[发明专利]一种水质生物毒性预警方法

说明书

本发明提供一种水质生物毒性预警方法，微生物燃料电池（MFCs）反应器（1）置于污水中，电机（2）驱动旋转生物阳极（3）使其旋转，阴极室中的阴极（4），作为电子受体的阴极液（5），隔开旋转生物阳极（3）和阴极（4）的是膜组件（6），连接阴阳极的记录仪（7）。记录仪（7）记录MFCs的电信号，根据标准曲线监测水质生物毒性。本发明监测水质生物毒性，实现被测水样的水质生物毒性实时和快速监测，具有明显的经济、社会和环境效益。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种水质生物毒性方法。

背景技术

水体水质的生物毒性预警对应对突发性水体污染事件至关重要。目前，可应用于现场水质安全预警系统的有鱼类、水蚤类、藻类和光细菌类等生物毒性监测系统。

鱼类生物毒性监测系统：主要依靠鱼的死亡、腮呼吸、迁移等行为对水质生物毒性进行监测。浙江省杭州市曾于2005年在三江口取水点设置鱼类生物毒性预警池。但鱼类生物毒性预警系统具有以下缺点：鱼类需要精心喂养，工作量大，费用高，系统稳定性差，鱼类受外界环境影响大，反映速度慢，监测精度不高。

水蚤类生物毒性监测系统：水蚤是浮游动物中体形较小的一类，以藻类、真菌、碎屑物及溶解性有机物为食，对多种有毒物质敏感，是国际上普遍采用的标准毒性实验生物。应用过程中可采用水蚤的移动性与灵敏度、平均移动速度和分布情形、移动的不规则方向性及角度、群聚与分布的距离、泳动的高度、成长的体积等来判断水质情况。这类生物毒性预警系统中，水蚤需要专用的培养没施喂养，培养要求高；监测通过采用计算机对蚤类的动态进行图形图像处理，构成复杂。

藻类生物毒性监测系统：在水生态系统及水生食物链中，藻类是初级生产者，其个体小、繁殖快、对毒物敏感，是一种较理想的生物毒性实验材料。以藻的生长抑制效应作为测试指标，准确可靠，但是工作量大，测定周期长，维护成本高。

细菌生物毒性监测系统：细菌种类繁多，对水质毒性或有机物浓度的反应多样，比如含毒性物质的水样中，发光菌的发光强度会产生变化，硝化细菌的耗氧量会变化等。这类生物预警系统中，细菌需要专用的保存系统和实验缓冲液，运行费用高；需要测定细菌的发光温度或耗氧量，相对其他生物应急监测系统，测量精度有所提高。

如上所述，鱼类、藻类或蚤类生物毒性监测系统存在指示生物保存困难、实验周期长的缺点，作为水源水质预警系统存在重大缺陷而无法广泛应用。细菌法也存在指示生物保存、复壮以及整体操作繁烦等问题。另外，生物组建水平可分为亚细胞-细胞-组织-器官-个体-群落-生态系统-生物圈。对水质安全预警来说，生态系统级的毒性试验最为理想，但模拟生态系统耗资巨大。现有的鱼类、蚤类、藻类和光细菌等为指示生物的生物毒性监测系统均是个体级生物毒性试验，受试生物的选择较为单一。而群落级毒性试验能更真实地反映有毒物质对环境生物的影响，因此群落级生物毒性试验成为发展方向。本水质生物毒性预警装置是采用以水体中土著微生物群落为指示生物的微生物燃料电池型生物传感器。

而MFCs生物传感器相较传统水质检测方法具有操作简单，测定时间短等优点。又由于MFCs作为传感器不需要考虑其电能回收的能力；MFCs能根据不同环境因素的变化，而改变其电信号，所以MFCs技术除了在废水处理方面有较大应用潜力外，在生物传感器方面也有较大的应用潜力。

发明内容

为了克服上述测量方法的不足，本发明提供一种水质生物毒性预警方法，该处理方法不仅操作简单方便，精确度、准确度高，还可以实现现场的实时快速检测。

本发明的目的是这样实现的：将驯化完成的MFCs反应器主题置于被测水中，阳极与被测水连通，阳极室中为电机驱动旋转的旋转生物膜阳极。由于电极的旋转可明显提高传感器的精确度、准确度并减小响应时间。阴极密封，当中为阴极液作为电子受体。阳极和阴极中间由质子交换膜隔开。记录仪连接阴阳两极，记录MFCs运行的电信号。电流由标准曲线换算为BOD。