[發(fā)明專利]一種水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610076256.6
• 申請日: 2006-04-21
• 公開（公告）號: CN101059493A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王子健;任宗明;馬梅;查金苗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;C12Q1/02
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王鳳華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測與水體污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種以差分濾除和三維空間技術(shù)監(jiān)測水生生物行為生態(tài)學變化為基礎(chǔ)的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法。

背景技術(shù)

各種突發(fā)性事故以及化工廠的不正常運行都會導致不可預(yù)知的水體污染事故。因此，對水體污染的持續(xù)在線監(jiān)測是非常必要的。在線生物監(jiān)測技術(shù)是順應(yīng)水質(zhì)評價的需要而逐漸發(fā)展起來的一項技術(shù)。迄今為止，應(yīng)用于水質(zhì)在線監(jiān)測的技術(shù)主要為在線理/化分析，應(yīng)用生物指示物進行的在線水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警技術(shù)尚處于探索階段。目前，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了一些水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，如Microtox毒性測試系統(tǒng)、平面攝像監(jiān)測系統(tǒng)以及MFB監(jiān)測系統(tǒng)等。Microtox毒性測試系統(tǒng)只能在關(guān)鍵點進行定期監(jiān)測，不能實現(xiàn)水體的實時監(jiān)測；平面攝像系統(tǒng)可以通過實時記錄生物在一個平面內(nèi)的行為變化，但缺乏三維空間變化，不能涵蓋生物行為生態(tài)學變化的規(guī)律特點；MFB監(jiān)測系統(tǒng)能夠通過監(jiān)測生物行為規(guī)律性變化達到在線監(jiān)測的目的，但不能夠準確反映不同時期受試生物的運動行為變化。因此，在傳統(tǒng)方法難以達到在線環(huán)境監(jiān)測要求的情況下，迫切需要發(fā)展安全、高效、經(jīng)濟的水體預(yù)警方法。

行為是指生物對外界環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境變化的外在反應(yīng)，它并不僅僅局限于生物的跑、游、爬、以及其他方式的位置移動，也包括進食、求偶甚至呼吸時的運動。刺激是動物行為產(chǎn)生的必要條件。在大多數(shù)情況下，外界環(huán)境條件的變化都可以成為刺激，作為行為產(chǎn)生的原因，刺激既有內(nèi)部的，也由外界的。但是，無論哪一種行為的產(chǎn)生都有相似的基本過程，如圖1所示，當環(huán)境刺激作用于感受器，會引起神經(jīng)沖動，神經(jīng)沖動沿著傳入神經(jīng)傳達到神經(jīng)中樞，通過中樞內(nèi)的神經(jīng)聯(lián)系，再經(jīng)傳出神經(jīng)傳達到感應(yīng)器，引起行為反應(yīng)，這就是行為反應(yīng)產(chǎn)生的簡單模式。因此，行為反應(yīng)是生物各種生理現(xiàn)象在外部出現(xiàn)的綜合結(jié)果。

水生生物暴露于受污染水環(huán)境以后，通過自身行為機制的調(diào)節(jié)，短期內(nèi)保持體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，并逐步適應(yīng)環(huán)境，在很大程度上避免污染水環(huán)境對身體造成急性損傷。逃避行為是指生物通過增加運動行為強度，試圖主動避開受污染水環(huán)境的行為。逃避行為作為水生生物對水環(huán)境污染所產(chǎn)生的第一層次行為變化，是對環(huán)境污染的第一反應(yīng)，對于研究環(huán)境污染，尤其是突發(fā)性、劇烈的事故性變化具有非常重要的作用。另外，生物游動的速率，身體擺動頻率，一定時間內(nèi)呼吸、身體翻轉(zhuǎn)以及“C”型運動(若存在)的次數(shù)等都會因為環(huán)境污染壓力的存在而發(fā)生變化。

如圖2的水生生物大型蚤的逐級壓力行為模型(Stepwise?Stress?Model，SSM)中所示，水生生物在各種濃度的農(nóng)藥化學品內(nèi)暴露時間與行為生態(tài)變化的關(guān)系、行為生態(tài)變化的規(guī)律以及大型蚤的行為方式，可以把暴露時間自始至終劃分為t₁，t₂，t₃，t₄和t₅這5個時間段。其中，t₁時間段是大型蚤從清潔水環(huán)境進入污染環(huán)境以后的一段運動行為強度逐漸增強的過程，在t₁時間內(nèi)，生物的運動行為是一種努力逃避污染水環(huán)境過程，并不斷進行適應(yīng)的適應(yīng)性行為變化；t₂時間段是生物運動行為改變后，強度達到極值以后的維持階段，此時段生物行為表現(xiàn)為強度最大的“逃避行為”；t₃時間段出現(xiàn)環(huán)境內(nèi)污染物給生物生存造成的“第一壓力閾(Threshold?One)”，經(jīng)歷過t₃時間段的暴露以后，生物會經(jīng)歷“第二壓力閾(Threshold?Two)”。如果在生物體內(nèi)積累的污染物質(zhì)濃度達到了致死濃度(Lethal?Concentration，LC)，會逐漸進入t₄時間段；未達到LC，進入t₅時間段。由SSM可以看出：t₁+t₂時間段為水生生物適應(yīng)新環(huán)境的“適應(yīng)期”，在這段時間內(nèi)表現(xiàn)的生物運動強度逐漸增強至穩(wěn)定值的過程實際上應(yīng)該是生物通過行為機制和生理機能的調(diào)節(jié)來逐漸適應(yīng)新環(huán)境而導致的行為生態(tài)的變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)水質(zhì)在線監(jiān)測方法只能在關(guān)鍵點進行定期監(jiān)測、不能實現(xiàn)水體的實時監(jiān)測的缺陷，從而提供一種以差分濾除和三維空間技術(shù)監(jiān)測水生生物行為生態(tài)學變化為基礎(chǔ)的，可實時、在線和在位監(jiān)測的、安全、高效、經(jīng)濟的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法。

本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：