專利名稱：一種水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)與水體污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種以差分濾除和三維空間技術(shù)監(jiān)測(cè)水生生物行為生態(tài)學(xué)變化為基礎(chǔ)的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法。
背景技術(shù)：
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。因此，對(duì)水體污染的持續(xù)在線監(jiān)測(cè)是非常必要的。在線生物監(jiān)測(cè)技術(shù)是順應(yīng)水質(zhì)評(píng)價(jià)的需要而逐漸發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)。迄今為止，應(yīng)用于水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)主要為在線理/化分析，應(yīng)用生物指示物進(jìn)行的在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)尚處于探索階段。目前，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了一些水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如Microtox毒性測(cè)試系統(tǒng)、平面攝像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及MFB監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。Microtox毒性測(cè)試系統(tǒng)只能在關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)水體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；平面攝像系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)記錄生物在一個(gè)平面內(nèi)的行為變化，但缺乏三維空間變化，不能涵蓋生物行為生態(tài)學(xué)變化的規(guī)律特點(diǎn)；MFB監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠通過監(jiān)測(cè)生物行為規(guī)律性變化達(dá)到在線監(jiān)測(cè)的目的，但不能夠準(zhǔn)確反映不同時(shí)期受試生物的運(yùn)動(dòng)行為變化。因此，在傳統(tǒng)方法難以達(dá)到在線環(huán)境監(jiān)測(cè)要求的情況下，迫切需要發(fā)展安全、高效、經(jīng)濟(jì)的水體預(yù)警方法。
行為是指生物對(duì)外界環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境變化的外在反應(yīng)，它并不僅僅局限于生物的跑、游、爬、以及其他方式的位置移動(dòng)，也包括進(jìn)食、求偶甚至呼吸時(shí)的運(yùn)動(dòng)。刺激是動(dòng)物行為產(chǎn)生的必要條件。在大多數(shù)情況下，外界環(huán)境條件的變化都可以成為刺激，作為行為產(chǎn)生的原因，刺激既有內(nèi)部的，也由外界的。但是，無論哪一種行為的產(chǎn)生都有相似的基本過程，如圖1所示，當(dāng)環(huán)境刺激作用于感受器，會(huì)引起神經(jīng)沖動(dòng)，神經(jīng)沖動(dòng)沿著傳入神經(jīng)傳達(dá)到神經(jīng)中樞，通過中樞內(nèi)的神經(jīng)聯(lián)系，再經(jīng)傳出神經(jīng)傳達(dá)到感應(yīng)器，引起行為反應(yīng)，這就是行為反應(yīng)產(chǎn)生的簡單模式。因此，行為反應(yīng)是生物各種生理現(xiàn)象在外部出現(xiàn)的綜合結(jié)果。
水生生物暴露于受污染水環(huán)境以后，通過自身行為機(jī)制的調(diào)節(jié)，短期內(nèi)保持體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，并逐步適應(yīng)環(huán)境，在很大程度上避免污染水環(huán)境對(duì)身體造成急性損傷。逃避行為是指生物通過增加運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度，試圖主動(dòng)避開受污染水環(huán)境的行為。逃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)，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作用。另外，生物游動(dòng)的速率，身體擺動(dòng)頻率，一定時(shí)間內(nèi)呼吸、身體翻轉(zhuǎn)以及“C”型運(yùn)動(dòng)(若存在)的次數(shù)等都會(huì)因?yàn)榄h(huán)境污染壓力的存在而發(fā)生變化。
如圖2的水生生物大型蚤的逐級(jí)壓力行為模型(Stepwise Stress Model，SSM)中所示，水生生物在各種濃度的農(nóng)藥化學(xué)品內(nèi)暴露時(shí)間與行為生態(tài)變化的關(guān)系、行為生態(tài)變化的規(guī)律以及大型蚤的行為方式，可以把暴露時(shí)間自始至終劃分為t1，t2，t3，t4和t5這5個(gè)時(shí)間段。其中，t1時(shí)間段是大型蚤從清潔水環(huán)境進(jìn)入污染環(huán)境以后的一段運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)的過程，在t1時(shí)間內(nèi)，生物的運(yùn)動(dòng)行為是一種努力逃避污染水環(huán)境過程，并不斷進(jìn)行適應(yīng)的適應(yīng)性行為變化；t2時(shí)間段是生物運(yùn)動(dòng)行為改變后，強(qiáng)度達(dá)到極值以后的維持階段，此時(shí)段生物行為表現(xiàn)為強(qiáng)度最大的“逃避行為”；t3時(shí)間段出現(xiàn)環(huán)境內(nèi)污染物給生物生存造成的“第一壓力閾(Threshold One)”，經(jīng)歷過t3時(shí)間段的暴露以后，生物會(huì)經(jīng)歷“第二壓力閾(Threshold Two)”。如果在生物體內(nèi)積累的污染物質(zhì)濃度達(dá)到了致死濃度(Lethal Concentration，LC)，會(huì)逐漸進(jìn)入t4時(shí)間段；未達(dá)到LC，進(jìn)入t5時(shí)間段。由SSM可以看出t1+t2時(shí)間段為水生生物適應(yīng)新環(huán)境的“適應(yīng)期”，在這段時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)的生物運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)至穩(wěn)定值的過程實(shí)際上應(yīng)該是生物通過行為機(jī)制和生理機(jī)能的調(diào)節(jié)來逐漸適應(yīng)新環(huán)境而導(dǎo)致的行為生態(tài)的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)方法只能在關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)、不能實(shí)現(xiàn)水體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的缺陷，從而提供一種以差分濾除和三維空間技術(shù)監(jiān)測(cè)水生生物行為生態(tài)學(xué)變化為基礎(chǔ)的，可實(shí)時(shí)、在線和在位監(jiān)測(cè)的、安全、高效、經(jīng)濟(jì)的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法。
本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，以預(yù)選具有運(yùn)動(dòng)行為的多樣性的受試水生生物為指示物，以差分濾除和三維空間技術(shù)在線監(jiān)測(cè)這些水生生物在達(dá)到第一壓力閾值之前(即t1+t2)的行為變化，從而對(duì)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的安全生物安全預(yù)警，即通過這些水生生物的行為變化或生理反應(yīng)來表明水質(zhì)狀況。
對(duì)生物行為變化進(jìn)行差分濾除是通過將被監(jiān)測(cè)水體內(nèi)的受試生物行為生態(tài)學(xué)絕對(duì)變化與對(duì)照組內(nèi)生物行為變化進(jìn)行差分比較，得到生物相對(duì)行為生態(tài)學(xué)變化的過程。
對(duì)生物行為變化進(jìn)行的三維空間監(jiān)測(cè)是借助于數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)，對(duì)三維空間水體內(nèi)受試生物進(jìn)行多點(diǎn)跟蹤，自動(dòng)記錄、匯總受試生物的運(yùn)動(dòng)行為軌跡，得出在一定環(huán)境內(nèi)暴露的生物多個(gè)運(yùn)動(dòng)行為參數(shù)的變化，包括生物游動(dòng)的速率，身體擺動(dòng)頻率，一定時(shí)間內(nèi)呼吸、身體翻轉(zhuǎn)以及“C”型運(yùn)動(dòng)(若存在)的次數(shù)等。
本發(fā)明提供的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，具體步驟包括1)選擇與培養(yǎng)受試生物選擇出生后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；或是選擇出生后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脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物，其中無脊椎動(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)模式生物包括無脊椎動(dòng)物的日本沼蝦、大型蚤以及脊椎動(dòng)物的日本鯖鳉、稀有鮈鯽和斑馬魚；2)在被監(jiān)測(cè)水體的流速為30米/小時(shí)，濁度小于8.0NTU，監(jiān)測(cè)間噪音低于50分貝，光照周期與自然光照一致的條件下，通過生物傳感器監(jiān)測(cè)受試生物的周期性的行為規(guī)律；所述的生物傳感器由兩對(duì)電極組成其中一對(duì)產(chǎn)生低壓交流電，給被監(jiān)測(cè)水體形成一個(gè)電場(chǎng)；另外一對(duì)為感應(yīng)電極，感應(yīng)受試生物行為運(yùn)動(dòng)變化帶來的電場(chǎng)變化，不同的行為強(qiáng)度可以產(chǎn)生不同的電信號(hào)強(qiáng)度；所述的受試生物的周期性的行為規(guī)律包括周期性呼吸運(yùn)動(dòng)或循環(huán)出現(xiàn)的典型行為活動(dòng)(泳動(dòng)、擺動(dòng)、翻轉(zhuǎn)等)；3)經(jīng)過傅立葉轉(zhuǎn)換將步驟2)收集的受試生物行為變化的電信號(hào)按照不同頻率進(jìn)行分解，得到一個(gè)從0Hz到10Hz的頻率變化曲線，并以可視信號(hào)進(jìn)行顯示；4)與標(biāo)準(zhǔn)的正常水體內(nèi)同種受試生物的行為生態(tài)學(xué)變化曲線進(jìn)行對(duì)照比較，并差分濾除正常的行為變化，即得到被監(jiān)測(cè)水源中該受試生物不同頻率行為的行為強(qiáng)度相對(duì)變化值；5)通過三維空間監(jiān)測(cè)技術(shù)，借助于數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)，對(duì)三維空間的被監(jiān)測(cè)水體內(nèi)的受試生物的各種周期性的行為進(jìn)行多點(diǎn)跟蹤、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)記錄，同時(shí)獲得受試生物游動(dòng)的速率，身體擺動(dòng)頻率，一定時(shí)間內(nèi)呼吸、身體翻轉(zhuǎn)以及“C”型運(yùn)動(dòng)的次數(shù)等行為生態(tài)學(xué)指標(biāo)的變化，匯總這些受試生物的運(yùn)動(dòng)行為軌跡，得出在一定環(huán)境內(nèi)暴露的生物多個(gè)運(yùn)動(dòng)行為參數(shù)的變化；在水體中的突發(fā)性污染會(huì)導(dǎo)致受試生物在短時(shí)間內(nèi)的游動(dòng)速率、擺動(dòng)頻率、呼吸次數(shù)、身體翻轉(zhuǎn)次數(shù)和“C”型運(yùn)動(dòng)的次數(shù)劇烈增加，然后逐漸降低；根據(jù)這些不同指標(biāo)的綜合分析評(píng)估，可以獲知水體突發(fā)性污染事故的綜合危害程度。
本發(fā)明提供的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法的原理是水生生物的行為變化可以通過周期性的行為規(guī)律進(jìn)行表征，如周期性呼吸運(yùn)動(dòng)或循環(huán)出現(xiàn)的典型行為活動(dòng)(泳動(dòng)、擺動(dòng)、翻轉(zhuǎn)等)。水體內(nèi)生物行為生態(tài)學(xué)變化可以通過生物傳感器引起外加低壓交流電產(chǎn)生的電場(chǎng)發(fā)生變化，產(chǎn)生不同的電信號(hào)強(qiáng)度，經(jīng)過傅立葉轉(zhuǎn)換以后，變化的行為電信號(hào)按照不同頻率進(jìn)行分解，得到一個(gè)從0Hz到10Hz的頻率變化曲線。在水體污染或其它水體負(fù)荷期間，受試生物的行為生態(tài)學(xué)變化具有規(guī)律性(如圖2所示)。因此，通過將在一定環(huán)境污染壓力下水生生物行為生態(tài)學(xué)變化(如圖3所示)與正常水體內(nèi)生物行為生態(tài)學(xué)變化(如圖4所示)進(jìn)行對(duì)照比較，并差分濾除正常的行為變化，就會(huì)得到一定環(huán)境壓力下生物運(yùn)動(dòng)行為生態(tài)學(xué)的相對(duì)變化(如圖5所示)。在受污染水體內(nèi)(低于致死劑量)，生物的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)，然后急劇降低。本發(fā)明通過生物特征行為變化的對(duì)比，明確生物基于污染環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度變化。對(duì)生物行為生態(tài)學(xué)變化實(shí)現(xiàn)差分濾除得到生物行為強(qiáng)度絕對(duì)變化的同時(shí)，通過對(duì)生物在多點(diǎn)空間內(nèi)行為生態(tài)學(xué)各個(gè)指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以同時(shí)獲得生物游動(dòng)的速率，身體擺動(dòng)頻率，一定時(shí)間內(nèi)呼吸、身體翻轉(zhuǎn)以及“C”型運(yùn)動(dòng)(若存在)的次數(shù)等行為生態(tài)學(xué)指標(biāo)，根據(jù)這些不同指標(biāo)的綜合分析評(píng)估，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)突發(fā)性變化的早期預(yù)警，控制水環(huán)境質(zhì)量，并降低突發(fā)性污染水體對(duì)社會(huì)的危害。
本發(fā)明提供的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法選用受試生物時(shí)，無論是進(jìn)化三代以后的原生種還是標(biāo)準(zhǔn)種，都需要選擇出生后24～72小時(shí)(優(yōu)選48小時(shí))的幼體進(jìn)行，是因?yàn)榈陀?4小時(shí)的受試生物對(duì)外界變化極其敏感，而高于72小時(shí)的生物對(duì)環(huán)境的敏感度又有所下降。經(jīng)過多次試驗(yàn)結(jié)果證明，出生后48小時(shí)的受試生物最合適。
本發(fā)明提供的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法適用于在線流水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，特別適用于在線生物監(jiān)測(cè)以及天然水體或飲用水突發(fā)性污染事故的生物安全預(yù)警。
與現(xiàn)有的在線理/化水質(zhì)分析和其它水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)技術(shù)不同，本發(fā)明是一種新的在線生物安全預(yù)警對(duì)有毒有機(jī)污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測(cè)的方法，所用的在線監(jiān)測(cè)方法簡單，在實(shí)現(xiàn)水質(zhì)安全預(yù)警的同時(shí)不對(duì)被監(jiān)測(cè)水環(huán)境形成污染。同時(shí)，由于基于水生生物行為變化的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法對(duì)水體的總體質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線、在位監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)突發(fā)性變化的早期預(yù)警，控制水環(huán)境質(zhì)量，并降低突發(fā)性污染水體對(duì)社會(huì)的危害。


圖1為生物行為產(chǎn)生的基本過程的示意圖；圖2為水生生物逐級(jí)壓力的行為模型(Stepwise Stress Model，SSM)；圖3為在0.45ppm的有機(jī)磷農(nóng)藥敵百蟲脅迫下，48小時(shí)內(nèi)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；圖4為大型蚤在標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度變化；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；圖5以標(biāo)準(zhǔn)水為對(duì)照，經(jīng)過生物行為差分濾除以后，含0.45ppm的有機(jī)磷農(nóng)藥敵百蟲水體為被監(jiān)測(cè)水體組成的一個(gè)監(jiān)測(cè)單元內(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
實(shí)施例1、使用本發(fā)明提供的方法對(duì)有機(jī)磷污染水源進(jìn)行在線生物安全預(yù)警方法本實(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，監(jiān)測(cè)其周期性的行為規(guī)律包括周期性呼吸運(yùn)動(dòng)或循環(huán)出現(xiàn)的典型行為活動(dòng)(泳動(dòng)、擺動(dòng)、翻轉(zhuǎn)等)變化。將生物傳感器的兩對(duì)電極之一產(chǎn)生低壓交流電，給被監(jiān)測(cè)水體形成一個(gè)電場(chǎng)；另外一對(duì)為感應(yīng)電極，感應(yīng)大型蚤幼體行為運(yùn)動(dòng)變化帶來的電場(chǎng)變化，不同的行為強(qiáng)度可以產(chǎn)生不同的電信號(hào)強(qiáng)度。水體的監(jiān)測(cè)條件為被監(jiān)測(cè)水體的流速為30米/小時(shí)，濁度小于8.0NTU，監(jiān)測(cè)間噪音低于50分貝，光照周期與自然光照一致。使用0.45ppm有機(jī)磷敵百蟲作為突發(fā)性的污染源。
經(jīng)過傅立葉轉(zhuǎn)換將大型蚤幼體的行為變化的電信號(hào)按照不同頻率進(jìn)行分解，得到一個(gè)從0Hz到10Hz的頻率變化曲線，并以可視信號(hào)進(jìn)行顯示。
如圖3所示的48小時(shí)內(nèi)大型蚤的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度變化圖，在0.45ppm的有機(jī)磷農(nóng)藥脅迫下，大型蚤在經(jīng)歷初期的行為強(qiáng)度劇烈上升的過程以后，又經(jīng)歷了強(qiáng)度的劇烈下降。
圖4為大型蚤在標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度變化；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；大型蚤在標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)的行為強(qiáng)度基本保持不變。與該標(biāo)準(zhǔn)的正常水體內(nèi)同種受試生物的行為生態(tài)學(xué)變化曲線進(jìn)行對(duì)照比較，并差分濾除正常的行為變化，即得到被監(jiān)測(cè)水源中該受試生物不同頻率行為的行為強(qiáng)度相對(duì)變化值。如圖5所示，經(jīng)過生物行為差分濾除以后，含0.45ppm的有機(jī)磷農(nóng)藥敵百蟲水體為被監(jiān)測(cè)水體組成的一個(gè)監(jiān)測(cè)單元內(nèi)大型蚤的行為對(duì)照、評(píng)估結(jié)果為剛剛暴露于一定濃度的有機(jī)磷環(huán)境時(shí)，大型蚤的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度明顯的高于在標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)的正常運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度，主要為生物的逃避行為。
在沒有污染時(shí)，大型蚤的平均游動(dòng)速率為2.2毫米/秒，擺動(dòng)4.2次/秒，身體翻轉(zhuǎn)0.0次/秒。當(dāng)水體被突發(fā)性污染(0.45ppm有機(jī)磷敵百蟲)后，大型蚤在1小時(shí)、4小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)、48小時(shí)的平均游動(dòng)速率，擺動(dòng)，身體翻轉(zhuǎn)等指標(biāo)的變化列于表1，大型蚤的主要行為學(xué)指標(biāo)的變化趨勢(shì)完全符合圖2的SSM。
表1、大型蚤主要行為學(xué)指標(biāo)的變化

根據(jù)在受污染水體內(nèi)(低于致死劑量)，生物的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)，然后急劇降低的普遍現(xiàn)象，本發(fā)明通過生物特征行為變化的對(duì)比，明確生物基于污染環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)突發(fā)性變化的早期預(yù)警，控制水環(huán)境質(zhì)量，并降低突發(fā)性污染水體對(duì)社會(huì)的危害。
權(quán)利要求
1.一種水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，以預(yù)選具有運(yùn)動(dòng)行為的多樣性的受試水生生物為指示物，以差分濾除和三維空間技術(shù)在線監(jiān)測(cè)這些水生生物在達(dá)到第一壓力閾值之前的行為變化，從而對(duì)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的安全生物安全預(yù)警，即通過這些水生生物的行為變化或生理反應(yīng)來表明水質(zhì)狀況。
2.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，其特征在于所述的差分濾除是通過將被監(jiān)測(cè)水體內(nèi)的受試生物行為生態(tài)學(xué)絕對(duì)變化與對(duì)照組內(nèi)生物行為變化進(jìn)行差分比較，得到生物相對(duì)行為生態(tài)學(xué)變化的過程。
3.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，其特征在于所述的三維空間技術(shù)是借助于數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)，對(duì)三維空間水體內(nèi)受試生物進(jìn)行多點(diǎn)跟蹤，自動(dòng)記錄、匯總受試生物的運(yùn)動(dòng)行為軌跡，得出在一定環(huán)境內(nèi)暴露的生物多個(gè)運(yùn)動(dòng)行為參數(shù)的變化。
4.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，其具體步驟包括1)選擇與培養(yǎng)受試生物選擇出生后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；或是選擇出生后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；2)在被監(jiān)測(cè)水體的流速為30米/小時(shí)，濁度小于8.0NTU，監(jiān)測(cè)間噪音低于50分貝，光照周期與自然光照一致的條件下，通過生物傳感器監(jiān)測(cè)受試生物的周期性的行為規(guī)律；所述的生物傳感器由兩對(duì)電極組成其中一對(duì)產(chǎn)生低壓交流電，給被監(jiān)測(cè)水體形成一個(gè)電場(chǎng)；另外一對(duì)為感應(yīng)電極，感應(yīng)受試生物行為運(yùn)動(dòng)變化帶來的電場(chǎng)變化，不同的行為強(qiáng)度可以產(chǎn)生不同的電信號(hào)強(qiáng)度；3)經(jīng)過傅立葉轉(zhuǎn)換將步驟2)收集的受試生物行為變化的電信號(hào)按照不同頻率進(jìn)行分解，得到一個(gè)從0Hz到10Hz的頻率變化曲線，并以可視信號(hào)進(jìn)行顯示；4)與標(biāo)準(zhǔn)的正常水體內(nèi)同種受試生物的行為生態(tài)學(xué)變化曲線進(jìn)行對(duì)照比較，并差分濾除正常的行為變化，即得到被監(jiān)測(cè)水源中該受試生物不同頻率行為的行為強(qiáng)度相對(duì)變化值；5)通過三維空間監(jiān)測(cè)技術(shù)，借助于數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)，對(duì)三維空間的被監(jiān)測(cè)水體內(nèi)的受試生物的各種周期性的行為進(jìn)行多點(diǎn)跟蹤、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)記錄，同時(shí)獲得受試生物行為生態(tài)學(xué)指標(biāo)的變化，匯總這些受試生物的運(yùn)動(dòng)行為軌跡，得出在一定環(huán)境內(nèi)暴露的生物多個(gè)運(yùn)動(dòng)行為參數(shù)的變化；根據(jù)這些不同指標(biāo)的綜合分析評(píng)估，可以獲知水體突發(fā)性污染事故的綜合危害程度。
5.如權(quán)利要求4所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，其特征在于所述步驟1)中選擇的被監(jiān)測(cè)水源原生種的水生生物幼體為出生后48小時(shí)的幼體。
6.如權(quán)利要求4所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，其特征在于所述步驟1)中選擇的被監(jiān)測(cè)水源標(biāo)準(zhǔn)模式生物的水生生物幼體為出生后48小時(shí)的幼體。
7.如權(quán)利要求4所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，其特征在于所述步驟1)的被監(jiān)測(cè)水源原生種包括水生無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物。
8.如權(quán)利要求7所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，其特征在于所述的無脊椎動(dòng)物為蝦或蚤類，所述的脊椎動(dòng)物為成體體長為4厘米的魚類。
9.如權(quán)利要求4所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，其特征在于所述步驟1)的被監(jiān)測(cè)水源標(biāo)準(zhǔn)模式生物為日本沼蝦、大型蚤、日本鯖鳉、稀有鮈鯽或斑馬魚。
10.如權(quán)利要求4所述的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，其特征在于所述步驟2)的受試生物的周期性的行為規(guī)律包括周期性呼吸運(yùn)動(dòng)或循環(huán)出現(xiàn)的典型行為活動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法，以預(yù)選具有運(yùn)動(dòng)行為的多樣性的受試水生生物為指示物，以差分濾除和三維空間技術(shù)在線監(jiān)測(cè)這些水生生物在達(dá)到第一壓力閾值之前(即t
文檔編號(hào)C12Q1/02GK101059493SQ20061007625
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者王子健, 任宗明, 馬梅, 查金苗 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心