表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及富營養(yǎng)化水體治理以及水環(huán)境檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自然水體富營養(yǎng)化問題是目前我國所面臨的重大環(huán)境問題之一，伴隨富營養(yǎng)化的一個(gè)普遍現(xiàn)象是藍(lán)藻水華頻發(fā)，對藍(lán)藻水華檢測和預(yù)警是開展藍(lán)藻災(zāi)害防控工作的首要環(huán)節(jié)，也是當(dāng)今世界共同關(guān)注的熱點(diǎn)和難題。
[0003]目前藍(lán)藻生物量的檢測多應(yīng)用藻細(xì)胞計(jì)數(shù)法和葉綠素a測定法，前者效率低，對分析人員經(jīng)驗(yàn)要求高，同時(shí)精讀較低；后者沒有特異性，不能將藍(lán)藻與其他藻種進(jìn)行區(qū)分。藻藍(lán)蛋白是藍(lán)藻的特征色素，在一定程度上可以反映藍(lán)藻的生物量，其主要為一種卟啉類色素蛋白，具有很強(qiáng)的熒光特性，因此可以通過檢測藻藍(lán)蛋白熒光強(qiáng)度來快速有效地反映藍(lán)藻的生物量，目前應(yīng)用于水體中藍(lán)藻在線檢測的原位活體熒光檢測法就是基于上述原理。
[0004]在四季分明和擾動強(qiáng)烈的大型淺水湖泊，藍(lán)藻的生長與水華的形成可分為以下4個(gè)階段:下沉至底泥休眠越冬、復(fù)蘇、生物量增加、上浮和積聚形成水華。沉積物中休眠藍(lán)藻種源的清除為藍(lán)藻水華防控提供了一個(gè)新的思路，而檢測表層沉積物中越冬藍(lán)藻分布情況可以為底泥疏浚、翻耕等藍(lán)藻種源清除手段提供科學(xué)的作業(yè)指導(dǎo)。目前對表層沉積物中藍(lán)藻的檢測方法還局限于實(shí)驗(yàn)室分析，樣品采集困難，分析周期長，難以應(yīng)用到大范圍、高頻次的表層沉積物藍(lán)藻調(diào)查中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對我國尚缺乏原位快速檢測表層沉積物中藍(lán)藻生物量的技術(shù)和設(shè)備情況，本發(fā)明公開了一種表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測裝置及系統(tǒng)，利用活體熒光技術(shù)實(shí)現(xiàn)特定激發(fā)光源作用下對樣品表層沉積物中活體藍(lán)藻藻藍(lán)蛋白熒光信息的提取和解析，具有操作簡單、分析實(shí)時(shí)快速、無需采集分析樣品等優(yōu)點(diǎn)，能滿足不同深度水體中高密度監(jiān)測工作的需求，尤其是有效解決了在一些沉積物采樣器難以采集樣品的硬質(zhì)沉積物區(qū)域的藍(lán)藻監(jiān)測問題，極大地提高了表層沉積物藍(lán)藻生物量監(jiān)測工作的經(jīng)濟(jì)性和可操作性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測裝置，所述裝置包括不透光的密封外殼、位于密封外殼內(nèi)的輻射源、導(dǎo)光濾光單元、和PMT光電檢測器，所述導(dǎo)光濾光單元沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準(zhǔn)直透鏡、高透導(dǎo)光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發(fā)出的激發(fā)光經(jīng)過導(dǎo)光濾光單元后產(chǎn)生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輻射源為LED陣列，LED陣列中包括若干波長相同或不同的LED。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高透導(dǎo)光鏡片位于密封外殼的底部，輻射源和準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、帶通濾波片及PMT光電檢測器位于高透導(dǎo)光鏡片的同一側(cè)。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輻射源和準(zhǔn)直透鏡設(shè)于高透導(dǎo)光鏡片法平面的一側(cè)，所述聚焦透鏡、帶通濾波片及PMT光電檢測器設(shè)于高透導(dǎo)光鏡片法平面的另一側(cè)。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輻射源和準(zhǔn)直透鏡與高透導(dǎo)光鏡片平面呈45°夾角，所述聚焦透鏡、帶通濾波片及PMT光電檢測器與高透導(dǎo)光鏡片平面呈135°夾角。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述密封外殼呈倒置的圓錐臺形。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述帶通濾波片僅能通過650nm波長的熒光，濾除了其他波長的熒光。
[0013]相應(yīng)地，一種表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測裝置，該裝置包括不透光的密封外殼、位于密封外殼內(nèi)的輻射源、導(dǎo)光濾光單元、和PMT光電檢測器，所述導(dǎo)光濾光單元沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準(zhǔn)直透鏡、高透導(dǎo)光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發(fā)出的激發(fā)光經(jīng)過導(dǎo)光濾光單元后產(chǎn)生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收；
與PMT光電檢測器相連的檢測電路，用于檢測PMT光電檢測器接收的熒光；
與輻射源和檢測電路相連的控制模塊，用于控制輻射源和檢測電路；
以及，與控制模塊相連的顯示模塊，用于顯示檢測結(jié)果。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輻射源為LED陣列，LED陣列中包括若干波長相同或不同的LED。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
I.以高透導(dǎo)光鏡片作為激發(fā)光和發(fā)色光的傳播介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了特定光源對水下目標(biāo)檢測區(qū)的原位照射和探測器對激發(fā)熒光的探測，將原位活體熒光檢測法的應(yīng)用范圍從水體擴(kuò)大到沉積物表層；
2.以不同波長的LED作為激發(fā)光源，可應(yīng)用于不同藻類的檢測；
3.相比同樣用于原位熒光檢測的光纖探頭，具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、攜帶便捷等優(yōu)占.V ，
4.對檢測電路和控制模塊進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后，可應(yīng)用于巖石、土壤等固體表面熒光物質(zhì)的定量檢測。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中的表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中的表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測裝置的光路原理圖；
圖3為本發(fā)明另一實(shí)施方式中表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測系統(tǒng)的模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0018]針對我國尚缺乏原位快速檢測表層沉積物中藍(lán)藻生物量的技術(shù)和設(shè)備情況，本發(fā)明公開了一種表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測裝置，包括不透光的密封外殼、位于密封外殼內(nèi)的輻射源、導(dǎo)光濾光單元、和PMT光電檢測器，導(dǎo)光濾光單元沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準(zhǔn)直透鏡、高透導(dǎo)光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發(fā)出的激發(fā)光經(jīng)過導(dǎo)光濾光單元后產(chǎn)生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收。
[0019]本發(fā)明利用活體熒光技術(shù)實(shí)現(xiàn)特定激發(fā)光源作用下對樣品表層沉積物中活體藍(lán)藻藻藍(lán)蛋白熒光信息的提取和解析，具有操作簡單、分析實(shí)時(shí)快速、無需采集分析樣品等優(yōu)點(diǎn)，能滿足不同深度水體中高密度監(jiān)測工作的需求，尤其是有效解決了在一些沉積物采樣器難以采集樣品的硬質(zhì)沉積物區(qū)域的藍(lán)藻監(jiān)測問題，極大地提高了表層沉積物藍(lán)藻生物量監(jiān)測工作的經(jīng)濟(jì)性和可操作性。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中的表層沉積物藻藍(lán)蛋白原位快速檢測裝置，包括不透光的密封外殼7、位于密封外殼7內(nèi)的輻射源1、準(zhǔn)直透鏡2、高透導(dǎo)光鏡片3、聚焦透鏡4、帶通濾波片5、和PMT光電檢測器6。具體地，本實(shí)施方式中的密封外殼7呈倒置的圓錐臺形，高透導(dǎo)光鏡片3位于密封外殼7的底部，輻射源I和準(zhǔn)直透鏡2、聚焦透鏡4、帶通濾波片5及PMT光電檢測器6位于高透導(dǎo)光鏡片3的同一側(cè)，且福射源I和準(zhǔn)直透鏡2設(shè)于高透導(dǎo)光鏡片