水生生物呼吸测量系统
用指示生物的生理生态性状反映湖泊、沼泽和水环境修复过程的水质状况已越来越多的被广泛使用。其中,水生生物的呼吸代谢是zui直接、zui常用的指示参数。该系统广泛应用于海洋淡水鱼类等水生生物生态学、水体环境毒理学、水产养殖、鱼类行为生理生态、水生动物发育生态、浮游生物、藻类及水族箱等研究。
水生生物呼吸测量系统主要用于鱼类、水生无脊椎动物、鱼卵及其胚胎、浮游生物的耗氧量(或藻类的释氧量)测量,同时还可以配置CO2分析仪和PH计等以测量CO2排放、PH值乃至电导率等,与摄像头和行为分析软件配合进行轨迹定位记录等。
右图为幼体虹鳟鱼的呼吸代谢测量,可以看出,在开始由于处理鱼时造成的应急反应,耗氧量很高,随后即达到一个较低的平稳水平——相当于其基础代谢率。从图中还可以看出,本系统有很高的时间解析度,可以反应突然的耗氧量变化。
1、系统测量过程
采用“间歇式”,集合了“开放式”和“封闭式”两种测量模式的优点。
呼吸室放置在水浴槽(周边水体)内,循环泵可以确保呼吸室内水体的均一并保证有足量的水流经传感器,而水体交换泵可以使周边水槽内水体与呼吸室内水体进行交换。
整个过程分3个步骤:测量、水体交换、等待。测量时循环泵开启;水体交换时交换泵开启,循环泵关闭;等待时交换泵关闭,循环泵开启,每10分钟即可测量1次。如此以来,如“开放式”系统一样,实验可以无限期地进行下去,从而进行长时间的监测。
2、系统组成
主要包括数据采集及分析模块、O2测量分析仪、水环境控制模块、呼吸室及其它配件或备选件。
2.1 数据采集和分析模块:包括数据采集器和软件,有1通道和4通道(同时对4个呼吸室进行测量,见右下图)供选择,USB接口,与计算机连接使用,主要性能指标如下:
可以接光纤氧气传感器或原电池氧电极传感器;
实时记录显示呼吸室内O2随时间的变化;
实施记录显示周边水体(水浴槽)O2随时间变化;
计算平均耗氧量;
实施记录显示温度随时间的变化;
分辨率16bit
重量1.4kg,大小21x20x7.4cm。
2.2 O2分析测量:O2传感器有光纤氧气传感器、原电池氧电极、极谱氧电极三种。
1). 光纤氧气传感器:具有很高的分辨率。检测极限可达15ppb,可在线测量水体和空气中的氧气含量,可*在线监测,稳定性*,响应时间小于1秒。对于小型鱼类及其它微小生物、需要高分辨率的实验等情况下必须选择此类传感器(右上图为光纤氧气传感器及单通道仪表,另有4通道仪表供选配);
2). 原电池氧电极传感器,可替代光纤氧气传感器组成经济型呼吸仪,但精度较低,不适于微小型生物的测量,需要一些维护措施和校对。具温度补偿,测量精度好于±1%,响应时间低于20秒时间,一般在传感器和数采中间加一个前置放大器配合使用(右图为原电池氧电极和4通道前置放大器,另有单通道前置放大器供选配);
3). 极谱氧电极传感器:为铂银氯化物电极,可以快速准确稳定地测量溶解氧,但需要大量维护措施,比较麻烦。
2.3 水环境控制模块:包括水温监测控制系统、氧气分析与调节系统等。
ü 水温监测控制系统包括控制器、温度传感器、潜水泵、不锈钢冷却旋管等;
ü 氧气分析与调节系统包括控制器、原电池氧电极、螺线管阀等
2.4便携式CO2分析仪:包括仪表和传感器(带3m长缆线)等,可以精确地实时测量流水中的溶解CO2,对化合态CO2不敏感因而只测量游离态CO2,测量不受水体中的酸、碱影响,因而其精度远高于滴定法测量。具体技术指标如下:
测量范围:0-50mg/l溶解CO
2,温度补偿范围3-35℃
输出:模拟信号0-1VDC
工作条件:-10-60℃,防溅水(splashproof)
精度:±1mg/l
工作时间:充足电后约50小时
尺寸:30 x 21.5 x 8.3cm,重量6kg(包括充电器、校准液等)
2.5 呼吸室:分静态呼吸室、游泳室(活动呼吸室)、微型呼吸室。对于静态呼吸室的选择,一般动物湿重或动物体积与呼吸室的比率应大致为1:10;对于游泳室,动物湿重或动物体积与游泳室的比例应大致为1:200。微型呼吸室用于测量鱼卵或胚胎、水生无脊椎动物及浮游植物、藻类的释氧量。
呼吸室 | 特征描述 |
静态呼吸室 | 用于鱼类等水生动物静态呼吸测量。直径有33mm、45mm、62mm、72mm;80mm、100mm、140mm、190mm等规格,另外还有扁平状呼吸室以供扁平形鱼类测量 |
游泳室(活动呼吸室) | 用于测量活动状态下鱼类等水生动物的耗氧情况。由运动呼吸室、周边水槽、潜水泵、电动机及其控制单元等组成。有170ml、5L、10L、32L、90L、150L等不同规格 |
微呼吸室(管) | 用于动物卵、胚胎、水生无脊椎动物及浮游植物、藻类的呼吸代谢测量。由硼硅酸盐玻璃制成,配合光纤氧电极测量。直径有11.2mm、14.5mm、18.5mm、22.2mm等规格,体积有0.5mm一直到50ml不等 |
3、技术指标:
3.1 主机单元有1通道和4通道可选,可显示氧气和温度的变化,计算平均耗氧量
3.2 氧气传感器的分辨率15ppb
3.3 CO2的测量范围:0-50mg/l溶解CO2 输出:模拟信号0-1VDC
3.4 水环境控制单元,可控制潜水泵,监测温度传感器
3.5 呼吸室分静态呼吸室、游泳室和微呼吸室
3.6 静态呼吸室直径有33mm、45mm、62mm、72mm;80mm、100mm、140mm、190mm等规格,另外还有扁平状呼吸室以供扁平形鱼类测量
3.7游泳室含运动呼吸室、周边水槽、潜水泵、电动机及其控制单元等部件
3.8 游泳室有170ml、5L、10L、32L、90L、150L等不同规格
3.9微呼吸室由硼硅酸盐玻璃制成
3.10微呼吸室直径有11.2mm、14.5mm、18.5mm、22.2mm等规格,体积有0.5mm一直到50ml不等
4、参考文献登载的专业刊物
因参考文献很多,欢迎用户来电索取。如下是参考文献登载的专业刊物:
《Zoology》《Journal of Experimental Biology》、《Biochem.Physiol.》、《Biol.Ecol.》、《Freshwater Ecol.》
《Journal of Experimental Marine Biology and Ecology》、《Aquaculture》、《Physiological and Biochemical Zoology》、
《Fish Biol.》、《Marine Technology Society Journal》、
《Current Biology》、《Fish Physiology and Biochemistry》、
《Polar Biology》、
5、产地:欧洲