[發明專利]基于水生生物回避行為的水質在線安全預警系統和方法

無效

• 申請號: 200610144050.2
• 申請日: 2006-11-24
• 公開（公告）號: CN101191792A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 王子健;任宗明;馬梅;查金苗
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳華

技術領域

本發明屬于環境監測技術領域，具體地說是涉及一種水質在線安全預警系統和方法。

背景技術

化學品特別是化學農藥和重金屬的廣泛應用帶來環境污染問題，并在其生產、運輸過程中存在非常多的隱患。有毒和危險化學品向環境的意外泄漏，隨時都會對人類造成重大危害，對生物的生存形成威脅。人為的水體投毒也無時不在威脅著水生生物的生存和人類飲用水的安全。各種突發性事故以及化工廠的不正常運行都會導致不可預知的水體污染事故。需要有效的環境質量早期預警體系對水環境的突發性污染事故進行監測。

迄今為止，世界上普遍采用的水質在線監測與預警大致分為兩大類：一類是理化分析，即采用各種在線分析儀器，通過定量或定性的分析方法，測定水中有害物質及其濃度。這一類監測方法有針對性，能夠比較快速、靈敏地監測到水中不同種類危險化學物質的含量。然而，這類在線的化學監測儀器可以快速分析出的水質參數十分有限，監測結果并不能夠直接反映水體內含有化學物質的毒性大小，尤其是未知化學物質的毒性。另一類是通過把生物監測技術與環境科學技術相結合，運用生態學方法和毒理學方法對污染環境進行分析評估。這種方法雖然可以直接測定工業廢水的毒性和多種化學物質混合后的聯合毒性，并為研究化學物質的致毒機理積累資料，但缺乏對于需要及時監測的突發性污染事故的實時監測(Real-time?Monitoring)和實時在線預警。

在線生物監測技術(On-line?Bio-monitoring?Technology)是近幾年剛剛提出的環境污染監測新技術。在線生物監測技術能夠對受試生物在突發水質變化以后的不同指標實施監測，實現對可能導致生態和健康影響的水環境突發性事故預警。目前，應用于水質在線監測的技術主要為在線攝像技術(On-line?image?analysis)。這種技術可以通過攝像記錄受試生物的運動行為變化，并根據生物的行為變化對水質進行評價。但這種技術存在的誤差會因為水體的透明度、水流速度、光照等因素的影響而加大，并且因為此技術只實現了對生物的二維監測，不能對生物在立體空間內的行為變化進行綜合評價、分析。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的用于水質的在線生物監測技術會因為水體的透明度、水流速度、光照等因素使得測量誤差加大、且只能實現對生物的二維監測，不能對生物在立體空間內的行為變化進行綜合評價、分析的缺陷，從而提供一種基于水生生物在受到污染的水體中所表現的具有趨向性的回避行為變化，綜合應用生物運動規律變化和不同頻率電場信號改變，且可對生物運動行為進行多點監測的水質在線生物安全預警系統和方法。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

本發明提供一種基于水生生物回避行為的水質在線安全預警系統，如圖1所示，包括第一測試管1和第二測試管2組成的生物回避行為傳感器，兩個管路通過中間的兩通相連，且彼此平行，受試生物可以自由的在第一測試管1和第二測試管2之間游動；

第一測試管1和第二測試管2中分別裝有兩組不銹鋼監測電極，每組電極都由連接在信號采集裝置3上的發射信號電極4和接受信號電極5組成；發射信號電極4給測試管內形成一個正旋低壓交流電場，當被監測的生物在管內的運動導致低壓電場發生變化以后，接受信號電極5能夠感應電場的變化，然后通過接受信號電極5接收測試管內由發射信號電極4形成的電信號變化，并經信號采集裝置3采集處理后，通過顯示器6將可視信號進行顯示。

所述的測試管可以根據受試生物個體大小進行選擇；

也可根據需要，在同一組測試管內安裝多組監測電極，以實現多點監測功能。

本發明提供的基于水生生物回避行為的水質在線安全預警方法，包括如下的步驟：

1)在每個測試管內裝入與其尺寸相適應的同等數量和個體的受試生物，并將被監測水體和對照水體分別通入本發明的水質在線生物安全預警系統的第一測試管1和第二測試2中；

所述的受試生物為出生后24～72小時(優選48小時)的被監測水源原生種的水生生物幼體，在實驗室內使用常規的標準水培養進化至少三代以上，作為受試生物使用；或是出生后24～72小時(優選48小時)的被監測水源標準模式生物的水生生物幼體，直接作為受試生物使用；

所述的被監測水源原生種包括水生無脊椎動物和脊椎動物，其中無脊椎動物主要選擇節肢動物，如蝦、蚤類等，脊椎動物主要選擇成體體長為4厘米左右的魚類；

所述的被監測水源標準模式生物包括無脊椎動物的日本沼蝦、大型蚤以及脊椎動物的日本青鳉、稀有鮈鯽和斑馬魚；