DE4110877C1 - Continuous monitoring of pollutant concn. in water ways - by measuring activity of live small crustaceans of Daphnia magna which generate pulses as they pass photoelectric cell - Google Patents
Continuous monitoring of pollutant concn. in water ways - by measuring activity of live small crustaceans of Daphnia magna which generate pulses as they pass photoelectric cellInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum laufenden Überwachen der Schadstoffkonzentration in Wassern mittels lebender Kleinkrebse der Art Daphnia magna STRAUSS 1820, deren Aktivität innerhalb einer Meßstrecke in dem zu untersuchenden Wasser anhand gemessener Impulse, die die Kleinkrebse beim Passieren von Lichtschranken in der Meßstrecke auslösen, als Maß für die Wasserqualität ermittelt wird.The invention relates to a method for the continuous monitoring of Concentration of pollutants in water using living small crabs of the species Daphnia magna STRAUSS 1820, their activity within one Measuring distance in the water to be examined on the basis of measured Impulses that the small crabs pass through light barriers in trigger the measuring section, determined as a measure of the water quality becomes.
Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens, die aus einem mit Wasser und den lebenden Kleinkrebsen gefüllten und mit einer Meßstrecke versehenen Testgefäß und einem parallel zu diesem mit Reinwasser betriebenen Vergleichsgefäß besteht.The invention also includes an apparatus for practicing this Procedure consisting of one with water and the living crabs filled and provided with a test section and a parallel to this comparison vessel operated with pure water consists.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE-OS 29 06 194 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren zum Überwachen von Gewässern und Abwässern im Hinblick auf ihren Gehalt an Schadstoffen durch Einsatz lebender Tiere in das zu prüfende Wasser, die bei einer bestimmten Menge an Schadstoffen im Wasser ein Warnsignal auslösen, ist vorgesehen, daß eine bestimmte Anzahl von freischwimmenden Wasserorganismen in das zu prüfende Wasser eingesetzt werden, die entsprechend ihrer Bewegungsaktivität mehr oder weniger Impulse durch Passieren von entlang einer Meßstrecke aufgebauten Lichtschranken auslösen. Diese Impulse werden pro Zeiteinheit gezählt und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen, bei dessen Unterschreiten automatisch ein Warnsignal ausgelöst wird. Die aus der gleichen Schrift dazu bekannte Vorrichtung sieht ein von dem zu prüfenden Wasser durchströmtes Testbecken vor, an dem entlang einer Meßstrecke abstandsweise Lichtschranken angeordnet sind, die über Verstärker, Impulssammler und Impulsumformer mit einem Impulszähler und einem Vergleicher verbunden sind, an dem schließlich noch ein Warnsignalgeber angeschlossen ist.A generic method is known from DE-OS 29 06 194. In this known method for monitoring water and Sewage with regard to their content of pollutants Use of live animals in the water to be tested at a trigger a warning signal for a certain amount of pollutants in the water, it is intended that a certain number of free-floating Aquatic organisms are used in the water to be tested, which more or less impulses depending on their movement activity by passing along a measurement section Trigger light barriers. These impulses are per unit of time counted and compared with a predetermined target value, at the If a warning signal is triggered automatically. From The same document known device sees one of them testing water flowed through test basin, along which a Measuring distance spaced light barriers are arranged, which Amplifier, pulse collector and pulse converter with a pulse counter and are connected to a comparator, which finally has a Warning signal generator is connected.
Aus der EP 02 42 225 A2 ist eine Vorrichtung zum Feststellen der Verschmutzung von wäßrigen Lösungen bekannt, die mit einer Elektrode versehen ist, lebende Bakterien enthält, ferner Mitteln zum Aktivieren der Bakterien, einem kompatiblen Beschleuniger, der den Aktivitätsgrad der Bakterien der Elektrode anzeigt und Mittel zur Messung eines elektrischen Parameters der Elektrode zur Bestimmung der normalen Aktivität der Bakterien aufweist. Als Beschleuniger kann beispielsweise Natriumferrizyanid verwendet werden.EP 02 42 225 A2 describes a device for determining the Pollution of aqueous solutions known with a Electrode is provided, contains living bacteria, further agents to activate the bacteria, a compatible accelerator that indicates the degree of activity of the bacteria of the electrode and means for measuring an electrical parameter of the electrode Determination of the normal activity of the bacteria. As For example, accelerator sodium ferrizyanide can be used will.
Auch aus der DE-AS 25 52 082 ist eine Kontrollvorrichtung für die Wasserqualität bekannt, die aus einem von dem zu kontrollierenden Wasser durchströmten aquariumartigen, mit Wassertieren besetzten Becken besteht. An der Einlaufseite des Beckens ist eine über die gesamte Beckenbreite und Beckenhöhe reichende Prallwand vorgesehen, die an ihrer Bodenseite Einströmöffnungen für das in den die Wassertiere enthaltenen Raum einfließende Wasser aufweist. Mittel zum Beobachten der Aktivität der in das Becken eingesetzten Fische sind bei dieser Vorrichtung nicht vorgesehen.From DE-AS 25 52 082 is a control device for the Water quality known to be controlled from one of those Water flowed through aquarium-like, populated with aquatic animals Basin exists. On the inlet side of the pool is one over the full baffle wall and pool height provided, the inlet openings on the bottom for the into the Containing water contained in aquatic animals. medium to monitor the activity of the fish placed in the tank are not provided in this device.
Diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind in einigen Punkten verbesserungswürdig.These known methods and devices are in several respects in need of improvement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansprechzeit, das ist die Zeit, bis zu der sich die Impulshäufigkeit in einem engen Toleranzband sammelt, zu verkürzen.The invention has for its object the response time, that is the time up to which the pulse frequency is narrow Tolerance band gathers, shorten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Meßstrecke abwechselnd von oben und von unten so schwach beleuchtet wird, daß sich die Kleinkrebse jeweils zu der Lichtquelle hin bewegen, die gerade eingeschaltet wird. Durch das abwechselnde Einschalten einer Lichtquelle von oben bzw. von unten werden die in das Testgefäß eingesetzten lebenden Kleinkrebse, wenn die Lichtquelle nicht zu stark ist, daß sie jeweils das gesamte Wasserbad hell erleuchtet, sondern nur die Oberseite bzw. die Unterseite des Testgefäßes, zu der jeweils eingeschalteten Lichtquelle hinwandern. So wird durch Einschalten der Lichtquelle von unten eine Bewegung der Kleinkrebse im Testgefäß nach unten hervorgerufen, alle Kleinkrebse bewegen sich also aus der Meßstrecke heraus zum Boden des Testgefäßes, was für die Dauer einiger Minuten als Ruhe- und Fütterungspause genutzt werden kann. Wird dann die Lichtquelle von unten ausgeschaltet und zur Einleitung der Testphase die Lichtquelle von oben angeschaltet, bewegen sich die Kleinkrebse im Testgefäß nach oben und gelangen dabei in die Meßstrecke, wo ihre Bewegungsaktivität in Form ausgelöster Impulse aufgezeichnet werden kann. Da alle Kleinkrebse zuvor außerhalb der Meßstrecke waren, gelangen die Kleinkrebse nahezu gleichzeitig in die Meßstrecke hinein, wodurch in der Meßphase bei Beleuchtung des Testgefäßes von oben die Ansprechzeit bis zur Erreichung stabiler Meßwerte verhältnismäßig kurz ist. Durch die Art des Verfahrens wird eine strengere Selektion im Vergleich zum bekannten Verfahren zwischen geschädigten und nicht geschädigten Daphnien hergestellt, da über die ergänzende Wanderung zwischen Unter- und Oberbeleuchtung eine ungestörte Bewegungsaktivität vorausgesetzt wird.To solve this problem, the generic method proposed according to the invention that the measuring section alternately is so dimly lit from above and below that the Move small crabs to the light source that is currently is switched on. By alternately switching on one Light sources from above and below are placed in the test vessel used living crabs when the light source is not too it is strong that it illuminates the entire water bath brightly, but only the top or bottom of the test tube the light source that is switched on. So through Switching on the light source from below a movement of the small crabs Caused in the test tube, move all small crabs out of the test section to the bottom of the test vessel, what used for a few minutes as a rest and feeding break can be. Then the light source is switched off from below and the light source switched on from above to initiate the test phase, the small crabs move upwards in the test vessel and arrive thereby in the measuring section, where their movement activity in the form triggered pulses can be recorded. Because all small crabs the small crabs arrive before they were outside the measuring section almost simultaneously into the measuring section, which in the Measurement phase when the test vessel is illuminated from above the response time is relatively short until stable measured values are reached. Due to the nature of the procedure, a stricter selection in the Comparison to the known method between damaged and not damaged daphnia because of the additional hike undisturbed between under and top lighting Movement activity is required.
Das Verfahren kann sinnvoll ergänzt bzw. erweitert werden durch Sensoren, die die Mobilität der Kleinkrebse während der Ruhephase im Bereich des Bodensiebes erkennen.The procedure can be meaningfully supplemented or expanded by Sensors that monitor the mobility of small crabs during the resting phase recognize in the area of the bottom sieve.
Über den Vergleich zwischen Ruhe- und Testphase aus beiden Testgefäßen können zusätzliche Informationen gewonnen werden.About the comparison between rest and test phase from both Additional information can be obtained from test vessels.
Um die Meßergebnisse vor weiteren Ungenauigkeiten zu befreien, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß Jungtiere und Schwebstoffe durch einen Überlauf ständig weggeschwemmt werden. Die zur Messung verwendeten lebenden Kleinkrebse vermehren sich im Laufe ihres Einsatzes im Testgefäß nämlich beträchtlich, und die dadurch erzeugten Jungtiere verändern durch ihre zusätzliche Bewegungsaktivität die Meßergebnisse bei aufeinanderfolgenden Messungen. Ebenso werden die Meßergebnisse durch eingeschwemmte Schwebstoffe verfälscht. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene fortlaufende Entfernen der Jungtiere und Schwebstoffe aus dem Testgefäß durch einen Überlauf wird dafür gesorgt, daß die Meßergebnisse von Ungenauigkeiten befreit werden, die auf diesen Ursachen beruhen.In order to free the measurement results from further inaccuracies according to a preferred embodiment of the invention Process proposed that young animals and suspended matter through an overflow is constantly washed away. The one for measurement used small crabs multiply in the course of their Considerable use in the test vessel, and the result generated young animals change through their additional Movement activity the measurement results in successive Measurements. The measurement results are also washed in by Adulterated suspended matter. By the provided according to the invention continuous removal of the young animals and suspended matter from the Test vessel through an overflow ensures that the Measurement results are freed from inaccuracies based on this Causes are based.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist Merkmale auf, die zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich sind. So ist das Testgefäß mit einem Bodenzulauf für Testwasser und Futter ausgerüstet, weist im oberen Teil die Meßstrecke, darüber den Siebeinsatz und darüber den Überlauf auf. Der obere Siebeinsatz begrenzt den Aufenthaltsabschnitt für die Kleinkrebse nach oben, ein weiterer Siebeinsatz begrenzt den Abschnitt nach unten. Ferner sind Lichtquellen für die Beleuchtung von oben und von unten vorgesehen.The device according to the invention has features that Exercise of the method according to the invention are required. So is the test vessel with a bottom inlet for test water and feed equipped, has the measuring section in the upper part, the Sieve insert and overflow on. The top strainer limits the length of stay for the small crabs, another sieve insert limits the section downwards. Further are light sources for lighting from above and below intended.
Damit die Beleuchtung nicht zu stark wird, sind gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Deckel des Testgefäßes Öffnungen vorgesehen, durch die Licht von der oberen Lichtquelle in das Testgefäß hindurchtritt, welches in einen abgedunkelten Raum, eine Kammer oder ein weiteres Gefäß, gestellt ist. Die Öffnungen im Deckel verhindern eine zu starke Beleuchtung des Testgefäßinneren, die den angestrebten Erfolg zunichte machen würde.So that the lighting does not become too strong, according to one advantageous embodiment of the device according to the invention Lid of the test vessel provided openings through which light from the upper light source into the test vessel, which in a darkened room, a chamber or another vessel, is posed. The openings in the lid prevent it from being too strong Illumination of the test tube interior, which shows the desired success would nullify.
Eine geringe Bauhöhe wird erreicht, indem man die Meßstrecke dicht unterhalb des oberen Siebeinsatzes und diesen kurz unterhalb des Überlaufs anordnet. Eine einfache Anbringung und guten Aufbau der Meßstrecke erreicht man, indem das Testgefäß mit rechteckigem, insbesondere quadratischem Querschnitt ausgeführt wird. Die Lichtschranken können dann an gegenüberliegenden Seitenflächen des Gefäßes angebracht werden.A low height is achieved by sealing the measuring section below the upper sieve insert and this just below the Orders overflow. Easy installation and good structure of the The measuring section can be reached by using the test vessel with a rectangular in particular square cross-section is executed. The Photoelectric sensors can then on opposite side surfaces of the Be attached to the vessel.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the invention Device shown. Show it:
Fig. 1 eine Prinzipskizze der Gesamtanlage; Figure 1 is a schematic diagram of the entire system.
Fig. 2 einen Längsschnitt und Fig. 2 is a longitudinal section and
Fig. 3 einen Querschnitt des Testgefäßes. Fig. 3 shows a cross section of the test vessel.
In einem geschlossenen Gehäuse 1 sind im abgedunkelten Innenraum das Testgefäß 2 und ein Vergleichsgefäß 3 mit allen Anschlüssen und Meßeinrichtungen sowie Lichtquellen untergebracht, wie in Fig. 1 angedeutet ist.In a closed housing 1 , the test vessel 2 and a comparison vessel 3 with all connections and measuring devices and light sources are accommodated in the darkened interior, as indicated in FIG. 1.
Das Testgefäß 2 besteht gemäß den Fig. 2 und 3 aus einem im Querschnitt rechteckigen oder quadratischen Behälter 4, an dessen Boden ein Zulauf 5 für Testwasser und Futtermittel angeschlossen ist. Von unten wird das Testgefäß 2 durch eine Lichtquelle 6 periodisch beleuchtet. Im Bodenbereich des Behälters 4 ist ferner ein Siebeinsatz 7 angeordnet, der verhindert, daß die in dem Behälter 4 eingesetzten lebenden Kleinkrebse 9 in den Zulauf 5 gelangen können. Der Aufenthaltsraum der Kleinkrebse 9 in dem Behälter 4 ist nach oben durch einen weiteren Siebeinsatz 10 begrenzt. Der Behälter 4 ist bis zum oberen Überlauf 8 mit Testwasser gefüllt. Eine Wassermenge, die der durch den Zulauf 5 laufend zugeführten entspricht, läuft über den Überlauf 8 aus dem Behälter 4 über und wird durch eine daran angeschlossene Leitung 11 abgeführt.According to FIGS . 2 and 3, the test vessel 2 consists of a container 4 which is rectangular or square in cross section, to the bottom of which an inlet 5 for test water and feed is connected. The test vessel 2 is periodically illuminated from below by a light source 6 . In the bottom area of the container 4 there is also a sieve insert 7 which prevents the living small crabs 9 inserted in the container 4 from being able to get into the inlet 5 . The space of the small crabs 9 in the container 4 is limited at the top by a further sieve insert 10 . The container 4 is filled with test water up to the upper overflow 8 . A quantity of water which corresponds to that continuously supplied through the inlet 5 runs over the overflow 8 from the container 4 and is discharged through a line 11 connected to it.
Die Maschenweite des oberen Siebeinsatzes 10 wird derart gewählt, daß die zur Messung benötigten lebenden Kleinkrebse 9 nicht passieren können, jedoch Schwebstoffe und Jungtiere.The mesh size of the upper sieve insert 10 is selected such that the living small crabs 9 required for the measurement cannot pass, but suspended matter and young animals.
Kurz unterhalb des Siebeinsatzes 10 ist an gegenüberliegenden Seiten des Behälters 4 eine Mehrzahl von die Meßstrecke 12 bildenden Lichtschranken angeordnet, welche von den lebenden Kleinkrebsen 9 während der Testphase passiert werden. Shortly below the sieve insert 10 , a plurality of light barriers forming the measuring section 12 are arranged on opposite sides of the container 4 , which are passed by the living small crabs 9 during the test phase.
Die dabei ausgelösten Impulse werden durch elektrische Geräte aufgezeichnet, summiert und mit Sollwerten verglichen. Aus dem Vergleich mit am benachbart aufgestellten Vergleichsgefäß 3 ermittelten Werten wird die Wasserqualität bestimmt.The pulses triggered are recorded by electrical devices, summed up and compared with setpoints. The water quality is determined from the comparison with the values determined on the comparison vessel 3 set up adjacent.
In dem Deckel 13 des Testgefäßes 2 sind Öffnungen 14 vorgesehen, durch die das von einer oberen Lichtquelle 15 ausgesandte Licht von oben in den Behälter 4 des Testgefäßes 2 gedämpft hineinstrahlt. Dadurch wird verhindert, daß das Wasser in dem Behälter 4 so stark erleuchtet wird, daß die darin befindlichen Kleinkrebse 9 keine Richtungsorientierung bekommen.Openings 14 are provided in the lid 13 of the test vessel 2 , through which the light emitted by an upper light source 15 radiates from above into the container 4 of the test vessel 2 . This prevents the water in the container 4 from being illuminated to such an extent that the small crabs 9 located therein do not get any directional orientation.
Beim Einschalten der Lichtquelle 6 im Bodenbereich des Testgefäßes 2 werden die Kleinkrebse 9 in der Ruhe- und Fütterungspause in Richtung auf den unteren Siebeinsatz 7 gelockt, wie in Fig. 2 angedeutet ist. Wenn dann die Lichtquelle 6 ausgeschaltet und die Lichtquelle 15 zur Beleuchtung des Testgefäßes 2 von oben eingeschaltet wird, wandern die Kleinkrebse 9 in Richtung auf diese obere Lichtquelle 15 und gelangen dabei in den Bereich der Meßstrecke 12 im oberen Teil des Testgefäßes 2. Dabei lösen sie Impulse an den Lichtschranken aus, die aufgenommen und ausgewertet werden.When the light source 6 in the bottom area of the test vessel 2 is switched on , the small crabs 9 are lured towards the lower sieve insert 7 during the resting and feeding break, as indicated in FIG. 2. If the light source 6 is then switched off and the light source 15 for illuminating the test vessel 2 is switched on from above, the small crabs 9 migrate in the direction of this upper light source 15 and thereby reach the area of the measuring section 12 in the upper part of the test vessel 2 . In doing so, they trigger pulses on the light barriers, which are recorded and evaluated.
Die Beleuchtung des Testgefäßes 2 erfolgt periodisch, abwechselnd einmal von oben und einmal von unten. Die Dauer der beiden Phasen und die Periodendauer können nach Belieben eingestellt und geändert werden, sie werden in der Regel einige Minuten betragen. Dabei muß die Dauer der Testphase jedenfalls so lang sein, bis sich die Meßergebnisse stabilisiert haben.The test vessel 2 is illuminated periodically, alternately once from above and once from below. The duration of the two phases and the duration of the period can be set and changed as desired, they will usually be a few minutes. The duration of the test phase must be long enough until the measurement results have stabilized.
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