水质安全的重要性日益突出。而在监测水安全的各个指标中，生物化学需氧量(BOD)由于能够反映水质对生物的影响而成为一项不可或缺的基本评价方法。传统5天法存在不可忽视且难以剔除的缺点，所以，快速BOD方法及其相关仪器的研发成为环境监测领域的研究热点。已有的快速BOD测试仪器和方法多是以水中溶解氧作为监测目标，但因其具有检测结果易受溶解氧浓度波动而干扰和动力学范围狭窄(大约2～6mgL-1)两项弊端而难于应用于实际。我们在分析和总结了现有BOD测量方法和仪器之后，认为只有从根本上突破创新才能使BOD的检测工作向前推进。提出了研究课题“基于人工媒介体、现场培养微生物膜制备反应器用于快速BOD的在线监测”。沿着这一课题主线完成了一套系统的工作，对每一步的推进给出理论上的解释，使采取解决问题的办法有理有据，并仔细考察各种实施条件。最终建立起一套原理性样机，其研究过程如下:　　 第一部分，基于悬浮体系建立起BODMed方法。　　 (a)对比了BODOxy传感器和BODMed方法，研究了二者的动力学范围和线性区间，以及BODMed方法的降解效率。(b)研究了媒介体对微生物的毒性影响，以及微生物损伤的修复。为后期制备基于固定微生物体系的快速BODMed传感器提供了理论依据。(c)研究并讨论了自然电子受体和人工电子受体之间的关系。并验证了不出氧BODMed方法的可行性，突破以往报道的除氧的BODMed方法。这部分工作对后期的仪器研发具有重要意义。　　 第二部分，基于固定体系的BODMed方法的研究。这部分工作是建立仪器的基础也是本论文的重点。　　 (a)发展了应用gPVP/sol-gel杂化材料包埋制备微生物膜的方法并用于BODMed测量。对影响微生物传感器使用的最重要的因素——微生物膜的长期活性进行了研究。探求了两种代表性微生物皮状丝孢酵母和BODseed包埋入有机无机杂化材料后微生物通过电子呼吸链传递电子的能力，以及被包埋后长期活性的机制。　　 (b)选用碳纤维毡作为微生物固定的基底材料，并引入现场培养微生物膜用于BODMed测试。研究了固定方法的优势和长期稳定性。对现场培养微生物膜的培养条件和用于BODMed测量的实验条件进行了考察。基于这个工作建立了BODMed流路系统，为原理性样机的搭建奠定了基础。　　 (c)发展了一种将微生物和人工媒介体共固定于电极表面制备BODMed传感器的方法。以E.coli作为催化介质，以NR作为电子受体制备(gPVP/E.coli/NR)p/GCE用于BOD测量。结合TNTs预处理，对代表性样品进行分析。　　 第三部分，建立“基于人工媒介体、现场培养微生物膜制备反应器用于快速BOD的在线监测”的流路系统。　　 分别以碳纤维毡和石墨烯水凝胶作为微生物固定的基底材料，现场培养微生物膜制备微生物反应器;以铁氰化钾作为电子媒介体建立在线检测系统。本文完成了流路系统设计和改进、微生物反应器设计和改进、现场培养微生物膜的表征、电极选择、优化测量条件、不测量时流路控制条件、标准曲线、稳定性、重现性等工作，并对流路系统的运行进行了细致的考查。使得基于人工媒介体作为探针的水质监测方法在实际应用中成为可能。