[發明專利]一種水質生物毒性預警方法

在審

• 申請號: 201810377933.0
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN110398530A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 張樂華;林佳杰;張自煒
• 申請（專利權）人: 浙江自常環保技術有限公司
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種水質生物毒性預警方法，微生物燃料電池（MFCs）反應器（1）置于污水中，電機（2）驅動旋轉生物陽極（3）使其旋轉，陰極室中的陰極（4），作為電子受體的陰極液（5），隔開旋轉生物陽極（3）和陰極（4）的是膜組件（6），連接陰陽極的記錄儀（7）。記錄儀（7）記錄MFCs的電信號，根據標準曲線監測水質生物毒性。本發明監測水質生物毒性，實現被測水樣的水質生物毒性實時和快速監測，具有明顯的經濟、社會和環境效益。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體涉及一種水質生物毒性方法。

背景技術

水體水質的生物毒性預警對應對突發性水體污染事件至關重要。目前，可應用于現場水質安全預警系統的有魚類、水蚤類、藻類和光細菌類等生物毒性監測系統。

魚類生物毒性監測系統：主要依靠魚的死亡、腮呼吸、遷移等行為對水質生物毒性進行監測。浙江省杭州市曾于2005年在三江口取水點設置魚類生物毒性預警池。但魚類生物毒性預警系統具有以下缺點：魚類需要精心喂養，工作量大，費用高，系統穩定性差，魚類受外界環境影響大，反映速度慢，監測精度不高。

水蚤類生物毒性監測系統：水蚤是浮游動物中體形較小的一類，以藻類、真菌、碎屑物及溶解性有機物為食，對多種有毒物質敏感，是國際上普遍采用的標準毒性實驗生物。應用過程中可采用水蚤的移動性與靈敏度、平均移動速度和分布情形、移動的不規則方向性及角度、群聚與分布的距離、泳動的高度、成長的體積等來判斷水質情況。這類生物毒性預警系統中，水蚤需要專用的培養沒施喂養，培養要求高；監測通過采用計算機對蚤類的動態進行圖形圖像處理，構成復雜。

藻類生物毒性監測系統：在水生態系統及水生食物鏈中，藻類是初級生產者，其個體小、繁殖快、對毒物敏感，是一種較理想的生物毒性實驗材料。以藻的生長抑制效應作為測試指標，準確可靠，但是工作量大，測定周期長，維護成本高。

細菌生物毒性監測系統：細菌種類繁多，對水質毒性或有機物濃度的反應多樣，比如含毒性物質的水樣中，發光菌的發光強度會產生變化，硝化細菌的耗氧量會變化等。這類生物預警系統中，細菌需要專用的保存系統和實驗緩沖液，運行費用高；需要測定細菌的發光溫度或耗氧量，相對其他生物應急監測系統，測量精度有所提高。

如上所述，魚類、藻類或蚤類生物毒性監測系統存在指示生物保存困難、實驗周期長的缺點，作為水源水質預警系統存在重大缺陷而無法廣泛應用。細菌法也存在指示生物保存、復壯以及整體操作繁煩等問題。另外，生物組建水平可分為亞細胞-細胞-組織-器官-個體-群落-生態系統-生物圈。對水質安全預警來說，生態系統級的毒性試驗最為理想，但模擬生態系統耗資巨大。現有的魚類、蚤類、藻類和光細菌等為指示生物的生物毒性監測系統均是個體級生物毒性試驗，受試生物的選擇較為單一。而群落級毒性試驗能更真實地反映有毒物質對環境生物的影響，因此群落級生物毒性試驗成為發展方向。本水質生物毒性預警裝置是采用以水體中土著微生物群落為指示生物的微生物燃料電池型生物傳感器。

而MFCs生物傳感器相較傳統水質檢測方法具有操作簡單，測定時間短等優點。又由于MFCs作為傳感器不需要考慮其電能回收的能力；MFCs能根據不同環境因素的變化，而改變其電信號，所以MFCs技術除了在廢水處理方面有較大應用潛力外，在生物傳感器方面也有較大的應用潛力。

發明內容

為了克服上述測量方法的不足，本發明提供一種水質生物毒性預警方法，該處理方法不僅操作簡單方便，精確度、準確度高，還可以實現現場的實時快速檢測。

本發明的目的是這樣實現的：將馴化完成的MFCs反應器主題置于被測水中，陽極與被測水連通，陽極室中為電機驅動旋轉的旋轉生物膜陽極。由于電極的旋轉可明顯提高傳感器的精確度、準確度并減小響應時間。陰極密封，當中為陰極液作為電子受體。陽極和陰極中間由質子交換膜隔開。記錄儀連接陰陽兩極，記錄MFCs運行的電信號。電流由標準曲線換算為BOD。