[发明专利]一种水华蓝藻模拟实验监测系统及方法

说明书

本发明提供了一种水华蓝藻模拟实验监测系统，包括：培养装置，用于盛放含有休眠期蓝藻的底泥及取样点水体；多个成像装置，均匀逐层地布置于培养装置的侧壁外，用于拍摄培养装置内位于不同水体层中的蓝藻在不同时间点的生长图像；远程监测装置，与成像装置连接，用于接收和处理成像装置传送的图像并获得水华爆发过程中位于不同水体层的蓝藻絮凝体在不同时间点的特征参数。本发明还提供了一种水华蓝藻模拟实验监测方法。本发明提供的水华蓝藻模拟实验监测系统，可以快速、全面掌握水华蓝藻的爆发信息，了解其爆发机理。

技术领域

本发明涉及水生植物模拟生长领域，特别涉及一种水华蓝藻模拟实验监测系统及方法。

背景技术

目前，藻类水华是最为突出的世界性水环境问题之一，且随着全球经济的发展和人类活动影响的扩大而日趋严重。我国水华蓝藻现象尤为严重，大多数河流、湖泊甚至水库中都不同程度地有水华的发生，太湖、滇池、巢湖等湖泊水华爆发更是时有出现。水华蓝藻现象大面积、长时间频发，不仅破坏了湖泊功能和生态环境，而且威胁着人体健康及生活饮用水的安全，己成为困扰中国经济持续发展的主要环境问题之一。但是目前，人们对水华蓝藻的形成机理尚不完全明确，还处于深入探索阶段。

蓝藻之所以形成水华的优势种，是它们都具有一种调节细胞沉降的结构—伪空胞，通过动态调节伪空胞内的气囊数与体积，使蓝藻能够控制它的浮力。基于其独特的生理特征(譬如细胞分泌的胞外多糖导致的细胞群体的形成、细胞具有伪空泡使得其具有上浮至水面的生理趋向)，在光强、温度、风浪扰动等一系列条件作用下，蓝藻通过碰撞形成絮凝大群体，并快速上浮形成表面可见水华——即水华“爆发”。一般认为水华蓝藻形成包括相互区别而又连续的四个过程：下沉和越冬(休眠)——复苏——生物量增加——聚集上浮形成水华，而了解蓝藻复苏——爆发过程在水华预警与控制中具有重要意义。

由于水华蓝藻的复苏过程相当复杂，同时因为野外监控技术的限制，对于水华蓝藻复苏和从底泥中进入水体到爆发上浮的过程仍然没有一个完整的认识。因此，在短期内水华蓝藻问题尚难得到根本解决的情况下，为了快速、全面掌握水华蓝藻爆发信息，模拟研究蓝藻异常生长的方法与装置显得尤为重要。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一种可以在实验室内模拟水华蓝藻复苏上浮过程的实验模拟监测系统，通过高分辨率显微数码成像装置分上中下三层监控并拍摄水华蓝藻复苏—形成水华的过程，计算水华爆发过程相关参数与三维模拟演示的方法。通过掌握蓝藻在水下复苏生长的过程和特点，制作模拟水华爆发的三维演示图，为进一步了解水华蓝藻复苏周期内由底泥向水中迁移的基本规律提供实验依据，了解水华形成过程中蓝藻群体在水体中迁移和具体的分层分布机制，为进一步制定预报和预防蓝藻爆发提供准确的数据和技术支持。

一种水华蓝藻模拟实验监测系统，包括：

培养装置，用于盛放含有休眠期蓝藻的底泥及取样点水体；

多个成像装置，均匀逐层地布置于所述培养装置的侧壁外，用于拍摄所述培养装置内位于不同水体层中的蓝藻在不同时间点的生长图像；

远程监测装置，与所述成像装置连接，用于接收和处理所述成像装置传送的图像并获得水华爆发过程中位于不同水体层的蓝藻絮凝体在不同时间点的特征参数。

在上述水华蓝藻模拟实验监测系统中，作为一种优选实施方式，所述蓝藻絮凝体的特征参数为蓝藻絮凝体的投影面积A、最大周长P以及最大长度L。

在上述水华蓝藻模拟实验监测系统中，作为一种优选实施方式，所述培养装置外部套设有外层夹套装置，所述培养装置和所述外层夹套装置的侧壁间留有空隙，用于水的流动以调控所述培养装置内的水体温度；优选地，所述培养装置和所述外层夹套装置的侧壁间的距离为10～15cm(比如10.5mm、11mm、12mm、13mm、14mm、14.5mm)。