[发明专利]多通道发光细菌在线水质毒性监测装置及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种可快速在线检测水质毒性的监测装置及监测方法，这种监测装置可以用于湖泊、水库、河流、污水处理厂等纳污水体的生物毒性的连续监测，也可以用于毒物污染事故的预警，属于环境监测领域。

背景技术

近年来，有毒物质的种类逐渐增多，排放总量持续增加，由此引起的环境危害逐渐加大。为了加强河水及饮用水保护、工业废水排放等方面的管理力度，国际上纷纷出台相关规定，要求在2007年～2010年实现水质毒性控制。我国为了保障水源水质安全，也将在近年把水质毒性纳入控制标准。目前，生物毒性实验方法主要包括分子水平、细胞水平和生物体水平三个层次。其中生物体水平实验材料有鱼类、无脊椎生物、植物等，具有可靠性强、使用广泛、有历史数据、能表达出水样中实际毒性的优点，但是对试验生物的种系及体重要求苛刻、假阳性高，也不利于实现现场监测。而分子水平的材料主要如DNA、P450等，这种方法能较为准确的反应某类毒性效应，但由于具有一定的选择性而不利于总毒性表征。随着环境微生物学的发展，研究者多采用微生物(如发光细菌、硝化细菌、活性污泥等)作为生物敏感物质，分析水样毒性。其中发光细菌因为其较高的灵敏度和操作的简便性，适合用于在线分析应用领域。

发光菌毒性试验是近年来国内外在生物急性毒性和遗传毒性监测方面的研究成果。国外从六十年代中期开始研究用发光细菌监测环境污染，八十年代以来美国的贝克曼仪器公司开发了Microtox技术，并研制了实验室分析用测试仪器和配套试剂(费希弧菌)。我国在九十年代也把发光细菌法列入国家标准(GT/T15441-1995)。上述方法均采用费希弧菌或明亮发光杆菌T3小种的相对发光强度进行检验，测量过程需人工配制一系列空白溶液和标准溶液，操作复杂、耗时和繁琐。为了实现水源水和污水水质的在线监测与管理，研究单位和相关企业先后开发了一系列基于发光细菌的在线分析设备。

根据发光细菌活性控制方法的不同，基于发光细菌的在线毒性分析技术主要分为两类，(1)发光细菌连续培养型，(2)发光细菌在线复苏型。前者的代表如MicroLAN公司研制的TOXControl在线毒性分析仪，该仪器采用注射泵驱动参考通道和检测通道的细菌，把冻存的发光菌依次泵入复苏池和检测池中，实现检测过程自动化。后者的代表如ManBock Gu等，采用蠕动泵把培养基连续泵入含有发光菌母液的培养池中，同时不断抽取新鲜菌液至检测池实现毒物检测。

我国近年来也出现了类似技术，如2002年庄峙厦等人研究的发光菌水质毒性监测传感装置采用恒化培养方法，考虑了流速对发光菌活性的影响。另外如2005年黄静等研制的城市污水生物毒性在线自动分析仪，采用单一检测仓方式，建立多次试样混合，清洗的自动化控制技术。

但是上述这些技术没有考虑实际检测环境中水中复杂基质对于检测方法的影响，造成这一技术在实际应用中遇到很大障碍。这种影响来源3个方面：(1)实际纳污水体的样本中的悬浮物以及浊度等因素，会对光学探头的检测结果产生较大影响，造成检测误差甚至错误；(2)水样中的细菌会在检测过程中生长，从而抑制发光细菌的活性，造成假阳性。环境温度、水的盐度等条件也会通过影响发光细菌活性造成检测偏差；(3)实际水环境中有毒污染物质差别大、种类多，即使是具有广谱性的发光细菌也不能全面反映这些污染物的生态毒性。因此仪器中仅仅选用一种发光细菌作为指示细菌，会造成检测结果出现假阴性的现象。目前，国际上已经相继开发出20余种新型发光细菌，这些新菌种都有各种适用的有毒污染物类型和纳污水体类型。由于现有设备没有充分考虑这种细菌的差异性，不能同时利用多种发光菌。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种是一个可以采用多种指示发光细菌分析污染物生态毒性的多通道发光细菌在线水质毒性监测装置及监测方法。它主要通过检测组件模块设计，实现发光细菌抑制过程的精确控制和检测，通过多个检测组件的并行工作，实现多通道检测。通过同一的水样预处理模块，屏蔽水中干扰因素，调整水质，实现仪器稳定可靠工作。