CN109001401B - 一种以水生生物氨熵为指标进行水质监测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水质监测技术领域，具体涉及一种以水生生物氨熵为指标进行水质监测的方法。所述方法包括以下步骤：(1)水生生物耗氧率的测定；(2)水样中氨氮含量的测定及水生生物氨氮排泄率的计算；(3)水生生物氨熵的计算。本发明利用水生生物的氨熵对水质进行监测，可直接、准确地反应出水质的变化情况，并且对氨熵测定计算方法简单，易于实现对水质的实时监测。

Description

一种以水生生物氨熵为指标进行水质监测的方法

技术领域

本发明涉及水质监测技术领域，具体涉及一种以水生生物氨熵为指标进行水质监测的 方法。

背景技术

随着经济社会的快速发展，以及工业化城市化进程的加快，日益频繁的人类活动加剧了 江河湖泊的污染。水生生物作为水生态环境中的重要组成部分。目前，为了实现对水环境的 监测目的，通常利用水生生物群落结构的变化以及指示水生生物的生理、生化状况的变化能 够直接反映水环境变化对于生物影响和危害程度。其目的是通过对水体环境变化进行定量分 析，使得人们全面、及时地掌握被监测水环境的变化情况，从而进一步进行水环境的污染治 理。

水生生物监测是指基于生物学原理，利用指示生物对环境污染所产生的反应，实现对环 境污染的综合监测，是水环境监测的重要组成部分。该技术是充分应用了生物在收到外界胁 迫后细胞生理、生化、生长，以及种群数量、群落及生态系统的变化等。

水生物种中氨氮的排泄主要在鳃中完成。水生生物通过鳃中的水流获取水中的氧气并 排出含氮废物。淡水动物，如硬骨鱼和水生两栖动物，主要排泄氨。研究表明，淡水骨鱼 氨排泄的主要途径是氨气向下扩散到鳃上皮细胞从血液到水的分压梯度(PNH3)。然而，在大多数情况下，水生生物可以控制总血浆氨浓度以及鳃边界层水的血浆pH和pH值，以 确保足够的氨排泄。氨排泄可以防止生物酸中毒，并有助于生物体保存钠。由于高毒性， 氨对养鱼场构成了巨大威胁。因此，有必要研究水生生物的氨氮排泄率(AE)。

由于来自淡水鱼的大部分氮是氨的形式，因此通过测量氨排泄率可以获得合理的蛋白 质降解模式。根据标准代谢理论，氨排泄可能与氧消耗有关。氧耗率(OC)和氨氮排泄率 的综合分析可以指示呼吸与代谢底物(碳水化合物和脂质)和氨基酸脱氨作用之间的关系。 通过氨商(AQ)可以了解鱼蛋白的典型成分和代谢。基于对鱼蛋白的典型组分和代谢的理 解，NQ的值为0.27，表明代谢底物是完全蛋白质。

在水质监测中，若只通过耗氧率或氨氮排泄率对水质进行监测，数据波动大，无法很 好的观察到水生生物的生理指标变化。因此亟需一种稳定的、可直接反应水质变化的监测 指标以及对水质进行监测的方法。

发明内容

本发明的主要目的是，提供一种以水生生物氨熵作为指标进行水质监测的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明第一个方面，提供水生生物氨熵在水质监测中的应用。

在正常情况下，生物的氨熵出于稳定状态，当生物受到胁迫时，氨熵会出现大的波动， 这个变化特征有利于实现生物的实时在线预警系统。并且，利用氨熵进行监测可以评估生 物的代谢底物变化。

本发明第二个方面，提供一种以水生生物氨熵为指标监测水质的方法，包括以下步骤：

(1)水生生物耗氧率的测定；

(2)水样中氨氮含量的测定及水生生物氨氮排泄率的计算；

(3)水生生物氨熵的计算。

优选地，步骤(1)水生生物耗氧率的测定方法包括：

接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度，采用带权重的至少三个奇数个 斜率的平均值计算氧气浓度随时间变化的斜率；

选择接收的氧气浓度数据计算耗氧率时使用的数据量范围；

根据氧气浓度随时间变化的斜率和数据量范围的函数，计算一次测量时间内的氧气浓 度和时间的平均斜率；

根据一次测量时间内的氧气浓度和时间的平均斜率、在水中的水生生物体积、重量以 及水生生物新陈代谢测定仪器的呼吸室体积的函数计算水生生物耗氧率VO₂。

优选地，步骤(1)水生生物耗氧率的测定方法中，权重值根据计算斜率的平均值的个 数确定，当个数n为2i+1时，权重的个数为i，且权重值为以i为首项递减1的递减序列。

本发明采用加权重的方式进行计算，确保了耗氧率计算的精确。

优选地，步骤(1)水生生物耗氧率的测定方法中，根据接收水生生物新陈代谢测定仪 器测定水中的氧气浓度的采样时间间隔、一次测量时间和CircFraction参数的函数计算选择 接收的氧气浓度数据计算耗氧率时使用的数据量范围。

优选地，步骤(2)水样中氨氮含量的测定方法包括：水质自动取样器对水质进行取样， 采用Nessler比色法测定水样中氨氮含量。

进一步优选地，步骤(2)水样中氨氮含量的测定方法，具体为：

(i)使用两个容量为10ml的试管，一个用纯水填满，另一个用水样品填满，将两种水 加入反应管中；

(ii)向每个管中加入1毫升N3试剂；

(iii)向步骤(ii)每个管中继续加入1毫升N2试剂；

(iv)将步骤(iii)每个试管静置10分钟后摇匀，然后比色读数，计算氨氮含量。

优选地，步骤(2)水生生物氨氮排泄率的计算方法，采用以下式进行计算：

其中VN是生物的氨氮排泄率，DNi是每2小时水体的氨氮浓度，DN₀表示纯水的氨氮浓度，V表示水箱体积，m为生物的质量，t是实验时间。

优选地，步骤(3)水生生物氨熵的计算方法，采用下式进行计算：

其中，AQ是水生生物氨熵，VN是生物的氨氮排泄率，VO₂是水生生物耗氧率。

本发明第三个方面，提供一种以水生生物氨熵为指标监测水质的系统，包括水生生物 新陈代谢测定仪器和终端设备；

所述水生生物新陈代谢测定仪器采集水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓 度，并传输至所述终端设备；

所述终端设备，采用互联网终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用 于实现各项指令，计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并 执行一种水生生物氨熵的计算方法：

接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度，采用带权重的至少三个奇数个 斜率的平均值计算氧气浓度随时间变化的斜率；

选择接收的氧气浓度数据计算耗氧率时使用的数据量范围；

根据氧气浓度随时间变化的斜率和数据量范围的函数，计算一次测量时间内的氧气浓 度和时间的平均斜率；

根据一次测量时间内的氧气浓度和时间的平均斜率、在水中的水生生物体积、重量以 及水生生物新陈代谢测定仪器的呼吸室体积的函数计算水生生物耗氧率VO₂；

接受水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氨氮浓度，采用下式计算氨氮排泄率VN：

其中VN是生物的氨氮排泄率，DNi是每2小时水体的氨氮浓度，DN0表示纯水的氨氮浓度，V表示水箱体积，m为生物的质量，t是实验时间；

根据计算得到的水生生物耗氧率VO₂和氨氮排泄率VN，采用下式计算水生生物氨熵 AQ：

其中，AQ是水生生物氨熵，VN是生物的氨氮排泄率，VO₂是水生生物耗氧率。

在不同的环境下，水生生物的新陈代谢状况不同，尤其是耗氧率和氨氮怕泄率会受到 很大的影响。利用氨熵不但可评估生物的代谢底物变化，本发明意外发现，在正常情况下， 生物的氨熵出于稳定状态，当生物受到胁迫时，氨熵会出现大的波动，而这个变化特征有 利于实现生物的实时在线预警系统。因此以水生生物氨熵为指标对水质进行监测，可直接、 准确地反应出水质的变化，从而克服了水质监测需分析多种指标，在线检测复杂，检测时 间久等缺陷。

本发明取得的有益效果：

(1)本发明利用水生生物的氨熵对水质进行监测，可直接、准确地反应出水质的变化 情况，并且对氨熵测定计算方法简单，易于实现对水质的实时监测。

(2)本发明采用水生生物新陈代谢测定仪器采集氨氮、氧等新陈代谢指标，可连续、 实时的在线检测，所得实验数据准确、稳定；本发明采用加权重的方式进行计算，确保了 耗氧率计算的精确；由此可知，本发明方法测定得到的生物氨熵数据准确，具有极高的实 用价值。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1水生生物新陈代谢测定仪器结构图；

图中，1.呼吸室，2.三通阀，3.溶解氧传感器，4.CO2传感器，5.液流泵，6.数字控制器， 7.数字采集器，8.压力传感器，9.温度传感器，10.盐度传感器，11.氨氮传感器，12.PH传感器， 13.磷传感器；

图2水生生物耗氧率测定方法流程图；

图3水样中氨氮含量测定流程图；

图4水生生物氨熵监测图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指 明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的 相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发 明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图 包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其 指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实 施例详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明水生生物新陈代谢测定仪器采用中国专利文献CN106053781B公开的 的一种利用水生生物新陈代谢实现在线监测环境的系统，包括设置与水箱中的呼吸室，所述 呼吸室通过管道与液流泵相连，所述液流泵通过三通阀与水箱相连，水箱中注入一定量的待 测水，水生生物放置于注满待测水的呼吸室中，液流泵为待测水的流动提供动力；三通阀与 液流泵之间的管路上设置有溶解氧检测装置及二氧化碳检测装置，所述水箱中设有用于检测 水生生物新陈代谢参数的生物信号采集装置；本发明利用在线监测技术，采用多个传感器同 时监测的方法，采集到指示新陈代谢的不同指标，根据各指标的变化情况反映水环境的变化， 从而达到了在线监测水环境的效果。如图2所示，为水生生物新陈代谢测定仪器结构图，由水 箱，呼吸室1，液流泵5，数字控制系统6，数字采集器7，三通阀2以及溶解氧传感器3、CO₂传感器4、氨氮传感器11、PH传感器12、压力传感器8、温度传感器9、盐度传感器10、磷传 感器13组成。CO₂传感器4和溶解氧传感器3分别与水管相连接，监测水生生物呼吸前后水中 O₂和CO₂的变化，氨氮传感器11、PH传感器12、温度传感器9、盐度传感器10、磷传感器13 直接放置于水箱中监测，压力传感器8能够直接监测出气压，气压能够影响水中氧气和二氧化 碳的溶解度，与水中O₂和CO₂的含量有关。所有传感器均与数据采集器相连接，数据通过采 集器传输至电脑。

实施例1水生生物耗氧率测定

图2是适用于本实施例的一种水生生物耗氧率测定方法流程图，如图2所示水生生物 耗氧率的测定方法包括：

S1.接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度，采用带权重的至少三个奇数 个斜率的平均值计算氧气浓度随时间变化的斜率；

S2.选择接收的氧气浓度数据计算耗氧率时使用的数据量范围；

S3.根据氧气浓度随时间变化的斜率和数据量范围的函数，计算一次测量时间内的氧气 浓度和时间的平均斜率；

S4.根据一次测量时间内的氧气浓度和时间的平均斜率、在水中的水生生物体积、重量 以及水生生物新陈代谢测定仪器的呼吸室体积的函数计算水生生物耗氧率VO₂。

本实验为硝酸铊暴露实验。实验材料为斑马鱼。暴露浓度为地表水浓度(0.0001mg/L)。

在该方法中，步骤S1接收采用水生生物新陈代谢测定仪器采集的数据，水生生物新陈 代谢测定仪器采集的数据的过程为在水箱中加入15L左右的曝汽水，向呼吸室中放入五条 斑马鱼，运行仪器，将整套装置中存在的气体排出，以免影响实验结果。确保仪器正常运 行后，开始采集数据，溶解氧传感器每秒输出一个数据。实验结束后，对传感器输出数据进行保存。

进一步地，在该方法中，步骤S1使用的是带权重的n个斜率(导数)的平均值作为氧气 浓度随时间变化的斜率，n可以按实际情况进行设置(n＝3、5、7、9....)，默认n＝7。例如， 表1中的数据，t表示时间，x表示浓度。将Di记为n个斜率的平均值。

表1

t<sub>i-3</sub>	x<sub>i-3</sub>
		t<sub>i-2</sub>	x<sub>i-2</sub>
t<sub>i-1</sub>	x<sub>i-1</sub>
		t<sub>i</sub>	x<sub>i</sub>
t<sub>i+1</sub>	x<sub>i+1</sub>
		t<sub>i+2</sub>	x<sub>i+2</sub>
t<sub>i+3</sub>	x<sub>i+3</sub>

当n＝3时，权重为1

当n＝5时，权重为2、1

当n＝7时，权重为3、2、1

步骤步骤S1中的权重值根据计算斜率的平均值的个数确定，当个数n为2i+1时，权重的个数为i，且权重值为以i为首项递减1的递减序列。

进一步地，在该方法中，步骤S2根据接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓 度的采样时间间隔、一次测量时间和CircFraction参数的函数计算选择接收的氧气浓度数据 计算耗氧率时使用的数据量范围。

实验数据计算时使用哪些数据进行计算,将会使用到CircFraction参数，CircFraction默 认数值为0.75，含义是数据计算时使用每次测量数据的后75％。

设数据采样时间间隔为t，一次测量(一个Circle)的时间为CircTime，CircTime可在实 验中自行设置。那么实验数据计算时使用数据量范围S(去余取整)的计算公式如下：

实验默认是每1秒测量一个数据,一次测量时间为300秒,所以一共测量300次。CircFraction默认数值为0.75，上述公式计算为225。

进一步地，在该方法中，步骤S3计算一次测量时间内的氧气浓度和时间的平均斜率 DOSlope(mg/L/s在每次实验结束后计算)，D和S的计算见(1)和(2)的公式。

其中，D_j为n个斜率的平均值，取值范围为i-s到i。

进一步地，在该方法中，步骤S4计算耗氧量(mg/kg/h),需要的参数有呼吸室体积RespirVol、动物体积FishVol和动物重量FishWeight,计算公式如下：

本实施例的上述方法可通过excel、Matlab等软件对数据进行处理，从而获得水生生物 的耗氧率。

实施例2水样中氨氮含量测定及水生生物氨氮排泄率的计算

图3水样中氨氮含量测定流程图，如图3所示水样中氨氮含量测定方法包括：

(i)使用两个容量为10ml的试管，一个用纯水填满，另一个用水样品填满，将两种水 加入反应管中；

(ii)向每个管中加入1毫升N3试剂；

(iii)向步骤(ii)每个管中继续加入1毫升N2试剂；

(iv)将步骤(iii)每个试管静置10分钟后摇匀，然后比色读数，计算氨氮含量。

水生生物氨氮排泄率的计算方法，采用以下式进行计算：

其中VN是生物的氨氮排泄率，DNi是每2小时水体的氨氮浓度，DN₀表示纯水的氨氮浓度，V表示水箱体积，m为生物的质量，t是实验时间。

实施例3一种以水生生物氨熵为指标监测水质的方法

所述方法，包括以下步骤：

(1)水生生物耗氧率的测定；具体测定方法如实施例1所述；

(2)水样中氨氮含量的测定及水生生物氨氮排泄率的计算；具体测定、计算方法如实 施例2所述；

(3)水生生物氨熵的计算；采用下式进行计算：

其中，AQ是水生生物氨熵，VN是生物的氨氮排泄率，VO₂是水生生物耗氧率。

本实验为硝酸铊暴露实验，实验材料为斑马鱼，暴露浓度为地表水浓度(0.0001mg/L)。 图4显示了对照组和T1治疗中斑马鱼AQ的连续变化。在对照组中，斑马鱼的AQ值在360 小时内稳定，从0.03变为2.2。同时，用TlNO3处理的斑马鱼的AQ从0.32变为9.32。从 图4中可以看出，AQ从第6小时开始迅速增加，表明thallim对生物体的AQ迅速产生毒 性作用。

实施例4一种以水生生物氨熵为指标监测水质的系统

所述系统包括水生生物新陈代谢测定仪器、终端设备I、终端设备II和终端设备III；

所述水生生物新陈代谢测定仪器，采用中国专利文献CN106053781B公开的的一种利 用水生生物新陈代谢实现在线监测环境的系统，采集水生生物新陈代谢测定仪器测定水中 的氧气浓度、氨氮浓度，并传输至所述终端设备；

所述终端设备，采用互联网终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用 于实现各项指令，计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并 执行一种水生生物氨熵的计算方法：

接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度，采用带权重的至少三个奇数个 斜率的平均值计算氧气浓度随时间变化的斜率；

选择接收的氧气浓度数据计算耗氧率时使用的数据量范围；

根据氧气浓度随时间变化的斜率和数据量范围的函数，计算一次测量时间内的氧气浓 度和时间的平均斜率；

根据一次测量时间内的氧气浓度和时间的平均斜率、在水中的水生生物体积、重量以 及水生生物新陈代谢测定仪器的呼吸室体积的函数计算水生生物耗氧率VO₂；

接受水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氨氮浓度，采用下式计算氨氮排泄率VN：

其中VN是生物的氨氮排泄率，DNi是每2小时水体的氨氮浓度，DN0表示纯水的氨氮浓度，V表示水箱体积，m为生物的质量，t是实验时间；

根据计算得到的水生生物耗氧率VO₂和氨氮排泄率VN，采用下式计算水生生物氨熵 AQ：

其中，AQ是水生生物氨熵，VN是生物的氨氮排泄率，VO₂是水生生物耗氧率。

在本实施例中，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本 公开的各个方面的计算机可读程序指令。计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指 令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电 存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合 适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬 盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪 存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、 以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

本文所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理 设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部 存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收 计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的 计算机可读存储介质中。

用于执行本公开内容操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、 机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语 言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指 令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包 执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上 执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开内容的各个方面。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制， 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均 应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种以水生生物氨熵为指标监测水质的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)水生生物耗氧率的测定；

(2)水样中氨氮含量的测定及水生生物氨氮排泄率的计算；

(3)水生生物氨熵的计算；

步骤(1)水生生物耗氧率的测定方法包括：

S1.接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度数据，采集至少三个奇数个，即n个，氧气浓度数据，n为2i+1，i表示权重的个数，计算氧气浓度随时间变化的加权斜率Dj：

当n＝3时，权重为1

当n＝5时，权重为2、1

当n＝7时，权重为3、2、1

以此类推；

其中，t表示时间，X表示浓度，n按实际情况进行设置；

S2.选择接收的氧气浓度数据计算耗氧率时使用的数据量范围，数据量范围S的计算公式如下：

其中，接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度的采样时间间隔为t，CircFraction默认数值为0.75，一次循环测量的时间为CircTime，对S去余取整；

S3.根据氧气浓度随时间变化的斜率和数据量范围的函数，由

计算一段循环测量时间内的氧气浓度随时间的变化，其中，S和D_j的计算通过步骤S1和步骤S2的公式；

S4.根据一次循环测量时间内的氧气浓度和时间的平均斜率、在水中的水生生物体积、重量以及水生生物新陈代谢测定仪器的呼吸室体积的函数计算水生生物

其中，呼吸室体积为RespirVol、动物体积为FishVol、动物重量为FishWeight。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)水生生物耗氧率的测定方法中，根据接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度的采样时间间隔、一次循环测量时间和CircFraction参数的函数计算选择接收的氧气浓度数据计算耗氧率时使用的数据量范围。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)水样中氨氮含量的测定方法包括：水质自动取样器对水质进行取样，采用Nessler比色法测定水样中氨氮含量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)水样中氨氮含量的测定方法，具体为：

(i)使用两个容量为10ml的试管，一个用纯水填满，另一个用水样品填满，将两种水加入反应管中；

(ii)向每个管中加入1毫升N3试剂；

(iii)向步骤(ii)每个管中继续加入1毫升N2试剂；

(iv)将步骤(iii)每个试管静置10分钟后摇匀，然后比色读数，计算氨氮含量。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(2)水生生物氨氮排泄率的计算方法，根据权利要求3或4测定的水样中氨氮含量，采用以下式进行计算：

其中VN是生物的氨氮排泄率，DNi是每2小时水体的氨氮浓度，DN₀表示纯水的氨氮浓度，V表示水箱体积，m为生物的质量，t是实验时间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)水生生物氨熵的计算方法，采用下式进行计算：

其中，AQ是水生生物氨熵，VN是生物的氨氮排泄率，VO₂是水生生物耗氧率。

7.一种以水生生物氨熵为指标监测水质的系统，其特征在于，包括水生生物新陈代谢测定仪器和终端设备；

所述水生生物新陈代谢测定仪器采集水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度、氨氮含量，并传输至所述终端设备；

所述终端设备，采用互联网终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各项指令，计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行一种水生生物氨熵的计算方法：

S1.接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度数据，采集至少三个奇数个，即n个，氧气浓度数据，n为2i+1，i表示权重的个数，计算氧气浓度随时间变化的加权斜率Dj：

当n＝3时，权重为1

当n＝5时，权重为2、1

当n＝7时，权重为3、2、1

以此类推；

其中，t表示时间，X表示浓度，n按实际情况进行设置；

S2.选择接收的氧气浓度数据计算耗氧率时使用的数据量范围，数据量范围S的计算公式如下：

其中，接收水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氧气浓度的采样时间间隔为t，CircFraction默认数值为0.75，一次循环测量的时间为CircTime，对S去余取整；

S3.根据氧气浓度随时间变化的斜率和数据量范围的函数，由

计算一段循环测量时间内的氧气浓度随时间的变化，其中，S和D_j的计算通过步骤S1和步骤S2的公式；

S4.根据一次循环测量时间内的氧气浓度和时间的平均斜率、在水中的水生生物体积、重量以及水生生物新陈代谢测定仪器的呼吸室体积的函数计算水生生物耗氧率

其中，呼吸室体积为RespirVol、动物体积为FishVol、动物重量为FishWeight；

接受水生生物新陈代谢测定仪器测定水中的氨氮浓度，采用下式计算氨氮排泄率VN：

其中VN是生物的氨氮排泄率，DNi是每2小时水体的氨氮浓度，DN0表示纯水的氨氮浓度，V表示水箱体积，m为生物的质量，t是实验时间；

根据计算得到的水生生物耗氧率VO₂和氨氮排泄率VN，采用下式计算水生生物氨熵AQ：

其中，AQ是水生生物氨熵，VN是生物的氨氮排泄率，VO₂是水生生物耗氧率。

8.权利要求1-6任一项所述方法中的水生生物氨熵在水质监测中的应用。

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