一種硅藻生物水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種河流、湖泊中的水質(zhì)生物監(jiān)測系統(tǒng)，屬于水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的水資源污染問題非常嚴峻，重大水污染事件頻發(fā)，重大事故暴露出的一個重要因素是水環(huán)境監(jiān)測方面的不足，使得排污者存在僥幸心理，且很多突發(fā)事件的發(fā)掘是由于出現(xiàn)大量死魚或死家禽，另一個問題是我國尚有大范圍的溪流未曾進行過評價，急需對其開展監(jiān)測和評價。因為在國內(nèi)，與制定國家水資源決策相關(guān)的生物數(shù)據(jù)極為欠缺，這些現(xiàn)實情況使得開發(fā)經(jīng)濟、有效的生物監(jiān)測技術(shù)很有必要。
[0003]水生生物群落中的底棲動物、水生維管束植物、魚類、微型藻類等生物均為良好的河湖水質(zhì)指示生物。一般來說，指示生物與其敏感性與生命周期長短、移動性、位于食物鏈(網(wǎng))的位置等生態(tài)特征相關(guān)。相對于其他水生指示生物，淡水硅藻生命周期短，固著性強，位于食物鏈底端，是十分合適的水質(zhì)指示生物。
[0004]關(guān)于硅藻的分類學和生態(tài)學的相關(guān)研究已有一段歷史，但關(guān)于水質(zhì)監(jiān)測的研究剛剛起步，對于如何合理布置采樣點，對硅藻實驗的技術(shù)要求，鑒定儀器的配置等存在諸多問題，硅藻種單元的智能識圖計數(shù)系統(tǒng)還未開發(fā)，完成整個監(jiān)測過程存在種種復(fù)雜因素，最關(guān)鍵的是至今還沒有一個標準的水質(zhì)監(jiān)測流程或系統(tǒng)，因此需要一套完整的監(jiān)測方法及其裝置來實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一套完整的、用現(xiàn)代生物技術(shù)與圖像識別技術(shù)等相結(jié)合的硅藻生物水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，成套技術(shù)是傳統(tǒng)水質(zhì)生物監(jiān)測技術(shù)的拓展和延伸。本發(fā)明解決了在江河湖泊中無法采集到合格水質(zhì)生物樣品的弊端，總結(jié)了合理的監(jiān)測流程和標準，形成一套的完整技術(shù)，能夠科學有效的進行河流湖泊的硅藻生物水質(zhì)監(jiān)測。
[0006]技術(shù)方案:具體來說包括一種簡易培養(yǎng)裝置與采集裝置，水生物實驗處理裝置，水生物鑒定裝置，生物分類與水質(zhì)判定系統(tǒng)。首先按照水生態(tài)分區(qū)，森林覆蓋率，人口密度，海拔選定監(jiān)測區(qū)域和對照區(qū)域，在區(qū)域內(nèi)選擇合格的采樣點；然后通過采集設(shè)計樣點的硅藻樣品，在實驗室氧化處理去除硅藻有機質(zhì)、酸化處理去除有機鹽，得到可顯微觀察的硅質(zhì)殼，經(jīng)純凈水清洗三遍或以上次數(shù)，每次清洗后須靜置6小時以上才去除上清液；接著用一次性吸管吸取清洗后的硅藻滴入載玻片，待樣品干燥后預(yù)制硅藻玻片，進行初步檢測，待檢測合格后用折射率為1.7左右的膠體封片。最后鑒定裝置對玻片樣品進行硅藻個體鑒定和計數(shù)，并在系統(tǒng)中圖像顯示硅藻個體，對硅藻樣本可拍照保存。生物分類與水質(zhì)判定系統(tǒng)將鑒定的硅藻種類劃分為不同的類群，甄別不同類型的指示種，同時系統(tǒng)依據(jù)多種數(shù)學模型計算各類硅藻指數(shù)，實現(xiàn)硅藻生物資源調(diào)查和生物水質(zhì)監(jiān)測功能。
[0007]所述培養(yǎng)裝置包括天然基質(zhì)和人工培養(yǎng)基質(zhì)；人工基質(zhì)為一種簡易裝置，基質(zhì)要求質(zhì)硬、不帶泥砂無松軟雜質(zhì)，裝置兼有水溫和流速集成智能遙控傳感器及配套信號無線發(fā)射器；天然基質(zhì)包括巖石、卵石、礫石，移動基質(zhì)常常掩蔽了大量硅藻群落，不能體現(xiàn)環(huán)境平衡，因此天然基質(zhì)不能是移動或不穩(wěn)定的；選擇培養(yǎng)基質(zhì)時優(yōu)先考慮穩(wěn)定的自然基質(zhì)，在缺少天然堅硬基質(zhì)的情況下，采用穩(wěn)定的人工培養(yǎng)基質(zhì)。
[0008]所述采集裝置，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境特征，使用薄形刀片或刷子采集，在這過程中，必須嚴格進行清潔工作，避免樣品被污染，所述設(shè)計采樣點應(yīng)光照充足，盡量設(shè)在河床中央，保證具有0.3~0.5米基本水深。
[0009]所述水生物實驗處理裝置，包括用于取樣的一次性5ml移液管，20ml玻璃試管，以及對所述水生物進行有機質(zhì)消化、酸化、清洗、干燥、制作玻片及鏡檢、封片的設(shè)備。
[0010]所述實驗處理流程，包括使用高濃度氧化劑消化硅藻有機質(zhì)，使用中等濃度的酸性溶液溶解消化后的硅藻鈣物質(zhì)，為使消化和酸化更加充分，宜在溫度80~120°C下進行，消化時間控制在20小時左右，酸化時間控制在8小時左右；玻片的封膠要求折射率為1.7±0.03。所述消化和酸化環(huán)境可采用水浴鍋中進行。
[0011]所述水生物鑒定裝置，為正置顯微鏡與高分辨率顯微專用數(shù)碼相機，相機配置顯微圖像控制及分析軟件，用于硅質(zhì)殼的鑒定識別以及圖像拍攝保存；所述正置顯微鏡具有雙折射結(jié)構(gòu)的高分辨率成像，便于觀察硅質(zhì)殼的立體結(jié)構(gòu)；鑒定裝置附屬易耗品為香柏油、擦鏡紙和封片膠，硅藻鑒定可人工計數(shù)和借助圖像數(shù)據(jù)庫由計算機智能識別計數(shù)，兩者互補，觀察計數(shù)時可通過“已”字形來移動鑒定裝置的載物臺。
[0012]所述生物分類與水質(zhì)判定系統(tǒng)，為品牌計算機軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)含有長期鑒定的物種資源庫，用于劃分所述生物的不同類群，并計算生物硅藻指數(shù)，完成水質(zhì)監(jiān)測。
[0013]所述生物分類采用德國生物學家克拉莫和貝爾塔羅的分類標準，所述水質(zhì)判定根據(jù)不同層次的生物屬性，有生物量子系統(tǒng)，多樣性子系統(tǒng)，形態(tài)特征子系統(tǒng)，相似性分類子系統(tǒng)，指數(shù)子系統(tǒng)，生態(tài)類群子系統(tǒng)，多度量生態(tài)指標子系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:①能較好地反映出環(huán)境污染對硅藻的綜合效應(yīng)；?早期發(fā)現(xiàn)污染，及時預(yù)報；③成本低廉，可以大范圍布點。
[0015]硅藻生物監(jiān)測的具體優(yōu)點可概括為以下幾點。
[0016]1、硅藻對污染物敏感，能夠保存企業(yè)排污的大概時間，從而彌補理化監(jiān)測的不足，曝光企業(yè)偷排暗排的歷史過程，能有效地威懾企業(yè)有錢也不治污的通病。
[0017]2、河流湖庫富營養(yǎng)化問題嚴峻，需要以河流中的硅藻生物為安全前哨，它直接反映了水環(huán)境質(zhì)量變化對生物的影響和危害程度，是一種直接而有效的手段，對飲水安全、水資源保護、水環(huán)境修復(fù)具有重要意義。
[0018]3、硅藻處于食物鏈的底層生物，相對魚類等較高級生物，該生物可及時反應(yīng)污染物的綜合毒性效應(yīng)及可能對環(huán)境產(chǎn)生的潛在威脅，掌握水環(huán)境質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)一般監(jiān)測或理化監(jiān)測所發(fā)現(xiàn)不了的環(huán)境問題，具有理化監(jiān)測無可比擬的綜合性、真實性和靈敏性。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明硅藻生物監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程圖。
[0020]圖2是本發(fā)明中采集裝置的主要結(jié)構(gòu)組成圖。
[0021]圖3是本發(fā)明硅藻實驗處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4是本發(fā)明硅藻鑒定、分類與水質(zhì)判定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖5是本發(fā)明人工基質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中，1.培養(yǎng)基質(zhì)，2.水體，3.河流湖泊，4.采集裝置，5.處理裝置，6.硅藻生物玻片，7.鑒定成像系統(tǒng)，8.正置顯微鏡，9.計算機系統(tǒng)，10.分類評價系統(tǒng)，11.托盤，12.刷子，13.噴水壺，14.試劑瓶，15.樣本瓶，16.—次性移液管，17.恒溫鍋，18.恒溫箱，19.玻璃試管，20.試管架，21.培養(yǎng)箱籠，22.浮體，23.傳感線，24.信號采集及發(fā)射器，25.指示牌，26.不銹鋼絲繩，27.扣鎖，28.集成遙控傳感器，29.連接器件，30.玻片樣本。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進一步說明。
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