船舶压载水微藻细胞生物量检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶压载水微藻细胞生物量检测系统及方法，该系统包括：进样室；进口与所述进样室出口连接的浓缩装置；进口与所述浓缩装置第一出口连接的废水箱；出口与所述浓缩装置第一出口连接的反冲洗装置；进口与所述浓缩装置第二出口连接的裂解室；进口与所述裂解室出口连接的流通池；进口与所述流通池出口连接的回收装置，及，光谱仪。本发明专利技术基于长光程流通池，利用分光光度法测叶绿素a的手段，设计了一种检测船舶压载水中10‑50μm微藻细胞生物的系统，具有装置结构简单，操作方便，检测过程快速高效，不依赖荧光染料、不受船舶摇晃等限制，可以为海事，检验检疫等执法部门提供一个对压载水进行有效快速监管的手段。

【技术实现步骤摘要】
船舶压载水微藻细胞生物量检测系统及方法
本专利技术涉及船舶压载水微生物检测
，具体涉及船舶压载水微藻细胞生物量检测系统及方法。
技术介绍
随船舶压载水传播的外来生物的入侵已在世界范围内造成严重的环境危害和巨大的经济损失，因而受到越来越多的关注。IMO(国际海事组织)《压载水公约》已于2017年9月8日正式生效，海事主管机关即将对到港适用本公约船舶实施PSC检查。作为航运大国，公约生效与实施对我国海事管理机构履约能力提出了紧迫要求。根据《压载水公约》，压载水标准分为两个层次，D-1标准即《船舶压载水更换标准》，D-2标准即《船舶压载水处理的生物和卫生标准》。D-1标准要求进行压载水交换的船舶满足一定的条件，即压载水容积的交换率至少为95％，或对每个压载舱注入并排除三倍容积的压载水量。该方法已被广泛采用，但它是压载水处理技术发展过程中的一种过渡性标准。D-2标准要求通过压载水处理设备对压载水中的有害生物及病原体进行杀灭，是船舶压载水排放控制的最终标准。该标准要求每立方米压载水中最小尺寸大于或等于50微米的可生存生物少于10个；每毫升压载水中最小尺寸小于50微米但大于或等于10微米的可生存生物少于10个。此前国际海事组织海洋环境保护委员会(MEPC)71次会议为《压载水管理公约》的具体执行方案带来了很大变化——《MEPC69方案》与《MEPC70替代方案》的“折中方案”浮上水面。具体地来说：2017年9月8日及以后建造的新造船应于交付日起符合D-2标准(《船舶压载水处理的生物和卫生标准》，该要求对应于《MEPC69方案》)；对于新造船的船东而言，D-2标准将是绕不过的一道槛。真正能支撑D-2标准的船舶压载水活体微生物快速计数方法还未见报道。目前使用最为广泛的方法是荧光探针染色+显微镜镜检。但该方法存在检测下限过高，只能适用于船舶压载水管理系统的性能测试，无法用于实际压载水的检测。该方法存在的另外问题是耗时，检测劳动强度大，且单个荧光探针无法对所有活体生物有效，结果的可靠性存疑。为此，众多学者，公司研究增加荧光探针数量，同时利用更为高效可靠的检测仪器，包括：流式细胞仪，微流芯片等来极大降低检测下限，提升计数结果的准确性，同时通过自动检测来降低检测人员的操作强度。但遗憾的是，目前的这些研究更多只是停留在实验室研究阶段，还无法应用到实践中。另一方面，压载水公约目前已经生效，而政府监管部门还缺乏有效的检测手段，去实现对船舶压载水排放的现场、实时监管。在这一背景下，一个应急方案被世界各国提出，即假定船舶压载水中的活体微生物以光合的微藻为主，这样可以通过测定压载水中叶绿素的含量来快速，粗略的获取压载水中活体微生物的数量。现有的现场快速检测手段主要有以下三种：荧光染料荧光强度检测法，叶绿素荧光强度检测法和基于微流控技术的叶绿素荧光检测法。染料荧光强度检测法是通过对压载水样品进行荧光染料的染色后加入细胞裂解液，待样品中的微藻细胞充分裂解后，用荧光计检测相对荧光强度来检测微藻细胞含量的方法。这种方法使用荧光染料与微藻体内某些活性物质结合，根据所染荧光强度可判断微藻的活性，这种方法克服了人为观察微藻活性的缺点，某种程度上提高了准确性。但是此检测方法依赖荧光染料，且染色过程相对繁琐，需要具有专业知识的人员进行染色，因此检测成本相对较高，检测所需时间较长。叶绿素荧光强度检测法是对检测样品进行浓缩，利用便携式的脉冲荧光测定仪测量浓缩样品中浮游生物的叶绿素荧光强度，从而判断压载水是否存在超标风险。此方法能够测定浮游植物细胞量，但压载水公约要求的存活水生物浓度很低，所以为了满足测量仪器的检测下限必须提高浓缩的倍数，因而耗时较长且此测量方法无法判断区分藻种，此外有研究表明，使用叶绿素荧光法测量出叶绿素a的含量，比实际值偏高。基于微流控技术的叶绿素荧光检测法以微流控芯片技术为平台，利用激光诱导叶绿素荧光的原理，设计的一种船舶压载水中微藻细胞的检测方法。此方法能够实现微藻细胞快速检测的目的。此方法的本质仍是测叶绿素荧光，不同之处是利用微流控芯片作为平台实现对细胞的排序，并搭载光源和计数模块。此方法的测量结果在一定程度会受到仪器所使用的计数和分选设备型号的影响，例如仪器的激光强度、滤光器的差别。而压载水公约要求的存活水生物浓度很低，直接测量或许还存在进步的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供船舶压载水微藻细胞生物量检测系统及方法，以解决上述现有技术的问题。为达到上述目的，本专利技术提供了一种船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其包括：进样室；进口与所述进样室出口连接的浓缩装置；进口与所述浓缩装置第一出口连接的废水箱；出口与所述浓缩装置第一出口连接的反冲洗装置；进口与所述浓缩装置第二出口连接的裂解室；进口与所述裂解室出口连接的流通池；进口与所述流通池出口连接的回收装置，及，光谱仪；所述进样室和所述浓缩装置之间依次设置有取样阀和取样流量计；所述浓缩装置和所述废水箱之间依次设置有排液阀和取样泵；所述浓缩装置和反冲洗装置之间设置有冲洗阀；所述浓缩装置和所述裂解室之间依次设置有进液阀和进液泵；所述裂解室和所述流通池之间依次设置有裂解阀和进液流量计；所述流通池和所述回收装置之间设置有排水泵；所述浓缩装置的进口处设置有第一过滤器；所述浓缩装置的第一出口处设置有第二过滤器；所述第一过滤器的孔径大于所述第二过滤器的孔径。上述的船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其中，所述流通池的光程为50cm-500cm。上述的船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其中，所述第一过滤器的孔径为50μm；所述第二过滤器的孔径为10μm。本专利技术还提供了一种如上述的船舶压载水微藻细胞生物量检测系统的方法，其包括以下步骤：步骤1：将待测压载水样品导入进样室后，开启取样阀、排液阀和取样泵，将待测压载水样品泵入浓缩装置，进而使位于第二过滤器孔径和第一过滤器孔径之间的微藻细胞生物截留在浓缩装置中，得到浓缩样品，剩余液体排入废水箱；步骤2：关闭取样阀、排液阀和取样泵，开启冲洗阀，使反冲洗装置内的纯水对浓缩装置的第二过滤器进行反冲洗，进而将残留在第二过滤器上的的微藻细胞生物冲洗至浓缩样品中；步骤3：关闭冲洗阀，开启进液阀、进液泵和裂解阀，将浓缩样品通过未加入细胞裂解液的裂解箱后进入流通池；步骤4：开启排水泵和光谱仪，使光谱仪对流通池内的浓缩样品在630nm、645nm、663nm和750nm波长下测定吸光度值，并判断浓缩样品在750nm波长下的吸光度值是否分别小于630nm、645nm和663nm波长下吸光度值的5％；若否，则降低待测压载水样品的浓缩倍数并重复步骤1-4；若是，则计算待测压载水样品中叶绿素a的含量，并执行步骤5；步骤5：根据已建立的叶绿素a的含量与微藻细胞生物浓度对应关系的数据库，得到待测压载水样品中微藻细胞生物浓度。本专利技术还提供了一种上述的船舶压载水微藻细胞生物量检测系统的方法，其包括以下步骤：步骤1：将待测压载水样品导入进样室后，开启取样阀、排液阀和取样泵，将待测压载水样品泵入浓缩装置，进而使位于第二过滤器孔径和第一过滤器孔径之间的微藻细胞生物截留在浓缩装置中，得到浓缩样品，剩余液体排入废水箱；步骤2：关闭取样阀、排液阀和取样泵，开启冲洗阀，使反冲洗装置内的纯水对浓缩装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其特征在于，包括：进样室；进口与所述进样室出口连接的浓缩装置；进口与所述浓缩装置第一出口连接的废水箱；出口与所述浓缩装置第一出口连接的反冲洗装置；进口与所述浓缩装置第二出口连接的裂解室；进口与所述裂解室出口连接的流通池；进口与所述流通池出口连接的回收装置，及，光谱仪；所述进样室和所述浓缩装置之间依次设置有取样阀和取样流量计；所述浓缩装置和所述废水箱之间依次设置有排液阀和取样泵；所述浓缩装置和反冲洗装置之间设置有冲洗阀；所述浓缩装置和所述裂解室之间依次设置有进液阀和进液泵；所述裂解室和所述流通池之间依次设置有裂解阀和进液流量计；所述流通池和所述回收装置之间设置有排水泵；所述浓缩装置的进口处设置有第一过滤器；所述浓缩装置的第一出口处设置有第二过滤器；所述第一过滤器的孔径大于所述第二过滤器的孔径。

【技术特征摘要】
1.一种船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其特征在于，包括：进样室；进口与所述进样室出口连接的浓缩装置；进口与所述浓缩装置第一出口连接的废水箱；出口与所述浓缩装置第一出口连接的反冲洗装置；进口与所述浓缩装置第二出口连接的裂解室；进口与所述裂解室出口连接的流通池；进口与所述流通池出口连接的回收装置，及，光谱仪；所述进样室和所述浓缩装置之间依次设置有取样阀和取样流量计；所述浓缩装置和所述废水箱之间依次设置有排液阀和取样泵；所述浓缩装置和反冲洗装置之间设置有冲洗阀；所述浓缩装置和所述裂解室之间依次设置有进液阀和进液泵；所述裂解室和所述流通池之间依次设置有裂解阀和进液流量计；所述流通池和所述回收装置之间设置有排水泵；所述浓缩装置的进口处设置有第一过滤器；所述浓缩装置的第一出口处设置有第二过滤器；所述第一过滤器的孔径大于所述第二过滤器的孔径。2.如权利要求1所述的船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其特征在于，所述流通池的光程为50cm-500cm。3.如权利要求1所述的船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其特征在于，所述第一过滤器的孔径为50μm；所述第二过滤器的孔径为10μm。4.一种船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其特征在于，包括：进样室；进口与所述进样室出口连接的浓缩装置；进口与所述浓缩装置第一出口连接的废水箱；出口与所述浓缩装置第一出口连接的反冲洗装置；进口与所述浓缩装置第二出口连接的回收装置；所述回收装置的另一进口与流通池出口连接；出口与所述流通池进口连接的进液箱，及，光谱仪；所述进样室和所述浓缩装置之间依次设置有取样阀和取样流量计；所述浓缩装置和所述废水箱之间依次设置有排液阀和取样泵；所述浓缩装置和反冲洗装置之间设置有冲洗阀；所述浓缩装置的进口处设置有第一过滤器；所述浓缩装置的第一出口处设置有第二过滤器；所述浓缩装置和所述回收装置之间依次设置有过滤阀、过滤流量计、第三过滤器及过滤泵；所述回收装置和流通池之间设置有排水泵；所述流通池和所述进液箱之间设置有进液流量计；所述第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器的孔径依次减小。5.如权利要求4所述的船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其特征在于，所述流通池的光程为50cm-500cm。6.如权利要求4所述的船舶压载水微藻细胞生物量检测系统，其特征在于，所述第一过滤器的孔径为50μm；所述第二过滤器的孔径为10μm。7.一种如权利要求1-3中任意一项所述的船舶压载水微藻细胞生物量检测系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将待测压载水样品导入进样室后，开启取样阀、排液阀和取样泵，将待测压载水样品泵入浓缩装置，进而使位于第二过滤器孔径和第一过滤器孔径之间的微藻细胞生物截留在浓缩装置中，得到浓缩样品，剩余液体排入废水箱；步骤2：关闭取样阀、排液阀和取样泵，开启冲洗阀，使反冲洗装置内的纯水对浓缩装置的第二过滤器进行反冲洗，进而将残留在第二过滤器上的的微藻细胞生物冲洗至浓缩样品中；步骤3：关闭冲洗阀，开启进液阀、进液泵和裂解阀，将浓缩样品通过未加入细胞裂解液的裂解箱后进入流通池；步骤4：开启排水泵和光谱仪，使光谱仪对流通池内的浓缩样品在630nm、645nm、663nm和750nm波...

【专利技术属性】
技术研发人员：林越，冯道伦，钱群，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31