CN111398617A - 藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置及方法，该装置包括：定量泵、进气流通池、进样流通池、配样流通池、定量室、对照室、测试室、检测泵、检测室；所述定量泵、进气流通池、定量室、进样流通池、配样流通池、检测室、检测泵、依次连接，所述对照室、测试室分别连接到配样流通池；该装置结构简洁、方法巧妙，有效减少了装置中管道数量和流路死体积，可实现大体积比样品的精确进样，且能够保证对照组与测试组样品制备过程的一致性，同时具备样品混合、流路“气护”、光学检测窗口自清洁等功能，是藻类光合抑制法水质生物毒性在线监测仪完备的进样与制样装置。

Description

藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置及方法

技术领域

本发明属于生态环境科学领域，具体涉及一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置及方法。

背景技术

面对数以万计、层出不穷的有毒有害污染物，单一指标逐一检测的传统理化监测方法力所不及，难以满足当前复合污染下水环境污染风险监测及生态状况评估需求。水质生物毒性检测方法作为一种效果导向的生物学检测方法，能够有效弥补传统理化监测指标有限的不足，直观地反映污染物对水体生态系统的综合影响，全面评价水环境安全状况，是复杂污染环境下保障水质安全的有力工具。藻类作为单细胞生物，其个体小、繁殖快、对毒物敏感、且可直接观察细胞水平上的中毒症状，是一种水质生物毒性在线监测的理想受试生物。

但传统“藻类生长抑制试验”生物毒性检测方法依赖于藻类细胞的繁殖代谢过程，毒性响应时间通常需要达到96h及以上，并且需要复杂的样品前处理过程，实验操作过程繁琐、周期较长。国内外尚未出现基于“藻类生长抑制试验”的水质生物毒性在线监测的商品化仪器。近年来藻类光合抑制法水质生物毒性分析技术得到了快速发展，该技术是通过对比藻类与无毒对照样品和未知待测样品混合后其光合活性状态抑制程度来计算生物毒性，不需要样品前处理过程、操作简便、对毒性响应快速、敏感等特点，是一种极具发展潜力的水质生物毒性在线检测技术。然而，众所周知，藻类光合活性状态对环境非常敏感，必须在制样过程中要严格控制受试藻类与样品混合比，且要确保对照样品与测试样品配制过程不受污染、制样与测试条件高度一致。因此，欲将藻类光合活性抑制效应用于水质生物毒性在线监测，必先研发出一套精确定量进样、“对照/测试”制样过程完全一致的自动化装置。

目前，水质自动在线监测仪在水生态环境监测领域广泛应用，并都根据各自检测方法配备了相应的自动进样与制样装置。但这些装置大多用于TP、TN、COD等化学指标监测，不具有对照样品和测试样品双通道的制样系统，并不能够满足生物学指标测试的样品进样与制样要求；而且水质生物毒性在线监测仪使用的进样与制样装置结构复杂、阀门和管路繁多、流路非常复杂，而且面临流路中死体积区域多、样品在流路中残留，导致样品定量精度不足，前后样品间存在交叉干扰等问题，直接影响水质生物毒性测量准确性。此外，这类装置没有充分考虑流路清洁和保护问题，多采用酸碱缓冲液冲洗方式清洁管道，这样的清洁方式将改变流路环境条件，直接影响受试藻类光合活性状态，也无法阻止仪器长期闲置时藻类在管道内滋生。

发明内容

针对藻类光合抑制法水质生物毒性在线监测技术对进样与制样过程的特殊要求，本发明提出了一种“对照/测试”双通道自动进样与制样装置及方法，该装置结构科学、方法巧妙，有效减少装置管道数量、且避免流路死体积，可实现大体积比样品的精确进样，并能够保证对照组与测试组样品制备过程的一致性，同时具备样品混合、流路“气护”、光学检测窗口自清洁等功能，是藻类光合抑制法水质生物毒性在线监测仪完备的进样与制样装置，可满足藻类光合抑制法水质生物毒性在线监测过程中样品的自动进样与制样要求，也适应于发光菌法水质生物毒性在线监测仪。

本发明的技术方案为：一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，包括：定量泵、定量室、进气流通池、进样流通池、配样流通池、对照室、测试室、检测泵、检测室；所述定量泵、进气流通池、定量室、进样流通池依次连接，进样流通池再连接到配样流通池的一端；配样流通池的另一端连接到带有检测泵的检测室，还包括所述对照室、测试室，分别通过各自接口并行连接到配样流通池，形成“对照/测试”双通道流路；

所述定量泵通过定量泵出口和进气流通池连接；

所述定量室上端连接进气流通池，下端连接进样流通池；

所述进气流通池包括对外气体接口a、对外气体接口a控制阀、进气流通池与定量泵间接口，通过进气流通池与定量泵间接口和定量泵连接，通过对外气体接口a控制阀控制对外气体接口a和流路间的通断；

所述进样流通池包括藻类样品接口、藻类样品接口控制阀、待测样品接口、待测样品接口控制阀、纯水样品接口、纯水样品接口控制阀、排样接口、排样接口控制阀、进样流通池与配样流通池接口，通过进样流通池与配样流通池接口和配样流通池接口连接，通过藻类样品接口控制阀、待测样品接口控制阀、纯水样品接口控制阀、排样接口控制阀分别控制藻类样品接口、待测样品接口、纯水样品接口、排样接口和流路间的通断；

所述配样流通池与连接到检测室和检测泵。

进一步的：所述定量泵包括定量泵出口、定量注射泵、定量泵下限定位光耦、定量泵上限定位光耦；所述定量泵通过定量注射泵往复运动为定量进样提供动力，通过定量泵下限定位光耦、定量泵上限定位光耦定位定量注射泵活塞往复运动行的上限和下限位置。

进一步的：所述配样流通池包括配样流通池与进样流通池接口、配样流通池与进样流通池接口控制阀、对照室接口、对照室接口控制阀、测试室接口、测试室接口控制阀、对外气体接口b、对外气体接口b控制阀、配样流通池与检测泵接口、配样流通池与检测泵接口控制阀，通过配样流通池与进样流通池接口和进样流通池连接，由配样流通池与进样流通池接口控制阀控制通断，通过配样流通池与检测泵接口和检测泵连接，由配样流通池与检测泵接口控制阀控制通断，通过对照室接口控制阀、测试室接口控制阀、对外气体接口b控制阀分别控制对照室接口、测试室接口、对外气体接口b和流路间的通断。

进一步的：所述检测泵包括检测泵出口、检测注射泵、检测泵下限定位光耦、检测泵中限定位光耦、检测泵上限定位光耦，通过检测注射泵往复运动为检测进样提供动力，通过检测泵下限定位光耦、检测泵中限定位光耦、检测泵上限定位光耦定位检测注射泵活塞往复运动的上限、中限和下限位置。

进一步的：所述进气流通池、进样流通池、配样流通池，均包括活塞电磁阀与流路，通过活塞电磁阀完成流路上各接口间的连接与断开。

进一步的：所述定量室包括定量样品池、10mL液位检测器、5mL液位检测器、2mL液位检测器、1mL液位检测器，定量样品池是一根石英管，石英管包括上下两段，下段口径小于上段口径，最大容积12mL，石英管上端和进气流通池连接，石英管下端和进样流通池连接，10mL液位检测器、5mL液位检测器放置在石英管上端预定位置用于5mL和10mL大体积样品定量，2mL液位检测器、1mL液位检测器放置在石英管下端预定位置用于1mL、2mL小体积样品精确定量。

进一步的：所述对照室包括一根带水嘴的石英管，通过水嘴和配样流通池的对照室接口连接；对照室用来储存藻类与纯水的混合形成对照样品组，并利用定量泵抽取空气注入对照室让样品混合均匀。

进一步的：所述测试室包括一根带水嘴的石英管，通过水嘴和配样流通池的测试室接口连接；测试室用来储存藻类与水样的形成测试样品组，并利用定量泵抽取空气注入测试室让样品混合均匀。

进一步的：所述检测室包括一根石英管，该石英管也是检测泵的泵管。

根据本发明的另一方面，还提出一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样方法，包括如下步骤：

步骤1、按照预定比例配制对照样品、配制测试样品，每隔5分钟向对照室和测试室注入空气将配制样品混合均匀；

步骤2、等到第一个检测时间窗口，进行对照样品进样检测、测试样品进样检测，分析获得第一个检测时间的毒性效应，检测结束后样品分别回到对照室和测试室，每隔5分钟利用空气混合配制样品，等待下个检测时间窗口，再次检测，直到最后一个检测时间窗口；

步骤3、排空对照室、排空测试室、冲洗样品室，如此完成一次完整水样毒性检测，获得规定时间窗口水样的毒性效应；

步骤4、待仪器工作结束，将气体接口接入不含CO₂的保护气体，进行样品室“气护”，利用特性气体充满装置各样品池及流路，防止藻类在其中滋生。

进一步的：

(1)配制对照样品的操作为：利用定量泵抽取第一预定量藻样注入对照室，再抽取第二预定量纯水注入对照室，最终再抽取空气注入对照室将样品混合均匀；

(2)配制测试样品的操作为：利用定量泵抽取第一预定量藻样注入测试室，再抽取第二预定量水样注入测试室，最终再抽取空气注入测试室将样品混合均匀；

(3)对照样品进样检测的操作为：利用检测泵抽取固定体积空气到检测室，再抽取对照室样品至检测室，等检测完成后将样品推回对照室，等待下次检测或排出；

(4)测试样品进样检测的操作为：利用检测泵抽取固定体积空气到检测室，再抽取测试室样品至检测室，等检测完成后将样品推回测试室，等待下次检测或排出；

(5)排空对照室的操作为：利用定量泵将对照室样品抽入定量室，打开排样接口将样品推送排出，重复上述步骤两次，以确保流路中无样品残留；

(6)排空测试室的操作为：利用定量泵将测试室样品抽入定量室，打开排样接口将样品推送排出，重复上述步骤两次，以确保流路中无样品残留；

(7)样品室的冲洗的操作为：打开纯水接口，利用定量泵抽取纯水至定量室清洗定量室，再推送至对照室清洗对照室，然后利用检测泵将对照室纯水抽入检测室清洗检测室，再推回对照室，最后将对照室排空；将对照室换成测试室，重复上述步骤完成所有样品室的冲洗；

(8)进行样品室“气护”的操作为，将对外气体接口a和对外气体接口b接入特性气体，利用检测泵抽取氧气至检测室，利用定量泵抽取氧气至对照室和测试室，再让各样品室及流路中充满特性气体，完成“气护”。

本发明的有益效果和优点如下：

1)本发明提出了一种“对照/测试”双通道自动进样与制样装置及方法，结构设计科学巧妙，并能够保证对照组与测试组样品制备过程的一致性；

2)设计对外可控的进气流通池，第一，在进样与制样过程时，适时补充空气，添加定量泵助推行程，确保能够完全排空流路中样品，避免流路中样品残留；第二，在制样完成后，适时抽取空气注入对照室和测试室将样品混合均匀；第三，在装置工作结束时，将抽取氧气或不含CO₂气体填充流路和样品池，进行“气护”，阻止藻类在其中滋生；

3)能实现样品与受试藻类大体积混合比的精确进样：采用定量泵加液位检测器定量方式，设计8mm和16mm两种管径(对应不同量程)的专用定量池，实现1mL、2mL、5mL和10mL四个量程样品的准确定量，满足样品与受试藻类大体积混合比的精确进样需求；

4)设计了特定的进样、制样、检测、回收、冲洗流程，第一，能够确保对照样品与测试样品的制样过程一致性；第二，有效避免对照样品与测试样品间，以及前后待测样品间的交叉干扰；第三，流程中每次检测结束对照组与测试组样品回归各自样品池，继续作用待检测，从而实现不同胁迫时长下藻类毒性效应的测试；

5)检测池石英管兼用作检测泵的泵管，借助检测泵活塞往复运动摩擦石英管壁，实现光学检测窗口自动清洁；

6)设计多路可控进样流通池和制样流通池，配合控制阀组，实现多路样品分时进样，有效减少装置管道数量和流路死体积，以及设置了对外气体接口抽取空气增加定量泵活塞行程，有效解决了流路中流路中残留问题。

附图说明

图1本发明的“对照/测试”双通道自动进样与制样装置结构；

图2不同暴露时间DCMU胁迫下藻类光合活性参数Fv/Fm变化情况；

图3暴露5min和1h时DCMU浓度与Fv/Fm光合活性抑制率的剂量效应关系。

附图标记说明：

1、定量泵，10、定量泵出口，11、定量注射泵，12、定量泵下限定位光耦，13、定量泵上限定位光耦；

2、检测泵，20、检测泵出口，21、检测注射泵，22、检测泵下限定位光耦，23、检测泵中限定位光耦，24、检测泵上限定位光耦；

3、进气流通池，30、对外气体接口a，31、对外气体接口a控制阀，32、进气流通池与定量泵间接口；

4、进样流通池，40、藻类样品接口，41、藻类样品接口控制阀，42、待测样品接口，43、待测样品接口控制阀，44、纯水样品接口，45、纯水样品接口控制阀，46、排样接口，47、排样接口控制阀，48、进样流通池与配样流通池接口；

5、配样流通池，50、配样流通池与进样流通池接口，51、配样流通池与进样流通池接口控制阀，52、对照室接口，53、对照室接口控制阀，54、测试室接口，55、测试室接口控制阀，56、对外气体接口b，57、对外气体接口b控制阀，58、配样流通池与检测泵接口，59、配样流通池与检测泵接口控制阀；

6、定量室，60、定量样品池，61、10mL液位检测器，62、5mL液位检测器，63、2mL液位检测器，64、1mL液位检测器；

7、对照室，8、测试室，9、检测室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

根据藻类光合抑制法水质生物毒性在线检测需求，本发明的一个实施例，设计了一种“对照/测试”双通道的自动进样与制样装置，装置总体结构如图1所示。装置主要包括两个动力泵(定量泵1、检测泵2)、三个流通池(进气流通池3、进样流通池4、配样流通池5)、四个样品室(定量室6、对照室7、测试室8、检测室9)等九个模块。通过九个模块间的配合，实现装置的14个功能动作，包括抽取定量藻样至定量室、抽取定量纯水至定量室、抽取定量水样至定量室、定量泵抽出气体、定量室注入对照室、定量室注入测试室、对照室注入定量室、测试室注入定量室、定量室排出、对照室注入检测室、测试室注入检测室、检测泵抽取气体、检测室注入对照室、检测室注入测试室，装置功能动作的模块执行步骤详见附表1。

(1)定量泵1包括定量泵出口10、定量注射泵11、定量泵下限定位光耦12、定量泵上限定位光耦13，通过定量泵出口10和进气流通池与定量泵间接口32与进气流通池3连接，通过定量注射泵11往复运动为定量进样提供动力，通过定量泵下限定位光耦12、定量泵上限定位光耦13定位定量注射泵11活塞往复运动行的上限和下限位置；

所述定量泵1能够按照如下步骤操作，完成定量进样：首先通过进样流通池4选择样品(藻类、标样、水样、纯水)，由定量泵1提供动力抽取样品至定量室6完成定量进样，进样结束后打开进气流通池3的对外气体接口a控制阀31抽取空气增加定量泵1活塞行程，然后由定量泵1提供动力将样品推送至对照室7或测试室8，利用添加的活塞行程保证流路中无样品残留，实现样品定量进样；

(2)检测泵2包括检测泵出口20、检测注射泵21、检测泵下限定位光耦22、检测泵中限定位光耦23、检测泵上限定位光耦24，通过检测泵出口20和配样流通池5连接，通过检测注射泵21往复运动为检测进样提供动力，通过检测泵下限定位光耦22、检测泵中限定位光耦23、检测泵上限定位光耦24定位检测注射泵21活塞往复运动的上限、中限和下限位置；

所述检测泵2能够按照如下步骤操作，完成检测进样：首先打开配样流通池5的对外气体接口b56，由检测泵2提供动力抽取部分空气添加检测泵2活塞行程，然后关闭对外气体接口b56，再选择打开对照室接口52或测试室接口54抽取样品至检测室9，检测结束后，由检测泵2提供动力将样品推送回对照室7或测试室8，利用添加的活塞行程保证流路中无样品残留，实现样品在对照室7、测量室8与检测室9之间交换；

(3)进气流通池3包括对外气体接口a 30、对外气体接口a控制阀31、进气流通池与定量泵间接口32，通过进气流通池与定量泵间接口32和定量泵1连接，通过对外气体接口a控制阀31控制对外气体接口a 30和流路间的通断；

(4)进样流通池4包括藻类样品接口40、藻类样品接口控制阀41、待测样品接口42、待测样品接口控制阀43、纯水样品接口44、纯水样品接口控制阀45、排样接口46、排样接口控制阀47、进样流通池与配样流通池接口48，通过进样流通池与配样流通池接口48和配样流通池5连接，通过藻类样品接口控制阀41、待测样品接口控制阀43、纯水样品接口控制阀45、排样接口控制阀47分别控制藻类样品接口40、待测样品接口42、纯水样品接口44、排样接口46和流路间的通断；

(5)配样流通池5包括配样流通池与进样流通池接口50、配样流通池与进样流通池接口控制阀51、对照室接口52、对照室接口控制阀53、测试室接口54、测试室接口控制阀55、对外气体接口b 56、对外气体接口b控制阀57、配样流通池与检测泵接口58、配样流通池与检测泵接口控制阀59，通过配样流通池与进样流通池接口50和进样流通池4连接，由配样流通池与进样流通池接口控制阀51控制通断，通过配样流通池与检测泵接口58和检测泵2连接，由配样流通池与检测泵接口控制阀59控制通断，通过对照室接口控制阀53、测试室接口控制阀55、对外气体接口b控制阀57分别控制对照室接口52、测试室接口54、对外气体接口b56和流路间的通断。

上述各流通池包括活塞电磁阀(组)与流路，通过活塞电磁阀(组)完成流路上各接口间的连接与断开；

(6)定量室6包括定量样品池60、10mL液位检测器61、5mL液位检测器62、2mL液位检测器63、1mL液位检测器64，定量样品池60是一根石英管，石英管包括上下两段，上下两段口径不同，下段口径小于上段口径，从而完成不同容量的定量；最大容积12mL，石英管上端和进气流通池3连接，石英管下端和进样流通池4连接，10mL液位检测器61、5mL液位检测器62放置在石英管上端特定位置用于5mL和10mL大体积样品定量，2mL液位检测器63、1mL液位检测器64放置在石英管下端特定位置用于1mL、2mL小体积样品精确定量；

(7)对照室7包括一根带水嘴的石英管，最大容积17mL，通过水嘴和配样流通池5的对照室接口52连接；对照室7用来储存藻类与纯水的混合形成对照样品组，并可以利用定量泵1抽取空气注入对照室7让样品混合均匀；

(8)测试室8包括一根带水嘴的石英管，最大容积17mL，通过水嘴和配样流通池5的测试室接口54连接；测试室8用来储存藻类与水样的形成测试样品组，并可以利用定量泵1抽取空气注入测试室8让样品混合均匀；

(9)检测室9包括一根石英管，最大容积5mL，该石英管也是检测泵2的泵管，借助检测泵2活塞往复运动摩擦石英管壁，保证光学检测窗口清洁。

根据本发明的另一个实施例，设计了自动进样与制样流程如下：

利用图1“对照/测试”双通道自动进样与制样装置和附表1装置功能动作，完成水质生物毒性检测过程的配制对照样品、配制测试样品、对照样品进样检测、测试样品进样检测、排空对照室、排空测试室、冲洗样品室、样品室“气护”八个主线任务。

附表1：装置功能动作的模块执行步骤表

表1注：1)流通池控制阀(31、41、43、45、47、51、53、55、57、59)两种工作状态：“×”表示断开流路、“O”表示连通流路；2)动力泵(11、21)三种工作状态：“PULL”表示抽取样品、“PUSH”表示推送样品、“”无动作；3)动力泵的光耦(12、13、22、23、24)两种工作状态：“T”表示处于检测状态，“”表示处理空闲状态。

举例而言，当需要执行功能(1)即抽取定量藻样至定量室时，藻类样品接口控制阀41工作状态为“O”，即连通流路状态，因此，藻类样品接口40打开；其余流通池控制阀31、43、45、47、51、53、55、57、59均为“×”状态，即断开流路状态，对应的接口为关闭状态；动力泵11处于“PULL”抽取样品状态，从而实现了利用定量泵11利用进样流通池4从藻类样品接口40抽取藻类样品；

其余的功能(2)-(14)同理，按照对应的状态进行操作。

根据本发明的一个实施例，利用本发明的“对照/测试”双通道自动进样与制样装置进行水质生物毒性检测过程中的主线任务工作流程如下：

步骤1、按照预定比例配制对照样品、配制测试样品，每隔5分钟向对照室和测试室注入空气将配制样品混合均匀；

步骤2、等到第一个检测时间窗口，进行对照样品进样检测、测试样品进样检测，分析获得第一个检测时间的毒性效应，检测结束后样品分别回到对照室和测试室，每隔5分钟利用空气混合配制样品，等待下个检测时间窗口，再次检测，直到最后一个检测时间窗口；

步骤3、排空对照室、排空测试室、冲洗样品室，如此完成一次完整水样毒性检测，获得规定时间窗口水样的毒性效应；

步骤4、待仪器工作结束，或在装置长期不用时，将气体接口接入不含CO₂的特性气体，如纯氧气，进行样品室“气护”，利用特性气体充满装置各样品池及流路，防止藻类在其中滋生。

具体的，根据本发明的一个实施例，八个主线任务的所执行的装置功能动作时序如附表2所示。

(1)配制对照样品(以藻类与纯水1:10体积比混合为例)：利用定量泵抽取1mL藻样注入对照室，再抽取10mL纯水注入对照室，最终再抽取空气注入对照室将样品混合均匀。

(2)配制测试样品(以藻类与水样1:10体积比混合为例)：利用定量泵抽取1mL藻样注入测试室，再抽取10mL水样注入测试室，最终再抽取空气注入测试室将样品混合均匀。

(3)对照样品进样检测：利用检测泵抽取固定体积空气到检测室，再抽取对照室样品至检测室，等检测完成后将样品推回对照室，等待下次检测或排出。

(4)测试样品进样检测：利用检测泵抽取固定体积空气到检测室，再抽取测试室样品至检测室，等检测完成后将样品推回测试室，等待下次检测或排出。

(5)排空对照室：利用定量泵将对照室样品抽入定量室，打开排样接口将样品推送排出，重复上述步骤两次，以确保流路中无样品残留。

(6)排空测试室：利用定量泵将测试室样品抽入定量室，打开排样接口将样品推送排出，重复上述步骤两次，以确保流路中无样品残留。

(7)样品室的冲洗：打开纯水接口，利用定量泵抽取纯水至定量室清洗定量室，再推送至对照室清洗对照室，然后利用检测泵将对照室纯水抽入检测室清洗检测室，再推回对照室，最后将对照室排空；将对照室换成测试室，重复上述步骤完成所有样品室的冲洗。

(8)将对外气体接口a和对外气体接口b接入特性气体，例如氧气，利用检测泵抽取氧气至检测室，利用定量泵抽取氧气至对照室和测试室，再让各样品室及流路中充满特性气体，完成“气护”。

附表2：装置功能动作的模块执行步骤表

效果测试

选择绿藻门的普通小球藻(Chlorella vulgaris)为受试藻类，以DCMU为毒性物质，以可变光脉冲诱导藻类叶绿素荧光分析仪(AGHJ-TPLIF-I，中科院安徽光机所)测量的Fv/Fm为藻类光合活性指标，利用本明提出的自动进样与制样装置完成毒性测试过程的对照组与测试组进样与制样，受试藻类与样品的混合比为1:10。普通小球藻在1μg/L、2μg/L、5μg/L、10μg/L、20μg/L、40μg/L、80μg/L、160μg/L等九个浓度梯度的DCMU样品毒性胁迫下，在5min、1h、3h、6h、24h、48h、72h等七个暴露时长下藻类光合活性及毒性的测试结果如图2、图3。

从图2可以看出，在5min、1h、3h、6h、24h、48h、72h和96h内Fv/Fm均随DCMU浓度的增加而降低。5μg/L的DCMU作用5min后，藻类光合活性Fv/Fm就有明显响应，当暴露1h时，1μg/L、2μg/L、5μg/L、10μg/L、20μg/L、40μg/L、80μg/L、160μg/L的DCMU作用下藻类Fv/Fm值分别降低了3.7％、11.7％、17.4％、30.1％、43.6％、54.5％、61.1％和66.7％。

从图3可以看出，DCMU浓度与藻类光合活性参数Fv/Fm抑制率之间剂量效应关系完全符合logistic毒性效应模型，相关系数R²在0.991以上。以上结果充分说明本发明的自动进样与制样装置能够满足藻类光合抑制法水质生物毒性在线检测技术要求。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (11)

1.一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，其特征在于，包括：

定量泵、定量室、进气流通池、进样流通池、配样流通池、对照室、测试室、检测泵、检测室；所述定量泵、进气流通池、定量室、进样流通池依次连接，进样流通池再连接到配样流通池的一端；配样流通池的另一端连接到带有检测泵的检测室，还包括所述对照室、测试室，分别通过各自接口并行连接到配样流通池，形成“对照/测试”双通道流路；

所述定量泵通过定量泵出口和进气流通池连接；

所述定量室上端连接进气流通池，下端连接进样流通池；

所述进气流通池包括对外气体接口a、对外气体接口a控制阀、进气流通池与定量泵间接口，通过进气流通池与定量泵间接口和定量泵连接，通过对外气体接口a控制阀控制对外气体接口a和流路间的通断；

所述进样流通池包括藻类样品接口、藻类样品接口控制阀、待测样品接口、待测样品接口控制阀、纯水样品接口、纯水样品接口控制阀、排样接口、排样接口控制阀、进样流通池与配样流通池接口，通过进样流通池与配样流通池接口和配样流通池接口连接，通过藻类样品接口控制阀、待测样品接口控制阀、纯水样品接口控制阀、排样接口控制阀分别控制藻类样品接口、待测样品接口、纯水样品接口、排样接口和流路间的通断；

所述配样流通池与连接到检测室和检测泵。

2.根据权利要求1所述的一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，其特征在于：

所述定量泵包括定量泵出口、定量注射泵、定量泵下限定位光耦、定量泵上限定位光耦；所述定量泵通过定量注射泵往复运动为定量进样提供动力，通过定量泵下限定位光耦、定量泵上限定位光耦定位定量注射泵活塞往复运动行的上限和下限位置。

3.根据权利要求1所述的一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，其特征在于：

所述配样流通池包括配样流通池与进样流通池接口、配样流通池与进样流通池接口控制阀、对照室接口、对照室接口控制阀、测试室接口、测试室接口控制阀、对外气体接口b、对外气体接口b控制阀、配样流通池与检测泵接口、配样流通池与检测泵接口控制阀，通过配样流通池与进样流通池接口和进样流通池连接，由配样流通池与进样流通池接口控制阀控制通断，通过配样流通池与检测泵接口和检测泵连接，由配样流通池与检测泵接口控制阀控制通断，通过对照室接口控制阀、测试室接口控制阀、对外气体接口b控制阀分别控制对照室接口、测试室接口、对外气体接口b和流路间的通断。

4.根据权利要求1所述的一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，其特征在于：

所述检测泵包括检测泵出口、检测注射泵、检测泵下限定位光耦、检测泵中限定位光耦、检测泵上限定位光耦，通过检测注射泵往复运动为检测进样提供动力，通过检测泵下限定位光耦、检测泵中限定位光耦、检测泵上限定位光耦定位检测注射泵活塞往复运动的上限、中限和下限位置。

5.根据权利要求1所述的一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，其特征在于：

所述进气流通池、进样流通池、配样流通池，均包括活塞电磁阀与流路，通过活塞电磁阀完成流路上各接口间的连接与断开。

6.根据权利要求1所述的一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，其特征在于：

所述定量室包括定量样品池、10mL液位检测器、5mL液位检测器、2mL液位检测器、1mL液位检测器，定量样品池是一根石英管，石英管包括上下两段，下段口径小于上段口径，最大容积12mL，石英管上端和进气流通池连接，石英管下端和进样流通池连接，10mL液位检测器、5mL液位检测器放置在石英管上端预定位置用于5mL和10mL大体积样品定量，2mL液位检测器、1mL液位检测器放置在石英管下端预定位置用于1mL、2mL小体积样品精确定量。

7.根据权利要求1所述的一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，其特征在于：

所述对照室包括一根带水嘴的石英管，通过水嘴和配样流通池的对照室接口连接；对照室用来储存藻类与纯水的混合形成对照样品组，并利用定量泵抽取空气注入对照室让样品混合均匀。

8.根据权利要求1所述的一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，其特征在于：

所述测试室包括一根带水嘴的石英管，通过水嘴和配样流通池的测试室接口连接；测试室用来储存藻类与水样的形成测试样品组，并利用定量泵抽取空气注入测试室让样品混合均匀。

9.根据权利要求1所述的一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样装置，其特征在于：

所述检测室包括一根石英管，该石英管也是检测泵的泵管。

10.一种利用权利要求1的藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、按照预定比例配制对照样品、配制测试样品，每隔5分钟向对照室和测试室注入空气将配制样品混合均匀；

步骤2、等到第一个检测时间窗口，进行对照样品进样检测、测试样品进样检测，分析获得第一个检测时间的毒性效应，检测结束后样品分别回到对照室和测试室，每隔5分钟利用空气混合配制样品，等待下个检测时间窗口，再次检测，直到最后一个检测时间窗口；

步骤3、排空对照室、排空测试室、冲洗样品室，如此完成一次完整水样毒性检测，获得规定时间窗口水样的毒性效应；

步骤4、待仪器工作结束，将气体接口接入不含CO₂的保护气体，进行样品室“气护”，利用特性气体充满装置各样品池及流路，防止藻类在其中滋生。

11.根据权利要求10所述的一种藻类光合抑制法水质毒性监测仪自动进样制样方法，其特征在于，

(1)配制对照样品的操作为：利用定量泵抽取第一预定量藻样注入对照室，再抽取第二预定量纯水注入对照室，最终再抽取空气注入对照室将样品混合均匀；

(2)配制测试样品的操作为：利用定量泵抽取第一预定量藻样注入测试室，再抽取第二预定量水样注入测试室，最终再抽取空气注入测试室将样品混合均匀；

(3)对照样品进样检测的操作为：利用检测泵抽取固定体积空气到检测室，再抽取对照室样品至检测室，等检测完成后将样品推回对照室，等待下次检测或排出；

(4)测试样品进样检测的操作为：利用检测泵抽取固定体积空气到检测室，再抽取测试室样品至检测室，等检测完成后将样品推回测试室，等待下次检测或排出；

(5)排空对照室的操作为：利用定量泵将对照室样品抽入定量室，打开排样接口将样品推送排出，重复上述步骤两次，以确保流路中无样品残留；

(6)排空测试室的操作为：利用定量泵将测试室样品抽入定量室，打开排样接口将样品推送排出，重复上述步骤两次，以确保流路中无样品残留；

(7)样品室的冲洗的操作为：打开纯水接口，利用定量泵抽取纯水至定量室清洗定量室，再推送至对照室清洗对照室，然后利用检测泵将对照室纯水抽入检测室清洗检测室，再推回对照室，最后将对照室排空；将对照室换成测试室，重复上述步骤完成所有样品室的冲洗；

(8)进行样品室“气护”的操作为，将对外气体接口a和对外气体接口b接入特性气体，利用检测泵抽取氧气至检测室，利用定量泵抽取氧气至对照室和测试室，再让各样品室及流路中充满特性气体，完成“气护”。

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