CN108195827B - 一种双窗口水质毒性分析检测装置及其检测方法 - Google Patents

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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
    • G01N21/763—Bioluminescence

Abstract

一种双窗口水质毒性分析检测装置及其检测方法，本发明涉及环境保护领域与生化安全领域，具体涉及一种双窗口水质毒性分析检测装置及其检测方法。本发明要解决目前发光菌水质检测设备耗时长，成本高的技术问题。该装置包括测定管、下方光纤准直器、上方光纤准直器、光传输装置、光敏传感器、采样器、控制计算机、密闭容器和容器顶盖；其中密闭容器上方设置容器顶盖，上方光纤准直器固定在容器顶盖的顶部内侧，下方光纤准直器固定在密闭容器的底部内侧。本发明装置消除了单一检测窗口无法解决的发光菌上浮造成的误差，曲线波动小，进入稳定快；检测窗口上下设置，反应体积少，自发光菌使用量少；误差小，检测结果准确。本发明用于水质毒性分析检测。

Description

一种双窗口水质毒性分析检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及环境保护领域与生化安全领域，具体涉及一种双窗口水质毒性分析检测装置及其检测方法。
背景技术
水体中的污染物种类繁多，不仅会破坏生态环境，而且会威胁人身健康；此外，水源地、饮水系统在战争、恐怖袭击或者事故时，也面临多方面的威胁。
现阶段的基于发光菌的毒性分析方法与仪器，在使用的过程中，具有以下问题：
第一、发光菌普遍属于兼性菌，因此在消耗掉与被测物质混合带入的氧之后，会渐渐上浮到液面附近以获得氧气，从而使原本均匀分布的菌体在纵向渐渐呈现不同菌密度分布。目前市场上的发光菌水质检测设备的检测窗口，都设置在侧面下方，即使在没有有毒物质混合的时候，也会测得很大的信号变化，因此要等约15分钟才能稳定，这大大增加了检测所需时间。
第二、因为发光菌信号弱，所以现有方法普遍采用增大发光菌用量，以增加发光强度，但是增加了设备的使用成本；实际实验表明，增加菌密度与光信号增强并非是线性的。因为菌体自身的存在，反应池内液体透过率变差，起作用的只是外层菌体，所以整体效率并不因增大菌量而效果显著。
发明内容
本发明要解决目前发光菌水质检测设备耗时长，成本高的技术问题，而提供一种双窗口水质毒性分析检测装置及其检测方法。
一种双窗口水质毒性分析检测装置，包括测定管、下方光纤准直器、上方光纤准直器、光传输装置、光敏传感器、采样器、控制计算机、密闭容器和容器顶盖；其中密闭容器上方设置容器顶盖，上方光纤准直器固定在容器顶盖的顶部内侧，下方光纤准直器固定在密闭容器的底部内侧，下方光纤准直器的外壁与密闭容器的内壁紧密贴合，上方光纤准直器的外壁与容器顶盖的内壁紧密贴合，下方光纤准直器和上方光纤准直器之间设置测定管，且上方光纤准直器对准测定管的正上方，下方光纤准直器对准测定管的正下方，下方光纤准直器和上方光纤准直器测出的光信号通过光传输装置汇入光敏检测器，光敏检测器连接采样器，采样器连接控制计算机。
所述的一种双窗口水质毒性分析检测装置的检测方法，具体按以下步骤进行：
取出测定管，将发光菌和被检测物质混合均匀的反应液，放入测定管中，然后关闭容器顶盖，启动光敏检测器，下方光纤准直器和上方光纤准直器将获得的光信号通过光传输装置汇入光敏检测器，控制计算机记录发光强度随时间变化曲线。
本发明的有益效果是：
第一、由于本发明自发光菌水质检测分析设备将检测窗口分别设置在下方和上方，并通过双芯光纤求和，因此，同现有的检测设备相比，消除了单一检测窗口无法解决的发光菌上浮造成的误差，曲线波动更小，进入稳定更快；
第二、检测窗口上下设置，即使在反应液体少时，也会获得足够多的光通量，信号更强，因此反应体积可以很小，自发光菌使用量可以很少，节约了使用成本；另外，菌纵向运动产生的误差也更小，因此检测结果更准确。
单一检测器的稳定时间约15分钟，而采用本发明的检测装置及方法的稳定时间仅约为5分钟；而且检测信号强度更高。
本发明用于水质毒性分析检测。
附图说明
图1为实施例一所述一种双窗口水质毒性分析检测装置的结构示意图；
图2为对比实验检测曲线图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种双窗口水质毒性分析检测装置，该装置包括测定管1、下方光纤准直器2、上方光纤准直器3、光传输装置、光敏传感器5、采样器6、控制计算机7、密闭容器8和容器顶盖9；其中密闭容器8上方设置容器顶盖9，上方光纤准直器3固定在容器顶盖9的顶部内侧，下方光纤准直器2固定在密闭容器8的底部内侧，下方光纤准直器2的外壁与密闭容器8的内壁紧密贴合，上方光纤准直器3的外壁与容器顶盖9的内壁紧密贴合，下方光纤准直器2和上方光纤准直器3之间设置测定管1，且上方光纤准直器3对准测定管1的正上方，下方光纤准直器2对准测定管1的正下方，下方光纤准直器2和上方光纤准直器3测出的光信号通过光传输装置汇入光敏检测器5，光敏检测器5连接采样器6，采样器6连接控制计算机7。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：光传输装置为双芯光纤4，双芯光纤4为分叉光纤，两个分支分别连接下方光纤准直器2和上方光纤准直器3，主干与光敏传感器5连接。其它与具体实施方式一二相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：光传输装置为反射镜或者耦合器。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：测定管1为透明材质。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：密闭容器8和容器顶盖9均为不透光材质。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：具体实施方式一所述的一种双窗口水质毒性分析检测装置的检测方法，具体按以下步骤进行：
取出测定管1，将发光菌和被检测物质混合均匀的反应液，放入测定管1中，然后关闭容器顶盖9，启动光敏检测器5，下方光纤准直器2和上方光纤准直器3将获得的光信号通过光传输装置汇入光敏检测器5，控制计算机7记录发光强度随时间变化曲线。
采用以下实施例和对比实验验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种双窗口水质毒性分析检测装置，该装置包括测定管1、下方光纤准直器2、上方光纤准直器3、光传输装置、光敏传感器5、采样器6、控制计算机7、密闭容器8和容器顶盖9；其中密闭容器8上方设置容器顶盖9，上方光纤准直器3固定在容器顶盖9的顶部内侧，下方光纤准直器2固定在密闭容器8的底部内侧，下方光纤准直器2的外壁与密闭容器8的内壁紧密贴合，上方光纤准直器3的外壁与容器顶盖9的内壁紧密贴合，下方光纤准直器2和上方光纤准直器3之间设置测定管1，且上方光纤准直器3对准测定管1的正上方，下方光纤准直器2对准测定管1的正下方，下方光纤准直器2和上方光纤准直器3测出的光信号通过光传输装置汇入光敏检测器5，光敏检测器5连接采样器6，采样器6连接控制计算机7。
其中，光传输装置为双芯光纤4，双芯光纤4为分叉光纤，两个分支分别连接下方光纤准直器2和上方光纤准直器3，主干与光敏传感器5连接。
所述的一种双窗口水质毒性分析检测装置的检测方法，具体按以下步骤进行：
取出测定管1，将发光菌和被检测物质混合均匀的反应液，放入测定管1中，然后关闭容器顶盖9，启动光敏检测器5，下方光纤准直器2和上方光纤准直器3将获得的光信号通过光传输装置汇入光敏检测器5，控制计算机7记录发光强度随时间变化曲线。
对比实验：
采用实施例一所述的一种双窗口水质毒性分析检测装置；取出测定管1，将发光菌和磷酸缓冲盐溶液混合均匀的反应液，放入测定管1中，然后关闭容器顶盖9，启动光敏检测器5，下方光纤准直器2和上方光纤准直器3将获得的光信号通过光传输装置汇入光敏检测器5，控制计算机7记录发光强度随时间变化曲线。(如图2曲线“A’-B’-E’”)
若将与上方光纤准直器3相连接的双芯光纤4的分支取下，并分别用遮光冒将上方光纤准直器3和取下的双芯光纤4的分支扣好，双芯光纤4的另一个分支连接下方光纤准直器2，然后关闭容器顶盖9，启动光敏检测器5，控制计算机7记录发光强度随时间变化曲线。得到下方检测曲线。(如图2曲线“A-B-C”)
若将与下方光纤准直器2相连接的双芯光纤4的分支取下，并分别用遮光冒将上方光纤准直器2和取下的双芯光纤4的分支扣好，双芯光纤4的另一个分支连接上方光纤准直器3，然后关闭容器顶盖9，启动光敏检测器5，控制计算机7记录发光强度随时间变化曲线。得到上方检测曲线。(如图2曲线“A-B-D”)
上述实施例中发光菌为青海弧菌，浓度约为107CFU/mL，测定管1内反应液体积为200微升。
由图可知单一检测器的稳定时间A-C或者A-D(约15分钟)，而采用本发明的检测装置及方法的稳定时间A’-B’小于5分钟(减少了65％以上)，进入10％的稳定时间仅约为1分钟(减少90％以上)；而且检测信号强度更高。

Claims (6)

1.一种双窗口水质毒性分析检测装置，其特征在于该装置包括测定管(1)、下方光纤准直器(2)、上方光纤准直器(3)、光传输装置、光敏检测器(5)、采样器(6)、控制计算机(7)、密闭容器(8)和容器顶盖(9)；其中密闭容器(8)上方设置容器顶盖(9)，上方光纤准直器(3)固定在容器顶盖(9)的顶部内侧，下方光纤准直器(2)固定在密闭容器(8)的底部内侧，下方光纤准直器(2)的外壁与密闭容器(8)的内壁紧密贴合，上方光纤准直器(3)的外壁与容器顶盖(9)的内壁紧密贴合，下方光纤准直器(2)和上方光纤准直器(3)之间设置测定管(1)，且上方光纤准直器(3)对准测定管(1)的正上方，下方光纤准直器(2)对准测定管(1)的正下方，下方光纤准直器(2)和上方光纤准直器(3)测出的光信号通过光传输装置汇入光敏检测器(5)，光敏检测器(5)连接采样器(6)，采样器(6)连接控制计算机(7)。
2.根据权利要求1所述的一种双窗口水质毒性分析检测装置，其特征在于光传输装置为双芯光纤(4)，双芯光纤(4)为分叉光纤，两个分支分别连接下方光纤准直器(2)和上方光纤准直器(3)，主干与光敏检测器(5)连接。
3.根据权利要求1所述的一种双窗口水质毒性分析检测装置，其特征在于光传输装置为反射镜或者耦合器。
4.根据权利要求1所述的一种双窗口水质毒性分析检测装置，其特征在于测定管(1)为透明材质。
5.根据权利要求1所述的一种双窗口水质毒性分析检测装置，其特征在于密闭容器(8)和容器顶盖(9)均为不透光材质。
6.如权利要求1所述的一种双窗口水质毒性分析检测装置的检测方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
取出测定管(1)，将发光菌和被检测物质混合均匀的反应液，放入测定管(1)中，然后关闭容器顶盖(9)，启动光敏检测器(5)，下方光纤准直器(2)和上方光纤准直器(3)将获得的光信号通过光传输装置汇入光敏检测器(5)，控制计算机(7)记录发光强度随时间变化曲线。
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