CN102109512A - 一种检测水质毒性的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种检测水质毒性的装置及方法，包括恒浊培养系统，处理反应池，对照反应池，无菌空气入口装置，计算机分析处理系统。本发明由于采用通过检测密闭体系中空气的氧含量变化来检测水质毒性的装置及方法，利用恒浊器的原理发酵测试菌，为检测提供恒定浓度的发酵菌液，结果重现性好；可搭配电子调控装置实现自动化；测定时间短，能实现连续在线测定；可联合多个恒浊培养系统及反应池同时进行多种测试的测定，只要筛选到优良的毒性敏感好氧菌即可，因此可以用于湖泊、水库、河流、污水处理厂等纳污水体的生物毒性的连续监测，也可应用于毒物污染事故的预警监测领域。

Description

一种检测水质毒性的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种毒性分析，特别是涉及一种检测水质毒性的装置及方法，属于环境监测领域。

背景技术

随着近代工农业的发展，自然水体中污染物的种类及数量激增，给人民群众的用水安全带来了很大的威胁。目前对水体毒性的测定主要有两类方法，一类是化学方法，另一类是生物学方法。传统的化学分析方法能定量分析污染物中主要成分的含量，但是不能直接和全面地反映各种有毒物质对环境的综合影响。生物测试能够弥补理化检测方法的不足，因此在水污染研究中，它已经成为监测和评价水体环境的重要指标。生物学毒性测试方法又可分为利用细菌和利用水生物来监测水体毒性两大类。水生物毒性试验是水毒理学的一个重要组成部分，其中包括传统的鱼类、水蚤类和藻类急、慢性实验。水生物毒性试验的一大缺点是间歇式实验，无法用于水体毒性的在线监测。用细菌来评价水体毒性是基于毒性效应对细菌的某些可见特性的作用，如细胞生长、呼吸速率、生物发光、酶活性和APT水平等的变化。细菌用来做毒性评价有以下优点：生物机体小、种群数量大、生产繁殖快、保存简单方便、试验费用低、对环境变化的反应快、生长条件便利，并且同高等动物有着类似的物理化学特性和酶反应过程。目前欧美流行的技术是基于毒性物质对特定细菌的新陈代谢具有抑制作用，而细菌的新陈代谢和氧呼吸速率或发光强度又具有相关性的原理来测量水质的综合毒性。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题的存在，提供一种基于毒性物质抑制微生物呼吸而引起水样中溶解氧变化（即细菌呼吸速率与毒性物质浓度之间的相关性）这一特性来快速可靠、实时在线监测水质毒性的检测水质毒性的装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的检测水质毒性的装置，其特征在于主要包括。

—为检测提供恒定浓度的发酵菌液的恒浊培养系统，该恒浊培养系统内设有一恒浊传感器，且该恒浊培氧系统通过驱动装置分别向处理反应池和对照反应池中供给发酵菌液；

—用于检测待测水体的细菌呼吸速率的密闭的处理反应池，该密闭的处理反应池的液面上方设有第一氧传感器；

—用于检测分析对照的纯净水的细菌呼吸速率的密闭的对照反应池，该密闭对照反应池的液面上方设有第二氧传感器；

—用于向恒浊培氧系统、处理反应池及对照反应池中供给无菌空气的无菌空气入口装置；

—用于分析检测待测水体水质的计算机分析处理系统，所述的恒浊传感器、第一氧传感器、第二氧传感器分别与计算机分析处理系统的输入输出接口连接。

本发明检测水质毒性的方法，包括以下步骤：

（S₁）、向恒浊培氧系统中注入测试菌液，根椐恒浊传感器所测得的菌液浓度确认测试菌液的加入量直到测试菌液浓度达到测试要求；

    （S₂）、自动冲洗处理反应池和对照反应池20～60s，再通过无菌空气入口装置泵入无菌空气到处理反应池和对照反应池中20～60s，再将待测水体和纯净水分别泵入到处理反应池和对照反应池中；

    （S₃）、向处理反应池和对照反应池中供入测试菌液并分别充分混合测试菌液和待测水体及纯净水，其中处理反应池和对照反应池中的混合液体积占整个反应池体积的60～80%，其余为空气体积；

    （S₄）、计算机分析处理系统利用处理反应池中的第一氧传感器和对照反应池中的第二氧传感器实时读取处理反应池和对照反应池中的氧含量读数，时间为20～35分钟，记录耗氧曲线；

     （S₅）、计算机分析处理系统依椐两个反应池中的耗氧曲线的变化，判断待测水体的毒性大小，实成本次测验，并排泄废液和重新冲洗而自动连续地进行下一次测定。

本发明由于采用通过检测密闭体系中空气的氧含量变化来检测水质毒性的装置及方法，利用恒浊器的原理发酵测试菌，为检测提供恒定浓度的发酵菌液，结果重现性好；氧传感器没有置于反应液中，能有效延长寿命且便于维护；使用磁力搅拌，可避免过多的机械装置，便于维护且利于防止杂菌污染，延长寿命；可搭配电子调控装置实现自动化；测定时间短，能实现连续在线测定；可联合多个恒浊培养系统及反应池同时进行多种测试的测定，只要筛选到优良的毒性敏感好氧菌即可，因此本方法并不局限于使用某几种测试菌，亦即相当于本方法的测试是可以升级更新的，总体而言对毒性物质的检测响应面较使用单一菌种的发光菌法要广得多，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，也可应用于毒物污染事故的预警监测领域。

以下结合附图详细描述本发明的实现。

图1是本发明的结构组成示意图。

图2是本发明所述的检测结果分析图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的一种检测水质毒性的装置，主要包括：

—为检测提供恒定浓度的发酵菌液的恒浊培养系统1，该恒浊培养系统1内设有一恒浊传感器11，且该恒浊培氧系统1通过驱动装置分别向处理反应池2和对照反应池3中供给发酵菌液；

—用于检测待测水体的细菌呼吸速率的密闭的处理反应池2，该密闭的处理反应池2的液面上方设有第一氧传感器21；

—用于检测分析对照的纯净水的细菌呼吸速率的密闭的对照反应池3，该密闭对照反应池的液面上方设有第二氧传感器31；

—用于向恒浊培氧系统1、处理反应池2及对照反应池3中供给无菌空气的无菌空气入口装置；

—用于分析检测待测水体水质的计算机分析处理系统，所述的恒浊传感器11、第一氧传感器21、第二氧传感器31分别与计算机分析处理系统的输入输出接口连接。其中上述处理反应池与待测水体连接的管路中设有一预处理装置。上述处理反应池内设有至少一个磁力搅拌装置。

 本发明检测水质毒性的方法，包括以下步骤：

（S₁）、向恒浊培氧系统1中注入测试菌液，根椐恒浊传感器11所测得的菌液浓度确认测试菌液的加入量，直到测试菌液浓度达到测试要求；

    （S₂）、自动冲洗处理反应池2和对照反应池20～60s，再通过无菌空气入口装置泵入无菌空气到处理反应池2和对照反应池3中20～60s，再将待测水体和纯净水分别泵入到处理反应池2和对照反应池3中；

    （S₃）、向处理反应池和对照反应池中供入测试菌液并分别充分混合测试菌液和待测水体及纯净水，其中处理反应池2和对照反应池3中的混合液体积占整个反应池体积的60～80%，其余为空气体积；

    （S₄）、计算机分析处理系统利用处理反应池2中的第一氧传感器21和对照3反应池中的第二氧传感器31实时读取处理反应池2和对照反应池3中的氧含量读数，时间为20～35分钟，记录耗氧曲线；

     （S₅）、计算机分析处理系统依椐两个反应池中的耗氧曲线的变化，判断待测水体的毒性大小，实成本次测验，并排泄废液和重新冲洗而自动连续地进行下一次测定。

    以下结合一具体实施例描述本发明的实现方法，配置浓度分别为0.2mg/L、0.10mg/L、0.05mg/L的氯化汞标准溶液作为待测样品；接种大肠杆菌于恒浊培养系统中（培养液为牛肉膏蛋白胨培养基），待系统内菌液浓度达到测试要求后即可开始试验；先自动冲洗处理反应池和对照反应池两次，每次30s；通过无菌空气入口装置泵入空气30s；运行吸样，以1：1的比例在反应池内混合菌液及样品或对照纯化水，约60s，其中反应池体积100mL、混合反应液体积80mL，剩余为空气体积20mL；计算机分析处理系统开始通过两个氧传感器进行30min的实时读数，并记录耗氧曲线；排泄废液60s，重新冲洗进行下一测定；因此每测定一次需时约34min，每天约可连续自动测定43次，通过此方式实现在线化监测。本试验中每浓度氯化汞样品测定3次，以作平均值作图。计算机分析处理系统根据反应池内30min的耗氧下降值，判断样品的毒性大小。结果如图2所示。

Claims (4)

1.一种检测水质毒性的装置，其特征在于主要包括：

—为检测提供恒定浓度的发酵菌液的恒浊培养系统（1），该恒浊培养系统（1）内设有一恒浊传感器（11），且该恒浊培氧系统（1）通过驱动装置分别向处理反应池（2）和对照反应池中供给发酵菌液；

—用于检测待测水体的细菌呼吸速率的密闭的处理反应池（2），该密闭的处理反应池（2）的液面上方设有第一氧传感器（21）；

—用于检测分析对照的纯净水的细菌呼吸速率的密闭的对照反应池（3），该密闭对照反应池的液面上方设有第二氧传感器（31）；

—用于向恒浊培氧系统（1）、处理反应池（2）及对照反应池（3）中供给无菌空气的无菌空气入口装置；

—用于分析检测待测水体水质的计算机分析处理系统，所述的恒浊传感器（11）、第一氧传感器（21）、第二氧传感器（31）分别与计算机分析处理系统的输入输出接口连接。

2.根据权利要求1所述检测水质毒性的装置，其特征在于上述处理反应池与待测水体连接的管路中设有一预处理装置。

3.根据权利要求1所述检测水质毒性的装置，其特征在于上述处理反应池内设有至少一个磁力搅拌装置。

4.一种利用上述任一权利要求所述的检测水质毒性的装置检测水质毒性的方法，其特征在于包括以下步骤：

（S₁）、向恒浊培氧系统（11）中注入测试菌液，根椐恒浊传感器（11）所测得的菌液浓度确认测试菌液的加入量，直到测试菌液浓度达到测试要求；

    （S₂）、自动冲洗处理反应池（2）和对照反应池（3）20～60s，再通过无菌空气入口装置泵入无菌空气到处理反应池（2）和对照反应池（3）中20～60s，再将待测水体和纯净水分别泵入到处理反应池（2）和对照反应池中（3）；

    （S₃）、向处理反应池和对照反应池中供入测试菌液并分别充分混合测试菌液和待测水体及纯净水，其中处理反应池（2）和对照反应池（3）中的混合液体积占整个反应池体积的60～80%，其余为空气体积；

    （S₄）、计算机分析处理系统利用处理反应池（2）中的第一氧传感器（21）和对照反应池（3）中的第二氧传感器（31）实时读取处理反应池（2）和对照反应池（3）中的氧含量读数，时间为20～35分钟，记录耗氧曲线；

     （S₅）、计算机分析处理系统依椐两个反应池中的耗氧曲线的变化，判断待测水体的毒性大小，实成本次测验，并排泄废液和重新冲洗而自动连续地进行下一次测定。

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