱內(nèi)微生物、藻類、硅藻、植物和動物的有害累積。S生物膜生物膜 - 一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，粘附于常與水接觸的物體表面，由細菌菌落構(gòu)成，還常常包含其他一些能在自身外圈分泌粘質(zhì)保護層的微生物，如酵

2、母菌、菌類和原生生物。S生物穩(wěn)定性生物穩(wěn)定性- 限制飲用水中再生長的能力。 它取決于消毒劑殘留的濃度和微生物生長所需基質(zhì)的濃度。水體系統(tǒng)中生物膜會影響：水體系統(tǒng)中生物膜會影響：S 水體質(zhì)量（釋放出的微生物造成污染） S 健康（水體中細菌和含細菌浮質(zhì)的釋放）S 水動力學(xué)參數(shù)（堵塞、摩擦和水阻力） S 物質(zhì)（表面覆蓋、表面屬性變化、微生物性侵蝕MIC）生物膜是造成工業(yè)生產(chǎn)數(shù)十億數(shù)十億損失的罪魁禍首，它還造成每年產(chǎn)品和資產(chǎn)設(shè)備的破壞。脫鹽系統(tǒng)生物膜破壞脫鹽系統(tǒng)生物膜破壞一旦形成，生物膜就非常難以清除，不管使用消毒方法還是化學(xué)清除，從而導(dǎo)致：S 能源浪費 S 降低鹽選擇能力 S 縮短過濾膜生命周期生物

3、膜對飲用水管網(wǎng)的破壞生物膜對飲用水管網(wǎng)的破壞S 水體逐漸喪失流動性 S 增加水泵壓力S 更大的擴展和侵蝕潛力導(dǎo)致生物膜生長的因素導(dǎo)致生物膜生長的因素S 水體中微生 物營養(yǎng)物質(zhì)的存在S 管壁特征，如粗糙度S 進入系統(tǒng)的水體的微生物和化學(xué)質(zhì)量S 水溫和酸堿度S 水體中低濃度消毒劑殘留S 水流速度營養(yǎng)物質(zhì)汲取營養(yǎng)物質(zhì)汲取S 要能生長，有機物必須從環(huán)境中汲取合成細胞物質(zhì)和制造能量所需的所有物質(zhì)。S 對于大腸菌群和異養(yǎng)細菌，主要營養(yǎng)物質(zhì)源來自磷、氮和有機碳，三者比例約為1:10:100（P:N:C）。S 因此，有機碳通常就是生長抑制營養(yǎng)物質(zhì)。S 水體中許多有機碳化合物是自然存在的，來自于活體和腐蝕植物。

4、S 其中可能包括腐殖酸和富啡酸、聚合碳水化合物、蛋白質(zhì)和羧酸。飲用水中的碳含量可用多種方式測量：飲用水中的碳含量可用多種方式測量：S TOC - 總有機碳，即水體中存在的可溶性和不溶性有機碳化合物的總數(shù)量。S DOC - 溶解有機碳，表示TOC的可溶部分。S BDOC - 生物降解有機碳，測量三周后DOC的減少量。S AOC - 可同化有機碳，表示水生微生物生長可直接消化和使用的DOC部分。TOCDOCBDOCAOC相對濃度圖示AOC測量的重要性測量的重要性S 并非所有的水中有機化合物都支持微生物生長。 鑒于此，勢必需要能定量測量水體中可同化的部分。S 總有機碳（TOC）或溶解有機碳（DOC）

5、在此方面已顯不足，研究表明（Van der Kooij et al，1982；Werner和Hambsch，1986，1988）用于生物降解的總有機碳總有機碳含量實際是十分稀少，而且常常變化起伏不定際是十分稀少，而且常常變化起伏不定。 標準標準AOC方法方法 Van der Kooij研究的生物分析方法（1982）：S 同一水樣接種兩種微生物（P17、NOX），監(jiān)控其生長情況，并在5-7天后確定最大產(chǎn)率S 根據(jù)已知的產(chǎn)率系數(shù)，計算出碳等量值（一般使用單位醋酸纖維碳ug數(shù)/L表示）。S 這一方法僅限于實驗室操作，而且需要大量物質(zhì)，在合理處理水樣時有諸多注意，以防受外來有機物污染。飲用水系統(tǒng)飲用水

6、系統(tǒng)AOC檢測應(yīng)用檢測應(yīng)用在荷蘭開展的研究證實HPC細菌的生長： S 限制在10g/L AOC水平下S 偶爾達到20-50 g/L AOC水平S 始終在50 g/L AOC水平上發(fā)生使用基于發(fā)光細菌的生物分析的優(yōu)勢使用基于發(fā)光細菌的生物分析的優(yōu)勢S 發(fā)光細菌的干凍處理可以保持長期穩(wěn)定。S 水合細菌能重新達到體內(nèi)發(fā)光最高水平。S 發(fā)光度 可使用現(xiàn)有的光度計方便地測量。 應(yīng)用和好處應(yīng)用和好處PCB-AOC檢測可用于：S 監(jiān)控各個預(yù)和后過濾步驟的水體S 優(yōu)化過濾反沖洗的時序S 提供過濾膜生物沉淀早期預(yù)警S 細菌再生長潛力預(yù)測指示S 生物穩(wěn)定性變化早期預(yù)警S 降低操作和維護成本AOC檢測檢測 特性和優(yōu)

7、勢：特性和優(yōu)勢：原理原理 無營養(yǎng)物質(zhì)補償?shù)陌l(fā)光細菌不會發(fā)光；一旦接觸到水樣，發(fā)光度的變化反映可利用有機碳化合物的濃度生物分析生物分析 干凍發(fā)光細菌（Vibrio harveyi -飲用水應(yīng)用；Vibrio fischeri - 海水應(yīng)用）儀器設(shè)備儀器設(shè)備 光度計、吸液管、吸液尖嘴、水箱/培養(yǎng)箱快速快速 在2小時內(nèi)得出結(jié)果靈敏靈敏 可以檢測大量可同化有機化合物的各種濃度（10-1000 ppb）可靠可靠 與標準AOC檢測達到較高的相關(guān)性價廉價廉 低價促進檢測頻率加大，可嚴密監(jiān)控水處理過程和優(yōu)化成本高昂的消毒處理發(fā)光細菌對水體中各種營養(yǎng)物質(zhì)的發(fā)光細菌對水體中各種營養(yǎng)物質(zhì)的靈敏度靈敏度與標準檢測（與

8、標準檢測（Van der Kooij）的相）的相關(guān)性關(guān)性應(yīng)用應(yīng)用示例示例挪威原水水樣和處理水樣的挪威原水水樣和處理水樣的AOC和和相關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù)相關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù) 監(jiān)控監(jiān)控工業(yè)水凈化系統(tǒng)的生物淤積潛力工業(yè)水凈化系統(tǒng)的生物淤積潛力S 工廠A，在GAC步驟（#3）發(fā)現(xiàn)問題。 S AOC水平的提高可能由微生物累積造成。S 早期預(yù)警可以保護昂貴的RO膜。使用使用AOC檢測可以降低操作和維護成本檢測可以降低操作和維護成本數(shù)據(jù)單位使用ppb碳表示。檢測包儀器和附件檢測包儀器和附件每一檢測包裝有下列物品：生物傳感器瓶分析緩沖液水合緩沖液碳雞尾酒標準空置檢測瓶其他所需儀器：水箱和加熱板連續(xù)分注器 吸液管和尖嘴Vort

9、ex混合器物流物流一旦收到，立即開箱，轉(zhuǎn)移：緩沖液箱到4C -千萬不要冷凍！細菌箱到冷凍室（-14C） -注意 - 在每一箱體上都標有過期日期貼紙（如EXP 01/09） PCB-AOC檢測程序檢測程序分步講解分步講解PCB-AOC檢測協(xié)議檢測協(xié)議成功操作的重要提示成功操作的重要提示S 嚴格準確遵守檢測協(xié)議不要試圖修改試劑和緩沖液的容量。 S 對于參考干凈水，使用低于5 ppb TOC的水，如Milli-Q Element/Gradient/Synthesis Grade。 S 將分析緩沖液放置在一次性無菌塑料試管，或漂洗和加熱處理（250C 8小時）的玻璃器皿內(nèi)。 S 不要光手碰觸尖嘴，減少

10、污染風(fēng)險。 S 建議采用一式兩份方式檢測水樣，至少是在第一次檢測時，確保精確執(zhí)行檢測過程。 S 當(dāng)檢測許多水樣時，確保在讀數(shù)期間在開始時讀取控制液讀數(shù)，然后在結(jié)束時再讀取一次，因為光強度會隨時間一起變化。 S 在稀釋步驟，要小心防止尖嘴浸入液體過多，確保無氣泡形成。 S 如果3個負控制試管中其中一個顯示結(jié)果與其他兩個存在較大差異，則丟棄這一試管，計算3試管中其他兩者的平均數(shù)。 步驟步驟1 - 開始準備：開始準備：水樣連續(xù)稀釋水樣連續(xù)稀釋S 在合適的試管架上請清晰標記的試管一字排開。 在第一個試管中注入1.75ml受測水樣水樣。 添加0.25ml濃縮分析緩沖液。 使用vortex混合均勻。S 在

11、試管#2-14分別注入1ml稀釋分析緩沖液。 從第一個試管取出1ml小份注入第二個試管（即第一次雙重稀釋）。 混合均勻。S 重復(fù)這樣的步驟5次，直到第7個試管，稀釋程度最終達到約75倍。 從水樣稀釋組的最后一個檢測瓶中取出1ml。S 準備3個試管作為負控制負控制（僅注入分析緩沖液）。 為了維持類似通風(fēng)的條件，請確保通過上下模擬吸液混合這些試管。步驟步驟1（續(xù)）（續(xù)） - 開始準備：開始準備：準備標準準備標準S 最后4個試管將作為正控制。S 按下列方式準備5ppm新鮮的碳雞尾酒碳雞尾酒溶液溶液從5mg/ml（5000ppm）的存儲液中取出0.1ml注入0.9ml的稀釋分析緩沖液（溶液A，500p

12、pm）。 上下吸液仔細混合均勻。S 準備另一注有0.99ml稀釋分析緩沖液的試管，從溶液A中取入0.01ml（溶液B，5ppm）。 上下吸液仔細混合均勻。 S 從溶液（B），分別注入10、20、40、80 l到第1、第2、第3、第4個試管。步驟步驟2 - 準備細菌：準備細菌：水合和預(yù)培養(yǎng)水合和預(yù)培養(yǎng)S 快速添加0.5ml冷冷水合緩沖液，水合調(diào)制干凍細菌。S 使用vortex混合均勻。S 在28C的水箱內(nèi)培養(yǎng)30分鐘。步驟步驟2（續(xù)）（續(xù)） - 開始準備：開始準備：分注分注S 使用連續(xù)分注器在注射器吸入細菌懸浮液。S 請確認無氣泡產(chǎn)生，不阻塞注射器。S 向每一試管快速仔細地分注10l水合細菌。S

13、 使用vortex混合均勻。步驟步驟3 - 培養(yǎng)培養(yǎng)S 把試管架放置在28C處（最好是水箱內(nèi)）。S 培養(yǎng)60-150分鐘（或等到濃度最低的標準溶液發(fā)出的光度比負控制的計算平均值還高（2xSD）時）。步驟步驟4 - 數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄 S 光度計靠近水箱。S 依次從水箱取出每一水管測量發(fā)光度然后放回。S 利用附帶的Excel模塊計算受測水樣的AOC值（使用碳等量單位）。S 選取標準液靈敏度最高的時間點。 千千萬不要萬不要對不同時間點的讀取值計算均值。Excel模塊模塊 - 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析繪制標準曲線，得出碳等繪制標準曲線，得出碳等量濃度和發(fā)光度兩者之間量濃度和發(fā)光度兩者之間的線性關(guān)系。的線性關(guān)系

14、。水樣稀釋組中的發(fā)水樣稀釋組中的發(fā)光度相對水樣濃度光度相對水樣濃度繪制，確定線性范繪制，確定線性范圍和最低可檢測值。圍和最低可檢測值。重新裝運重新裝運在重新裝運給終端用戶之前，插入到裝運箱- 緩沖液箱- 細菌箱- 試管架- 用戶指南和Excel光盤挑選最快的線路（最好在冰上）到最終用戶。 確保最終接收方能正確處理裝運物品。常見問題常見問題問與答問與答Q：發(fā)光細菌有害嗎？：發(fā)光細菌有害嗎？ 如果要能執(zhí)行如果要能執(zhí)行CheckLight分析，我需要是一位接受過培訓(xùn)的微生物學(xué)家嗎？分析，我需要是一位接受過培訓(xùn)的微生物學(xué)家嗎？A：發(fā)光細菌是非致病菌，沒有危害。 開展檢測時，無需特殊的技能，只需最基本的

15、實驗室技巧（吸液、稀釋等）和儀器（吸液管、吸液尖嘴、光度計）。 Q：飲用水中出現(xiàn)過高的營養(yǎng)物質(zhì)會有什么樣的危害？：飲用水中出現(xiàn)過高的營養(yǎng)物質(zhì)會有什么樣的危害？A：飲用水中高含量的營養(yǎng)物質(zhì)可能會導(dǎo)致下列飲用水問題： 微生物水平增加，包括大面積水體和管道生物膜和沉淀物中的伺機性病原體。 消毒劑和營養(yǎng)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)，抵消了消毒劑殘留。 消毒劑和營養(yǎng)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生有毒和（或）致癌DBP。 由于異養(yǎng)細菌的增長，致使總大腸菌群采樣不可靠，最終出現(xiàn)錯誤正或錯誤負大腸菌群檢測。 大腸菌群采樣也可能因管道生物膜和沉淀物的受激生長而變得不穩(wěn)定。 這些增長的數(shù)目可能沒法用大量飲用水大腸菌群樣品表示。 出現(xiàn)審美問題

16、 問與答問與答Q：快速獲取：快速獲取AOC水平信息的好處是什么？水平信息的好處是什么？A：獲取這一重要信息，意味著能幫助供水公司采取及時的預(yù)防措施，避免細菌再生長，優(yōu)化組織消毒程序，減少過量有毒的消毒副產(chǎn)品（DBP）。 Q：氯化水如何影響發(fā)光度？：氯化水如何影響發(fā)光度？A：在飲用水系統(tǒng)中經(jīng)常會使用氯進行微生物消毒。 因為分析采用的發(fā)光細菌對此類處理也很敏感，所以在添加細菌之前，需要向分析緩沖液加入硫代硫酸鈉去除樣品中的氯。 Q：為什么每一次分析都需要用到控制溶液？：為什么每一次分析都需要用到控制溶液？A：負控制的讀取數(shù)，用于獲取細胞的背景讀數(shù)，而無需取樣。 此外，設(shè)置一組正控制可以校準系統(tǒng)，完成發(fā)光單位到碳等量單位的正確“翻譯”。問與答問與答Q：細菌和試劑量及其他分析條件允許存在：細菌和試劑量及其他分析條件允許存在“差錯差錯”嗎？嗎？A：不允許。 必須嚴格遵守檢測協(xié)議指導(dǎo)，一字都不能偏差，這至關(guān)重要。 由于檢測非常靈敏，任何細小的變化都會使可靠性大打折扣。Q：我可以重復(fù)使用提供的檢測試管嗎？：我可以重復(fù)使用提供的檢測試管嗎？A：由于分析對敏感度要求非常高，所以必須小心保證所有試管、塑料尖嘴和吸液管異常干凈。 請不要重復(fù)使用檢測試管，也不要使用清潔劑、酸性液體或溶劑洗滌吸液管、吸