一種小型水生動(dòng)物野外環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種小型水生動(dòng)物野外環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)與方法，尤其是涉及一種小型水生動(dòng)物野外環(huán)境長期暴露試驗(yàn)與行為變化在線觀測系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在世界各地，來源于生活污水和工業(yè)廢水排放、大氣沉降、農(nóng)藥面源污染等污染物造成水體發(fā)生不同程度的污染。水體污染物中包括重金屬如鉛、汞、鎘等，持久性有機(jī)污染物如有機(jī)氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚等多種物質(zhì)，其中大多污染物具有對多種生物致死、致畸和致癌的“三致效應(yīng)”以及環(huán)境雌激素效應(yīng)。因此，水體污染物的毒理學(xué)研究在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注并已經(jīng)開展了大量的工作。處于不同水域以及同一水域不同時(shí)空層面，例如表層水體、中層水體和底層水體以及沉積物中的某一污染物或者多種污染物的濃度水平存在差異。然而，目前研究某一水域的水體和沉積物對水生生物的生態(tài)毒理效應(yīng)研究方法主要通過采集研究水域水生生物樣品帶回室內(nèi)進(jìn)行分析，或者采集研究水域不同空間層面水樣和沉積物樣品帶回試驗(yàn)室后經(jīng)濃縮等方法處理，再使用細(xì)胞、微生物或動(dòng)物等進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究其生理響應(yīng)。其方法主要缺點(diǎn)是采集樣品生物時(shí)，由于活體生物存在自主移動(dòng)能力，采集到的樣品(例如魚類)可能來自其它水域;采集到的水環(huán)境樣品特別是沉積物樣品容易發(fā)生空間差異層面的交互影響，例如采集水底表層沉積物時(shí)被上層水稀釋。而相應(yīng)的原位監(jiān)測試驗(yàn)方法比較少見，特別是缺乏一種在同一試驗(yàn)位點(diǎn)不同空間層面開展野外環(huán)境長期暴露與行為變化在線觀測試驗(yàn)裝置與方法，從而研究評價(jià)表層水體、底層水體以及表層沉積物對試驗(yàn)動(dòng)物的行為變化和毒性效應(yīng)。
[0003]中國專利CN103535206A公開了一種水體原位試驗(yàn)裝置，其包括:原位試驗(yàn)裝置框架，所述原位試驗(yàn)裝置框架為可并聯(lián)擴(kuò)展的長方體或正方體構(gòu)造;深度調(diào)節(jié)組件，所述深度調(diào)節(jié)組件安裝在所述原位試驗(yàn)裝置的頂部，所述深度調(diào)節(jié)組件具有長度可調(diào)節(jié)的連接帶；試驗(yàn)培養(yǎng)單元，所述試驗(yàn)培養(yǎng)單元連接在所述連接帶上。此原位試驗(yàn)裝置監(jiān)測不同水梯度下沉水植物的生長及其對沉積物釋放的影響，同時(shí)研究大型底棲動(dòng)物(河蜆)對銅的生物富集作用。但是沒有在實(shí)驗(yàn)過程中對生物進(jìn)行喂食，不能實(shí)現(xiàn)水生動(dòng)物的長期暴露研究。且深度調(diào)節(jié)組件安裝在所述原位試驗(yàn)裝置的頂部，通過手搖式纖維尺的尺帶連接試驗(yàn)培養(yǎng)單元，不能起到抗擊較大風(fēng)浪的固定作用，因此，此裝置只適用于風(fēng)浪和水流較小的湖灣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)原位水體不同時(shí)間、空間層面對試驗(yàn)生物行為和生理效應(yīng)的影響進(jìn)行研究的小型水生動(dòng)物野外環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)與方法。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種小型水生動(dòng)物野外環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)，包括支架、固定在支架上的養(yǎng)殖箱，所述的養(yǎng)殖箱側(cè)面為帶有多個(gè)孔洞的材質(zhì)，頂部和底部均為連續(xù)材質(zhì)，養(yǎng)殖箱內(nèi)設(shè)有投喂導(dǎo)管。
[0007]所述的養(yǎng)殖箱頂部設(shè)有攝影裝置，所述的攝影裝置與接收終端無線連接。
[0008]所述的養(yǎng)殖箱側(cè)面的孔洞的最低處到養(yǎng)殖箱內(nèi)部底面的距離為養(yǎng)殖箱側(cè)面高度的1/100?1/5。
[0009]所述的投喂導(dǎo)管緊鄰養(yǎng)殖箱內(nèi)側(cè)壁伸入養(yǎng)殖箱內(nèi)部，且管口位于側(cè)面孔洞的最低處與養(yǎng)殖箱內(nèi)部底面之間。
[0010]固定在支架上同一高度處的多個(gè)養(yǎng)殖箱形成一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，該系統(tǒng)包括多個(gè)實(shí)驗(yàn)組，分別位于支架上的不同高度處。
[0011 ]所述的養(yǎng)殖箱通過螺栓固定在支架上。
[0012]支架沿高度方向設(shè)有多個(gè)孔洞，養(yǎng)殖箱側(cè)面設(shè)有螺孔，養(yǎng)殖箱通過穿過養(yǎng)殖箱側(cè)面螺孔和支架孔洞的螺栓固定在支架上。可根據(jù)試驗(yàn)需要，通過將養(yǎng)殖箱側(cè)面螺孔與支架上相應(yīng)高度的孔洞配合，調(diào)節(jié)養(yǎng)殖箱在支架上的高度。
[0013]所述的支架底部設(shè)有用于插入水體底部沉積物的支腳。所述的支架上沿高度方向設(shè)有標(biāo)尺。
[0014]—種采用所述的小型水生動(dòng)物野外環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的方法，包括以下步驟:
[0015](1)根據(jù)試驗(yàn)需要，將該系統(tǒng)置于試驗(yàn)水域，支架的高度方向與水深方向一致，在該系統(tǒng)的養(yǎng)殖箱中養(yǎng)殖小型水生動(dòng)物；
[0016](2)通過投喂導(dǎo)管對水生動(dòng)物進(jìn)行喂食，通過攝影裝置記錄水生動(dòng)物的行為特征，并持續(xù)一個(gè)試驗(yàn)周期；
[0017](3)—個(gè)試驗(yàn)周期后統(tǒng)計(jì)小型水生動(dòng)物存活數(shù)量，采集小型水生動(dòng)物活體樣品，并采用液氮速冷凍樣品并帶回檢測試驗(yàn)水域的水體及沉積物對小型水生動(dòng)物的毒性效應(yīng)的影響。
[0018]所述的一個(gè)試驗(yàn)周期為4?8周。
[0019]所述的小型水生動(dòng)物為同一生活背景的小型水生生物;所述的養(yǎng)殖箱側(cè)面的孔洞小于小型水生動(dòng)物的個(gè)體大小。
[0020]本發(fā)明采用同一生活背景的小型水生生物，例如某一試驗(yàn)室培育的模式生物斑馬魚或者該水域本土魚等進(jìn)行試驗(yàn)。
[0021 ]試驗(yàn)時(shí)，如果需要對水生動(dòng)物進(jìn)行長期暴露試驗(yàn)與行為變化的在線觀測，可以根據(jù)需要設(shè)置所需個(gè)數(shù)的實(shí)驗(yàn)組，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置所需個(gè)數(shù)的養(yǎng)殖箱，將水生動(dòng)物養(yǎng)殖在各個(gè)養(yǎng)殖箱中，然后將各實(shí)驗(yàn)組的養(yǎng)殖箱固定在支架的相應(yīng)高度上，放入所需的位點(diǎn)的水體中，各實(shí)驗(yàn)組便置于水體的不同層面，底部的支腳插入水底的沉積物中從而將該系統(tǒng)固定。試驗(yàn)過程中，通過投喂導(dǎo)管對養(yǎng)殖箱中的水生動(dòng)物進(jìn)行喂養(yǎng)，期間通過攝影裝置記錄水生動(dòng)物的行為特征，一個(gè)試驗(yàn)周期后，統(tǒng)計(jì)水生動(dòng)物存活數(shù)量，采集水生動(dòng)物活體樣本，采用液氮速凍樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，檢測有機(jī)物在水生生物體內(nèi)的生物富集作用，并分析在酶學(xué)水平產(chǎn)生的毒性效應(yīng)等。
[0022]當(dāng)需要在水體同一位點(diǎn)不同層面對水生動(dòng)物進(jìn)行長期暴露試驗(yàn)與行為變化的在線觀測時(shí)，只需要一套上述系統(tǒng)即可；當(dāng)需要在水體不同位點(diǎn)不同層面對水生動(dòng)物進(jìn)行長期暴露試驗(yàn)與行為變化的在線觀測時(shí)，分別在相應(yīng)的位點(diǎn)設(shè)置上述該系統(tǒng)即可。
[0023]試驗(yàn)時(shí)，通過在不同時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，將不同時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果比較，得到不同時(shí)間水體的不同層面對小型水生動(dòng)物的影響的數(shù)據(jù)。
[0024]本發(fā)明將養(yǎng)殖箱設(shè)置在支架上，在指甲上的位置通過沿支架高度方向設(shè)置的標(biāo)尺確定，可以使各實(shí)驗(yàn)組在水體不同層面中的位置更加精確。
[0025]養(yǎng)殖箱的實(shí)際尺寸、每個(gè)實(shí)驗(yàn)組含有的養(yǎng)殖箱的數(shù)量和各實(shí)驗(yàn)組之間的間距可以根據(jù)水深和具體實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整。
[0026]本發(fā)明適用于:(1)研究水體中不同位點(diǎn)和空間層面的水體和沉積物對水生動(dòng)物的毒性效應(yīng)的影響，確保試驗(yàn)結(jié)果更加科學(xué)；(2)水環(huán)境長時(shí)間的毒性暴露，比較不同月份或季節(jié)的環(huán)境樣品的毒性大??；(3)診斷流域生態(tài)系統(tǒng)健康方面，通過觀察水生動(dòng)物的生長狀況直觀準(zhǔn)確地判定流域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，對于預(yù)防流域污染事故發(fā)生、保障流域生態(tài)系統(tǒng)健康具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028](1)能夠?qū)崿F(xiàn)原位水體不同時(shí)間、空間層面對試驗(yàn)生物行為和生理效應(yīng)的影響進(jìn)行研究。
[0029](2)樣品采用液氮速冷凍樣品并帶回，為以后的分析檢測贏得了較長時(shí)間。
[0030](3)養(yǎng)殖箱側(cè)面開有孔洞，可以使得養(yǎng)殖箱內(nèi)的水體與養(yǎng)殖箱外同一層面的水體充分交換，使得試驗(yàn)結(jié)果質(zhì)量更高。養(yǎng)殖箱側(cè)面孔洞的最低處距離養(yǎng)殖箱內(nèi)部底面有一段距離，投喂導(dǎo)管緊鄰養(yǎng)殖箱內(nèi)側(cè)壁伸入養(yǎng)殖箱內(nèi)部，且管口位于側(cè)面孔洞的最低處與養(yǎng)殖箱內(nèi)部底面之間，從而可以防止餌料沖失，再加上通過攝影裝置記錄水生動(dòng)物的行為特征，可以有效控制及調(diào)節(jié)試驗(yàn)周期，更好的監(jiān)測水環(huán)境中污染物對水生動(dòng)物的行為影響以及毒性效應(yīng)。
[0031](4)養(yǎng)殖箱通過螺栓直接固定于支架上，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗擊風(fēng)浪能力較強(qiáng)。
[0032](5)攝影裝置固定在養(yǎng)殖箱的頂部，可以對水生動(dòng)物的行為特征進(jìn)行在線觀測。而且將攝影裝置與位于地面的接收終端無線連接，可在岸上同步觀測到水生動(dòng)物的行為特征，以規(guī)避水域突發(fā)狀況對水生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0034]圖中，1為第一實(shí)驗(yàn)組，2為第二實(shí)驗(yàn)組，3為第三實(shí)驗(yàn)組，4為養(yǎng)殖箱，5為養(yǎng)殖箱側(cè)面孔洞，6為投喂導(dǎo)管，7為攝影裝置，8為支架，9為支腳，10為水體表面，11為水底沉積物。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)