[发明专利]基于生物种群组块识别突发性水污染的预警装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种突发性水污染的预警装置及方法，尤其涉及一种基于生物种群组块识别突发性水污染的预警装置及方法，属于水环境保护技术领域。

背景技术

突发性水污染事故是指高浓度的污染物在短时段内大量排入水体，严重破坏天然水体的正常使用功能的极端水环境事件。在工业化快速发展的进程中，越来越多的化学药品被应用，重大突发性水污染事故频频发生。突发性水污染严重威胁着居民健康、工农业生产和生态安全，处理不当会造成深远的社会、经济与生态的负面效应。建立突发性水污染预警系统是实施应急处置突发性水污染事故的前提。由于突发性水污染事故的时间地点往往较为随机，污染物类型和危害程度也多种多样，国内外突发性水污染预警技术一直处于较低水准。近年来，我国发生了多起严重的突发性水污染事故，如松花江苯类突发污染事故、福建汀江铜酸水污染事故、广西龙江镉突发污染事故等，由于缺少健全完善的事故预警系统，未能在事故早期进行有效处置，贻误了在最短时间内控制水污染事件，将损失降低到最小程度的时机。

提高水污染应急处置的技术能力，对有效应对突发性水环境污染事故，完善流域水环境管理机制十分重要。突发性水污染在线生物预警技术是一种新兴的主动生物监测方法，基本原理是通过监测被污染水体中水生生物行为变化达到预警突发性水污染的目的，如专利申请号为200610144050.2，名称为《基于水生生物回避行为的水质在线安全预警系统和方法》的专利公开了通过监测生物运动所导致的感应电场变化对水体未知污染物进行预警。由于生物自主行为具有对水质变化快速反应的特点，在突发性水污染预警领域受到好评，但现有的突发性水污染在线生物预警技术仍存在着明显的缺陷与不足：

（1）造成水污染的物质种类多种多样，如酚、苯、醛、多环芳烃、芳香烃、有机农药、氰化物、氟化物、硫化物、重金属等。当前的在线监测技术主要监测单一生物对象的突变行为，如鱼类、贝类、水蚤等。由于单一生物只对固定的几种污染物比较敏感，对于超出范围的污染物不能做出生物突变反应，因此常规生物预警方法的有效监测范围比较有限。

（2）当前的在线生物监测技术由于只能利用单一物种对水质突变进行预警，因此只能做到单层次的定性识别，即只能判断是否发生水污染，而不能区分污染的严重程度，不能为突发性水污染应急处置提供定量化的信息支撑。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有的利用单物种指示生物在线预警突发性水污染技术的局限性，提出一种基于生物种群组块监测突发性水污染的预警装置及方法，

技术方案：本发明所述的基于生物种群组块识别突发性水污染的预警装置，包括生物群种安放单元、生物群种监测单元和报警单元。

所述生物群种安放单元为水箱结构，所述水箱被沿水流方向的纵向隔板分隔为并行的两组区域，用于同步比较实际水源与清洁水源内生物种群活动差异；两组区域对称设置，分别被垂直于水流方向的横向隔板分为水流缓冲区、水质监测区和水流释放区；所述水质监测区被横向隔板分隔为指示生物强耐受区、中耐受区和弱耐受区，三个区域放入鱼类、底栖无脊椎动物和原生生物组成三个种群组块，其中强耐受区放入对水污染耐受力强的指示生物，中耐受区放入对水污染耐受力中等的指示生物，弱耐受区放入对水污染耐受力弱的指示生物；具体放置方式为：三个区域均放置原生生物，如草履虫；其中耐受力强的鱼类和底栖无脊椎动物放入在强耐受区，如鱼类中的鲤鱼和底栖无脊椎动物中的摇蚊幼虫；耐受力中等的鱼类底栖无脊椎动物放入在中耐受区，如鲫鱼和贻贝；耐受力弱的鱼类底栖无脊椎动物放入在弱耐受区，如茴鱼和石蝇若虫。所选用的鱼类要求颜色较深、生命体征正常、非产卵期；

进水端的水箱壁上对应于两组区域处分别设置有进水管，出水端的水箱壁上对应设置有出水管，水流缓冲区、强耐受区、中耐受区、弱耐受区和水流释放区之间的隔板上设置有带过滤网的水流通口，所述水流通口与进水管、出水管的中轴线在一条直线上。

所述生物群种监测单元包括鱼类监测装置、底栖无脊椎动物监测装置、原生生物监测装置和信号显示器；所述鱼类监测装置包括信号采集器和第一信号分析器；所述信号采集器为摄像头，将采集的信息传递到信号分析器；所述信号分析器包括把电信号转换为数字图像信号的A/D转换器和数字信号处理器，将信号采集器采集的信号处理后传送到信号显示器显示鱼类活动行为的图像。