[发明专利]一种利用青鳉鱼行为强度的变化监测水体中多环芳烃的方法

说明书

本发明涉及一种利用青鳉鱼行为强度的变化监测水体中多环芳烃的方法，所述方法包括如下步骤：1)利用基于四极阻抗与三维示踪技术的水质监测系统采集各种多环芳烃浓度下的鱼类行为强度数据；2)将步骤1)采集被测生物的行为强度在时间t和浓度C下的变化表述为环境压力变量E，所述E＝e×t×C；3)将步骤2)的环境压力变量E进行卡尔曼滤波后，得到将鱼的行为模式分为五个变化阶段；(4)通过监测当前青鳉鱼的行为强度，判断当前水体中多环芳烃的污染效应。本发明采用生物监测方式，通过构建生物行为逐级响应模型，可以实时判断生物在当前多环芳烃浓度下处于何种等级的响应阶段，进而判断当前多环芳烃是否超标。

技术领域

本发明涉及水体监测技术领域，尤其涉及一种利用青鳉鱼行为强度水体中的变化构建的逐级响应模型监测水体中污染物的方法。

背景技术

污染物对海洋生物毒性效应的早期预警和生物标志物指示作用研究是当今海洋生态毒理学研究的热点和前沿。其中多环芳烃(PAHs)是煤，石油，木材，烟草，有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是重要的环境和食品污染物。高分子量的PAHs易吸附在颗粒物表面，具有致癌、致畸性和致突变效应。PAHs能通过废水排放、大气沉降、地表径流及原油泄漏等多种途径进入水体，水环境中的多环芳烃通过鳃、皮肤或食物进入鱼体内沉积，对水生生物和人体健康构成威胁。目前对多环芳烃的预警及检测多是通过化学滴定法、超临界流动色谱法和核磁共振氢谱法等化学方法，该方法通常需要购置昂贵的检测仪器，并需要经过大量前置步骤，成本及时间都耗费极大，不适合实时水质预警及检测的需求。因此，有必要研究一种利用鱼类的行为变化对水体中污染物的浓度能够进行实时监测的方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种利用青鳉鱼行为强度的变化监测水体中多环芳烃的逐级响应模型。本发明采用生物监测方式，通过构建生物行为逐级响应模型，可以实时判断生物在当前多环芳烃浓度下处于何种等级的响应阶段，进而判断当前多环芳烃是否超标。

本发明的目的之一是提供一种利用青鳉鱼行为强度的变化监测水体中多环芳烃的方法。

本发明的目的之二是提供上述利用青鳉鱼行为强度的变化监测水体中多环芳烃的方法的应用。

为实现上述目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种利用青鳉鱼行为强度的变化监测水体中多环芳烃的方法，包括如下步骤：

(1)利用基于四极阻抗与三维示踪技术的水质监测系统采集各种多环芳烃浓度下的鱼类行为强度数据；

(2)将步骤(1)采集被测生物的行为强度在时间t和浓度C下的变化表述为环境压力变量E，所述E＝e×t×C，其中，e为自然常数，可以看出，随着时间t、浓度C的增加，环境压力E也相应增加；

(3)将步骤(2)的环境压力变量E进行卡尔曼滤波后，得到规律变化的趋势图，由此将鱼的行为模式归纳为五种，分别是无效应阶段，刺激阶段，适应阶段，调整阶段，再调整阶段与毒性效应阶段，从适应阶段开始，生物体开始有直接进入毒性效应阶段的概率，当外界环境压力十分巨大时，生物体在适应阶段就会崩溃，进入毒性效应阶段，或者会在进入调整阶段后，外界压力过大导致体内环境失衡，直接进入毒性效应阶段，当外界环境压力在生物体可承受范围以内时，更多的是会出现从适应阶段至调整阶段，然后在调整与再调整阶段来回切换的局面；

(4)步骤(3)的各个阶段之间通过阈值切换，当环境压力大于当前阈值时，生物行为阶段就会发生变化，通过监测当前青鳉鱼的行为强度，判断当前水体中多环芳烃的污染效应，一旦青鳉鱼出现毒性效应阶段，意味着当前水体出现大规模灾害爆发。

步骤(1)中，采用专利文献201220304540.5中的四极阻抗技术采集被测生物的行为数据，对采集到的数据进行技术分析。