本发明专利技术公开了一种基于理化和生物耦合监测的原位被动采样装置及应用，所述装置包括位于水面上的泡沫塑料盘，以及位于水面下的支撑连接装置、鱼类养殖装置、采样装置。本发明专利技术包括三种被动采样器和鱼类培养装置，其中鱼类培养装置可保证在长期检测中维持鱼类的生存环境，保持鱼类存活率，将本装置应用到集中式饮用水源地水质安全评价中，利用“化学指标+生物指标+微生物指标”相耦合的方式，评估污染物的长期累积效应，更能接近生物暴露环境的实际状况，尤其在突发环境污染事件时，可对当时背景及长期环境变化，提供评估的佐证，增加环境污染判定的可信度，对环境污染案件可发挥事前监测、早期预警及事后污染追踪等效能。
【技术实现步骤摘要】
一种基于理化和生物耦合监测的原位被动采样装置及应用
本专利技术属于环境保护
，具体涉及一种基于理化和生物耦合监测的原位被动采样装置及应用。
技术介绍
饮用水安全是关系民生与稳定的重要问题，是一个国家和地区发展水平和生活质量的重要标志。随着《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)在全国范围的全面实行，饮用水安全问题再次成为社会舆论的热点。江苏省早在2008年1月就颁布了《江苏省人民代表大会常务委员会关于加强饮用水源地保护的决定》，2009年3月又出台了针对农村集中式生活饮用水的《江苏省农村集中式生活饮用水卫生监测管理办法》，不断加强对饮用水安全工作的监管力度。随着经济社会的快速发展，饮用水安全问题依旧不容乐观，虽然饮用水中有机毒物浓度普遍较低，但由于人将终其一生暴露于此，了解饮用水中污染物的存在水平及危害，以及防治措施势在必行。因此目前我国环境监测系统更多采用基于一定频率的瞬间样品了解水质状况，需要花费较多时间和财力来采集、处理大体积的水样，采样代表性问题引起注意，另外这些方法测定的是水中溶解态以及附着在颗粒物上的吸附态的“全量”，而其中溶解态有机污染物才是直接可生物利用的。没有区分形态(溶解态或者吸附态)，没有关注低浓度水平下有机毒物对生物产生的效应以及长期富集危害，需要在今后的工作中进一步完善。被动式采样技术是一种能摸拟生物活在含化学污染物的环境下采样，既简单、不费电、又不危害生态的采样技术，可大范围、长时间的执行环境监测的采样，并有效掌握环境污染的变化趋势。主要包括SPMD、POLICS、DGT三种技术：(1)SPMD主体结构包括薄长带状的聚乙烯膜或其他非极性低密度的聚合物膜(low-densitypolyethylene，LDPE，壁厚70～90μm)制成的套筒，套筒内装有一层薄层状的大分子量(>600Da)中性脂(如三油酸甘油酯)。SPMD允许水中溶解态的非极性/弱极性分子以被动扩散方式通过聚合物膜微孔进入装置内，并逐渐与中性脂结合，而那些附着在水中颗粒上以及与溶解态有机碳(如腐殖酸)相结合的污染物，由于其体积的限制就无法进入SPMD内。进入SPMD中的有机污染物可以定量地用有机溶剂振摇、微波辅助、超声辅助、加速溶剂萃取辅助等手段透析分离，然后采用包括渗透凝胶色谱等手段净化，从而实现对环境中的有机污染物进行时间累加性的采集和定量。(2)POCIS(PolarOrganicChemicalIntegrativeSampler)半透膜采样设备模拟水生生物呼吸暴露系统，采集水中水溶性(极性或亲水性)有机物质，可应用于毒性评估及毒性确认评估(Toxicityidentificationevaluation,TIE)。(3)DGT(薄膜扩散梯度技术)，DGT装置简单，可以在一定时间范围内设定富集取样时间，可多元素同时富集，并可以在富集时间内随本体溶液中金属离子浓度的波动，提供累积量和平均浓度值，尤其适用于浓度波动较大的痕量系统的总量分析和痕量系统的原位富集。由此可见，三种被动式采样技术在理化检测方面各有优势，但是三种技术均在微生物群落分析、微生物测试和生物富集方面有所欠缺，微型生物群落在水生态系统中客观存在，在生物组建水平中，群落水平高于种和种群水平，因而在群落水平上的生物监测和毒性试验比种和种群水平更具有环境真实性，为环境管理部门提供符合客观环境的结构和功能参数，作出科学的判断。而微生物测试主要是对水体中各种潜在的致病微生物进行分析，用于测试分析自然水体及饮用水的微生物安全性。生物富集是通过提供于体内生物富集性污染物的含量，来表征河流中污染的程度及对食鱼类动物和人类产生的影响。鉴于此，现需要一种能够应用于集中式饮用水源地水质安全评价，评估污染物的长期累积效应，更能接近生物暴露环境的实际状况的采样装置，尤其能够在突发状况时，可对当时背景及长期环境变化，提供评估的佐证，增加环境污染判定的可信度，对环境污染案件可发挥事前监测、早期预警及事后污染追踪等效能。
技术实现思路
针对以上存在的技术问题，本专利技术提供一种可同时监测生物群落调查、鱼类毒性试验、微生物测试及鱼组织污染物残留分析的原位被动采样装置。本专利技术的技术方案为：一种基于理化和生物耦合监测的原位被动采样装置，包括上位单元和下位单元，所述上位单元包括漂浮与水面上的泡沫塑料盘，位于所述泡沫塑料盘上的支架，支架通过螺栓可拆卸固定泡沫塑料盘上，以及所述支架上的供电装置、微控器、抽吸泵和自动投料箱，所述供电装置分别为抽吸泵和自动投料箱进行供电，所述微控器用于对抽吸泵和自动投料箱进行定时开关控制；所述下位单元包括支撑连接装置、鱼类养殖装置、采样装置，所述支撑连接装置包括中心柱、连接杆、输料管、塑料软管，所述中心柱的上表面通过2-4条缆绳连接至所述泡沫塑料盘的下底面，中心柱内部设有纵向的贯穿通道，所述塑料软管下端与所述贯穿通道上端通过螺纹连接，上端向上延伸并贯穿泡沫塑料盘，通过歧管分别与抽吸泵的出口和自动投料箱的出口相连，所述输料管上端与贯穿通道的下端口通过螺纹连接，输料管的中下部设有外螺纹，所述连接杆共三个，连接杆的近端分别与中心柱的侧壁通过螺栓可拆卸连接，所述鱼类养殖装置包括鱼箱主体和鱼箱盖，所述鱼箱盖与鱼箱主体通过螺纹连接为球形结构，鱼箱盖的顶部设有螺纹孔，螺纹孔的周围设有若干通孔，所述螺纹孔与输料管的外螺纹适配连接，并且使输料管的末端延伸至鱼箱主体内部，鱼箱主体的内部放置有鱼苗，一般选择鲤鱼苗，所述采样装置包括第一固定架、第二固定架、第三固定架，所述第一固定架、第二固定架、第三固定架的顶部分别通过锁扣一一对应连接在三个连接杆的远端，其中，第一固定架内放置有薄膜扩散梯度被动采样器，第二固定架内放置有半透膜被动采样器，第三固定架内放置有极性有机化合物整合采样器。进一步地，所述供电装置包括蓄电池、逆变器和太阳能电池板，所述太阳能电池板斜置在所述支架的顶部，所述逆变器连接在太阳能电池板与蓄电池之间，用于将直流电转变为交流电，蓄电池将存储的交流电提供给用电装置。进一步地，所述泡沫塑料盘的材质为PFU，一方面可以提供浮力，另一方面PFU浸泡水中，曝露一定时间后，水体中大部分微型生物种类均可群集到PFU内，挤出的水样能代表该水体中的微型生物群落。该方法称为PFU微型生物群落监测方法(简称PFU法)，是应用泡沫塑料块作为人工基质收集水体中的微型生物群落，测定该群落结构与功能的各种参数，以评价水质。此外，用室内毒性试验方法，以预报工业废水和化学品对受纳水体中微型生物群落的毒性强度，为制定其安全浓度和最高允许浓度提出群落级水平的基准。进一步地，所述中心柱的底部内嵌有若干LED灯，用于为鱼苗在试验期间提供充足的光照。更进一步地，所述中心柱与泡沫塑料盘之间设有与所述缆绳并列的防水电缆，所述防水电缆向上与所述蓄电池、微控器电性连接，向下为所述LED灯供电。防水电缆的稳定性好，可长期在水中工作。进一步地，所述鱼箱主体的底部设有网孔，网孔上铺设有填料层，所述填料层上种植有水生植物，填料层为粒径为0.5-1cm的陶粒。进一步地，所述鱼箱主体的侧壁上开设有若干条交错的条纹槽，便于鱼箱主体内部水与外部水互相进行交换。更进一步地，所述鱼类养殖装置还包括集水槽，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于理化和生物耦合监测的原位被动采样装置，其特征在于，包括上位单元和下位单元，所述上位单元包括漂浮于水面上的泡沫塑料盘(1)，位于所述泡沫塑料盘(1)上的支架(2)，以及所述支架(2)上的供电装置(3)、微控器(4)、抽吸泵(5)和自动投料箱(6)，所述供电装置(3)分别为抽吸泵(5)和自动投料箱(6)进行供电，所述微控器(4)用于对抽吸泵(5)和自动投料箱(6)进行定时开关控制；所述下位单元包括支撑连接装置(7)、鱼类养殖装置(8)、采样装置(9)，所述支撑连接装置(7)包括中心柱(71)、连接杆(72)、输料管(73)、塑料软管(74)，所述中心柱(71)的上表面通过若干缆绳(10)连接至所述泡沫塑料盘(1)的下底面，中心柱(71)内部设有纵向的贯穿通道(710)，所述塑料软管(74)下端与所述贯穿通道(710)上端通过螺纹连接，上端向上延伸并贯穿泡沫塑料盘(1)，通过歧管(11)分别与抽吸泵(5)的出口和自动投料箱(6)的出口相连，所述输料管(73)上端与贯穿通道(710)的下端口通过螺纹连接，输料管(73)的中下部设有外螺纹，所述连接杆(72)共三个，连接杆(72)的近端分别与中心柱(71)的侧壁可拆卸连接，所述鱼类养殖装置(8)包括鱼箱主体(81)和鱼箱盖(82)，所述鱼箱盖(82)与鱼箱主体(81)通过螺纹连接为球形结构，鱼箱盖(82)的顶部设有螺纹孔(83)，螺纹孔(83)的周围设有若干通孔(84)，所述螺纹孔(83)与输料管(73)的外螺纹适配连接，并且使输料管(73)的末端延伸至鱼箱主体(81)内部，鱼箱主体(81)的内部放置有鱼苗(85)，所述采样装置(9)包括第一固定架(91)、第二固定架(92)、第三固定架(93)，所述第一固定架(91)、第二固定架(92)、第三固定架(93)的顶部分别通过锁扣(94)一一对应连接在三个连接杆(72)的远端，其中，第一固定架(91)内放置有薄膜扩散梯度被动采样器(95)，第二固定架(92)内放置有半透膜被动采样器(96)，第三固定架(93)内放置有极性有机化合物整合采样器(97)。...
【技术特征摘要】
1.一种基于理化和生物耦合监测的原位被动采样装置，其特征在于，包括上位单元和下位单元，所述上位单元包括漂浮于水面上的泡沫塑料盘(1)，位于所述泡沫塑料盘(1)上的支架(2)，以及所述支架(2)上的供电装置(3)、微控器(4)、抽吸泵(5)和自动投料箱(6)，所述供电装置(3)分别为抽吸泵(5)和自动投料箱(6)进行供电，所述微控器(4)用于对抽吸泵(5)和自动投料箱(6)进行定时开关控制；所述下位单元包括支撑连接装置(7)、鱼类养殖装置(8)、采样装置(9)，所述支撑连接装置(7)包括中心柱(71)、连接杆(72)、输料管(73)、塑料软管(74)，所述中心柱(71)的上表面通过若干缆绳(10)连接至所述泡沫塑料盘(1)的下底面，中心柱(71)内部设有纵向的贯穿通道(710)，所述塑料软管(74)下端与所述贯穿通道(710)上端通过螺纹连接，上端向上延伸并贯穿泡沫塑料盘(1)，通过歧管(11)分别与抽吸泵(5)的出口和自动投料箱(6)的出口相连，所述输料管(73)上端与贯穿通道(710)的下端口通过螺纹连接，输料管(73)的中下部设有外螺纹，所述连接杆(72)共三个，连接杆(72)的近端分别与中心柱(71)的侧壁可拆卸连接，所述鱼类养殖装置(8)包括鱼箱主体(81)和鱼箱盖(82)，所述鱼箱盖(82)与鱼箱主体(81)通过螺纹连接为球形结构，鱼箱盖(82)的顶部设有螺纹孔(83)，螺纹孔(83)的周围设有若干通孔(84)，所述螺纹孔(83)与输料管(73)的外螺纹适配连接，并且使输料管(73)的末端延伸至鱼箱主体(81)内部，鱼箱主体(81)的内部放置有鱼苗(85)，所述采样装置(9)包括第一固定架(91)、第二固定架(92)、第三固定架(93)，所述第一固定架(91)、第二固定架(92)、第三固定架(93)的顶部分别通过锁扣(94)一一对应连接在三个连接杆(72)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛银刚，张孝飞，许霞，张爱国，孔德洋，滕加泉，
申请(专利权)人：常州市环境监测中心，环境保护部南京环境科学研究所，常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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