一种双壳类水生生物行为反应的原位实时监测方法及其装置与流程

本发明属于水体生物监测技术领域，具体涉及一种双壳类水生生物行为反应的原位实时监测方法及装置。

背景技术：

随着现代工业的发展，大量有毒有害物质被直接排放到水体中，突发性环境污染事故频繁发生，化学污染引起的水质安全与生态安全问题突出。日常生活中，我们接触过得化学品多达4-8万种，它们都有可能出现在水体中，但目前，我国水质常规监测指标数量有限，远远不能满足水质安全的需求。同时，这些化学品进入环境后可能经历降解、转化、结合等一系列化学反应过程，产生一大批新的化合物，因此单纯的化学检测并不能保证水质安全。

判断一种物质是否有毒，最有效的方法就是使用生物活体来进行监测，这就是生物毒性监测。水生生物易于辨认，对水体环境变化敏感，随着环境污染物浓度的不同，生物体内会随之产生不同的生理生化变化，据此变化可以对水体环境进行评价。水体生物毒性监测基于水体生态系统中水生生物特征与水体环境变化的相互相应，直接把污染物与它们的毒性联系，其中既包括了理化参数，也包括了那些未测定因子以及未知因子共同作用的后果，反映了污染物和环境因子的连续影响和积累，可以预测污染对环境的综合效应以及污染综合效应对生物的影响。同时，生物毒性监测克服了理化检测的局限性和连续取样的繁琐性，可以实现原位、实时、在线的长期监测。生物毒性监测具有较好的灵敏性，一些低浓度甚至痕量的污染物进入环境后，在能够直接检测或人类直接感受到以前，生物即可做出迅速的反应显示出症状，可以在早期发现污染，及时预报预警，可以提升环境监管能力，提高环境安全保证。因此，水体生物毒性监测预警技术已经成为评价水质安全的必需手段之一。

在利用生物个体进行的生物毒性监测中，以底栖动物尤其是双壳类动物的研究最多。双壳类生物种类丰富，个体众多，活动性小，地区性和环境的耐受性强，对多种污染物具有富集特征，但是现有技术中鲜有该类技术，且存在设备繁琐，条件苛刻，影响水生生物正常生活状态，测量数据不准、不精确，效果不理想的问题。因此，提出一种设备简单、成本较低、测量精确的双壳类水上生物反应的原位实时监测方法及装置是很有必要的。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术的不足，采用下述技术方案予以实现：

一种双壳类水生生物行为反应的原位实时监测方法，步骤如下：

(1)对霍尔元件和采集线路做防水处理；

(2)在水生生物双壳两侧固定霍尔元件和磁铁；

(3)连接水生生物、霍尔元件、磁铁、采集线路、多通道采集卡和电脑终端，多通道采集卡可以扩展输入端口数量。

(4)接通电源；

(5)采集、分析、记录和存储测得数据。

一种双壳类水生生物行为反应的原位实时监测装置，包括双壳类水生生物、与双壳类水生生物两侧壳体分别连接的霍尔元件和磁铁、多通道采集卡、将霍尔元件和磁铁与多通道采集卡相连接的采集线路、与多通道采集卡相连的电脑终端。电脑终端接收、分析、记录和储存多通道采集卡采集传来的数据。霍尔元件和采集线路有防水处理。多通道采集卡可以扩展输入端口数量。

优选地，霍尔元件为S49E线性霍尔元件。

优选地，磁铁为5×10mm的稀土永磁材料磁铁。

优选地，霍尔元件与磁铁通过粘合剂固定在双壳两侧。

优选地，多通道采集卡同时接收32个数据。

本发明的技术方案是基于霍尔效应，随着水生生物双壳的张合，输出两侧电压发生变化，双壳之间的距离变化随之产生电压变化，电压与双壳张合距离的线性关系表示为：U＝Ed＝Bvd(其中U为电压，d为距离变化，B为磁感强度，)因为磁感应强度B、稳定时电子速率v都相同，可以达到相应的精度。多通道数据采集卡，可以便捷地扩展输入端口数量，可以同时对32只双壳类水生生物进行行为反应的数据采集，且采集频率可以达到每秒钟一组。电压与双壳张合距离具有线性关系，通过多通道数据采集卡采集到的数据通过电脑终端进行分析，将采集得到的电压信号送入计算机数据处理系统转换为数字信号，分析单位电压与双壳张合距离的线性关系，通过计算电压随时间的变化，转化为双壳类水生生物双壳的张合反应，得到水生生物的实时原位行为反应。双壳类生物在水体环境中多以足丝附着岩礁、木桩、建筑物等物体上群集生活，附着后一般不再移动，该设备不会影响水生生物正常的生理活动。

本发明的技术方案实现实时、原位、高精度的监测多种双壳类水生生物的行为反应。与传统的理化分析相比，能够提前监测到双壳水生生物的行为异常，操作简单、采集频率高、成本较低、灵敏度高。

附图说明

图1：本发明一种双壳类水生生物行为反应的原位实时监测装置的结构示意图；

图2：本发明一种双壳类水生生物行为反应的原位实时监测方法及装置实施例数据图。

其中：1.双壳类水生生物个体；2.霍尔元件；3.磁铁；4.防水线路；5.多通道采集卡；6.电脑终端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

选取青岛胶州湾特征双壳类水生生物贻贝作为监测个体，贻贝个体大小在9±0.3cm范围内，选取20只并在实验室模拟海水环境中驯养一周。对霍尔元件2和磁铁3进行防水处理，通过粘合剂将其固定在贻贝双壳两侧，将霍尔元件2连接防水线路4，将防水线路4连接至多通道数据采集卡5，多通道数据采集卡5连接至电脑终端6。(如图1连接)

霍尔元件为S49E线性霍尔元件，磁铁为5×10mm的稀土永磁材料磁铁。扩展多通道采集卡5的输入端口数量，使其可以同时接收32个数据，对贻贝蚌壳的张合进行实时监测，每秒钟采集一次数据，通过数据采集和传输，电脑终端6将采集得到的电压信号转换为蚌壳张合距离变化数据，即为贻贝的行为反应，贻贝实时行为反应即贻贝蚌壳张合距离随时间的变化而产生的变化，如图2所示，其中横坐标代表监测时间(每秒钟采一个数据)，纵坐标代表张和距离，该方法可以对双壳类水生生物行为反应进行实时监测。双壳类生物在水体环境中多以足丝附着岩礁、木桩、建筑物等物体上群集生活，附着后一般不再移动，该设备不会影响水生生物正常的生理活动。

实施例仅说明本发明的技术方案，而非对其进行任何限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。