專利名稱：基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種水質(zhì)在線安全預(yù)警系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)品特別是化學(xué)農(nóng)藥和重金屬的廣泛應(yīng)用帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題，并在其生產(chǎn)、運(yùn) 輸過(guò)程中存在非常多的隱患。有毒和危險(xiǎn)化學(xué)品向環(huán)境的意外泄漏，隨時(shí)都會(huì)對(duì)人類 造成重大危害，對(duì)生物的生存形成威脅。人為的水體投毒也無(wú)時(shí)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(fā)性事故以及化工廠的不正常運(yùn)行都會(huì)導(dǎo)致不可 預(yù)知的水體污染事故。需要有效的環(huán)境質(zhì)量早期預(yù)警體系對(duì)水環(huán)境的突發(fā)性污染事故 進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
迄今為止，世界上普遍采用的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)與預(yù)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(guò)定量或定性的分析方法，測(cè)定水中有害物質(zhì)及 其濃度。這一類監(jiān)測(cè)方法有針對(duì)性，能夠比較快速、靈敏地監(jiān)測(cè)到水中不同種類危險(xiǎn) 化學(xué)物質(zhì)的含量。然而，這類在線的化學(xué)監(jiān)測(cè)儀器可以快速分析出的水質(zhì)參數(shù)十分有 限，監(jiān)測(cè)結(jié)果并不能夠直接反映水體內(nèi)含有化學(xué)物質(zhì)的毒性大小，尤其是未知化學(xué)物 質(zhì)的毒性。另一類是通過(guò)把生物監(jiān)測(cè)技術(shù)與環(huán)境科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，運(yùn)用生態(tài)學(xué)方法和 毒理學(xué)方法對(duì)污染環(huán)境進(jìn)行分析評(píng)估。這種方法雖然可以直接測(cè)定工業(yè)廢水的毒性和 多種化學(xué)物質(zhì)混合后的聯(lián)合毒性，并為研究化學(xué)物質(zhì)的致毒機(jī)理積累資料，但缺乏對(duì)
于需要及時(shí)監(jiān)測(cè)的突發(fā)性污染事故的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(Real-time Monitoring)和實(shí)時(shí)在線預(yù) 警。
在線生物監(jiān)測(cè)技術(shù)(On-line Bio-monitoring Technology)是近幾年剛剛提出的環(huán)境 污染監(jiān)測(cè)新技術(shù)。在線生物監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)κ茉嚿镌谕话l(fā)水質(zhì)變化以后的不同指標(biāo) 實(shí)施監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)可能導(dǎo)致生態(tài)和健康影響的水環(huán)境突發(fā)性事故預(yù)警。目前，應(yīng)用于 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)主要為在線攝像技術(shù)(On-line image analysis)。這種技術(shù)可以通 過(guò)攝像記錄受試生物的運(yùn)動(dòng)行為變化，并根據(jù)生物的行為變化對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。但這 種技術(shù)存在的誤差會(huì)因?yàn)樗w的透明度、水流速度、光照等因素的影響而加大，并且
因?yàn)榇思夹g(shù)只實(shí)現(xiàn)了對(duì)生物的二維監(jiān)測(cè)，不能對(duì)生物在立體空間內(nèi)的行為變化進(jìn)行綜 合評(píng)價(jià)、分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的用于水質(zhì)的在線生物監(jiān)測(cè)技術(shù)會(huì)因?yàn)樗w的透明 度、水流速^、光照等因素使得測(cè)量誤差加大、且只能實(shí)現(xiàn)對(duì)生物的二維監(jiān)測(cè)，不能 對(duì)生物在立體空間內(nèi)的行為變化進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、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(xiàn)的具有趨向性的回避行為變化，綜合應(yīng)用生物運(yùn)動(dòng)規(guī) 律變化和不同頻率電場(chǎng)信號(hào)改變，且可對(duì)生物運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行多點(diǎn)監(jiān)測(cè)的水質(zhì)在線生物 安全預(yù)警系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-
本發(fā)明提供一種基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警系統(tǒng)，如圖1所示， 包括第一測(cè)試管1和第二測(cè)試管2組成的生物回避行為傳感器，兩個(gè)管路通過(guò)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(cè)試管1和第二測(cè)試管2之間游 動(dòng)；
第一測(cè)試管1和第二測(cè)試管2中分別裝有兩組不銹鋼監(jiān)測(cè)電極，每組電極都由連 接在信號(hào)采集裝置3上的發(fā)射信號(hào)電極4和接受信號(hào)電極5組成；發(fā)射信號(hào)電極4給 測(cè)試管內(nèi)形成一個(gè)正旋低壓交流電場(chǎng)，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的生物在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致低壓電場(chǎng)發(fā) 生變化以后，接受信號(hào)電極5能夠感應(yīng)電場(chǎng)的變化，然后通過(guò)接受信號(hào)龜極5接收測(cè) 試管內(nèi)由發(fā)射信號(hào)電極4形成的電信號(hào)變化，并經(jīng)信號(hào)采集裝置3采集處理后，通過(guò) 顯示器6將可視信號(hào)進(jìn)行顯示。
所述的測(cè)試管可以根據(jù)受試生物個(gè)體大小進(jìn)行選擇；
也可根據(jù)需要，在同一組測(cè)試管內(nèi)安裝多組監(jiān)測(cè)電極，以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)功能。
本發(fā)明提供的基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法，包括如下的步驟 1)在每個(gè)測(cè)試管內(nèi)裝入與其尺寸相適應(yīng)的同等數(shù)量和個(gè)體的受試生物，并將被監(jiān)
測(cè)水體和對(duì)照水體分別通入本發(fā)明的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警系統(tǒng)的第一測(cè)試管1和第
二測(cè)試2中；
所述的受試生物為出生后24 72小時(shí)(優(yōu)選48小時(shí))的被監(jiān)測(cè)水源原生種的水 生生物幼體，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)水培養(yǎng)進(jìn)化至少三代以上，作為受試生物使
用；或是出生后24 72小時(shí)(優(yōu)選48小時(shí))的被監(jiān)測(cè)水源標(biāo)準(zhǔn)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(jiān)測(cè)水源原生種包括水生無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物，其中無(wú)脊椎動(dòng)物主要 選擇節(jié)肢動(dòng)物，如蝦、蚤類等，脊椎動(dòng)物主要選擇成體體長(zhǎng)為4厘米左右的魚類；
所述的被監(jiān)測(cè)水源標(biāo)準(zhǔn)模式生物包括無(wú)脊椎動(dòng)物的日本沼蝦、大型蚤以及脊椎動(dòng) 物的日本青鏘、稀有鮑鯽和斑馬魚；
2)水質(zhì)監(jiān)測(cè)起始時(shí)期，每個(gè)測(cè)試管內(nèi)裝的受試生物保持?jǐn)?shù)量和個(gè)體大小的一致， 受試生物產(chǎn)生的行為強(qiáng)度相當(dāng)；當(dāng)被監(jiān)測(cè)水體被污染后，受試生物首先會(huì)通過(guò)行為調(diào) 節(jié)的方式努力使自己適應(yīng)受污染的環(huán)境，其回避行為作為水生生物對(duì)水環(huán)境污染所產(chǎn) 生的第一層次行為變化，是對(duì)環(huán)境污染的第一反應(yīng)，受試生物主動(dòng)避開受污染的水域， 游向未受污染的清潔水區(qū)，即在被污染的第一測(cè)試管l內(nèi)的受試生物會(huì)逐漸的游向清 潔的對(duì)照水體(第二測(cè)試管2)內(nèi)；受試生物的運(yùn)動(dòng)行為變化導(dǎo)致測(cè)試管內(nèi)接正旋低 壓交流電電極(信號(hào)發(fā)射電極4)形成的低壓交流電場(chǎng)發(fā)生變化，被安裝在第一測(cè)試 管1和第二測(cè)試管2中的接受信號(hào)電極5接收到以后，以正旋交替變化的電信號(hào)方式 傳輸?shù)叫盘?hào)采集裝置3， 一組生物回避行為傳感器形成的監(jiān)測(cè)單元內(nèi)，被監(jiān)測(cè)水體內(nèi) 受試生物運(yùn)動(dòng)行為變化形成的電信號(hào)與正常水體內(nèi)受試生物運(yùn)動(dòng)行為變化形成的電信 號(hào)進(jìn)行差分濾除，得到生物相對(duì)回避行為生態(tài)學(xué)變化；經(jīng)過(guò)信號(hào)處理以后，無(wú)論是原 始的正旋變化信號(hào)，還是相對(duì)行為變化信號(hào)都可以進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，形成從0Hz到 10Hz不同頻率的行為變化信號(hào)，原始的正旋變化信號(hào)、相對(duì)行為變化信號(hào)以及傅立葉 轉(zhuǎn)化以后的行為信號(hào)數(shù)據(jù)都以Excel格式進(jìn)行存儲(chǔ)，這些行為信號(hào)通過(guò)顯示器6進(jìn)行 顯示，在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)；
所述的接受信號(hào)電極5向信號(hào)采集裝置3的信號(hào)傳輸為每5 15分鐘/次。
受試生物的回避行為是指水生生物，特別是游泳能力強(qiáng)的水生生物，能夠通過(guò)感 覺器官的感知，主動(dòng)避開受污染的水域，游向未受污染的清潔水區(qū)的行為。本發(fā)明提 供的基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警系統(tǒng)和方法，是預(yù)選具有運(yùn)動(dòng)行為多 樣性的水生生物為指示物種，通過(guò)生物傳感器的多點(diǎn)監(jiān)測(cè)，受試生物在兩種水體內(nèi)不 同位置的運(yùn)動(dòng)行為變化會(huì)導(dǎo)致測(cè)試管內(nèi)電場(chǎng)電信號(hào)改變，并以電信號(hào)的方式被信號(hào)采 集器收集，經(jīng)過(guò)信號(hào)采集處理器以后，以頻率為0Hz到10Hz的電信號(hào)進(jìn)行顯示?；?于差分濾除技術(shù)，被監(jiān)測(cè)水體和對(duì)照水體內(nèi)生物相對(duì)行為變化經(jīng)過(guò)分析評(píng)估以后，會(huì) 形成對(duì)水質(zhì)狀況的綜合評(píng)價(jià)。分析評(píng)估結(jié)果會(huì)直接通過(guò)視覺和聽覺信號(hào)傳輸出來(lái)，從
而實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)的在線生物安全預(yù)警。
與傳統(tǒng)的水質(zhì)理化分析和生物評(píng)估進(jìn)行比較，本發(fā)明不僅克服了理化分析不能夠 直接反映水質(zhì)狀況，尤其是未知化學(xué)物質(zhì)的毒性，以及生物評(píng)估方法缺乏對(duì)于需要及
時(shí)監(jiān)測(cè)的突發(fā)性污染事故的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(Real-time Monitoring)和實(shí)時(shí)在線預(yù)警的缺陷， 也克服了僅靠可視信號(hào)進(jìn)行預(yù)警的局限性，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)預(yù)警的聽覺信號(hào)傳輸方式，更解 決了在線攝像技術(shù)受外界環(huán)境因子影響的限制，通過(guò)以多點(diǎn)監(jiān)測(cè)獲得的電信號(hào)方式顯 示受試生物的行為變化信號(hào)，并經(jīng)過(guò)對(duì)電信號(hào)的分析評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了原位(Insitu)、在 線(Online)和實(shí)時(shí)(Realtime)的在線生物監(jiān)測(cè)，并且可以對(duì)水體的未知污染物進(jìn) 行預(yù)警，對(duì)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指示 作用。此外，本發(fā)明進(jìn)行水質(zhì)預(yù)警的投入很少，不需要專業(yè)人員進(jìn)行操作，占用有限 的人力、物力，水質(zhì)預(yù)警期間的維護(hù)費(fèi)用極低。


圖1是本發(fā)明的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警系統(tǒng)的示意圖；其中，1第一測(cè)試管，2 第二測(cè)試管，3信號(hào)采集裝置，4發(fā)射信號(hào)電極，5接受信號(hào)電極，6顯示器；
圖2為在1.25ppm的有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)硫磷脅迫下，回避行為的傳感器第一測(cè)試管1 中水生生物(大型蚤)的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度變化圖；圖中橫坐標(biāo)為暴露時(shí)間，單位是小時(shí) (h)，縱坐標(biāo)為大型蚤不同頻率的行為強(qiáng)度(試驗(yàn)開始，第一測(cè)試管1內(nèi)含有10只出 生后48小時(shí)的健康大型蚤)；
圖3為在監(jiān)測(cè)水生生物回避行為的傳感器中，無(wú)污染對(duì)照水體的第二測(cè)試管2內(nèi) 水生生物運(yùn)動(dòng)行為變化圖；圖中橫坐標(biāo)為暴露時(shí)間，單位是小時(shí)(h)，縱坐標(biāo)為大型 蚤不同頻率的行為強(qiáng)度(試驗(yàn)開始，第二測(cè)試管2內(nèi)含有10只出生后48小時(shí)的健康 大型蚤)；
圖4為以標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試管的正常水體內(nèi)同種受試生物(大型蚤)的行為為對(duì)照，經(jīng)過(guò) 生物行為差分濾除以后，含1.25ppm的有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)硫磷水體為被監(jiān)測(cè)水體內(nèi)大型蚤 的行為對(duì)照、評(píng)估結(jié)果；圖中橫坐標(biāo)為暴露時(shí)間，單位是小時(shí)(h)，縱坐標(biāo)為大型蚤 不同頻率的行為強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式
下面進(jìn)一步詳述使用本發(fā)明提供的預(yù)警系統(tǒng)和方法對(duì)有機(jī)磷污染水源進(jìn)行在線生 物安全預(yù)警。
采用本發(fā)明提供的基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警系統(tǒng)，如圖1所示，
包括第一測(cè)試管1 (管內(nèi)徑為2厘米，長(zhǎng)度為5厘米)和第二測(cè)試管2 (管內(nèi)徑為2 厘米，長(zhǎng)度為5厘米)組成的生物回避行為傳感器，兩個(gè)管路通過(guò)中間的兩通(管內(nèi) 徑為1.5厘米，長(zhǎng)度為5厘米)相連，且彼此平行，生物可以自由的在第一測(cè)試管1 和第二測(cè)試管2之間游動(dòng)；第一測(cè)試管1和第二測(cè)試管2中分別裝有兩組不銹鋼監(jiān)測(cè) 電極，每組電極都由發(fā)射信號(hào)電極4和接受信號(hào)電極5組成。信號(hào)采集裝置3可以通 過(guò)發(fā)射信號(hào)電極4給測(cè)試管內(nèi)形成一個(gè)正旋低壓交流電場(chǎng)，然后通過(guò)接受信號(hào)電極5 接收測(cè)試管內(nèi)由發(fā)射信號(hào)電極4形成的電信號(hào)變化。經(jīng)信號(hào)采集裝置3采集處理的信 號(hào)通過(guò)顯示器6進(jìn)行顯示。
進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，在兩個(gè)測(cè)試管內(nèi)均裝入IO個(gè)受試生物(本實(shí)施例中選用出生后48 小時(shí)的大型蚤幼體作為受試生物)，并將被監(jiān)測(cè)水體(使用1.25卯m有機(jī)磷對(duì)硫磷作為 突發(fā)性的污染源)和對(duì)照水體分別通入本發(fā)明的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警系統(tǒng)的第一測(cè) 試管1和第二測(cè)試管2中；水質(zhì)監(jiān)測(cè)起始時(shí)期，每個(gè)測(cè)試管內(nèi)裝的大型蚤幼體保持?jǐn)?shù) 量和個(gè)體大小的一致，大型蚤幼體產(chǎn)生的行為強(qiáng)度相當(dāng)；當(dāng)被監(jiān)測(cè)水體被污染后，大 型蚤幼體首先會(huì)通過(guò)行為調(diào)節(jié)的方式努力使自己適應(yīng)受污染的環(huán)境，其回避行為作為
水生生物對(duì)水環(huán)境污染所產(chǎn)生的第一層次行為變化，是對(duì)環(huán)境污染的第一反應(yīng)，大型 蚤幼體主動(dòng)避開受污染的水域，游向未受污染的清潔水區(qū)，即在被污染的第一測(cè)試管 1內(nèi)的大型蚤幼體會(huì)逐漸的游向清潔的對(duì)照水體(第二測(cè)試管2)內(nèi)；大型蚤幼體的運(yùn) 動(dòng)行為變化導(dǎo)致測(cè)試管內(nèi)接正旋低壓交流電電極(信號(hào)發(fā)射電極4)形成的低壓交流 電場(chǎng)發(fā)生變化，被安裝在第一測(cè)試管1和第二測(cè)試管2中的接受信號(hào)電極5接收到以 后，以每5 15分鐘一次的正旋交替變化的電信號(hào)方式傳輸?shù)叫盘?hào)采集裝置3， 一組 生物回避行為傳感器形成的監(jiān)測(cè)單元內(nèi)，被監(jiān)測(cè)水體內(nèi)大型蚤幼體運(yùn)動(dòng)行為變化形成 的電信號(hào)與正常水體內(nèi)大型蚤幼體運(yùn)動(dòng)行為變化形成的電信號(hào)進(jìn)行差分濾除，得到生 物相對(duì)回避行為生態(tài)學(xué)變化；經(jīng)過(guò)信號(hào)處理以后，無(wú)論是原始的正旋變化信號(hào)，還是 相對(duì)行為變化信號(hào)都可以進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，原始的正旋變化信號(hào)、相對(duì)行為變化信號(hào) 以及傅立葉轉(zhuǎn)化以后的行為信號(hào)數(shù)據(jù)都以Excel格式進(jìn)行存儲(chǔ)，這些行為信號(hào)通過(guò)顯 示器6進(jìn)行顯示，在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)。
根據(jù)最近5次(大約25 75分鐘)收集到的四組受試生物行為變化，設(shè)定如下行 為變化代碼及其臨界數(shù)值-
So:每組生物回避行為傳SII正常水體測(cè)試管內(nèi)平均受試生物行為變化強(qiáng)度； Sc:每組生物回避行為傳感器被監(jiān)測(cè)污染水體測(cè)試管內(nèi)平均受試生物行為變化強(qiáng)
度；
R:被監(jiān)測(cè)水體導(dǎo)致的四組平行生物回避行為傳感器中，平均受試生物行為變化 強(qiáng)度Sc與So相比，差異超過(guò)一定程度的比例。
最近5次(大約25 75分鐘)收集到的四組受試生物行為變化中，如果 (S0—Sc) /So>80%，且R8()%》75%，水質(zhì)預(yù)警為紅色警報(bào)，包括可視信號(hào)和 聽覺信號(hào)提醒，此時(shí)水質(zhì)可能為重度污染；
(S0—Sc) /So>80%，且R8o%》50%，或(S。一Sc) /So〉50%，且R5o%》75 %，或(Sq—Sc) /SQ〉20%，且112()%=100%，水質(zhì)預(yù)警為橙色預(yù)警，包括可視信號(hào) 和聽覺信號(hào)提醒，此時(shí)水質(zhì)可能為輕度污染；
除此以外，被監(jiān)測(cè)水體水質(zhì)在最近5次(大約25 75分鐘)監(jiān)測(cè)期間為正常水質(zhì), 可視信號(hào)為白色提醒。
如圖2所示，在1.25ppm的有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)硫磷脅迫下，回避行為的傳感器第一測(cè) 試管1中大型蚤幼體的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度變化圖；圖中橫坐標(biāo)為暴露時(shí)間，單位是小時(shí)(h)， 縱坐標(biāo)為大型蚤不同頻率的行為強(qiáng)度(試驗(yàn)開始，每管內(nèi)含有10只出生后48小時(shí)的 健康大型蚤)。結(jié)果顯示，大型蚤在被監(jiān)測(cè)水體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)行為變化是逐漸降低的2小 時(shí)以后，測(cè)試管內(nèi)受試大型蚤的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度出現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)；在大約暴露4小 時(shí)以后，行為強(qiáng)度降為零，這主要是因?yàn)榈谝粶y(cè)試管1內(nèi)活著的大型蚤都通過(guò)回避行 為成功的逃離受污染的環(huán)境，通過(guò)兩管連接處的兩通進(jìn)入含有正常水體的第二測(cè)試管 2。在圖3所示的在監(jiān)測(cè)水生生物回避行為的傳感器中，無(wú)污染對(duì)照水體的第二測(cè)試管 2內(nèi)大型蚤幼體的運(yùn)動(dòng)行為基本維持在同一行為強(qiáng)度。
圖4為進(jìn)行差分濾除以后，對(duì)含1.25ppm的有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)硫磷水體為被監(jiān)測(cè)水體 內(nèi)大型蚤的行為對(duì)照、分析結(jié)果。根據(jù)第2小時(shí)10分鐘開始， 一直到第3小時(shí)的連續(xù) 五次的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，(So—Se) /SQ>80%,并且根據(jù)四組平行監(jiān)測(cè)結(jié)果的綜合 分析，&0%明顯大于75%，因此，系統(tǒng)通過(guò)"紅色"顯示以及語(yǔ)音提示"水質(zhì)可能出 現(xiàn)重度污染"等方式進(jìn)行水質(zhì)預(yù)警。
權(quán)利要求
1、一種基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警系統(tǒng)，包括第一測(cè)試管和第二測(cè)試管組成的生物回避行為傳感器，兩個(gè)管路通過(guò)中間的兩通相連，且彼此平行；第一測(cè)試管和第二測(cè)試管中分別裝有兩組不銹鋼監(jiān)測(cè)電極，每組電極都由連接在信號(hào)采集裝置上的發(fā)射信號(hào)電極和接受信號(hào)電極組成；發(fā)射信號(hào)電極給測(cè)試管內(nèi)形成一個(gè)正旋低壓交流電場(chǎng)，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的生物在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致低壓電場(chǎng)發(fā)生變化以后，接受信號(hào)電極能夠感應(yīng)電場(chǎng)的變化，然后通過(guò)接受信號(hào)電極接收測(cè)試管內(nèi)由發(fā)射信號(hào)電極形成的電信號(hào)變化，并經(jīng)信號(hào)采集裝置采集處理后，通過(guò)顯示器將可視信號(hào)進(jìn)行顯示。
2、 一種基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法，包括如下的步驟1) 在每個(gè)測(cè)試管內(nèi)裝入與其尺寸相適應(yīng)的同等數(shù)量和個(gè)體的受試生物，并將被監(jiān) 測(cè)水體和對(duì)照水體分別通入權(quán)利要求1所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警系統(tǒng)的兩個(gè)測(cè)試管中；2) 水質(zhì)監(jiān)測(cè)起始時(shí)期，每個(gè)測(cè)試管內(nèi)裝的受試生物保持?jǐn)?shù)量和個(gè)體大小的一致， 受試生物產(chǎn)生的行為強(qiáng)度相當(dāng)；當(dāng)被監(jiān)測(cè)水體被污染后，由于回避行為，在被污染的 測(cè)試管內(nèi)的受試生物會(huì)逐漸的游向清潔的測(cè)試管內(nèi)；受試生物的運(yùn)動(dòng)行為變化導(dǎo)致測(cè) 試管內(nèi)信號(hào)發(fā)射電極形成的低壓交流電場(chǎng)發(fā)生變化，被安裝在兩個(gè)測(cè)試管中的接受信 號(hào)電極接收到以后，以正旋交替變化的電信號(hào)方式傳輸?shù)叫盘?hào)采集裝置，經(jīng)差分濾除， 得到生物相對(duì)回避行為生態(tài)學(xué)變化；經(jīng)過(guò)信號(hào)處理以后，通過(guò)顯示器進(jìn)行顯示，在線 監(jiān)測(cè)水質(zhì)。
3、 如權(quán)利要求2所述的基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法，其特征 在于所述的受試生物為出生后24 72小時(shí)的被監(jiān)測(cè)水源原生種的水生生物幼體，在 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)水培養(yǎng)進(jìn)化至少三代以上，作為受試生物使用；或是出生后 24 72小時(shí)的被監(jiān)測(cè)水源標(biāo)準(zhǔn)模式生物的水生生物幼體，直接作為受試生物使用.
4、 如權(quán)利要求3所述的基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法，其特征 在于所述的被監(jiān)測(cè)水源原生種為蝦、蚤類或成體體長(zhǎng)為4厘米左右的魚類。
5、 如權(quán)利要求3所述的基于水生生物回避行為的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法，其特征 在于所述的被監(jiān)測(cè)水源標(biāo)準(zhǔn)模式生物為日本沼蝦、大型蚤、日本青鱔、稀有鮑鯽或斑馬魚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)在線安全預(yù)警系統(tǒng)和方法。該水質(zhì)在線安全預(yù)警系統(tǒng)包括兩個(gè)測(cè)試管組成的生物回避行為傳感器，兩個(gè)管路通過(guò)中間的兩通相連，且彼此平行；兩個(gè)管路中分別裝有兩組不銹鋼監(jiān)測(cè)電極，每組電極都由發(fā)射信號(hào)電極和接受信號(hào)電極組成，發(fā)射信號(hào)電極給測(cè)試管內(nèi)形成一個(gè)正旋低壓交流電場(chǎng)，接受信號(hào)電極能夠感應(yīng)電場(chǎng)的變化，并將其傳送到信號(hào)采集裝置，經(jīng)處理后通過(guò)顯示器進(jìn)行顯示。本發(fā)明通過(guò)以多點(diǎn)監(jiān)測(cè)獲得的電信號(hào)方式顯示受試生物的行為變化信號(hào)，并經(jīng)過(guò)對(duì)電信號(hào)的分析評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了原位、在線和實(shí)時(shí)的在線生物監(jiān)測(cè)，并且可以對(duì)水體的未知污染物進(jìn)行預(yù)警，對(duì)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指示作用。
文檔編號(hào)G01N33/18GK101191792SQ200610144050
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月24日
發(fā)明者任宗明, 查金苗, 王子健, 梅 馬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心