本发明涉及水环境监测领域，具体而言，涉及野外水体中水华蓝藻的生物量的测量装置和测量方法。
背景技术：
随着人类活动的加剧，大量污染物进入河流、湖泊并引起了许多水体的富营养化，造成藻类在这类水体中大量繁殖。蓝藻是富营养化淡水生态系统中常见的优势种，特别在夏秋季，它们的繁殖速度更快，并在适宜的气象条件下，聚集到水面形成水华。蓝藻水华是目前全球许多国家所面临的环境问题，国内的太湖、巢湖、滇池每年夏季季节都会发生大面积的蓝藻水华，某些水华蓝藻种群能在细胞内合成毒素，并释放到水体中，对人类的健康造成了一定的威胁。此外，在很多富营养的湖泊或水库中，蓝藻易于在局部湖区或库区堆积，并在高温下分解，形成恶臭。如果蓝藻在水源地取水口附近大量集聚时，就有可能引起水源地的水质恶化，危及供水安全。在富营养化湖泊、水库中，水华蓝藻的分布和生物量已成为一项重要的水环境监测指标。
自然水体中水华蓝藻的生物量的测定方法主要有以下几种：1、在显微镜下观察蓝藻细胞数，由于水华蓝藻大多为多细胞聚集的不规则群体，所以计数容易产生较大的误差；2、利用有机溶剂提取藻细胞内的色素(叶绿素或藻蓝素)，通过分光光度计测定出有机溶剂中色素的含量，最后再换算成所测定水体的色素含量，以获得水华蓝藻的生物量，该方法耗时较长，且需要在一定条件的实验室完成；3、基于蓝藻细胞的自然荧光特性，通过电子传感器获取蓝藻细胞的荧光光谱，根据荧光光谱信号获得蓝藻生物量，该方法虽然快速，但在透明度不高的水体中测量水华蓝藻的生物量所产生的误差较大，且仪器比较昂贵。
技术实现要素：
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：由于蓝藻的细胞内能合成伪空胞，因此该伪空胞使蓝藻具有一定的浮力并能使蓝藻上浮到水面。因此，基于该特性，本申请的发明人经过创造性的劳动研制出简易地、快速地、准确地测量水华蓝藻的生物量的测量装置和测量方法，以便提高水华蓝藻的测量效率。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种水华蓝藻的生物量的测量装置。
本发明还提出一种水华蓝藻的生物量的测量方法。
根据本发明第一方面实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置包括：容样瓶，所述容样瓶内具有用于容纳待侧水样的第一容纳腔，所述第一容纳腔的上端敞开；和测量管，所述测量管的下端和所述容样瓶的上端相连且彼此套设，所述测量管内具有第二容纳腔，所述第二容纳腔的下端敞开，所述第二容纳腔的壁上设有进液口，其中所述第二容纳腔的周壁上设有刻度线组。
根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置具有结构简单、便于携带、适于野外使用、制造成本低、测量成本低、便于使用、便于操作、测量速度快、测量时间短、测量结果准确等优点。
另外，根据本发明上述实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述容样瓶包括第一圆台部和第一圆柱部，所述第一圆柱部的下沿与所述第一圆台部的上沿相连，其中所述第一圆台部内具有圆台状的下腔，所述第一圆柱部内具有圆柱状的上腔，所述下腔和所述上腔构成所述第一容纳腔。
根据本发明的一个实施例，所述下腔的下底面半径为60毫米-70毫米，所述下腔的上底面半径为15毫米-20毫米，所述下腔的高度为80毫米-100毫米，所述上腔的半径为15毫米-20毫米，所述上腔的高度为90毫米-110毫米。
根据本发明的一个实施例，所述测量管包括圆柱状的连接部、圆台状的过渡部和圆柱状的测量部，所述过渡部的下沿与所述连接部的上沿相连，所述过渡部的上沿与所述测量部的下沿相连，其中所述连接部内具有圆柱状的连接腔，所述过渡部内具有圆台状的过渡腔且所述过渡腔的横截面积由下向上减小，所述测量部内具有圆柱状的测量腔，所述刻度线组设在所述测量部上，所述连接部的下端部和所述第一圆柱部的上端部相连且彼此套设。
根据本发明的一个实施例，所述连接部构造为磨口部，所述第一圆柱部的上端部构造为磨口端。
根据本发明的一个实施例，所述连接腔的半径为15毫米-20毫米，所述过渡腔的下底面半径为15毫米-20毫米，所述过渡腔的上底面半径为1.5毫米，所述过渡腔的高度为90毫米-110毫米，所述测量腔的半径为1.5毫米，所述测量腔的高度为110毫米-130毫米。
根据本发明的一个实施例，所述刻度线组的长度为90毫米-110毫米，所述刻度线组的最小刻度为1毫米，所述测量腔的上端敞开以便构成所述进液口。
根据本发明第二方面实施例的水华蓝藻的生物量的测量方法包括以下步骤：A)将待侧水样倒入所述容样瓶内；B)将所述容样瓶和所述测量管连接在一起；C)通过所述进液口向所述测量装置内加入纯净水，直至液面位于所述刻度线组的一个刻度线处；D)将所述测量装置在水平面上静置预设时间，然后读取蓝藻的聚集高度，最后根据所述聚集高度计算出水华蓝藻的生物量。
根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量方法具有操作简单、测量成本低、测量速度快、测量时间短、测量结果准确等优点。
根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算水华蓝藻的生物量：
其中，M为生物量，单位为细胞/毫升；h为所述聚集高度，单位为毫米,T为所述待测水样的体积，单位为毫升。
附图说明
图1是根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置的容样瓶的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置的测量管的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：由于蓝藻的细胞内能合成伪空胞，因此该伪空胞使蓝藻具有一定的浮力并能使蓝藻上浮到水面。因此，基于该特性，本申请的发明人经过创造性的劳动研制出简易地、快速地、准确地测量水华蓝藻的生物量的测量装置和测量方法，以便提高水华蓝藻的测量效率。
下面参考附图描述根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置10。如图1-图3所示，根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置10包括容样瓶101和测量管102。
容样瓶101内具有用于容纳待侧水样的第一容纳腔1011，第一容纳腔1011的上端敞开。测量管102的下端和容样瓶101的上端相连且彼此套设，测量管102内具有第二容纳腔1021，第二容纳腔1021的下端敞开，第二容纳腔1021的壁上设有进液口1022。其中，第二容纳腔1021的周壁上设有刻度线组1023。
下面参考图1-图3描述利用根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置10实施的水华蓝藻的生物量的测量方法(即根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置10的工作过程)。根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量方法包括以下步骤：
A)将待侧水样倒入容样瓶101内；
B)将容样瓶101和测量管102连接在一起；
C)通过进液口1022向测量装置10内加入纯净水，直至液面位于刻度线组1023的一个刻度线处；
D)将测量装置10在水平面上静置预设时间(例如，3小时-6小时)，然后读取蓝藻的聚集高度，最后根据聚集高度计算出水华蓝藻的生物量。
根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置10通过设置具有该刻度线组的测量管102，从而可以测量水华蓝藻的聚集高度，并根据该聚集高度计算出水华蓝藻的生物量。因此，无需使用昂贵的进口专用装置，就可以利用根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置10简易地、快速地、准确地测量出水华蓝藻的生物量，以便提高水华蓝藻的监测效率。
而且，在测量过程中无需使用有机溶剂或其它耗材，只需要使用少量纯净水，由此可以极大地降低测量成本。由于根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置10的结构非常简单，因此便于携带，非常适合进行野外操作。
因此，根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置10具有结构简单、便于携带、适于野外使用、制造成本低、测量成本低、便于使用、便于操作、测量速度快、测量时间短、测量结果准确等优点。
根据本发明实施例的水华蓝藻的生物量的测量方法具有操作简单、测量成本低、测量速度快、测量时间短、测量结果准确等优点。
有利地，可以根据以下公式计算水华蓝藻的生物量：
其中，M为生物量，单位为细胞/毫升；h为所述聚集高度，单位为毫米,T为所述待测水样的体积，单位为毫升。
该公式由蓝藻在测量管102中的聚集高度与蓝藻的细胞密度的线性回归而得到，将读取的水华蓝藻的聚集高度代入该公式中，即获得该待测水样中的水华蓝藻的生物量。
如果待待测水样中的水华蓝藻的浓度过高，可以利用纯净水将该待侧水样稀释预定倍数，将稀释后的待侧水样倒入容样瓶101内以便进行测量。
如图1-图3所示，根据本发明的一些实施例的水华蓝藻的生物量的测量装置10包括容样瓶101和测量管102。
如图1和图2所示，容样瓶101包括第一圆台部1012和第一圆柱部1013，第一圆柱部1013的下沿与第一圆台部1012的上沿相连。其中，第一圆台部1012内具有圆台状的下腔10121，下腔10121的下端敞开，第一圆柱部1013内具有圆柱状的上腔10131，上腔10131的上端和下端均敞开，下腔10121和上腔10131构成第一容纳腔1011。
有利地，第一圆台部1012和第一圆柱部1013一体成型，即容样瓶101为一体成型件。具体地，容样瓶101由玻璃制成，由此不仅可以降低容样瓶101的制造成本，而且可以降低测量装置10的重量，使测量装置10更加便于携带。
在本发明的一个具体示例中，下腔10121的下底面半径为60毫米-70毫米，下腔10121的上底面半径为15毫米-20毫米，下腔10121的高度为80毫米-100毫米。上腔10131的半径为15毫米-20毫米，上腔10131的高度为90毫米-110毫米。
优选地，下腔10121的下底面半径为65毫米，下腔10121的上底面半径为17毫米，下腔10121的高度为90毫米。上腔10131的半径为17毫米，上腔10131的高度为100毫米。
如图1和图3所示，在本发明的一些示例中，测量管102包括圆柱状的连接部1024、圆台状的过渡部1025和圆柱状的测量部1026。过渡部1025的下沿与连接部1024的上沿相连，过渡部1025的上沿与测量部1026的下沿相连。连接部1024内具有圆柱状的连接腔10241，过渡部1025内具有圆台状的过渡腔10251，过渡腔10251的横截面积由下向上减小，测量部1026内具有圆柱状的测量腔10261。
其中，刻度线组1023设在测量部1026上，连接部1024的下端部和第一圆柱部1013的上端部相连且彼此套设。通过设置半径较小的测量部1026，从而可以使蓝藻群体能够聚集至一定高度，即该聚集高度具有较大的数值，由此可以提高测量装置10的测量精确度。
如图1-图3所示，在本发明的一个示例中，连接部1024构造为磨口部，第一圆柱部1013的上端部构造为磨口端。由此可以提高容样瓶101和测量管102的连接处的密封程度。
具体而言，连接部1024的内周面上设有磨口，第一圆柱部1013的上端部的外周面上设有磨口。其中，连接部1024套设在第一圆柱部1013的上端部上。
如图1所示，测量腔10261的上端敞开以便构成进液口1022。也就是说，测量管102的上端敞开以便构成进液口1022。由此可以使测量装置10的结构更加合理。
有利地，连接腔10241的半径为15毫米-20毫米，过渡腔10251的下底面半径为15毫米-20毫米，过渡腔10251的上底面半径为1.5毫米，过渡腔10251的高度为90毫米-110毫米，测量腔10261的半径为1.5毫米，测量腔10261的高度为110毫米-130毫米。
更加有利地，连接腔10241的半径为17毫米，过渡腔10251的下底面半径为17毫米，过渡腔10251的上底面半径为1.5毫米，过渡腔10251的高度为100毫米，测量腔10261的高度为120毫米。
在本发明的一个示例中，刻度线组1023的长度为90毫米-110毫米，刻度线组1023的最小刻度为1毫米。由此不仅可以使测量装置10具有较大的测量范围，而且可以提高测量装置10的测量精度。
有利地，刻度线组1023的长度为100毫米。
在利用测量装置10测量水华蓝藻的生物量时，通过进液口1022向测量装置10内加入纯净水，直至液面位于刻度线组1023的位于最上方的一个刻度线处。由此可以使测量装置10的测量范围达到最大。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。