[发明专利]一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的装置及方法

说明书

本发明提供一种采用微宇宙体系评价水体污染物生物有效性的装置及方法。首先构建实验装置，主要包括：环境条件控制体系、化合物给料体系和化合物暴露体系，特征在于：环境条件控制体系即人工气候培养箱，用于控制体系内环境条件；化合物给料体系和暴露体系通过蠕动泵相连，包括四种型号容器、容器支撑部件和阀门；该体系由一种或多种生物组成；生物之间可存在或不存在捕食关系。同时该发明提供评价水体污染物生物有效性的方法，可以分别对各种生物或各环境介质进行连续取样，且不同生物之间或环境介质之间不存在干扰。该装置在同步实验条件下，可研究多个介质中污染物对多个营养级生物的有效性，能更真实反映环境中污染物的赋存形态和生物有效性。

技术领域

本发明涉及环境化学领域有机污染物的环境行为，具体涉及一种微宇宙体系分析有机化合物生物富集的装置及利用其评价水体有机污染物生物有效性的方法。

背景技术

随着近现代工业化的不断发展，越来越多的有机化合物及其副产物随着生产生活过程被排放到自然水体，这其中包括很多持久性有机污染物，如全氟化合物、多环芳烃和多氯联苯等。由于它们特殊的物理化学性质(如疏水性和亲脂或亲蛋白性)，使得这些物质易于富集在水生生物体内，并产生一系列潜在的毒性风险，如生殖、发育、肝脏和免疫毒性。此外，已有的研究也表明一些持久性有机污染物还会出现生物放大现象，即污染物在体内的浓度随营养级的升高而增加，从而对高营养级水生生物和人类产生潜在的生态风险，最终可能对自然环境及生态系统造成毒害作用。

利用微宇宙技术，在室内模拟环境中污染物的生物有效性，可以有效地了解污染物在环境介质中的迁移转化过程，为相关部门建立和完善水体有机污染物的管理政策法规提供理论依据和数据支持。虽然目前有很多利用微宇宙技术对水体有机污染物进行生态风险评价的研究，但是这些评价往往只考虑温度、光照和盐度等单一环境因素，或者只是在单一水体或沉积物环境介质中对单一生物进行污染物胁迫暴露实验。实际上，各类环境因子都会对有机污染物的生物有效性产生影响，其中包括温度、光照和盐度等多个环境因素；自然水体中生物相、沉积相或水相等多个环境介质，而这些影响因子密不可分。因此，需要提供一个更能真实模拟自然水环境的微宇宙体系，同时建立一种采用微宇宙体系评价水体有机污染物生物有效性的方法。

中国专利申请公布号CN 110408517 A公开了自然淡水浮游生物微宇宙体系构建装置及方法，通过对比实际微宇宙系统运行期间的环境条件与预设环境条件间的差距，对比微宇宙体系内与自然生态系统浮游生物的种类、数量及群落多样性间的差距，判定构建实验室内自然淡水浮游生物微宇宙的设计方案是否可行。但是，该专利的微宇宙体系生物只有浮游生物，微宇宙体系环境介质为水-生物，同时没有体系暴露化合物。

中国专利申请公布号为CN 106719110 A公开了一种海洋微宇宙体系的构建方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：在容器中加入石英砂、几丁质、纤维素以及培养液，然后在容器中加入海藻以及水生动物，并经过培养，即得所述海洋微宇宙体系；其中，所述水生动物为褶皱臂尾轮虫、中华哲水蚤、鯷鱼、海洋青鱼、凡纳滨对虾的混合水生生物。该方法公开了藻类、原生生物、虾、鱼类等不同生物生活在同一空间，生物之间存在捕食关系。但是，不能实现对不同种类生物进行连续取样而不干扰其他生物的问题。

目前，亟需提供一种考虑多个环境因素与环境介质的微宇宙装置，能够同时在同步实验条件下研究多个介质中污染物对多个营养级生物的有效性的方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有研究采用的实验装置没有综合考虑温度、光照和盐度等环境因素，没有考虑生物相、沉积相或水相等多个环境介质。基于此，本发明构建了能更加真实模拟自然环境的微宇宙体系，用于对水体有机污染物进行生物有效性评价。

本发明的装置可以有效地对有机污染物进行生物有效性测试，成本低且运行简单。