[发明专利]一种利用分子离子谱判别环境中藻类暴发成因的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过非损伤方式检测静态及动态分子离子谱，判别环境中藻类暴发成因的方法，特别是涉及藻类在其真实生存环境中生理活动过程与环境因素关系信息的光机电一体化技术，属于环境保护技术领域。

背景技术

藻类是原生生物界的一类真核生物，主要水生，能进行光合作用。一些专家将藻类归入植物，但藻类没有真正的根、茎、叶，也没有维管束，与传统意义上的植物不同。正常繁殖的藻类在环境中具有重要的生态功能。但由于一些环境因素的改变，藻类可能出现大规模不受节制的生长繁殖即暴发过程。藻类暴发时，严重威胁鱼类等其它水生生物的生存，造成大量水生生物死亡。它们的尸体死后分解，消耗大量氧气，同时一些藻类还能分泌有毒物质，这进一步加剧了水生生物的死亡过程。藻类暴发往往导致水体环境的生态灾难，如“赤潮”等。近年来藻类暴发在世界各地的不同水域频繁发生，已成为威胁生态环境的重要因素之一。判别藻类暴发成因是合理和有针对性的治理和防范藻类暴发的基础。通行的研究方法难以将藻类真实生存环境中生理活动过程和环境因素直接联系起来，因而难以判别藻类暴发的内在成因及主要环境影响因素，难于提出有针对性的高效防治措施，导致对藻类暴发的防治存在效率低、成本高、工作量大、需要众多人员参与等缺点。

离子/分子选择性电极是一种电化学传感器，可以配合扫描选择性电极技术以不接触被测材料的非损伤方式测量进出被测材料离子/分子的信息，得到静态及动态分子离子谱。近年来，随着离子/分子选择性电极种类的不断增多，电子线路技术和计算机硬件软件技术的巨大发展，显微镜技术、成像技术得到了越来越广泛的应用，并与自动控制技术相结合，给非损伤微测技术提供了一个良好的平台。但是，利用非损伤自动化微测原理得到的静态及动态分子离子谱判别环境中藻类暴发成因的技术还未见报道。

发明内容

本发明提供一种通过非损伤方式检测静态及动态分子离子谱，判别环境中藻类暴发成因的方法。不接触处于真实生存环境中藻类的前提下，以手动或编程的方式按照研究人员的设定方便、快捷、三维地实时测量进出藻类表面且与藻类在环境中暴发成因相关的离子/分子绝对浓度、流动速率及三维运动方向等参数，从而得到与藻类在环境中暴发成因相关的静态及动态分子离子谱；该方法也可以采用多个电极测量多种离子/分子，能更全面的获得进出藻类的离子和分子信息，提高了数据采集量；该方法对藻类样品无损伤，分析准确性和分析效率高，节约人力财力成本。

本发明的主要技术方案：一种利用分子离子谱判别环境中藻类暴发成因的方法，该技术系统包括离子/分子信息检测电极单元1、数据采集/放大系统2、显微成像系统3、可编程三维运动系统4以及自动控制/数据处理系统5，其特征在于：单个或多个具有选择性或特异性的离子/分子电极置于真实生存环境中的藻类表面近距离处，采集其反馈的电压或电流信号等去噪、放大后经过数据分析软件分析得到进出藻类样品的多种离子/分子的绝对浓度、流动速率及三维运动方向等参数。根据测定的多种离子/分子的不同，相应的多个离子/分子选择性电极1-2固定在三维步进电机4-2的机械臂上，自动控制/数据处理系统5连接并控制电极运动控制器4-1，电极运动控制器4-1连接并控制三维步进电机4-2，从而带动多个离子/分子选择性电极1-2在整个测量过程中进行三维的非接触测量，多个离子/分子选择性电极1-2的引线与数据采集/放大系统2连接，各个离子/分子检测信号经数据采集/放大系统输出到自动控制/数据处理系统5，自动控制/数据处理系统5与显微成像系统3连接，电极运动控制器4-1还与显微成像系统3的显微镜3-1连接。

藻类生物在自然界分布广泛，具有丰富的形态结构，并与其它生物一样，具有相对固定的生存环境。

上述的藻类形态结构，包括单细胞体、群体及多细胞体等。单细胞体指藻类只由一个细胞构成，该细胞行使生命活动的全部功能。群体指藻类由许多单细胞聚集而成，但这些细胞间没有紧密的生理联系。多细胞体指藻类由许多单细胞聚集而成，这些细胞间有非常密切的生理联系甚至形成功能分化，构成不可分割的整体。多细胞体又分为丝状体、叶状体等不同形态。

上述的藻类生存环境，特指水生环境。既包括海洋咸水环境、湖泊咸水环境、河流湖泊淡水环境等广域水环境，也包括局域水环境，如在潮湿陆地表面形成的局部水环境。