本發(fā)明屬于水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水質(zhì)在線生物安全預(yù)警監(jiān)測(cè)方法，具體涉及一種基于電信號(hào)技術(shù)、視頻圖像技術(shù)等模式識(shí)別監(jiān)測(cè)水生生物行為變化的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

污染源事故性排放、工業(yè)化學(xué)品運(yùn)輸泄漏、人為投放有毒物質(zhì)、有毒水華和藻毒素等水體突發(fā)性污染事故頻發(fā)嚴(yán)重影響了社會(huì)發(fā)展穩(wěn)定和人民安全健康。因此，對(duì)水質(zhì)連續(xù)有效預(yù)警是水質(zhì)監(jiān)測(cè)的發(fā)展的目標(biāo)和方向。我國(guó)現(xiàn)有地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)106項(xiàng)，但其中水生物標(biāo)準(zhǔn)基本是空白。國(guó)內(nèi)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備廣泛的應(yīng)用了理化傳感器，生物傳感器也等到初步應(yīng)用。通常的理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)使用理化分析方法，即采用各種在線分析儀器，通過定量或定性的分析方法，測(cè)定水體污染物及其濃度是水質(zhì)在線檢測(cè)的主要方法。以反應(yīng)水質(zhì)中相關(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)變化，但并不能判斷此變化對(duì)人和生物是否產(chǎn)生影響。這類在線的化學(xué)監(jiān)測(cè)儀器可以快速分析出的水質(zhì)參數(shù)十分有限，監(jiān)測(cè)結(jié)果并不能夠直接反映水體內(nèi)含有化學(xué)物質(zhì)的毒性大小，尤其是未知化學(xué)物質(zhì)及其毒性。如源水中的溶解氧含量較低、濁度含量較高時(shí)，并不影響飲用水的水質(zhì)安全，常規(guī)指標(biāo)如cod等對(duì)人體沒有毒性。當(dāng)源水中cod、ph、電導(dǎo)率發(fā)生顯著變化時(shí)，理化指標(biāo)指示可能發(fā)生了污染事故，但是并不足以判斷污染事故的性質(zhì)。而且在線水質(zhì)理化分析產(chǎn)品存在惡劣環(huán)境下適應(yīng)能力弱、長(zhǎng)期穩(wěn)定性差、試劑消耗量大、二次污染、器件故障率高、維護(hù)工作量大、運(yùn)行成本高、平臺(tái)通用型差等問題。

為實(shí)現(xiàn)污染物快速準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的目的，獲取水質(zhì)突發(fā)污染事故發(fā)生發(fā)展過程的關(guān)鍵信息，我們需要符合管理需求的水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法。由于常規(guī)的水質(zhì)在線理化檢測(cè)技術(shù)在水體突發(fā)性污染事故在線監(jiān)測(cè)方面的具有局限性，而生物監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過生物傳感器監(jiān)測(cè)水體內(nèi)受試水生生物不同水平上的生物學(xué)指標(biāo)變化，可以進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是在線理化監(jiān)測(cè)技術(shù)的有益補(bǔ)充，所以監(jiān)測(cè)水體中生物學(xué)指標(biāo)變化的生物預(yù)警方法得以推廣應(yīng)用。

《行為生態(tài)學(xué)》指出行為是指生物對(duì)外界環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境變化的外在反應(yīng)，它并不僅僅局限于生物的跑、游、爬、以及其他方式的位置移動(dòng)，也包括進(jìn)食、求偶甚至呼吸時(shí)的運(yùn)動(dòng)。刺激是動(dòng)物行為產(chǎn)生的必要條件。在大多數(shù)情況下，外界環(huán)境條件的變化都可以成為刺激，作為行為產(chǎn)生的原因，刺激既有內(nèi)部的，也由外界的。但是，無(wú)論哪一種行為的產(chǎn)生都有相似地基本過程，當(dāng)環(huán)境刺激作用于感受器，會(huì)引起神經(jīng)沖動(dòng)，神經(jīng)沖動(dòng)沿著傳入神經(jīng)傳達(dá)到神經(jīng)中樞，通過中樞內(nèi)的神經(jīng)聯(lián)系，再經(jīng)傳出神經(jīng)傳達(dá)到感應(yīng)器，引起行為反應(yīng)，這就是行為反應(yīng)產(chǎn)生的簡(jiǎn)單模式。因此，行為反應(yīng)是生物各種生理現(xiàn)象在外部出現(xiàn)的綜合結(jié)果。

水生生物暴露于受污染水環(huán)境以后，通過自身行為機(jī)制的調(diào)節(jié)，短期內(nèi)保持體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，并逐步適應(yīng)環(huán)境，在很大程度上避免污染水環(huán)境對(duì)身體造成急性損傷。逃避行為是指生物通過增加運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度，試圖主動(dòng)避開受污染水環(huán)境的行為。逃避行為作為水生生物對(duì)水環(huán)境污染所產(chǎn)生的第一層次行為變化，是對(duì)環(huán)境污染的第一反應(yīng)，對(duì)于研究環(huán)境污染，尤其是突發(fā)性、劇烈的事故性變化具有非常重要的作用。另外，生物游動(dòng)的速率，身體擺動(dòng)頻率，一定時(shí)間內(nèi)呼吸、身體翻轉(zhuǎn)以及“c”型運(yùn)動(dòng)(若存在)的次數(shù)等都會(huì)因?yàn)榄h(huán)境污染脅迫的存在而發(fā)生變化。

如圖1的水生生物的環(huán)境脅迫閾值模型中所示，水生生物在各類的污染物內(nèi)暴露時(shí)間與行為生態(tài)變化的關(guān)系、行為生態(tài)變化的規(guī)律以及水生生物的行為方式，可以把水生生物行為變換根據(jù)暴露階段劃分為t0-t7的7個(gè)行為階段。其中，t0-t1是無(wú)污染水環(huán)境中水生生物行為階段，t1-t4時(shí)間段是水生生物從無(wú)污染水環(huán)境進(jìn)入污染環(huán)境以后的一段運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)的過程(t1-t2是生物接觸有毒物質(zhì)，但未有明確行為反應(yīng)時(shí)間段)，在t1-t4階段內(nèi)，生物的運(yùn)動(dòng)行為是一種努力逃避污染水環(huán)境的過程，并不斷適應(yīng)的適應(yīng)性行為變化；t4是生物運(yùn)動(dòng)行為改變后，強(qiáng)度達(dá)到最高值，此時(shí)段生物行為表現(xiàn)為強(qiáng)度最大的“逃避行為”；t1-t4階段出現(xiàn)環(huán)境內(nèi)污染物給生物生存造成的“脅迫閾值1(thresholdone)”，經(jīng)歷過t1-t4階段的暴露以后，生物會(huì)經(jīng)歷“脅迫閾值2(thresholdtwo)”。如果在生物體內(nèi)積累的污染物質(zhì)濃度達(dá)到了致死濃度(lethalconcentration，lc)，會(huì)逐漸進(jìn)入t4-t6階段，直至死亡；未達(dá)到lc，進(jìn)入t6-t7行為恢復(fù)階段。由環(huán)境脅迫閾值模型可以看出：t1-t4階段為水生生物適應(yīng)新環(huán)境的“適應(yīng)期”，在這段時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)的生物運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)的過程是生物通過行為機(jī)制和生理機(jī)能的調(diào)整來逐漸適應(yīng)新環(huán)境而導(dǎo)致的行為生態(tài)的變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為有效應(yīng)對(duì)水體突發(fā)污染事故和人為投毒等威脅，克服傳統(tǒng)理化指標(biāo)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)方法只能單一表征理化參數(shù)，且不能連續(xù)實(shí)時(shí)預(yù)警監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種基于電信號(hào)技術(shù)、視頻圖像技術(shù)等模式識(shí)別監(jiān)測(cè)水生生物行為變化的符合毒理學(xué)機(jī)制的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警監(jiān)測(cè)方法。

本發(fā)明提供的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法的原理是：水環(huán)境內(nèi)受試水生生物行為生態(tài)學(xué)變化可以通過電信號(hào)技術(shù)、視頻圖像技術(shù)的生物行為傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在水環(huán)境污染或其它水環(huán)境因子變化時(shí)，受試水生生物的行為生態(tài)學(xué)變化具有明顯規(guī)律性。因此，通過將在一定環(huán)境污染脅迫下受試水生生物行為生態(tài)學(xué)變化與正常水體內(nèi)受試水生生物行為生態(tài)學(xué)變化進(jìn)行解析，就會(huì)得到一定環(huán)境脅迫下受試水生生物運(yùn)動(dòng)行為的規(guī)律性變化。如在水環(huán)境受污染后，受試水生生物的生物綜合行為強(qiáng)度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)，然后急劇降低(圖1)。

本發(fā)明所提供的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警監(jiān)測(cè)方法，可概括為：以篩選符合毒理學(xué)規(guī)范、具有運(yùn)動(dòng)行為典型特征的受試水生生物為指示生物，在線監(jiān)測(cè)受試水生生物在達(dá)到“脅迫閾值2”之前(即t0至t6)的行為變化(圖1)，從而對(duì)水質(zhì)綜合毒性的生物安全程度預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行綜合性的毒理學(xué)評(píng)價(jià)，即通過這些水生生物的行為變化趨勢(shì)或生理反應(yīng)狀態(tài)來表征水質(zhì)綜合毒性的程度狀況。本發(fā)明方法中水生生物行為數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析過程示意圖如圖2所示。

本發(fā)明方法具體可包括如下步驟：

(1)采用生物行為傳感器在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)水體內(nèi)受試水生生物在達(dá)到脅迫閾值2前(即圖1中的t0至t6)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程；

(2)步驟(1)所得到的所述待測(cè)水體內(nèi)受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程與無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)同種受試水生生物的運(yùn)動(dòng)行為變化過程進(jìn)行對(duì)照比較，濾除正常的運(yùn)動(dòng)行為變化，得到所述待測(cè)水體內(nèi)受試水生生物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程；

(3)根據(jù)步驟(2)所得到的所述待測(cè)水體內(nèi)受試水生生物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程，對(duì)所述待測(cè)水體的生物安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

步驟(2)中，所述無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體最好是與所述待測(cè)水體相比僅是有無(wú)污染物的差別。所述無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)同種受試水生生物的運(yùn)動(dòng)行為變化過程的監(jiān)測(cè)方法同步驟(1)中所述待測(cè)水體內(nèi)受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程的監(jiān)測(cè)方法。被濾除的所述正常的運(yùn)動(dòng)行為變化是指所述無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化。

在本發(fā)明的步驟(3)中，所述“根據(jù)步驟(2)所得到的所述待測(cè)水體內(nèi)受試水生生物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程，對(duì)所述待測(cè)水體的生物安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)”可為如下(a)或(b)：

(a)定性預(yù)警：若所述待測(cè)水體內(nèi)所述受試水生生物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程符合所述受試水生生物從無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)到被污染水體內(nèi)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)行為的規(guī)律性變化趨勢(shì)，則對(duì)所述待測(cè)水體做出生物安全預(yù)警(即預(yù)警所述待測(cè)水體為被污染水源)。

進(jìn)一步，所述受試水生生物從無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)到被污染水體內(nèi)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)行為的規(guī)律性變化趨勢(shì)可按照包括如下步驟的方法獲得：(a1)采用所述生物行為傳感器在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被污染水體內(nèi)所述受試水生生物達(dá)到脅迫閾值2前(即圖1中的t0至t6)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程；(a2)將步驟(a1)所得到的所述被污染水體內(nèi)所述受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程與無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)同種受試水生生物的運(yùn)動(dòng)行為變化過程進(jìn)行對(duì)照比較，濾除正常的運(yùn)動(dòng)行為變化，即得到所述受試水生生物從無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)到被污染水體內(nèi)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)行為的規(guī)律性變化趨勢(shì)。

其中，所述無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體最好是與所述被污染水體相比僅是有無(wú)污染物的差別。所述無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)以及所述被污染水體內(nèi)所述受試水生生物的運(yùn)動(dòng)行為變化過程的監(jiān)測(cè)方法均同步驟(1)中所述待測(cè)水體內(nèi)受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程的監(jiān)測(cè)方法。被濾除的所述正常的運(yùn)動(dòng)行為變化是指所述無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化。

(b)定量預(yù)警：當(dāng)所述待測(cè)水體內(nèi)所述受試水生生物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程符合所述受試水生生物從無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)到被污染的水體內(nèi)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)行為的規(guī)律性變化趨勢(shì)時(shí)，通過所述受試水生生物的“逃避行為”(即圖1中的t2至t4)反應(yīng)時(shí)間與污染物濃度之間的計(jì)量效應(yīng)關(guān)系對(duì)所述待測(cè)水體進(jìn)行污染物濃度預(yù)警。

進(jìn)一步，所述受試水生生物的行為反應(yīng)時(shí)間與污染物濃度之間的計(jì)量效應(yīng)關(guān)系具體可按照包括如下步驟的方法獲得：(b1)采用所述生物行為傳感器在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)含有不同濃度污染物的水體內(nèi)所述受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程；(b2)將步驟(b1)所得到的含有不同濃度污染物的水體內(nèi)所述受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程分別與無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)同種受試水生生物的運(yùn)動(dòng)行為變化過程進(jìn)行對(duì)照比較，濾除正常的運(yùn)動(dòng)行為變化，獲得含有不同濃度污染物的水體內(nèi)所述受試水生生物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程；(b3)從步驟(b2)獲得的所述受試水生生物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程中，分別確定所述受試水生生物在含有不同濃度污染物的水體內(nèi)做出“逃避行為”(即圖1中的t2至t4)的反應(yīng)時(shí)間(t)，進(jìn)而建立所述受試水生生物的“逃避行為”反應(yīng)時(shí)間(t)與污染物濃度(tu,以毒性單位表示)之間的計(jì)量效應(yīng)關(guān)系。

其中，所述無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體最好是與所述含有不同濃度污染物的水體相比僅是有無(wú)污染物的差別。所述無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)以及所述含有不同濃度污染物的水體內(nèi)所述受試水生生物的運(yùn)動(dòng)行為變化過程的監(jiān)測(cè)方法均同步驟(1)中所述待測(cè)水體內(nèi)受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化過程的監(jiān)測(cè)方法。被濾除的所述正常的運(yùn)動(dòng)行為變化是指所述無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)受試水生生物的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)行為變化。

在所述方法中，所述生物行為傳感器具體為多通道生物行為傳感器，對(duì)所述受體水生生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)為多樣本平行監(jiān)測(cè)。所述生物行為傳感器具體為將電信號(hào)技術(shù)與視頻圖像技術(shù)相結(jié)合的生物行為傳感器，對(duì)所述受體水生生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)同時(shí)采集電信號(hào)數(shù)據(jù)和視頻圖像信號(hào)數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述生物行為傳感器具體為雙層生物行為傳感器，由中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心和無(wú)錫中科水質(zhì)環(huán)境技術(shù)有限公司聯(lián)合研制，型號(hào)為bdts-02。

在所述方法中，采用所述生物傳感器對(duì)所述受試水生生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)的運(yùn)動(dòng)行為可選自如下中任一種或多種：生物綜合行為強(qiáng)度、游動(dòng)速率，身體擺動(dòng)頻率，呼吸頻率、身體翻轉(zhuǎn)頻率、“c”型運(yùn)動(dòng)頻率等。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用所述生物傳感器對(duì)所述受試水生生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)的運(yùn)動(dòng)行為具體為生物綜合行為強(qiáng)度。相應(yīng)的，所述受試水生生物從無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)水體內(nèi)到被污染水體內(nèi)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)行為的規(guī)律性變化趨勢(shì)為：所述受試水生生物的生物綜合行為強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)，然后急劇降低(如圖1中的t2至t6)。

其中，所述生物綜合行為強(qiáng)度為水生生物游動(dòng)、擺鰭運(yùn)動(dòng)、呼吸運(yùn)行等各種模式運(yùn)動(dòng)的綜合行為強(qiáng)度，水生生物運(yùn)動(dòng)幅度越大，生物綜合行為強(qiáng)度越大。

在所述方法中，所述受試水生生物為符合毒理學(xué)規(guī)范、具有運(yùn)動(dòng)行為典型特征的水生標(biāo)準(zhǔn)模式生物成熟體，或被監(jiān)測(cè)水源原生種在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)水培養(yǎng)進(jìn)化至少三代以上的成熟體。

其中，所述水生標(biāo)準(zhǔn)模式生物可為青鳉、稀有鮈鯽、斑馬魚、沼蝦、大型蚤等。所述被監(jiān)測(cè)水源原生種為水生脊椎動(dòng)物或水生無(wú)脊椎動(dòng)物；所述水生脊椎動(dòng)物具體可為成體體長(zhǎng)為2-3cm的魚類；所述水生無(wú)脊椎動(dòng)物具體可為蝦或溞類。

本發(fā)明提供的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法選用受試水生生物時(shí)，無(wú)論是進(jìn)化三代以后的原生種還是標(biāo)準(zhǔn)種，都需要選擇3-4月齡性成熟的個(gè)體(即剛剛性成熟個(gè)體)。因?yàn)槲葱猿墒靷€(gè)體對(duì)外界變化極其敏感，而性成熟后個(gè)體對(duì)環(huán)境的敏感性又有所下降。試驗(yàn)證明，作為受試水生生物最為合適的是3-4月齡性成熟的個(gè)體(即剛剛性成熟個(gè)體)。

本發(fā)明中，所述方法具體可在如下條件下實(shí)施：被監(jiān)測(cè)水體的流速為30l/小時(shí)，濁度小于10.0ntu，監(jiān)測(cè)環(huán)境噪音低于50分貝，光照周期與自然光照一致。

本發(fā)明中，所述方法中的水源污染物具體可選自如下中的任一種或任幾種：2,4,6-三氯酚、滅多威、銅、克百威、殺線威、馬拉硫磷、鎘、對(duì)硫磷等。

本發(fā)明提供的水質(zhì)在線安全預(yù)警方法適用于連續(xù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警，特別適用于天然水體或飲用水水源地突發(fā)性污染事故的生物安全預(yù)警。本發(fā)明對(duì)水體的綜合毒性進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線、在位監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)突發(fā)性變化的早期預(yù)警。

本發(fā)明提供的水質(zhì)在線生物安全預(yù)警方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明法方法提出的脅迫閾值模型優(yōu)化為t1至t7七個(gè)階段，利用脅迫閾值1與脅迫閾值2作用時(shí)生物行為上升階段與下降階段的雙重機(jī)制進(jìn)行生物行為閾值監(jiān)測(cè)預(yù)警判斷，因此，預(yù)警更加精準(zhǔn)。

2、本發(fā)明方法可通過受試水生生物的“逃避行為”反應(yīng)時(shí)間(t)與污染物濃度(tu,以毒性單位表示)之間的計(jì)量效應(yīng)關(guān)系對(duì)被監(jiān)測(cè)水體進(jìn)行污染物濃度預(yù)警。

3、本發(fā)明方法采用多通道在線監(jiān)測(cè)預(yù)警，增加監(jiān)測(cè)生物樣本數(shù)量，避免個(gè)體因素導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)預(yù)警誤報(bào)警。

4、本發(fā)明方法采用電信號(hào)技術(shù)與視頻圖像技術(shù)結(jié)合的生物行為傳感器提取生物行為信號(hào)，兩種行為數(shù)據(jù)可進(jìn)行相互驗(yàn)證比對(duì)，增加預(yù)警準(zhǔn)確度。

5、本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，在實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警的同時(shí)不對(duì)被監(jiān)測(cè)水環(huán)境形成二次污染。

附圖說明

圖1為水生生物環(huán)境脅迫閾值模型。

圖2為本發(fā)明方法中水生生物行為數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析過程示意圖。

圖3為在2.5ppm2,4,6-三氯酚脅迫下，青鳉魚48小時(shí)的運(yùn)動(dòng)行為變化；圖中橫坐標(biāo)為暴露時(shí)間，縱坐標(biāo)為8個(gè)平行通道青鳉魚的行為強(qiáng)度變化。

圖4為以正常無(wú)污染水體青鳉魚行為變化為對(duì)照，青鳉魚48小時(shí)的運(yùn)動(dòng)行為變化；圖中橫坐標(biāo)為暴露時(shí)間，8個(gè)平行通道青鳉魚的行為強(qiáng)度變化。

圖5為污染物濃度與水生生物行為變化的劑量效應(yīng)關(guān)系。

圖6為氨基甲酸酯類污染物-滅多威不同濃度暴露下水生生物行為變化。

具體實(shí)施方式

下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

實(shí)施例1、使用本發(fā)明提供的方法對(duì)有機(jī)污染物污染的源水進(jìn)行在線生物安全預(yù)警

本發(fā)明方法中水生生物行為數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析過程示意圖如圖2所示。

選用3-4月齡性成熟的個(gè)體青鳉魚作為受試水生生物，監(jiān)測(cè)其生物行為變化。采用8通道雙層生物行為傳感器(由中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心和無(wú)錫中科水質(zhì)環(huán)境技術(shù)有限公司聯(lián)合研制，型號(hào)為bdts-02)通過電信號(hào)以及高清攝像頭提取水生生物行為信號(hào)，采用生物綜合行為強(qiáng)度(生物綜合行為：水生生物游動(dòng)、擺鰭運(yùn)動(dòng)、呼吸運(yùn)行等各種模式運(yùn)動(dòng)的綜合，水生生物運(yùn)動(dòng)幅度越大，生物綜合行為強(qiáng)度越大)反應(yīng)其行為變化。水體的監(jiān)測(cè)條件為：被監(jiān)測(cè)水體的流速為30l/小時(shí)，濁度小于10.0ntu，監(jiān)測(cè)環(huán)境噪音低于50分貝，光照周期與自然光照一致。使用標(biāo)準(zhǔn)無(wú)污染水配置2.5ppm的2,4,6-三氯酚作為突發(fā)性的污染源。

圖3為48小時(shí)內(nèi)8通道內(nèi)青鳉魚的生物綜合行為強(qiáng)度變化圖，在2.5ppm的2,4,6-三氯酚脅迫下，青鳉魚在經(jīng)歷初期的生物綜合行為強(qiáng)度劇烈上升的過程以后，又經(jīng)歷了強(qiáng)度的劇烈下降。

圖4為青鳉魚在標(biāo)準(zhǔn)無(wú)污染水體(實(shí)驗(yàn)用水未投加有毒污染物)內(nèi)的生物綜合行為強(qiáng)度變化圖。

圖3和圖4中，橫坐標(biāo)為暴露時(shí)間，單位是小時(shí)(h)，縱坐標(biāo)為8通道青鳉魚的生物綜合行為強(qiáng)度。青鳉魚在標(biāo)準(zhǔn)無(wú)污染水體內(nèi)的生物綜合行為強(qiáng)度基本保持不變，與被監(jiān)測(cè)水體中青鳉魚的生物綜合行為強(qiáng)度進(jìn)行綜合解析：剛剛暴露于一定濃度的有毒環(huán)境時(shí)，青鳉魚的生物綜合行為強(qiáng)度明顯的高于在標(biāo)準(zhǔn)無(wú)污染水體內(nèi)的正常運(yùn)動(dòng)行為強(qiáng)度，主要為生物的逃避行為(對(duì)應(yīng)圖1中t2-t4時(shí)間段)，隨后生物綜合行為強(qiáng)度又明顯降低(對(duì)應(yīng)圖1中t4-t6時(shí)間段)。青鳉魚的主要行為學(xué)指標(biāo)的變化趨勢(shì)完全符合圖1所示的環(huán)境脅迫閾值模型。即在水環(huán)境受污染后，受試水生生物生物的生物綜合行為強(qiáng)度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)然后急劇降低(對(duì)應(yīng)圖1中的t2-t6時(shí)間段)。表明可通過受試水生生物的生物綜合行為強(qiáng)度的變化情況來實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)突發(fā)性變化的早期預(yù)警。

另外，本發(fā)明的發(fā)明人采用重金屬、農(nóng)藥等多種污染物(具體污染物見圖5中的圖例)做了同樣的試驗(yàn)。并且對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，建立了受試水生生物的逃避行為(圖1中t2-t4時(shí)間段)反應(yīng)時(shí)間(t)與污染物濃度(tu,以毒性單位表示)的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，即t＝a×tu^b。結(jié)果如圖5和圖6所示。表明生物綜合行為強(qiáng)度變化與暴露時(shí)間、環(huán)境污染物濃度直接相關(guān)，可通過受試水生生物的“逃避行為”反應(yīng)時(shí)間(t)與污染物濃度(tu,以毒性單位表示)之間的計(jì)量效應(yīng)關(guān)系對(duì)被監(jiān)測(cè)水體進(jìn)行污染物濃度預(yù)警。