本發(fā)明屬于監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種初期海洋生物污損監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

一般物體浸入海水中后，由于受到一系列物理、化學(xué)和生物等因素的相互作用，其表面很快會(huì)覆蓋一層聚合物材料形成的薄膜，通常稱為調(diào)節(jié)膜。調(diào)節(jié)膜的主要成分是蛋白質(zhì)大分子等，它會(huì)使物體表面特性發(fā)生改變，成為海洋浮游生物附著、繁殖的基礎(chǔ)。隨著調(diào)節(jié)膜的形成，細(xì)菌、單細(xì)胞真核生物和多細(xì)胞真核生物依次在浸入物體表面附著，形成一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。黏附在物體表面的細(xì)菌大量分泌細(xì)胞外產(chǎn)物，將細(xì)菌與細(xì)菌、細(xì)菌與附著底物等相互連接形成一層由細(xì)菌和海藻為主的生物膜。研究發(fā)現(xiàn)生物膜在隨后大型海洋生物附著時(shí)起到了關(guān)鍵的橋梁作用，生物膜可以釋放出化學(xué)信號(hào)，讓海中生物感知到環(huán)境是否適合附著生存。大型海洋生物的幼蟲和孢子一旦接近帶有生物膜的表面后便會(huì)附著，變態(tài)生長(zhǎng)并繁殖擴(kuò)大，最終形成規(guī)模較大的海洋污損生物群落。污損生物粘附在艦船底部增大了流體動(dòng)力學(xué)阻力、降低了艦船機(jī)動(dòng)性、增加了燃料消耗，同時(shí)，污損生物還抑制水產(chǎn)養(yǎng)殖、堵塞管道、加速金屬腐蝕、影響海洋儀器儀表性能等。針對(duì)海洋污損生物群落的形成過程及附著機(jī)理，人們采取了各種各樣的生物污損防除方法。根據(jù)其原理的不同可大致分為物理防污法、化學(xué)防污法和生物防污法三大類。采用微生物殺菌劑等措施控制生物污損初期微生物膜的附著和生長(zhǎng)，可以有效避免生物附著和污損造成的損失及危害。這就需要對(duì)生物污損初期微生物膜附著情況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，以及時(shí)采取有效措施，控制微生物膜附著和生長(zhǎng)，防止其發(fā)展。實(shí)際上針對(duì)海洋生物污損的評(píng)價(jià)，初期主要是通過熒光顯微鏡及掃描電鏡等方法進(jìn)行檢測(cè)，再就是采用實(shí)海掛片的方法觀察生物附著的情況。然而這幾種方法主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，且操作復(fù)雜，目前尚缺乏簡(jiǎn)便快速有效的技術(shù)手段，對(duì)生物污損初期微生物膜附著情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。

現(xiàn)有技術(shù)中有通過監(jiān)測(cè)傳感器電極電位的變化評(píng)價(jià)微生物膜附著生長(zhǎng)程度，但僅適用于高鈍化性能的不銹鋼材料表面的微生物膜附著情況評(píng)價(jià)。不同的材料其表面海洋生物附著生長(zhǎng)的狀況不同，因此對(duì)于其他材料表面生物附著狀況的監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)技術(shù)就尤為重要。光學(xué)玻璃是海洋監(jiān)測(cè)傳感器上常用的材料，是儀器對(duì)海洋進(jìn)行觀測(cè)監(jiān)測(cè)活動(dòng)的窗口，直接與海水接觸，容易受到海洋生物污損的侵害，從而影響海洋儀器的性能，因此需要對(duì)光學(xué)玻璃等材料的生物附著情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。

吸光度(abs)：吸光度是物理學(xué)和化學(xué)的一個(gè)名詞。是指光線通過溶液或物質(zhì)前的入射光強(qiáng)度與光線通過溶液或某一物質(zhì)后的透射光強(qiáng)度的比值(i0/i1)的以10為底的對(duì)數(shù)(即a＝lg(i0/i1))，其中i0為入射光強(qiáng)，i1為透射光強(qiáng)，影響它的因素有溶劑、濃度、溫度等。

透光率(transmission)：是透過透明或半透明體的光通量與其入射光通量的百分率，即t＝i1/i0╳100％，即t＝10^-a。

污損生物覆蓋率：污損生物附著基底總面積與基體材料面積的百分比率。

葉綠素a含量：附著在基體材料上的葉綠素a的含量，通過分光光度法測(cè)定，單位μg/cm²。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種初期海洋生物污損監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

(1)選取監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象；

(2)將監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象放入海水中，通過海水中生物自然生長(zhǎng)附著的方式獲得生物附著后的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象試樣。將透明材料放入海水中一段時(shí)間，通過海水中生物自然生長(zhǎng)附著的方式獲得生物附著后的透明材料的試樣。根據(jù)需要，可以在不同海域、不同深度分別布置試樣。設(shè)置不同的試樣浸入時(shí)間，可以獲得不同附著程度的試樣。

(3)采用紫外可見分光光度法測(cè)量生物附著后監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象的吸光度曲線，獲得時(shí)間-吸光度關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用紫外可見分光光度測(cè)量生物附著后透明材料的吸光度曲線，獲得吸收峰的峰值或者對(duì)吸光度曲線進(jìn)行積分。可以獲得時(shí)間-吸光度關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)曲線。

(4)將步驟(3)獲得的標(biāo)準(zhǔn)曲線與生物污損程度情況進(jìn)行對(duì)比分析，獲得實(shí)際的生物污損程度情況。

步驟(3)通過獲得吸收峰峰值或者對(duì)吸光度曲線積分的方式獲得時(shí)間-吸光度關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)曲線。

步驟(4)所述的生物污損程度情況是通過生物量和熒光顯微鏡法獲得的。將獲得的吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)合生物量和熒光顯微鏡法獲得的生物污損程度情況進(jìn)行對(duì)比分析，獲得實(shí)際的生物污損程度情況。后期可以通過生物附著后的吸光度曲線直接獲取實(shí)際的生物污損程度情況。

步驟(2)可以在不同海域、不同深度分別設(shè)置監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象，設(shè)置不同的浸入時(shí)間，獲得不同附著程度的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象。

優(yōu)選的，監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象為光學(xué)玻璃。本技術(shù)方案適用于對(duì)透明材質(zhì)的生物附著情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，主要包括光學(xué)玻璃、有機(jī)玻璃等，因此選取需要監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的透明材料，并按照要求進(jìn)行加工。

本技術(shù)方案基于生物膜對(duì)不同波長(zhǎng)光線的阻礙和散射作用，借鑒朗伯比爾定律(beer-lambertlaw)能夠測(cè)定物質(zhì)濃度的基本原理，采用紫外可見分光光度法測(cè)定不同時(shí)期被附著材料的吸光度曲線，通過透光率峰值(或者曲線積分)對(duì)生物附著試樣的生物量(或者生物覆蓋率、葉綠素a含量等)建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，再通過被測(cè)試樣的吸光度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，從而完成對(duì)玻璃等透明材質(zhì)的生物附著情況的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，有效避免生物附著和污損造成的損失及危害，達(dá)到生物污損防除的目的。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明一種初期海洋生物污損監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法實(shí)施例使用的玻璃試樣裝置；

圖2：本發(fā)明一種初期海洋生物污損監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法實(shí)施例的吸光度曲線；

圖3：本發(fā)明一種初期海洋生物污損監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法實(shí)施例的葉綠素a含量的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；

圖4：本發(fā)明一種初期海洋生物污損監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法實(shí)施例的透光率曲線積分圖。

其中：1.光學(xué)玻璃試樣；2.帶凹槽的比色皿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種初期海洋生物污損監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法，步驟如下：

(1)選取監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象。選取常用的光學(xué)玻璃為監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象，將光學(xué)玻璃加工成如圖1所示試樣。尺寸為8mm╳40mm╳1mm。

(2)將監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象放入海水中，通過海水中生物自然生長(zhǎng)附著的方式獲得生物附著后的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象試樣。將透明材料放入海水中一段時(shí)間(72h,120h,240h,720h)，通過海水中生物自然生長(zhǎng)附著的方式獲得生物附著后的透明材料的試樣。根據(jù)需要，可以在不同海域、不同深度分別布置試樣。設(shè)置不同的試樣浸入時(shí)間，可以獲得不同附著程度的試樣。

將光學(xué)玻璃試樣放入海洋中，通過海水中生物自然生長(zhǎng)附著的方式獲得生物附著光學(xué)玻璃試樣。本實(shí)施案例中設(shè)置的掛片時(shí)間，可以參照《gb/t12763.6-2007海洋調(diào)查規(guī)范第六部分：海洋生物調(diào)查》中的微型生物污損調(diào)查進(jìn)行。

(3)采用紫外可見分光光度法測(cè)量生物附著后監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象的吸光度曲線，獲得時(shí)間-吸光度關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用紫外可見分光光度測(cè)量生物附著后透明材料的吸光度曲線，獲得吸收峰的峰值或者對(duì)吸光度曲線進(jìn)行積分?？梢垣@得時(shí)間-吸光度關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)曲線。

將掛片試樣取出后，插入帶凹槽比色皿，采用紫外可見分光光度計(jì)(300-900nm)對(duì)光學(xué)玻璃試樣的吸光度曲線進(jìn)行測(cè)定。獲得如圖2所示吸光度曲線，以透光率(t)表示。測(cè)定附著后光學(xué)玻璃的污損生物附著試樣的生物量(或者污損生物覆蓋率、葉綠素a含量等)對(duì)不同時(shí)期試樣進(jìn)行標(biāo)定。

(4)將步驟(3)獲得的標(biāo)準(zhǔn)曲線與生物污損程度情況進(jìn)行對(duì)比分析，獲得實(shí)際的生物污損程度情況。通過透光率曲線峰值對(duì)生物附著試樣的生物量(此處為葉綠素a含量)建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。采用葉綠素a含量進(jìn)行定標(biāo)，可以看出透光率曲線峰值(675nm)和葉綠素a含量線性相關(guān)(如圖3所示)。因此通過透光率的測(cè)定，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算獲得生物附著試樣的葉綠素a含量，從而監(jiān)測(cè)評(píng)估生物污損的程度。

(5)或者將步驟(3)獲得的標(biāo)準(zhǔn)曲線與生物污損程度情況進(jìn)行對(duì)比分析，獲得實(shí)際的生物污損程度情況。通過不同時(shí)期的透光率曲線積分(透光率曲線對(duì)透光率100％曲線面積積分，如圖4陰影部分)對(duì)應(yīng)不同的生物附著試樣污損生物覆蓋率，建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。在通過測(cè)定不同樣品的透光率曲線積分，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算獲得生物附著試樣的污損生物覆蓋率，從而定量評(píng)估生物污損的程度。

實(shí)施例2

本發(fā)明所述方法同樣適用于生物污損的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

通過實(shí)施例1中的方式建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線之后，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲取海水中透明材料的透光率曲線峰值(675nm)，可以計(jì)算獲得生物附著試樣的葉綠素a含量，從而實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)評(píng)估材料生物污損的程度。

實(shí)施例僅說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行任何限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。