水是生命之源，是地球上不可替代的自然资源。目前水环境污染日益严重，已成为制约社会和经济可持续发展的重要因素。生化需氧量(biochemical oxygen demand，BOD)是衡量水环境有机物污染程度的重要指标之一，它表示水中有机污染物由于微生物的生化作用进行氧化分解时所消耗水中溶解氧的真实量。国内外测定BOD的标准方法大多沿用美国1936年公布的方法，称BOD5法。这种传统方法需在20℃恒温条件下培养5天，操作繁琐，受干扰因素多。很明显，BOD5法不能及时反映水质变化，无法及时有效地指导污水处理工艺，预警突发水污染事件等。发展具有自主知识产权的快速、可靠的在线BOD检测新原理及新方法，进而发展国产化快速BOD在线检测新仪器，对于研究水污染变化规律，判定水体自净能力，及时防治水污染事故意义重大。本论文研究中，以水源微生物为源，以功能化的管路内壁为基底，原位、现场生长微生物膜，构建流通式微生物膜反应器。以此为生物降解有机物器件，发展一系列针对不同种类水体的在线BOD分析方法。开展现场应用研究，研制具有自主知识产权的在线BOD监测仪，为其产业化提供技术支撑。具体研究内容如下:　　1.以微生物膜反应器为生物降解有机物器件，针对地表水、生活污水发展简单、低耗的在线BOD分析方法。以自来水替代常规磷酸盐缓冲溶液，解决了磷二次污染的实际问题。以标准样品考察微生物膜在自来水体系下的长期稳定性及测试准确度，结果表明微生物膜在非缓冲介质中对测试的影响可以忽略。微生物膜对离子强度、pH、盐度的要求宽泛，对含有高达30mg/L的Zn(Ⅱ)，Cr(Ⅵ),Cd(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)，Pb(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)或Ni(Ⅱ)重金属离子的标准葡萄糖-谷氨酸(GGA)溶液的测试误差均未超过±15％，测试用的有机毒性物质3，5二氯苯酚浓度越高，测量信号越大，甚至30mg/L的3，5二氯苯酚过夜接触微生物膜，后续测试均未受影响。这些结果充分说明原位培养的微生物膜具有良好的应急能力及环境适应性，这是微生物膜连续、稳定应用于实际水样的先决条件。受益于流通式设计及高速清洗的试验思路，微生物膜堵塞及脱落问题得以解决，进一步提升了应用稳定性;以样品的起始溶解氧浓度为本底，以样品经微生物膜耗氧后流出液溶解氧为测试信号，以二者差值作为BOD的计算依据。这种方法为现场应用时不具备自来水提供了解决方案，是一种完全免试剂、零消耗的分析方法。同时，这种方法不需要将样品进行空气饱和等前处理手段，是一种可以作为实时预警的快速BOD监控手段;水样以气液混合态流入微生物膜，水样在充足氧气条件下实现高效生物降解。以光电降解有机物为检测手段，比较经微生物膜生物降解水样前后水样化学需氧量含量的变化实现BOD的快速检测，实现了高浓度水样的非稀释直接测量。微生物膜对多种有机物具有一致的生物降解效率，进一步证明了其非选择性生物降解能力。优化反应温度、微生物膜使用量及气液进样流速后，这种方法线性范围可高达800mg/L，采样体积少，非常适合开发成小型化仪器用于现场应用。　　2.以提出的在线BOD分析技术为基础，优化微生物膜在现场应用时的实际培养方法，设计恒温体系并集成化流路系统，开发软件、硬件控制系统，研制原理性样机并开展现场应用研究。以太湖水体为监测目标，研究较低有机物条件下以自来水为本底时其离子含量、痕量有机物等对测试影响，提出微生物膜内源呼吸影响及扣除方法，解决了低BOD含量时本底干扰及测量误差较大的实际问题。以城市纳污河为监测目标，开展现场应用时仪器取水、预处理等实际问题的研究，考察微生物膜在连续水样测试条件下的稳定性及准确度，评价微生物膜连续使用寿命及生物降解效率的变化，比对快速监测结果与国标方法的差异。分析方法的创新，出色的环境适应力及准确度，使得研制的在线BOD监测仪具有了商业推广的价值。