[發明專利]一種基于理化-生物電化學系統的水環境污染類型快速識別方法

有效

• 申請號: 201610769805.1
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN107367530B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 劉紅;易越;胡大偉;謝倍珍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于理化?生物電化學系統的水環境污染類型快速識別的方法，主要針對解決現有水質監測方法中，生物學方法不能判斷水體污染源類型而傳統理化方法耗時長、成本高的問題。本方法通過建立污染源類型與水體理化指標ORP、色度、pH、電導和生物電化學生物毒性指標產電抑制率I_r、有機污染貢獻率R_o的判別函數，基于對水體的水樣的物理化學分析和生物電化學系統分析檢測獲得的結果包括ORP、色度、pH、電導、I_r、R_o 6項指標，實現對水體污染源類型的快速識別。

技術領域

本發明涉及一種基于理化-生物電化學系統的水環境污染類型快速識別的方法，屬于環境保護領域，主要針對解決現有水質監測方法中，生物學方法不能判斷水體污染源類型以及傳統理化方法耗時長、成本高的問題。

技術背景

隨著我國工業水平的高速發展，人民生活水平的快速提高，環境污染特別是水體污染已經成為我國目前所面臨的重大問題之一。據環保部發布的2015中國環境狀況公報顯示，全國九大水系都已遭受到不同程度的污染，絕大多數已相當嚴重，直接威脅到水體生態環境以及人民群眾的正常生活。由于國內大部分江河流域面積廣，流經城市多，一旦發生突發性水源水質污染事件，就會使得所在地沿岸及下游居民飲水安全遭到嚴重威脅，由此給人民生產生活造成的損失更是不可計量的。而突發性水源水污染事件，具有暴發突然、形式多樣、污染物復雜、擴散迅速和危害嚴重等特點，可在短時間內造成水源水質發生突變，且通常超出城市自來水廠凈水系統的承受范圍。因此，如何應對水體急性污染事件，確保城市安全供水已成為全社會關注的重要問題。

現有水質毒性檢測方法主要有理化分析法和生物學方法。理化法是通過物理或化學的分析來估測水質的毒性，雖然能夠定量地分析某種污染物，對單一物質測量精度及靈敏度較高，但不能直接反映出各種污染物的生物毒性，而且操作復雜，測試時間長，不適合進行現場快速檢測和連續在線分析，所以傳統理化方法無法對突發性水體污染做出及時的預警。

生物學方法是基于生物與環境相適應的原理，當水體中進入有毒污染物時，有毒污染物會對水體中正常生長生物的運動、生長發育、呼吸活動等產生抑制或促進作用，通過檢測生物活動、代謝等的變化來評估水質。常用的指示生物如魚類、藻類、光合細菌等，一定程度上彌補了理化分析方法的不足。傳統的生物毒性測試手段發展已比較成熟，一定程度上彌補了理化分析方法的不足，但依舊存在周期長、操作復雜、重復性差等不足，不能完全滿足水質急性毒性監測的需要。同時，現有的生物學方法雖然可以實現水體生物毒性快速檢測，但是不能區分不同類型的污染源，而傳統的理化方法又存在著耗時長、成本高的問題，而水體污染源的快速識別可以為急性水體污染治理提供重要策略，因此，迫切需要研究一種能夠快 速綜合預警和污染源識別的方法。

生物電化學系統是一類利用產電微生物陽極催化氧化反應，將化學能轉化為電能的裝置。包括微生物燃料電池、微生物電解池、半電池等。其應用于水質生物毒性監測的原理是有毒污染物進入陽極室，污染物會影響產電微生物的代謝活性，從而對生物電化學系統的產電性能造成促進或抑制。通過檢測生物電化學系統電壓或電流輸出信號的變化就可以實現對污染物的實時監測。與其他生物學方法比較，生物電化學生物毒性檢測技術具有更高靈敏度、溫和的反應條件，且不需要復雜的信號轉導過程，逐漸成為國內外的研究熱點。

不同的污染源除了具有不同的理化特征外，還具有不同的生物電化學系統生物毒性特征，首先，不同的污染源有不同的可生化性，比如啤酒廢水具有良好的可生化性而印染廢水的可生化性較差，因此具有不同程度的生物毒性；其次，具有生物毒性的污染源也有不同的毒性成因，比如黑色金屬礦山廢水為重金屬污染而采油廢水為有機污染物污染，而常見的急性水體污染事件，大體可分為有機污染物污染、重金屬污染和有機重金屬復合污染；最后，即使同為復合污染，其有機污染物和重金屬的毒性貢獻率還可能不同，因此存在不同的毒性貢獻主因子。因此，將傳統理化方法與生物電化學生物毒性監測技術有機結合，基于水體的水樣的物理化學分析和生物電化學系統分析，不僅可以實現水體生物毒性在線監測，實現對水體污染源類型的快速識別。