CN207036697U

CN207036697U - 一种水质急性毒性连续在线监测装置

Info

Publication number: CN207036697U
Application number: CN201720820774.8U
Authority: CN
Inventors: 孙旭; 刘臣炜; 赵志强; 蔡金傍; 张龙江; 赵克强
Original assignee: Nanjing Institute of Environmental Sciences MEP
Current assignee: Nanjing Institute of Environmental Sciences MEP
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2018-02-23
Anticipated expiration: 2027-07-07

Abstract

本实用新型公开了一种水质急性毒性连续在线监测装置，包括程序控制及数据显示处理器、发光细菌连续培养系统、反应系统、储盐槽、废液池、清水池、样本池、样本加样针、对照加样针、样本加样泵、对照加样泵、机械臂、机械臂轨道、光电检测器、顶部可开合的暗室、废液桶，机械臂悬于反应监测各组件上，其上固定有样本加样针和对照加样针，该装置由控制系统控制机械臂和泵的工作，通过发光细菌发光强度的变化进行水质急性毒性检测，从而实现连续一周的全自动在线监测。本实用新型装置成本低廉、结构简单、操作方便、自动化程度高、非专业人员只需经过简单培训即可操作和维护，可应用于河流、水库、饮用水水源地、工业企业排污口等的水质综合毒性监测。

Description

一种水质急性毒性连续在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种水质急性毒性在线监测的设备及方法，尤其涉及一种基于复苏发光细菌冻干粉为生物敏感元件的水质急性毒性在线监测装置，属于环境监测领域。

背景技术

随着工农业的发展和人类活动的加剧，近年来突发性环境污染事故频发，因为缺少在线预警措施，不仅给当地造成极大的经济损失，还会造成人员伤亡。为了加强河水以及饮用水源的保护、工业废水排放等的预警和管理，国际上纷纷出台相关规定，要求实现水质的连续毒性控制。但是传统的毒性试验时间长、费用高，操作繁琐，不适宜突发环境事件的预警。因此急需一种快速、简便、经济的检测方法以便给决策者提供参考。

随着环境微生物学的发展，多采用微生物作为指示生物分析水质毒性，其中发光细菌由于具有较高的灵敏度和操作方便，适于在线分析和应用。国外从20世纪60年代中期开始研究使用发光细菌检测环境，80年代美国的贝克曼公司研制了Microtox检验技术的相关仪器和试剂，在我国直到90年代中期才颁布发光细菌毒性检测方法（GT/T15441-1995）。但它们在测量中需要配制一系列的空白和标准液，操作过程复杂、耗时、繁琐，只能在实验室里检测，而不能用于现场连续原位自动化检测，极大地削弱了该方法的应用。国内外的研究人员利用发光菌毒性检测在水环境监测上的优势研制了不同的发光菌传感器用于现场连续原位自动化检测，比如将发光细菌固定在琼脂、光纤套管或纤维膜等介质中，制备发光细菌敏感元件进行水质急性毒性在线监测，这类监测装置都存在发光细菌活性损失大、光感性差、重复利用率低的问题。另外也有采用液体发光菌剂作为敏感元件，例如美国SDI公司研制出Deltatox水质毒性检测仪、Hach公司的Lumistox300等，他们都采用低温保存的发光菌菌液复苏后作为检测液，监测效果稳定，但成本较高、操作复杂、清洗和加样共用一个加样针，易引起交叉污染。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于发光细菌复苏液生物敏感元件的水质急性毒性在线监测的装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种水质急性毒性连续在线监测装置，包括控制系统、操作系统、反应监测系统和排液系统；

所述控制系统包括程序控制及数据显示处理器（1）；

所述操作系统包括机械臂轨道（2）、机械臂（3）、样本加样针（4）、对照加样针（5）、样本加样泵（6）和对照加样泵（7）；所述机械臂轨道（2）水平悬置于所述反应系统上方；所述机械臂与所述机械臂轨道滑动连接；所述样本加样针（4）和所述对照加样（5）针竖直且相互分离地固定于机械臂（3）上，所述样本加样针（4）顶端通过软管连通所述样本加样泵（6），所述对照加样针（5）顶端通过软管连通所述对照加样泵（7）；所述样本加样泵（6）、对照加样泵（7）和所机械臂（3）分别与所述控制系统连接；

所述反应监测系统包括发光细菌连续培养系统、反应系统、废液池（9）、样本池（17）、储盐槽、清水池（18）和光电检测器（14）；所述发光细菌连续培养系统、反应系统、废液池、样本池、储盐槽和清水池在所述机械臂轨道下方沿轨道方向排成一列；

所述发光细菌连续培养系统包括培养控温装置（10）和由所述培养控温装置所控温的培养装置（8），所述培养装置（8）内置有发光细菌生物敏感元件；

所述反应系统包括反应控温装置（13）和由所述反应控温装置所控温的样本反应池（11）和对照反应池（12），所述样本反应池和所述对照反应池的相对位置与所述样本加样针（4）和所述对照加样针（5）的相对位置相适应，所述样本反应池（11）和所述对照反应池（12）均为透明材质，所述光电检测器（14）设置于所述样本反应池和所述对照反应池的一侧；所述反应系统和光电检测器（14）置于顶部可开合的暗室（20）内；

所述储盐槽包括储盐池（15）和倒置的储盐瓶（16），所述储盐瓶内装有盐溶液，所述储盐瓶（16）与所述储盐池（15）相通，储盐瓶的瓶口位于储盐池池壁边缘以下；

所述样本池（17）与所述清水池（18）的相对位置与所述样本加样针和所述对照加样针的相对位置相适应；

所述排液系统包括废液软管和废液桶（19），所述废液池（9）底端通过所述废液软管连通所述废液桶（19）。

进一步的，所述水质急性毒性连续在线监测装置还包括一个三层支架，所述控制系统置于支架顶层，所述操作系统和反应监测系统置于支架中间层，所述排液系统置于支架底层。

进一步的，所述清水池包括两个清水容纳腔，所述两个清水容纳腔的相对位置与所述样本加样针和所述对照加样针的相对位置相适应。

进一步的，所述两个清水容纳腔呈L形排列。

进一步的，所述的培养装置为PE材质的培养瓶。

进一步的，所述的培养控温装置为控温板，置于所述培养装置底部。

进一步的，所述的反应控温装置为控温板，置于所述样本反应池和对照反应池的底部。

本实用新型水质急性毒性在线监测装置结构简单、成本低廉、操作方便、非专业人员只需经过简单培训即可操作和维护，可应用于河流、水库、饮用水水源地、工业企业排污口等的水质综合毒性监测，使用本装置为突发环境事故提供预警及时的采取相应措施，可以极大减少损失。

附图说明

图1为本实用新型发光细菌生物敏感元件发光强度七天内衰减趋势。

图2为本实用新型水质所述装置的结构示意图。其中，1是程序控制及数据显示处理器，2是机械臂轨道，3是机械臂，4是样本加样针，5是对照加样针，6是样本加样泵，7是对照加样泵，8是培养装置，9是废液池，10是培养控温装置，11是样本反应池，12是对照反应池，13是反应控温装置，14是光电检测器，15是储盐池，16是储盐瓶，17是样本池，18是清水池，19是废液桶，20是暗室。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1 发光细菌生物敏感元件的制备

将斜面发光细菌菌种接种到ASW液体培养基中培养16小时左右，培养温度为28℃，转速为200r/min；取上述菌悬液，5000r/min冷冻离心5分钟，3%NaCl溶液清洗三次，再用灭菌的ASW液体培养基重悬菌体，使光密度OD₆₀₀在0.1左右，加入3%脱脂奶和0.1%Hepes，冷冻干燥后将得到的发光细菌冻干粉于-80℃保存备用。

实施例2：水质急性毒性连续在线监测设备。

如图2所示，水质急性毒性连续在线监测装置，包括控制系统、操作系统、反应监测系统和排液系统；

所述控制系统包括程序控制及数据显示处理器（1）；

所述反应系统包括反应控温装置（13）和由所述反应控温装置所控温的样本反应池（11）和对照反应池（12），所述样本反应池和所述对照反应池的相对位置与所述样本加样针（4）和所述对照加样针（5）的相对位置相适应，所述样本反应池（11）和所述对照反应池（12）均为透明材质，所述光电检测器（14）设置于所述样本反应池和所述对照反应池的一侧；所述反应系统和光电检测器置（14）于顶部可开合的暗室（20）内；

进一步的，所述两个清水容纳腔呈L形排列。

进一步的，所述的培养装置为PE材质的培养瓶。

数据处理与传输系统通过线路与光电检测系统连接，自动计算相对发光强度，并将数据存储在SD卡中，数据结果在数据显示系统里显示，例如加入试剂、样本、5分钟、10分钟、15分钟的发光强度和相对发光强度。发光细菌连续培养系统、加样系统、排液系统、光电检测系统、数据处理与传输系统和数据显示系统都是由程序控制系统控制实现全自动操作。

使用时，首先将发光细菌敏感元件取出置于室温平衡10分钟，再加入20ml复苏液（所述复苏液为稀释50倍的ASW液体培养基，且复苏液中含0.1%Hepes），放入所述培养装置（8），此时发光细菌生物敏感元件发光细菌数量为1.0×10⁶~5×10⁸ cfu/ml，发光强度为1.0×10⁴~5×10⁷，七天内发光强度衰减如图1所示。

其中，发光细菌的ASW培养基组分如下（g/mL）： Tryptone 0.5%，Yeast extract0.5%，NaCl 3%，Na₂HPO₄0.5%，KH₂PO₄ 0.1%，甘油 0.3%，溶剂为水。

加样时暗室（20）上方处于打开状态，控制系统控制机械臂（3）上的样本加样针（4）和对照加样针（5）移动到清水池，由控制系统控制样本加样泵（6）和对照加样泵（7）同时吸取清水，再移动到反应系统，同时向样本反应池（11）和对照反应池（12）注入清洗水，然后再由样本加样泵（6）和对照加样泵（7）吸出，如此反复吸吐三次，之后移动至废液池（9）吐出，完成一遍反应池的清洗，如此反复清洗反应池三遍，之后机械臂（3）再移动到清水池吸取清水后移动至废液池排出，如此清洗加样针三次。清洗完成后，控制系统程序控制机械臂移至清水池，样本加样针（4）和对照加样针（5）同时各吸取900μL清水，再移至反应系统，将清水同步全部注入样本反应池（11）和对照反应池（12），然后机械臂移至储盐池（15），样本加样针（4）和对照加样针（5）同时吸取100μL的30% NaCl，再移至反应系统，将NaCl溶液同步全部注入样本反应池（11）和对照反应池（12），反复吸吐三次混匀，完成稀释盐溶液的制备；机械臂移至清水池，吸取1000μL清水，再移至废液池（9），排出废液，反复清洗三次；机械臂移至培养装置（8），样本加样针（4）和对照加样针（5）同时吸取10μL菌液，再移动并分别注入到样本反应池（11）和对照反应池（12），反复吸吐三次混匀菌液，平衡5分钟；机械臂移至清水池，控制样本加样针对应样本池（17），对照加样针对应清水池（18），同时分别吸取1000μL样本和清水，再分别注入样本反应池和对照反应池，反复吸吐三次混匀，控制系统发出指令关闭暗室（20），光电检测器检测发光细菌的发光强度，每5分钟、10分钟和15分钟，数据处理与传输系统分别采集数据并进行数据处理，检测结束后，暗室（20）打开由机械臂上加样针将反应池内的废液排入废液池，完成一次测试过程，连续监测7~10天后，更换培养装置（8）中的发光细菌敏感元件和储盐池（15）中的盐水瓶，继续在线监测。

Claims

1.一种水质急性毒性连续在线监测装置，其特征在于，包括控制系统、操作系统、反应监测系统和排液系统；

所述控制系统包括程序控制及数据显示处理器（1）；

所述操作系统包括机械臂轨道（2）、机械臂（3）、样本加样针（4）、对照加样针（5）、样本加样泵（6）和对照加样泵（7）；所述机械臂轨道（2）水平悬置于所述反应监测系统上方；所述机械臂与所述机械臂轨道滑动连接；所述样本加样针（4）和所述对照加样针（5）竖直且相互分离地固定于机械臂（3）上，所述样本加样针（4）顶端通过软管连通所述样本加样泵（6），所述对照加样针（5）顶端通过软管连通所述对照加样泵（7）；所述样本加样泵（6）、对照加样泵（7）和所机械臂（3）分别与所述控制系统连接；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一个三层支架，所述控制系统置于支架顶层，所述操作系统和反应监测系统置于支架中间层，所述排液系统置于支架底层。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述清水池包括两个清水容纳腔，所述两个清水容纳腔的相对位置与所述样本加样针和所述对照加样针的相对位置相适应。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述两个清水容纳腔呈L形排列。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的培养装置为PE材质的培养瓶。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的培养控温装置为控温板，置于所述培养装置底部。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的反应控温装置为控温板，置于所述样本反应池和对照反应池的底部。