[发明专利]一种水质在线生物安全预警监测方法

说明书

技术领域

本发明属于水环境监测技术领域，涉及一种水质在线生物安全预警监测方法，具体涉及一种基于电信号技术、视频图像技术等模式识别监测水生生物行为变化的水质在线生物安全预警监测方法。

背景技术

污染源事故性排放、工业化学品运输泄漏、人为投放有毒物质、有毒水华和藻毒素等水体突发性污染事故频发严重影响了社会发展稳定和人民安全健康。因此，对水质连续有效预警是水质监测的发展的目标和方向。我国现有地表水水质标准106项，但其中水生物标准基本是空白。国内水质在线监测设备广泛的应用了理化传感器，生物传感器也等到初步应用。通常的理化指标监测使用理化分析方法，即采用各种在线分析仪器，通过定量或定性的分析方法，测定水体污染物及其浓度是水质在线检测的主要方法。以反应水质中相关参数的实时变化，但并不能判断此变化对人和生物是否产生影响。这类在线的化学监测仪器可以快速分析出的水质参数十分有限，监测结果并不能够直接反映水体内含有化学物质的毒性大小，尤其是未知化学物质及其毒性。如源水中的溶解氧含量较低、浊度含量较高时，并不影响饮用水的水质安全，常规指标如COD等对人体没有毒性。当源水中COD、pH、电导率发生显著变化时，理化指标指示可能发生了污染事故，但是并不足以判断污染事故的性质。而且在线水质理化分析产品存在恶劣环境下适应能力弱、长期稳定性差、试剂消耗量大、二次污染、器件故障率高、维护工作量大、运行成本高、平台通用型差等问题。

为实现污染物快速准确监测的目的，获取水质突发污染事故发生发展过程的关键信息，我们需要符合管理需求的水质预警监测技术和方法。由于常规的水质在线理化检测技术在水体突发性污染事故在线监测方面的具有局限性，而生物监测技术是通过生物传感器监测水体内受试水生生物不同水平上的生物学指标变化，可以进行连续实时监测，是在线理化监测技术的有益补充，所以监测水体中生物学指标变化的生物预警方法得以推广应用。

《行为生态学》指出行为是指生物对外界环境和内部环境变化的外在反应，它并不仅仅局限于生物的跑、游、爬、以及其他方式的位置移动，也包括进食、求偶甚至呼吸时的运动。刺激是动物行为产生的必要条件。在大多数情况下，外界环境条件的变化都可以成为刺激，作为行为产生的原因，刺激既有内部的，也由外界的。但是，无论哪一种行为的产生都有相似地基本过程，当环境刺激作用于感受器，会引起神经冲动，神经冲动沿着传入神经传达到神经中枢，通过中枢内的神经联系，再经传出神经传达到感应器，引起行为反应，这就是行为反应产生的简单模式。因此，行为反应是生物各种生理现象在外部出现的综合结果。

水生生物暴露于受污染水环境以后，通过自身行为机制的调节，短期内保持体内环境的稳定，并逐步适应环境，在很大程度上避免污染水环境对身体造成急性损伤。逃避行为是指生物通过增加运动行为强度，试图主动避开受污染水环境的行为。逃避行为作为水生生物对水环境污染所产生的第一层次行为变化，是对环境污染的第一反应，对于研究环境污染，尤其是突发性、剧烈的事故性变化具有非常重要的作用。另外，生物游动的速率，身体摆动频率，一定时间内呼吸、身体翻转以及“C”型运动(若存在)的次数等都会因为环境污染胁迫的存在而发生变化。