[發明專利]基于生物種群組塊識別突發性水污染的預警裝置及方法

有效

• 申請號: 201310425848.4
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103487561A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 戴會超;毛勁喬;趙倩;張鴻清
• 申請（專利權）人: 河海大學;中國長江三峽集團公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 繆友菊

技術領域

本發明涉及一種突發性水污染的預警裝置及方法，尤其涉及一種基于生物種群組塊識別突發性水污染的預警裝置及方法，屬于水環境保護技術領域。

背景技術

突發性水污染事故是指高濃度的污染物在短時段內大量排入水體，嚴重破壞天然水體的正常使用功能的極端水環境事件。在工業化快速發展的進程中，越來越多的化學藥品被應用，重大突發性水污染事故頻頻發生。突發性水污染嚴重威脅著居民健康、工農業生產和生態安全，處理不當會造成深遠的社會、經濟與生態的負面效應。建立突發性水污染預警系統是實施應急處置突發性水污染事故的前提。由于突發性水污染事故的時間地點往往較為隨機，污染物類型和危害程度也多種多樣，國內外突發性水污染預警技術一直處于較低水準。近年來，我國發生了多起嚴重的突發性水污染事故，如松花江苯類突發污染事故、福建汀江銅酸水污染事故、廣西龍江鎘突發污染事故等，由于缺少健全完善的事故預警系統，未能在事故早期進行有效處置，貽誤了在最短時間內控制水污染事件，將損失降低到最小程度的時機。

提高水污染應急處置的技術能力，對有效應對突發性水環境污染事故，完善流域水環境管理機制十分重要。突發性水污染在線生物預警技術是一種新興的主動生物監測方法，基本原理是通過監測被污染水體中水生生物行為變化達到預警突發性水污染的目的，如專利申請號為200610144050.2，名稱為《基于水生生物回避行為的水質在線安全預警系統和方法》的專利公開了通過監測生物運動所導致的感應電場變化對水體未知污染物進行預警。由于生物自主行為具有對水質變化快速反應的特點，在突發性水污染預警領域受到好評，但現有的突發性水污染在線生物預警技術仍存在著明顯的缺陷與不足：

（1）造成水污染的物質種類多種多樣，如酚、苯、醛、多環芳烴、芳香烴、有機農藥、氰化物、氟化物、硫化物、重金屬等。當前的在線監測技術主要監測單一生物對象的突變行為，如魚類、貝類、水蚤等。由于單一生物只對固定的幾種污染物比較敏感，對于超出范圍的污染物不能做出生物突變反應，因此常規生物預警方法的有效監測范圍比較有限。

（2）當前的在線生物監測技術由于只能利用單一物種對水質突變進行預警，因此只能做到單層次的定性識別，即只能判斷是否發生水污染，而不能區分污染的嚴重程度，不能為突發性水污染應急處置提供定量化的信息支撐。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于克服現有的利用單物種指示生物在線預警突發性水污染技術的局限性，提出一種基于生物種群組塊監測突發性水污染的預警裝置及方法，

技術方案：本發明所述的基于生物種群組塊識別突發性水污染的預警裝置，包括生物群種安放單元、生物群種監測單元和報警單元。

所述生物群種安放單元為水箱結構，所述水箱被沿水流方向的縱向隔板分隔為并行的兩組區域，用于同步比較實際水源與清潔水源內生物種群活動差異；兩組區域對稱設置，分別被垂直于水流方向的橫向隔板分為水流緩沖區、水質監測區和水流釋放區；所述水質監測區被橫向隔板分隔為指示生物強耐受區、中耐受區和弱耐受區，三個區域放入魚類、底棲無脊椎動物和原生生物組成三個種群組塊，其中強耐受區放入對水污染耐受力強的指示生物，中耐受區放入對水污染耐受力中等的指示生物，弱耐受區放入對水污染耐受力弱的指示生物；具體放置方式為：三個區域均放置原生生物，如草履蟲；其中耐受力強的魚類和底棲無脊椎動物放入在強耐受區，如魚類中的鯉魚和底棲無脊椎動物中的搖蚊幼蟲；耐受力中等的魚類底棲無脊椎動物放入在中耐受區，如鯽魚和貽貝；耐受力弱的魚類底棲無脊椎動物放入在弱耐受區，如茴魚和石蠅若蟲。所選用的魚類要求顏色較深、生命體征正常、非產卵期；

進水端的水箱壁上對應于兩組區域處分別設置有進水管，出水端的水箱壁上對應設置有出水管，水流緩沖區、強耐受區、中耐受區、弱耐受區和水流釋放區之間的隔板上設置有帶過濾網的水流通口，所述水流通口與進水管、出水管的中軸線在一條直線上。

所述生物群種監測單元包括魚類監測裝置、底棲無脊椎動物監測裝置、原生生物監測裝置和信號顯示器；所述魚類監測裝置包括信號采集器和第一信號分析器；所述信號采集器為攝像頭，將采集的信息傳遞到信號分析器；所述信號分析器包括把電信號轉換為數字圖像信號的A/D轉換器和數字信號處理器，將信號采集器采集的信號處理后傳送到信號顯示器顯示魚類活動行為的圖像。