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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510968147.4 (22)申请日 2015.12.21 A01K 61/00(2006.01) G01N 33/48(2006.01) (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨浦区四平路 1239 号 (72)发明人 吴玲玲 黄清辉 陈玲 郜洪文 李倩 (74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 31225 代理人 林君如 (54) 发明名称 一种小型水生动物野外环境试验系统与方法 (57) 摘要 本发明涉及一种小型水生动物野外环境试验 系统， 包括支架、 固定在支架上的养殖箱， 养殖箱 侧面为带有多个。
2、孔洞的材质， 顶部和底部均为连 续材质， 养殖箱内设有投喂导管， 采用该系统进行 试验的方法为 ： 根据试验需要， 将该系统置于试 验水域， 支架的高度方向与水深方向一致， 在养殖 箱中养殖小型水生动物 ； 通过投喂导管对水生动 物进行喂食， 通过摄影装置记录水生动物的行为 特征， 并持续一个试验周期 ； 然后统计小型水生 动物存活数量， 采集小型水生动物活体样品， 并采 用液氮速冷冻样品并带回检测试验水域的水体及 沉积物对小型水生动物的毒性效应的影响。与现 有技术相比， 本发明能够实现原位水体不同时间、 空间层面对试验动物行为和生理效应的影响进行 研究。 (51)Int.Cl. (19)中华。
3、人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 105432528 A 2016.03.30 CN 105432528 A 1.一种小型水生动物野外环境试验系统， 其特征在于， 包括支架、 固定在支架上的养殖 箱， 所述的养殖箱侧面为带有多个孔洞的材质， 顶部和底部均为连续材质， 养殖箱内设有投 喂导管。 2.根据权利要求1所述的一种小型水生动物野外环境试验系统， 其特征在于， 所述的养 殖箱顶部设有摄影装置， 所述的摄影装置与接收终端无线连接。 3.根据权利要求1所述的一种小型水生动物野外环境试验系统， 其特征在于， 所述的养 殖箱侧面的孔洞的最低。
4、处到养殖箱内部底面的距离为养殖箱侧面高度的1/1001/5。 4.根据权利要求3所述的一种小型水生动物野外环境试验系统， 其特征在于， 所述的投 喂导管紧邻养殖箱内侧壁伸入养殖箱内部， 且管口位于侧面孔洞的最低处与养殖箱内部底 面之间。 5.根据权利要求14任一所述的一种小型水生动物野外环境试验系统， 其特征在于， 固定在支架上同一高度处的多个养殖箱形成一个实验组， 该系统包括多个实验组， 分别位 于支架上的不同高度处。 6.根据权利要求5所述的一种小型水生动物野外环境试验系统， 其特征在于， 所述的养 殖箱通过螺栓固定在支架上。 7.根据权利要求1或6所述的一种小型水生动物野外环境试验系统，。
5、 其特征在于， 所述 的支架底部设有用于插入水体底部沉积物的支脚， 所述的支架上沿高度方向设有标尺。 8.一种采用如权利要求17任一所述的小型水生动物野外环境试验系统进行试验的 方法， 其特征在于， 包括以下步骤： (1)根据试验需要， 将该系统置于试验水域， 支架的高度方向与水深方向一致， 在该系 统的养殖箱中养殖小型水生动物； (2)通过投喂导管对水生动物进行喂食， 通过摄影装置记录水生动物的行为特征， 并持 续一个试验周期； (3)一个试验周期后统计小型水生动物存活数量， 采集小型水生动物活体样品， 并采用 液氮速冷冻样品并带回检测试验水域的水体及沉积物对小型水生动物的毒性效应的影响。 。
6、9.根据权利要求8所述的一种采用所述的小型水生动物野外环境试验系统进行试验的 方法， 其特征在于， 所述的一个试验周期为48周。 10.根据权利要求8所述的一种采用所述的小型水生动物野外环境试验系统进行试验 的方法， 其特征在于， 所述的小型水生动物为同一生活背景的小型水生动物； 所述的养殖箱 侧面的孔洞小于小型水生动物的个体大小。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 105432528 A 2 一种小型水生动物野外环境试验系统与方法 技术领域 0001 本发明属于环境监测领域， 涉及一种小型水生动物野外环境试验系统与方法， 尤 其是涉及一种小型水生动物野外环境长期暴露试验与行为变化在线。
7、观测系统与方法。 背景技术 0002 目前在世界各地， 来源于生活污水和工业废水排放、 大气沉降、 农药面源污染等污 染物造成水体发生不同程度的污染。 水体污染物中包括重金属如铅、 汞、 镉等， 持久性有机 污染物如有机氯农药、 多氯联苯和多溴联苯醚等多种物质， 其中大多污染物具有对多种生 物致死、 致畸和致癌的 “三致效应” 以及环境雌激素效应。 因此， 水体污染物的毒理学研究在 全世界范围内受到广泛关注并已经开展了大量的工作。 处于不同水域以及同一水域不同时 空层面， 例如表层水体、 中层水体和底层水体以及沉积物中的某一污染物或者多种污染物 的浓度水平存在差异。 然而， 目前研究某一水域的。
8、水体和沉积物对水生生物的生态毒理效 应研究方法主要通过采集研究水域水生生物样品带回室内进行分析， 或者采集研究水域不 同空间层面水样和沉积物样品带回试验室后经浓缩等方法处理， 再使用细胞、 微生物或动 物等进行室内试验研究其生理响应。 其方法主要缺点是采集样品生物时， 由于活体生物存 在自主移动能力， 采集到的样品(例如鱼类)可能来自其它水域； 采集到的水环境样品特别 是沉积物样品容易发生空间差异层面的交互影响， 例如采集水底表层沉积物时被上层水稀 释。 而相应的原位监测试验方法比较少见， 特别是缺乏一种在同一试验位点不同空间层面 开展野外环境长期暴露与行为变化在线观测试验装置与方法， 从而研。
9、究评价表层水体、 底 层水体以及表层沉积物对试验动物的行为变化和毒性效应。 0003 中国专利CN103535206A公开了一种水体原位试验装置， 其包括： 原位试验装置框 架， 所述原位试验装置框架为可并联扩展的长方体或正方体构造； 深度调节组件， 所述深度 调节组件安装在所述原位试验装置的顶部， 所述深度调节组件具有长度可调节的连接带； 试验培养单元， 所述试验培养单元连接在所述连接带上。 此原位试验装置监测不同水梯度 下沉水植物的生长及其对沉积物释放的影响， 同时研究大型底栖动物(河蚬)对铜的生物富 集作用。 但是没有在实验过程中对生物进行喂食， 不能实现水生动物的长期暴露研究。 且深 。
10、度调节组件安装在所述原位试验装置的顶部， 通过手摇式纤维尺的尺带连接试验培养单 元， 不能起到抗击较大风浪的固定作用， 因此， 此装置只适用于风浪和水流较小的湖湾。 发明内容 0004 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实现原位 水体不同时间、 空间层面对试验生物行为和生理效应的影响进行研究的小型水生动物野外 环境试验系统与方法。 0005 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 0006 一种小型水生动物野外环境试验系统， 包括支架、 固定在支架上的养殖箱， 所述的 养殖箱侧面为带有多个孔洞的材质， 顶部和底部均为连续材质， 养殖箱内设有投喂导管。 说 明 书 1。
11、/5 页 3 CN 105432528 A 3 0007 所述的养殖箱顶部设有摄影装置， 所述的摄影装置与接收终端无线连接。 0008 所述的养殖箱侧面的孔洞的最低处到养殖箱内部底面的距离为养殖箱侧面高度 的1/1001/5。 0009 所述的投喂导管紧邻养殖箱内侧壁伸入养殖箱内部， 且管口位于侧面孔洞的最低 处与养殖箱内部底面之间。 0010 固定在支架上同一高度处的多个养殖箱形成一个实验组， 该系统包括多个实验 组， 分别位于支架上的不同高度处。 0011 所述的养殖箱通过螺栓固定在支架上。 0012 支架沿高度方向设有多个孔洞， 养殖箱侧面设有螺孔， 养殖箱通过穿过养殖箱侧 面螺孔和支架。
12、孔洞的螺栓固定在支架上。 可根据试验需要， 通过将养殖箱侧面螺孔与支架 上相应高度的孔洞配合， 调节养殖箱在支架上的高度。 0013 所述的支架底部设有用于插入水体底部沉积物的支脚。 所述的支架上沿高度方向 设有标尺。 0014 一种采用所述的小型水生动物野外环境试验系统进行试验的方法， 包括以下步 骤： 0015 (1)根据试验需要， 将该系统置于试验水域， 支架的高度方向与水深方向一致， 在 该系统的养殖箱中养殖小型水生动物； 0016 (2)通过投喂导管对水生动物进行喂食， 通过摄影装置记录水生动物的行为特征， 并持续一个试验周期； 0017 (3)一个试验周期后统计小型水生动物存活数量。
13、， 采集小型水生动物活体样品， 并 采用液氮速冷冻样品并带回检测试验水域的水体及沉积物对小型水生动物的毒性效应的 影响。 0018 所述的一个试验周期为48周。 0019 所述的小型水生动物为同一生活背景的小型水生生物； 所述的养殖箱侧面的孔洞 小于小型水生动物的个体大小。 0020 本发明采用同一生活背景的小型水生生物， 例如某一试验室培育的模式生物斑马 鱼或者该水域本土鱼等进行试验。 0021 试验时， 如果需要对水生动物进行长期暴露试验与行为变化的在线观测， 可以根 据需要设置所需个数的实验组， 每个实验组设置所需个数的养殖箱， 将水生动物养殖在各 个养殖箱中， 然后将各实验组的养殖箱固。
14、定在支架的相应高度上， 放入所需的位点的水体 中， 各实验组便置于水体的不同层面， 底部的支脚插入水底的沉积物中从而将该系统固定。 试验过程中， 通过投喂导管对养殖箱中的水生动物进行喂养， 期间通过摄影装置记录水生 动物的行为特征， 一个试验周期后， 统计水生动物存活数量， 采集水生动物活体样本， 采用 液氮速冻样品带回实验室， 检测有机物在水生生物体内的生物富集作用， 并分析在酶学水 平产生的毒性效应等。 0022 当需要在水体同一位点不同层面对水生动物进行长期暴露试验与行为变化的在 线观测时， 只需要一套上述系统即可； 当需要在水体不同位点不同层面对水生动物进行长 期暴露试验与行为变化的在。
15、线观测时， 分别在相应的位点设置上述该系统即可。 0023 试验时， 通过在不同时间进行试验， 将不同时间的试验结果比较， 得到不同时间水 说 明 书 2/5 页 4 CN 105432528 A 4 体的不同层面对小型水生动物的影响的数据。 0024 本发明将养殖箱设置在支架上， 在指甲上的位置通过沿支架高度方向设置的标尺 确定， 可以使各实验组在水体不同层面中的位置更加精确。 0025 养殖箱的实际尺寸、 每个实验组含有的养殖箱的数量和各实验组之间的间距可以 根据水深和具体实验要求调整。 0026 本发明适用于： (1)研究水体中不同位点和空间层面的水体和沉积物对水生动物 的毒性效应的影响。
16、， 确保试验结果更加科学； (2)水环境长时间的毒性暴露， 比较不同月份 或季节的环境样品的毒性大小； (3)诊断流域生态系统健康方面， 通过观察水生动物的生长 状况直观准确地判定流域生态系统健康状况， 对于预防流域污染事故发生、 保障流域生态 系统健康具有非常重要的现实意义。 0027 与现有技术相比， 本发明具有以下优点： 0028 (1)能够实现原位水体不同时间、 空间层面对试验生物行为和生理效应的影响进 行研究。 0029 (2)样品采用液氮速冷冻样品并带回， 为以后的分析检测赢得了较长时间。 0030 (3)养殖箱侧面开有孔洞， 可以使得养殖箱内的水体与养殖箱外同一层面的水体 充分交。
17、换， 使得试验结果质量更高。 养殖箱侧面孔洞的最低处距离养殖箱内部底面有一段 距离， 投喂导管紧邻养殖箱内侧壁伸入养殖箱内部， 且管口位于侧面孔洞的最低处与养殖 箱内部底面之间， 从而可以防止饵料冲失， 再加上通过摄影装置记录水生动物的行为特征， 可以有效控制及调节试验周期， 更好的监测水环境中污染物对水生动物的行为影响以及毒 性效应。 0031 (4)养殖箱通过螺栓直接固定于支架上， 整体结构强度高， 抗击风浪能力较强。 0032 (5)摄影装置固定在养殖箱的顶部， 可以对水生动物的行为特征进行在线观测。 而 且将摄影装置与位于地面的接收终端无线连接， 可在岸上同步观测到水生动物的行为特 征。
18、， 以规避水域突发状况对水生动物实验产生的影响。 附图说明 0033 图1为本发明的结构示意图； 0034 图中， 1为第一实验组， 2为第二实验组， 3为第三实验组， 4为养殖箱， 5为养殖箱侧 面孔洞， 6为投喂导管， 7为摄影装置， 8为支架， 9为支脚， 10为水体表面， 11为水底沉积物。 具体实施方式 0035 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 0036 实施例1 0037 一种小型水生动物野外环境试验系统， 包括支架8和固定在支架8上的养殖箱4， 养 殖箱4采用长50cm宽50cm高30cm有机玻璃制作， 如图1所示， 根据试验需要， 该系统设置 在水体的同一位点的。
19、不同深度设置第一实验组1、 第二实验组2和第三实验组3共三个实验 组， 每个实验组包括三个养殖箱4， 一个实验组的三个养殖箱4设置在水体同一位点的同一 层面， 各实验组设置在水体同一位点的不同层面， 其中第一实验组1设置在表层水体层(水 体表面10以下5范围内)， 第三实验组3设置在水体底部沉积层(水体底部沉积物11表面以上 说 明 书 3/5 页 5 CN 105432528 A 5 0.5m范围内)， 第二实验组2设置在中层水体层(水体表层10以下5米至水体底部沉积物11表 面以上0.5m的范围)， 养殖箱4的侧面设有多个养殖箱侧面孔洞5， 顶部和底部均为连续材 质， 养殖箱侧面孔洞5的最。
20、低处位于养殖箱内部底面的上方2cm， 养殖箱4内设有投喂导管6， 投喂导管6紧邻养殖箱4内侧壁伸入养殖箱4内部， 且管口位于养殖箱侧面孔洞5的最低处与 养殖箱4内部底面之间， 本实施例中管口与养殖箱4内部底面之间的距离为1cm。 养殖箱4顶 部设有摄影装置7， 摄影装置7为带存储数字水下摄影机， 与位于地面的接收终端无线连接， 记录水生动物的行为特征。 第一实验组1、 第二实验组2和第三实验组3设置在支架8的不同 高度处， 支架8沿高度方向设置有多个孔洞， 养殖箱4侧面设有螺孔， 养殖箱4通过穿过养殖 箱侧面螺孔和支架8孔洞的螺栓固定在支架8上， 同一个实验组的养殖箱4固定在支架8的同 一高度。
21、上， 支架8底部设置支脚9， 支脚9插入水体底部沉积物11中。 0038 将上述系统用于水体同一位点的不同水体层面对水生动物的毒性研究： 通过以下 步骤实现： 0039 (1)在需要研究的水体的位点设置该系统， 在该系统的每个养殖箱4中养殖试验室 培育的模式生物斑马鱼， 保证养殖箱侧面孔洞5小于试验室培育的模式生物斑马鱼的个体 大小； 0040 (2)通过投喂导管对试验室培育的模式生物斑马鱼进行喂食， 通过摄影装置记录 水生动物的行为特征， 以八周为一个试验周期， 并持续一个试验周期； 0041 (3)一个试验周期后统计水生动物存活数量， 采集水生动物活体样品， 并采用液氮 速冷冻样品并带回试。
22、验室， 检测有机物在水生生物体内的生物富集作用， 并分析在酶学水 平产生的毒性效应等。 0042 实施例2 0043 本实施例的小型水生动物野外环境在线观测系统与实施例1中的基本相同， 本实 施例将该系统用于排污口附近与远离排污口水域两个不同水体位点的不同水体层面对水 生动物的毒性研究， 通过以下步骤实现： 0044 (1)在排污口附近与远离排污口水域分别设置一套该系统， 在该系统的每个养殖 箱4中养殖试验室培育的模式生物斑马鱼， 保证养殖箱侧面孔洞5小于试验室培育的模式生 物斑马鱼的个体大小； 0045 (2)通过投喂导管对试验室培育的模式生物斑马鱼进行喂食， 通过摄影装置记录 水生动物的行。
23、为特征， 以八周为一个试验周期， 并持续一个试验周期； 0046 (3)一个试验周期后统计水生动物存活数量， 采集水生动物活体样品， 并采用液氮 速冷冻样品并带回试验室， 检测有机物在水生生物体内的生物富集作用， 并分析在酶学水 平产生的毒性效应等。 0047 实施例3 0048 本实施例的小型水生动物野外环境在线观测系统与实施例1中的基本相同， 将该 系统用于不同季节水体同一位点的不同水体层面对水生动物的毒性研究： 通过以下步骤实 现： 0049 (1)每个季节在需要研究的水体的位点设置该系统， 在该系统的每个养殖箱4中养 殖试验室培育的模式生物斑马鱼， 保证养殖箱侧面孔洞5小于试验室培育的。
24、模式生物斑马 鱼的个体大小； 说 明 书 4/5 页 6 CN 105432528 A 6 0050 (2)通过投喂导管对试验室培育的模式生物斑马鱼进行喂食， 通过摄影装置记录 水生动物的行为特征， 以八周为一个试验周期， 并持续一个试验周期； 0051 (3)一个试验周期后统计水生动物存活数量， 采集水生动物活体样品， 并采用液氮 速冷冻样品并带回试验室， 检测有机物在水生生物体内的生物富集作用， 并分析在酶学水 平产生的毒性效应等。 0052 实施例4 0053 本实施例与实施例1基本相同， 不同之处在于本实施例的养殖箱4采用长100cm 宽100cm高100cm有机玻璃制作， 养殖箱侧面。
25、孔洞5的最低处位于养殖箱4内部底面的上方 1cm。 投喂导管6的管口与养殖箱4内部底面之间的距离为0.7cm。 0054 实施例5 0055 本实施例与实施例1基本相同， 不同之处在于本实施例的养殖箱4采用长30cm宽 30cm高15cm有机玻璃制作， 养殖箱侧面孔洞5的最低处位于养殖箱4内部底面的上方3cm。 投喂导管6的管口与养殖箱4内部底面之间的距离为1cm。 0056 实施例6 0057 本实施例与实施例1基本相同， 不同之处在于本实施例进行试验时以四周为一个 试验周期。 说 明 书 5/5 页 7 CN 105432528 A 7 图1 说 明 书 附 图 1/1 页 8 CN 105432528 A 8 。