一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的装置及方法

本发明涉及环境化学领域有机污染物的环境行为，具体涉及一种微宇宙体系分析有机化合物生物富集的装置及利用其评价水体有机污染物生物有效性的方法。

背景技术：

随着近现代工业化的不断发展，越来越多的有机化合物及其副产物随着生产生活过程被排放到自然水体，这其中包括很多持久性有机污染物，如全氟化合物、多环芳烃和多氯联苯等。由于它们特殊的物理化学性质(如疏水性和亲脂或亲蛋白性)，使得这些物质易于富集在水生生物体内，并产生一系列潜在的毒性风险，如生殖、发育、肝脏和免疫毒性。此外，已有的研究也表明一些持久性有机污染物还会出现生物放大现象，即污染物在体内的浓度随营养级的升高而增加，从而对高营养级水生生物和人类产生潜在的生态风险，最终可能对自然环境及生态系统造成毒害作用。

利用微宇宙技术，在室内模拟环境中污染物的生物有效性，可以有效地了解污染物在环境介质中的迁移转化过程，为相关部门建立和完善水体有机污染物的管理政策法规提供理论依据和数据支持。虽然目前有很多利用微宇宙技术对水体有机污染物进行生态风险评价的研究，但是这些评价往往只考虑温度、光照和盐度等单一环境因素，或者只是在单一水体或沉积物环境介质中对单一生物进行污染物胁迫暴露实验。实际上，各类环境因子都会对有机污染物的生物有效性产生影响，其中包括温度、光照和盐度等多个环境因素；自然水体中生物相、沉积相或水相等多个环境介质，而这些影响因子密不可分。因此，需要提供一个更能真实模拟自然水环境的微宇宙体系，同时建立一种采用微宇宙体系评价水体有机污染物生物有效性的方法。

中国专利申请公布号cn110408517a公开了自然淡水浮游生物微宇宙体系构建装置及方法，通过对比实际微宇宙系统运行期间的环境条件与预设环境条件间的差距，对比微宇宙体系内与自然生态系统浮游生物的种类、数量及群落多样性间的差距，判定构建实验室内自然淡水浮游生物微宇宙的设计方案是否可行。但是，该专利的微宇宙体系生物只有浮游生物，微宇宙体系环境介质为水-生物，同时没有体系暴露化合物。

中国专利申请公布号为cn106719110a公开了一种海洋微宇宙体系的构建方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：在容器中加入石英砂、几丁质、纤维素以及培养液，然后在容器中加入海藻以及水生动物，并经过培养，即得所述海洋微宇宙体系；其中，所述水生动物为褶皱臂尾轮虫、中华哲水蚤、鯷鱼、海洋青鱼、凡纳滨对虾的混合水生生物。该方法公开了藻类、原生生物、虾、鱼类等不同生物生活在同一空间，生物之间存在捕食关系。但是，不能实现对不同种类生物进行连续取样而不干扰其他生物的问题。

目前，亟需提供一种考虑多个环境因素与环境介质的微宇宙装置，能够同时在同步实验条件下研究多个介质中污染物对多个营养级生物的有效性的方法。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是现有研究采用的实验装置没有综合考虑温度、光照和盐度等环境因素，没有考虑生物相、沉积相或水相等多个环境介质。基于此，本发明构建了能更加真实模拟自然环境的微宇宙体系，用于对水体有机污染物进行生物有效性评价。

本发明的装置可以有效地对有机污染物进行生物有效性测试，成本低且运行简单。

本发明的第一方面提供一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的实验装置，首先装置构建，主要包括：环境条件控制体系、化合物给料体系和有机化合物暴露体系，其特征在于：环境条件控制体系即人工气候培养箱(prx-450c)，用于控制体系内温度、光照和湿度；化合物给料体系和有机化合物暴露体系通过软管相连，化合物给料体系包括蠕动泵(dg-2(10rollers))、容器和软管；有机化合物暴露体系包括大型容器、中型容器、小型容器、容器支撑装置和阀门，所述的容器支撑部件，包括六个固定槽，有机化合物暴露装置由容器支撑装置将三种型号容器连接起来。

本发明所述的一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的方法的实验装置：化合物给料体系容器和有机化合物暴露体系的大型容器、中型容器和小型容器的材质均为玻璃材质或聚丙烯材质。

本发明所述的一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的方法的实验装置：大型容器为圆柱形容器，容积为2.0-12.0l，底部直径为13.0-25.0cm，高为17.0-30.0cm。

本发明所述的一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的方法的实验装置：中型容器为圆柱形容器，底部直径为8-21.0cm，高为12.0-25.0cm。

本发明所述的一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的方法的实验装置：小型容器为圆柱形容器，底部直径为13.5cm，高为18.0cm。

本发明所述的一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的方法的实验装置：容器支撑部件为玻璃材质或聚丙烯材质。

本发明的目的在于还提供一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法，包括如下步骤：

a)根据实验所需目的，由容器支撑部件将不同型号容器连接起来组成有机化合物暴露体系，接上蠕动泵和软管与化合物给料体系，装置即可使用；

b)设置实验所需环境条件；

c)选取目标化合物及实验所需生物，加入相应容器进行暴露；

d)通过生物富集量及运动抑制率表征生物有效性。

本发明所述的一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法：该微宇宙体系由一种或多种生物组成；不同种生物之间或者存在捕食关系，或者不存在捕食关系。

本发明所述的一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法：所述生物包括底栖生物、鱼类、浮游生物。

本发明所述的一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法：沉积物置入大型容器底部，底栖生物置入沉积物中。

本发明所述的一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法：当实验生物仅一种时，生物均置于大型容器中。

本发明所述的一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法：当实验生物含三个营养级时，鱼类置于中型容器中，浮游生物置入小型容器。

本发明所述的一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法：温度设置范围为0-50℃。

本发明所述的一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法：光强设置范围为0-22000lx。

本发明所述的一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法：该方法适用于全氟丁酸(pfba)、全氟丁烷磺酸盐(pfbs)、全氟戊酸(pfpea)、全氟己酸(pfhxa)、全氟庚酸(pfhpa)、全氟辛酸(pfoa)、全氟辛烷磺酸(pfos)，全氟壬酸(pfna)、全氟癸酸(pfda)、全氟癸酸(pfuna)、全氟十二烷酸(pfdoa)和芘(pyr)多种水体污染物。

换言之，本发明提供的一种微宇宙体系有机污染物生物富集装置，主要包括：环境条件控制体系、污染物给料体系和有机污染物暴露体系。所述环境条件控制体系是人工气候培养箱(prx-450c)，装置包含：电源开关、时段设置按钮、时段显示视窗、温度调节按钮、温度显示视窗、光照强度设置按钮、光照强度显示视窗、相对湿度设置按钮和相对湿度显示视窗。所述污染物给料体系，包含软管一(内径1.5cm)、软管二、阀门、恒定浓度的目标污染物水溶液、玻璃材质或聚丙烯材质的圆柱形容器(容积2.0-12.0l，底部直径13.0-25.0cm，高17.0-30.0cm)和蠕动泵(dg-2(10rollers)。

所述的有机污染物暴露体系包括：大型玻璃或聚丙烯的圆柱形容器(容积2.0-12.0l，底部直径13.0-25.0cm，高17.0-30.0cm)、中型玻璃或聚丙烯的圆柱形容器(底部直径8.0-23.0cm，高12.0-25.0cm)、小型玻璃或聚丙烯材质的圆柱形容器(底部直径13.5cm，高18.0cm)、阀门和容器支撑部件。

其中，中型容器与小型容器底部圆心均有100目(直径0.15mm)孔径的小孔；沉积物采自自然环境，经风干、磨碎后过2.0mm尼龙筛，去除大颗粒的碎石和动植物残体。

所述的容器支撑部件为玻璃材质或聚丙烯材质，包括六个固定槽。

将中型容器的三个固定槽固定到大型容器顶端，然后将小型容器的三个固定槽固定到中型容器顶端装置即可正常使用，即大型容器处于最外端，中心包裹住中型容器与小型容器，同时中型容器中心包裹住小型容器。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明考虑到温度、光照、盐度和溶解性有机质这些环境条件，同时考虑了水-沉积物-生物三相环境介质的相互影响，更加真实有效的模拟了自然环境。

(2)本发明建立的评价水体有机污染物生物有效性的方法实用性高、适用性强。该微宇宙体系可以根据需要由一种或多种生物组成；不同种生物之间可以存在捕食关系，也可以不存在捕食关系，可以研究捕食作用的影响。

(3)本发明实验过程中可以分别对不同种类生物进行连续取样而不干扰其他生物；也可以分别对水相和沉积相进行取样，且相互之间不存在影响。

(4)本发明所述装置除适用于全氟化合物，多环芳烃生物有效性的研究之外，还可以适用于更多的有机化合物，如多氯联苯、ppcp的生物有效性或者生物毒性等相关研究。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为污染物给料装置和有机污染物暴露装置的俯视图。

符号说明：1-人工气候培养箱、2-电源开关、3-时段设置按钮、4-时段显示视窗、5-温度调节按钮、6-温度显示视窗、7-光照强度设置按钮、8-光照强度显示视窗、9-相对湿度设置按钮、10-相对湿度显示视窗；11-污染物给料体系，包含12-软管一、13-容器、14-阀门一、15-软管、16-阀门二、17-阀门三、18-阀门四、19-阀门五、20-阀门六、21-软管二、22-蠕动泵二；23-有机污染物暴露体系，包含24-大型容器、25-中型容器、26-小型容器、27-容器支撑部件；28-固定槽一、29-固定槽二、30-固定槽三、31-固定槽四、32-固定槽五、33-固定槽六。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

在本发明中，图1为本发明装置的结构示意图；图2为污染物给料装置和有机污染物暴露装置的俯视图。

其中，如图1所示，一种微宇宙体系有机污染物生物富集装置，主要包括：环境条件控制体系、污染物给料体系和有机污染物暴露体系。

环境条件控制体系包含：1-人工气候培养箱、2-电源开关、3-时段设置按钮、4-时段显示视窗、5-温度调节按钮、6-温度显示视窗、7-光照强度设置按钮、8-光照强度显示视窗、9-相对湿度设置按钮、10-相对湿度显示视窗；

11-污染物给料体系，包含12-软管一、13-容器、14-阀门一、15-软管、16-阀门二、17-阀门三、18-阀门四、19-阀门五、20-阀门六、21-软管二、22-蠕动泵二。

23-有机污染物暴露体系，包含24-大型容器、25-中型容器、26-小型容器、27-容器支撑部件。

所述的容器支撑部件包含：28-固定槽一、29-固定槽二、30-固定槽三、31-固定槽四、32-固定槽五、33-固定槽六。

在本发明的一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的实验装置，首先装置构建，主要包括：环境条件控制体系、化合物给料体系和有机化合物暴露体系，其特征在于：环境条件控制体系即人工气候培养箱(prx-450c)，用于控制体系内温度、光照和湿度；化合物给料体系和有机化合物暴露体系通过软管相连，化合物给料体系包括蠕动泵(dg-2(10rollers))、容器和软管；有机化合物暴露体系包括大型容器、中型容器、小型容器、容器支撑装置和阀门，所述的容器支撑部件，包括六个固定槽，有机化合物暴露装置由容器支撑装置将三种型号容器连接起来。

在本发明中，化合物给料体系容器和有机化合物暴露体系的大型容器、中型容器和小型容器的材质均为玻璃材质或聚丙烯材质。

在本发明中，大型容器为圆柱形容器，容积为2.0-12.0l，底部直径为13.0-25.0cm，高为17.0-30.0cm。

在本发明中，中型容器为圆柱形容器，底部直径为8-21.0cm，高为12.0-25.0cm。

在本发明中，小型容器为圆柱形容器，底部直径为13.5cm，高为18.0cm。

在本发明中，容器支撑部件为玻璃材质或聚丙烯材质。

本发明还提供一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法，包括如下步骤：

a)根据实验所需目的，由容器支撑部件将不同型号容器连接起来组成有机化合物暴露体系，接上蠕动泵和软管与化合物给料体系，装置即可使用；

b)设置实验所需环境条件；

c)选取目标化合物及实验所需生物，加入相应容器进行暴露；

d)通过生物富集量及运动抑制率表征生物有效性。

在本发明中，沉积物置入大型容器底部，底栖生物置入沉积物中。

在本发明中，当实验生物仅一种时，生物均置于大型容器中。

在本发明中，当实验生物含三个营养级时，鱼类置于中型容器中，浮游生物置入小型容器。

在本发明中，温度设置范围为0-50℃。

在本发明中，光强设置范围为0-22000lx。

一种微宇宙体系有机化合物生物富集模拟实验方法，该方法适用于全氟丁酸(pfba)、全氟丁烷磺酸盐(pfbs)、全氟戊酸(pfpea)、全氟己酸(pfhxa)、全氟庚酸(pfhpa)、全氟辛酸(pfoa)、全氟辛烷磺酸(pfos)，全氟壬酸(pfna)、全氟癸酸(pfda)、全氟癸酸(pfuna)、全氟十二烷酸(pfdoa)和芘(pyr)多种水体污染物。

本发明装置安装与使用如下：

打开电源开关2，调节时段设置按钮3与光照强度设置按钮7，将一天24小时分为16小时光照和8小时黑暗两个时段。调节温度调节按钮5和相对湿度设置按钮9，设定所需温度和相对湿度值，观察时段显示视窗4、温度显示视窗6、光照强度显示视窗8和相对湿度显示视窗10，待其数值稳定。

关闭阀门二16、阀门三17和阀门四18，将前处理后的沉积物、去离子水以1∶4的体积比加入大型容器24中，然后加入一定量的目标污染物于去离子水中，将此体系与培养以备暴露实验所需的底栖生物、浮游生物和鱼类分别放入如前所述的设置好的环境条件中。

经过一周环境适应后，取一定量的水溶液测定水体温度、水体中目标污染物浓度、水体中溶解性有机质含量等一系列水体性质指标；关闭阀门一14、阀门五19和阀门六20，并配制相同性质的目标化合物水溶液，置于容器13中，随后放入人工气候培养箱1。

将前处理后的底栖生物置入沉积物中，随后将固定槽一28、固定槽二29、固定槽三30固定到大型容器顶端壁上，中型容器放置完毕；再将固定槽四31、固定槽五32、固定槽六33固定到中型容器顶端壁上，有机化合物暴露体系装置部分即搭建完成。将处理后的鱼类置于中型容器25中、浮游生物置于小型容器26中。

将软管15一端与阀门二16端口相连，同时将其另一端与阀门一14端口相连；随后，将蠕动泵22通过软管一12和软管二21分别与各相应阀门端口相连，最后将整个装置置于人工气候培养箱1中，打开所有阀门，调节蠕动泵流速，装置即可正常运行。

根据前面测定的水体性质指标配制相同的水溶液放入容器13中，每隔两天进行更换。

如果需要更多的受试生物，也可增加不同型号的容器。

本发明的微宇宙体系可以根据需要由一种或多种生物组成；不同种生物之间可以存在捕食关系，也可以不存在捕食关系，可以研究捕食作用的影响；本发明可包括底栖生物、鱼类、浮游生物等，实验过程中可以分别对不同种类生物进行连续取样而不干扰其他生物；也可以分别对水相和沉积相进行取样，且相互之间不存在影响。

下面结合实施例说明采用微宇宙体系评价水体有机污染物生物有效性的具体技术方案。

实施例一：

研究全氟化合物(pfcs)在水生生物大型溞中的生物有效性。本实施例中选择在环境中检出频率较高、浓度水平较高的11种pfcs及其两种替代物作为目标污染物：全氟丁酸(pfba)、全氟丁烷磺酸盐(pfbs)、全氟戊酸(pfpea)、全氟己酸(pfhxa)、全氟庚酸(pfhpa)、全氟辛酸(pfoa)、全氟辛烷磺酸(pfos)，全氟壬酸(pfna)、全氟癸酸(pfda)、全氟癸酸(pfuna)和全氟十二烷酸(pfdoa)十一种pfcs。打开电源开关2，调节时段设置按钮3与光照强度设置按钮7，将一天24小时分为16小时光照和8小时黑暗两个时段。调节温度调节按钮5，将温度设置为24℃，调节相对湿度设置按钮9，将相对湿度设置为60％，调整光照强度调节按钮，将光照强度设置为2300lx。观察时段显示视窗4、温度显示视窗6、光照强度显示视窗8和相对湿度显示视窗10，待其数值稳定。关闭阀门二16、阀门三17和阀门四18，将一定量的去离子水加入大型容器24(底部直径13.0cm，高17.0cm，聚丙烯材质)中，然后向其中加入配制好的pfcs甲醇溶液.使每种污染物的含量为1.2mg。将加入一定浓度目标污染物的大型容器与培养以备暴露实验所需的浮游生物大型溞放入如前所述的设置好的环境条件中。经过一周环境适应后，取一定量的水溶液测定水体温度和水体中目标污染物浓度两个水体性质指标；关闭阀门一14、阀门五19和阀门六20，并配制相同性质的目标污染物水溶液，置于容器13中，并放入人工气候培养箱1。经过环境适应24小时，将软管一15一端与阀门二16端口相连，同时将其另一端与阀门一14端口相连；同时，将蠕动泵22、软管一12和软管二21分别与各相应阀门端口相连，最后将整个装置置于人工气候培养箱1中，打开所有阀门，调节蠕动泵22流速，装置即可正常运行，其中水体由容器16，经阀门五19和阀门六20流出，通过软管二21，利用蠕动泵22，途经阀门三17和阀门四18流入有机污染物暴露体系22，再通过上方阀门二16流出，经过软管一15和阀门一14流回容器16中。每隔两天需更换容器13中的溶液，构造微宇宙体系构建完成。之后对实验样品进行采集与处理。大型溞样品的采集时间为第0、1、3、7、12、24、36、48、96、120、168和336h，每个时间点从每组处理样品中采集20只大型蚤。采集的大型溞使用去离子水冲洗后，用滤纸吸干表面水分，称重、匀浆后用于目标化合物的萃取。水样的采集：在暴露实验期间，对大型溞进行采样时，同步采集10ml水样，离心沉淀取上清液后，用于目标化合物的测定。

本实施案例利用生物富集因子(bioconcentrationfactors，bcf)表征生物有效性，其计算公式如下：

bcfss1＝cb/cw

bcfss1为大型溞的生物富集因子(l/kg)，cb为富集平衡后生物体内体内pfcs负荷(ng/g)，cw为富集平衡水中pfcs浓度(ng/ml)。

表1实施例一运行结果

实施例二：

研究pfcs在沉积物-水体系中的生物有效性，相较于实施例一增加一个营养级，增加底栖生物。目标化合物选取同实施例一，生物选取大型溞与摇蚊幼虫。环境条件体系设置步骤和参数同实施例一。本实施例中沉积物采于永定河，将采集的沉积物风干、磨碎后过2mm尼龙筛，去除大颗粒的碎石和动植物残体。处理好的沉积物铺满大型容器底部，厚度为5cm。加入蒸馏水，使得沉积物与去离子水体积比为1∶4。将前处理后的沉积物、去离子水以1∶4的体积比加入大型容器24(底部直径13.0cm，高17.0cm，聚丙烯材质)中，然后向大型容器中加入配制好的pfcs甲醇溶液。使每种污染物的含量为1.2mg。将此大型容器与培养以备暴露实验所需的生物放入如前所述的设置好的环境条件中，经过一周环境适应后，取一定量的水溶液测定水体温度、水体中目标污染物浓度、水体中溶解性有机质含量等一系列水体性质指标；有机污染物暴露体系大型容器与有机化合物给料体系容器的安装步骤同实施例一。前处理后的底栖生物置入沉积物中，将固定槽一28、固定槽二29、固定槽三30固定到大型容器顶端壁上，中型容器(圆柱形容器，底部直径23.0cm，25.0cm，聚丙烯材质)放置完毕；后续装置的运行以及大型溞与水环境的采样和分析步骤同实施例一。

摇蚊幼虫采集：

摇蚊幼虫样品的采集时间为第0、1、2、3、5、7、9、11d，将摇蚊幼虫从暴露体系中取出，用去离子水小心冲洗干净后用滤纸吸干表面水分，称量湿重。然后置于pp离心管中冷冻干燥48h后称量干重，充分磨细后用于摇蚊幼虫体内的目标化合物含量分析。

沉积物样品的采集：在暴露实验期间，对摇蚊幼虫进行采样时，采集3g沉积物样品，冷冻干燥48h后称量干重，用于目标化合物的测定。

本实施案例利用生物富集因子(bioconcentrationfactors，bcf)表征生物有效性，其计算公式如下：

bcfss2＝cb/cs

bcfss2为摇蚊幼虫的生物富集因子，cs为富集平衡后沉积物中pfcs的浓度(ng/g)。

表2实施例二运行结果

实施例三：

研究pfcs在沉积物-水体系中的生物有效性，相较于实施例二再增加一个营养级，增加鱼类。本实施例选取大型溞、斑马鱼和摇蚊幼虫三种生物。环境条件体系设置步骤同实施例二，其中温度设置为16℃。其余参数同实施例二。有机化合物暴露体系大型容器安装步骤、污染物、沉积物的放置步骤同实施例二。将前处理后的底栖生物置入沉积物中，将固定槽一28、固定槽二29、固定槽三30固定到大型容器(底部直径25.0cm，高30.0cm，聚丙烯材质)顶端壁上，中型容器放置完毕；再将固定槽四31、固定槽五32、固定槽六33固定到中型容器顶端壁上，有机化合物暴露体系装置部分即搭建完成。将处理后的鱼类置于中型容器25中(底部直径21.0cm，高25.0cm，聚丙烯材质)、浮游生物置于小型容器26中(底部直径13.5cm，高18.0cm，聚丙烯材质)。将软管一15一端与阀门二16端口相连，同时将其另一端与阀门一14端口相连；同时，将蠕动泵22、软管二21分别与各相应阀门端口相连，最后将整个装置置于人工气候培养箱1中，打开所有阀门，调节蠕动泵22流速，装置即可正常运行，其中水体由容器16，经阀门五19和阀门六20流出，通过软管二21，利用蠕动泵22，途经阀门三17和阀门四18流入有机污染物暴露体系22，再通过上方阀门二16流出，经过软管一15和阀门一14流回容器16中。装置的运行以及大型溞、摇蚊幼虫与水环境的采样和后续分析步骤同实施例二。

斑马鱼采集：

在实验开始和结束时从每个处理中采集3条鱼，用于监测实验前后斑马鱼的体长和体重。在暴露期的第0、1、2、3、5、9、14、21和28d对每组实验取样，每个采样时间点采集3条鱼作为一个混合样。从鱼缸取出后用超纯水小心冲洗鱼体表面，称量湿重。然后置于pp离心管中冷冻干燥48h后称量干重，进行匀浆处理，测定目标化合物的浓度。

本实施案例利用生物富集因子(bioconcentrationfactors，bcf)表征生物有效性，其计算公式如下：

bcfss3＝cb/cw

bcfss3为斑马鱼的生物富集因子(l/kg)，cb为富集平衡后生物体内pfcs负荷(ng/g)，cw为富集平衡水中pfcs的浓度(ng/ml)。

表3实施例三运行结果

实施例四：

研究pfcs在沉积物-水体系中的生物有效性，相较于实施例三更改了其中一项环境条件-温度。其中温度设置为20℃，其余步骤同实施例三。

表4实施例四运行结果

实施例五：

更换水体有机污染物，研究增温对多环芳烃(芘)在水体环境中的生物有效性的影响。设置两组实验，温度分别设置为16/20℃。实验器材材料为玻璃。实验生物选取大型溞。在暴露实验水体中添加富里酸，使得水体中溶解性有机质(dom)含量为5mg·c/l。芘在大型容器中浓度为0.06mg/l。大型溞采样时间为12、24、36、48、60、72h。其余步骤同实施例一。

本实施案例利用运动抑制率(immobilization)与生物富集因子(bcf)表征生物有效性，其计算公式如下：

运动抑制率＝(nc/ns)×100％

其中nc为15s内完全不运动的生物数量，ns为该生物总量。

表5实施例五大型溞运动抑制率

表6实施例五大型溞生物富集因子

实施例六：

更改水体环境条件，研究dom含量对多环芳烃(芘)在水体环境中的生物有效性的影响。温度设置为20℃。在暴露实验水体中添加富里酸，设置两个实验组，使得水体中溶解性有机质(dom)含量分别5mg·c/l和10mg·c/l，生物选取及其余步骤同实施例五。

表7实施例六大型溞运动抑制率

表8实施例六大型溞生物富集因子

该装置可以模拟污染物的生物有效性，更真实的反应环境中污染物的毒性效应，可以对其进行生态风险评价，并为管理提供科学依据。最终为评价化学污染物对生物体和人类的影响并制定相应的环境标准打下基础。

本发明的有益效果为：

(1)本发明考虑到温度、光照、盐度和溶解性有机质这些环境条件，同时考虑了水-沉积物-生物三相环境介质的相互影响，更加真实有效的模拟了自然环境；(2)本发明建立的评价水体有机污染物生物有效性的方法实用性高、适用性强。该微宇宙体系可以根据需要由一种或多种生物组成；不同种生物之间可以存在捕食关系，也可以不存在捕食关系，可以研究捕食作用的影响；(3)本发明实验过程中可以分别对不同种类生物进行连续取样而不干扰其他生物；也可以分别对水相和沉积相进行取样，且相互之间不存在影响。(4)本发明所述装置除适用于全氟化合物，多环芳烃生物有效性的研究之外，还可以适用于更多的有机化合物，如多氯联苯、ppcp的生物有效性或者生物毒性等相关研究。

与现有相关发明相比，本发明装置结构紧凑，设计布局合理，技术参数明确，不仅考虑温度、光照和湿度这些环境条件，同时还考虑了水-沉积物-生物三相环境介质的相互影响，更加真实有效的模拟了自然环境。本发明在同步实验条件下，可研究多个介质中污染物对多个营养级生物的有效性，能更真实的反应环境中污染物的赋存形态和生物有效性。