[发明专利]表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及富营养化水体治理以及水环境检测技术领域，尤其涉及一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置及系统。

背景技术

自然水体富营养化问题是目前我国所面临的重大环境问题之一，伴随富营养化的一个普遍现象是蓝藻水华频发，对蓝藻水华检测和预警是开展蓝藻灾害防控工作的首要环节，也是当今世界共同关注的热点和难题。

目前蓝藻生物量的检测多应用藻细胞计数法和叶绿素a测定法，前者效率低，对分析人员经验要求高，同时精读较低；后者没有特异性，不能将蓝藻与其他藻种进行区分。藻蓝蛋白是蓝藻的特征色素，在一定程度上可以反映蓝藻的生物量，其主要为一种卟啉类色素蛋白，具有很强的荧光特性，因此可以通过检测藻蓝蛋白荧光强度来快速有效地反映蓝藻的生物量，目前应用于水体中蓝藻在线检测的原位活体荧光检测法就是基于上述原理。

在四季分明和扰动强烈的大型浅水湖泊，蓝藻的生长与水华的形成可分为以下4个阶段：下沉至底泥休眠越冬、复苏、生物量增加、上浮和积聚形成水华。沉积物中休眠蓝藻种源的清除为蓝藻水华防控提供了一个新的思路，而检测表层沉积物中越冬蓝藻分布情况可以为底泥疏浚、翻耕等蓝藻种源清除手段提供科学的作业指导。目前对表层沉积物中蓝藻的检测方法还局限于实验室分析，样品采集困难，分析周期长，难以应用到大范围、高频次的表层沉积物蓝藻调查中。

发明内容

针对我国尚缺乏原位快速检测表层沉积物中蓝藻生物量的技术和设备情况，本发明公开了一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置及系统，利用活体荧光技术实现特定激发光源作用下对样品表层沉积物中活体蓝藻藻蓝蛋白荧光信息的提取和解析，具有操作简单、分析实时快速、无需采集分析样品等优点，能满足不同深度水体中高密度监测工作的需求，尤其是有效解决了在一些沉积物采样器难以采集样品的硬质沉积物区域的蓝藻监测问题，极大地提高了表层沉积物蓝藻生物量监测工作的经济性和可操作性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，所述装置包括不透光的密封外壳、位于密封外壳内的辐射源、导光滤光单元、和PMT光电检测器，所述导光滤光单元沿辐射源至PMT光电检测器的光路依次包括准直透镜、高透导光镜片、聚焦透镜及带通滤波片，辐射源发出的激发光经过导光滤光单元后产生特定波长的荧光，被PMT光电检测器接收。

作为本发明的进一步改进，所述辐射源为LED阵列，LED阵列中包括若干波长相同或不同的LED。

作为本发明的进一步改进，所述高透导光镜片位于密封外壳的底部，辐射源和准直透镜、聚焦透镜、带通滤波片及PMT光电检测器位于高透导光镜片的同一侧。

作为本发明的进一步改进，所述辐射源和准直透镜设于高透导光镜片法平面的一侧，所述聚焦透镜、带通滤波片及PMT光电检测器设于高透导光镜片法平面的另一侧。

作为本发明的进一步改进，所述辐射源和准直透镜与高透导光镜片平面呈45°夹角，所述聚焦透镜、带通滤波片及PMT光电检测器与高透导光镜片平面呈135°夹角。

作为本发明的进一步改进，所述密封外壳呈倒置的圆锥台形。

作为本发明的进一步改进，所述带通滤波片仅能通过650nm波长的荧光，滤除了其他波长的荧光。

相应地，一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测系统，所述系统包括：

表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，该装置包括不透光的密封外壳、位于密封外壳内的辐射源、导光滤光单元、和PMT光电检测器，所述导光滤光单元沿辐射源至PMT光电检测器的光路依次包括准直透镜、高透导光镜片、聚焦透镜及带通滤波片，辐射源发出的激发光经过导光滤光单元后产生特定波长的荧光，被PMT光电检测器接收；

与PMT光电检测器相连的检测电路，用于检测PMT光电检测器接收的荧光；

与辐射源和检测电路相连的控制模块，用于控制辐射源和检测电路；

以及，与控制模块相连的显示模块，用于显示检测结果。

作为本发明的进一步改进，所述辐射源为LED阵列，LED阵列中包括若干波长相同或不同的LED。

本发明的有益效果是：

1.以高透导光镜片作为激发光和发色光的传播介质，实现了特定光源对水下目标检测区的原位照射和探测器对激发荧光的探测，将原位活体荧光检测法的应用范围从水体扩大到沉积物表层；

2.以不同波长的LED作为激发光源，可应用于不同藻类的检测；