利用鱼的活动电位变化监测水中有毒物质的方法技术

本发明专利技术公开一种利用鱼的活动电位变化监测水中有毒物质的方法，包括如下步骤将需要监测的原水连续通入养鱼的水槽装置；由传感器采集水槽中的活动电位并传输给放大器、滤波器；由放大器和滤波器将信号进行放大和过滤，并将经过放大的鱼活动电位经过转换传送给数据处理装置；通过对数据处理装置的各项参数进行设定，由数据处理装置对信号进行分析处理、反馈、传输、存储，数据处理装置对水中有毒物质进行连续自动监测并依据自动报警、自动采样的活动电位值或活动量值进行自动报警。本发明专利技术方法具有快捷灵敏，是常规监测手段所无法达到的。在水体受到有毒物质污染时，可快速的进行预警，大大提高了监测预警水平，并且具有较大的社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种。
技术介绍
越来越多的突发性水污染给安全供水带来巨大威胁。作为饮用水水源的水体一旦受到有毒物质的污染，如果不能及时预警并采取措施其后果将是灾难性的！目前有毒物质污染水体后根本无法快速检测和及时预警，这将给社会带来巨大的隐患。而有毒物质的污染靠常规检测根本无法检出，即使采用先进的精密的检测仪器由于毒物的种类繁多且检测方法不同也无法快速检测更不用说预警了，而且这些检测是非现场检测，是在实验室内的设备完成的。至今我国还没有一种规范的较为科学完善的自动连续监测方法来快速监测、预警水源有毒物质污染。而利用生物尤其是低等生物对毒物的敏感性，并利用毒物对其生理、生态上作用出的相应的反应，一般可快速判断水质是否收到有毒物质污染，从而达到快速预警的目的。曾经尝试应用饲养低等简单的水生动物、水生植物、鱼等方法进行检测。这些方法中利用低等简单的生物如水溞等进行预警由于其过于敏感而常常误报警，而水生植物反应太慢，养鱼方法相对能够比较准确的反应水中污染情况，本专利技术人在2002年曾参考日本水道协会《上水试验方法》及《上水试验方法的解说》，在福州市自来水总公司通过一年多的试验，建立了《水中有毒物质的生物检测》方法及其工作标准。但该方法检测是靠人的视觉来观察，因此有无法连续检测和在夜间容易耽误时机的缺点，还有鱼类在中毒前期的一些迟钝反应也很容易被人为的忽略。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能直接置于原水中现场检测鱼的活动电位变化来监测原水水质的方法，从而既利用了鱼类对毒物的敏感性，又能自动连续检测并准确自动预警、报警和采样。本专利技术的目的是这样实现的，所述的，包括如下步骤1)将需要监测的原水连续通入养鱼的水槽装置；2)由传感器采集水槽中的活动电位并传输给放大器、滤波器；3)由放大器和滤波器将信号进行放大和过滤，并将经过放大的鱼活动电位经过转换传送给数据处理装置；4)通过对数据处理装置的各项参数进行设定，由数据处理装置对信号进行分析处理、反馈、传输、存储，并应用鱼在正常情况和各种毒物流入水中时活动电位的不同或单位时间内活动电位量或活动量不同，而设定自动报警、自动采样的活动电位值或活动量值，数据处理装置对水中有毒物质进行连续自动监测并依据自动报警、自动采样的活动电位值或活动量值进行自动报警。而传感器中的电极使用不锈钢丝制成。检测之前首先对鱼种类和数量选择，选择原则是在正常情况下，无论昼夜鱼的活动电位都应可测得且较稳定，一旦有毒物流入后活动电位反应要敏感，且较快达到鱼致死浓度。鱼太少得到的电位小，鱼太多不仅活动量变幅过大且饲养困难。通过试验我们最终选择体长5～15(cm)的鲫鱼或锦鲤10～15条。体长上选择是因为3cm以下的鱼得到的电位小，而15cm以上的大鱼活动和静止时的活动量变幅过大。鲫鱼和锦鲤对毒物敏感，而且在正常情况昼夜电位基本相同也较稳定，这两种鱼还易养易得价廉，因此选择。对水槽装置的鱼池容积和流速选择池容积主要考虑空间恰好可供鱼游动自由。池太大传感器面积也大，接收干扰大，正常电位不稳。流速是考虑毒物流入池内其浓度是一个渐渐增大过程，流速太小达到鱼反应和致死浓度慢，耽误预警。流速太大造成鱼活动剧烈正常电位波动幅度太大。因此，流速和鱼池大小应一并考虑。我们选择容积30～50升，流速4～6升/分。所述的数据处理装置选择，成本最低的单片机可以选用，可惜无法存储数据。成本较高的PLC可编程控制器也可选用，但数据存储量有限。选择前两种数据处理装置可以适用于野外、临时应急监测。如果在前两种数据处理装置后再加一台微型计算机，即将经转换的信号同时传给微型计算机，利用开发的计算机软件，就可以满足数据存储和直观的对数据进行分析、处理。所述的自动报警、自动采样的活动电位值或活动量值采用水质异常的鱼“活动量”的预报警值和鱼类死亡“零活动量”的最终报警数值，水质异常的鱼“活动量”的预报警值和鱼类死亡“零活动量”的最终报警数值是根据试验结果设定的，由数据处理装置判定水质异常的鱼“活动量”的预报警值和鱼类死亡“零活动量”的最终报警数值自动及时进行预警、报警。现场报警或短程报警可采用灯光、声响进行预警、报警；远程报警采用各种通讯装置将信息传送到指定位置及装置，如用GSM系统将信息自动传送到移动电话或采用成本较高的GPRS实时远程接收信息。本专利技术具有如下特点，应用鱼在特定的养鱼用的水槽中的活动电位监测水中有毒物质的方法快捷灵敏，是常规监测手段所无法达到的。因此本装置可广泛应用于卫生防疫、环保、自来水公司、自备小水厂等部门对水体的远程低成本自动监测和应急监测！在水体受到有毒物质污染时，可快速的进行预警，大大提高了监测预警水平，其所产生的社会效益将是很大的。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术的结构和工作原理及工作过程进行详细说明图1为本专利技术所用的水槽装置的结构示意图。图2为本专利技术的工作流程图。图3为本专利技术的传感器、隔离放大器、有源滤波器、数据处理装置、采样装置等的工作原理图。图4为本专利技术的鱼正常的活动量的活动电位变化图。图5为本专利技术的鱼正常的活动量的活动电位到毒性物流入时的活动量的活动电位变化图。图6为本专利技术的鱼正常的活动量的活动电位到毒性物流入时的活动量的活动电位变化直至鱼死亡的活动电位图。图中水槽1、电极板2、参比电极板3、进水管4、出水管5。具体实施例方式如图1所示，本专利技术的水槽装置包括其内养有鱼的水槽1，具体结构为所述的水槽材质用透明玻璃或透明有机玻璃，有效容积约50升，带有溢流装置。过水流量约4～6升/分，进水从进水管4进入水槽1一端，可经阻尼板(图中未画出)进入鱼池，也可再经阻尼板从水槽另一端的出水管5溢流。采样口与溢流装置的溢流出水口在同一端(见图1)。冬天在进水端可浸入一个加热器，确保水温在8℃以上。在水源水进入鱼池前，可先通过一个简单的过滤装置(图中未画出)，过滤装置可选择沙滤装置，避免水浊度太高时鱼活动异常和减少鱼池清洗次数。在水槽1中放置有采集活动电位的传感器，传感器由电极板2和参比电极板3组成，电极板的材质为透明有机玻璃，上面挖有小槽，小槽内埋有Φ0.5mm不绣钢丝作为电极。两片电极板分于水槽内壁两侧。如图2和图3所示，本专利技术还采用放大器、滤波器以及数据处理装置，数据处理装置包括单片机或PLC可编程控制器、报警装置，还可以有微型计算机组合，所用的计算机内装有《鱼活动电位连续监测系统》软件，这些硬件和软件一般技术人员均能实现的技术。本专利技术还有采样装置。现场报警或短程报警可采用黄灯和红灯配合声响进行预警、报警。远程报警采用GSM通讯装置将信息传送到指定移动电话或采用成本较高的GPRS实时远程接收信息。采样装置由采样泵和采样瓶组成。本专利技术在检测时1)首先选择鱼种类和数量，选择原则是在正常情况下，无论昼夜鱼的活动电位都应可测得且较稳定，一旦有毒物流入后电位反应要敏感，且较快达到鱼致死浓度。通过试验，我们最终选择体长5～10cm的鲫鱼或锦鲤10～15条之间的任一个数。体长上选择是因为3cm以下的鱼得到的电位小，而15cm以上的大鱼活动和静止时的活动量变幅过大。鱼太少得到的电位小，鱼太多不仅活动量变幅过大且饲养困难。试验中鲫鱼和锦鲤对毒物敏感，而且在正常情况昼夜电位基本相同也较稳定，这两种鱼还易养易得价廉，因此选择。2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用鱼的活动电位变化监测水中有毒物质的方法，包括如下步骤１）将需要监测的原水连续通入养鱼的水槽装置；２）由传感器采集水槽中的活动电位并传输给放大器、滤波器；３）由放大器和滤波器将信号进行放大和过滤，并将经过放大的鱼活动电位经过转换传送给数据处理装置；４）通过对数据处理装置的各项参数进行设定，由数据处理装置对信号进行分析处理、反馈、传输、存储，并应用鱼在正常情况和各种毒物流入水中时活动电位的不同或单位时间内活动电位量或活动量不同，而设定自动报警、自动采样的活动电位值或活动量值，数据处理装置对水中有毒物质进行连续自动监测并依据自动报警、自动采样的活动电位值或活动量值进行自动报警。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹一平，王磊，洪鼎宙，
申请(专利权)人：邹一平，王磊，洪鼎宙，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]