【摘要】：水質(zhì)安全問題是當今我國面臨的最為重要的環(huán)境問題之一。通過各種途徑流入水體的化學藥物越來越多,例如工業(yè)廢水、生活污水等,并且它們之間的相互作用,使得毒性變得更加復雜。改善水質(zhì)問題已經(jīng)迫在眉睫,設計一套檢測飲用水中急性毒性的裝置變得尤為重要。傳統(tǒng)的生物和化學檢測方法也可以完成相應的檢測,但是檢測周期長、設備昂貴、專業(yè)性要求高。而且傳統(tǒng)的毒性評價方法需要在實驗室中進行,測試條件要求嚴格,測試需要花費24小時甚至更長時間,極大的限制了其使用范圍。我們急需設計一種高效準確的快速檢測裝置,實現(xiàn)檢測結(jié)果的高準確性,裝置的便攜性,檢測的快速性。發(fā)光細菌是一種可以進行生物發(fā)光的細菌。發(fā)光細菌的一大顯著特點就是遇到有毒物質(zhì)時,自身的發(fā)光強度會變?nèi)?也正是憑借這一自身的特點,被廣泛應用于水中急性毒性的檢測中�？梢灾苯佑门渲煤玫陌l(fā)光細菌溶液與被檢測樣品接觸反應,檢測發(fā)光細菌的發(fā)光強度,通過發(fā)光強度的大小來體現(xiàn)水中急性毒性的大小或有毒物質(zhì)的濃度。由于發(fā)光細菌發(fā)出的光強比較微弱,所以對發(fā)光細菌光強這一弱信號的檢測是這一構(gòu)想合理與否的關鍵。本設計由生物研究作為基礎,利用硬件和軟件結(jié)合實現(xiàn)實際功能,是一個多學科相互融合的設計。在整個設計中,最重要的是信號處理部分,處理精度會直接影響并決定整個系統(tǒng)的檢測精度。首先利用光電倍增管(PMT)對光信號進行采集。PMT輸入的是光信號,輸出電信號。然后通過I/V轉(zhuǎn)換器、放大器以及濾波器,最后得到電壓值,以電壓值的形式體現(xiàn)發(fā)光細菌的光強,從而用電壓值的大小來衡量水中急性毒性。發(fā)光細菌法是一種生物毒性檢測的重要方法。因它的快速、靈敏、簡便等優(yōu)點而被廣泛應用,并成為飲用水中急性毒性檢測的首選方法。但當前飲用水中急性毒性檢測的產(chǎn)品對技術(shù)要求比較高,并且檢測的是綜合毒性,細分毒物種類還存在一定難度。隨著技術(shù)的進步,飲用水中急性毒性檢測裝置會不斷改進和完善,開發(fā)成本將更低廉,監(jiān)測更加快速,檢測結(jié)果會更加精細化。
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R123
【圖文】：

圖 2.1 發(fā)光細菌發(fā)光細菌法的優(yōu)勢急性毒性檢測根據(jù)所選取實驗生物的不同分為浮游生物毒性檢測法、魚類毒生物毒性檢測法。其中浮游生物毒性檢測法和魚類毒性檢測法可以反應水中水平，但是這兩種方法工作量大，測試周期長，對大批量水樣的快速檢測來說足。由于這兩種發(fā)法的局限性，很難被廣泛推廣應用，同時，微生物毒性檢測毒性檢測領域的一大進步，具有較大的研究和應用價值。發(fā)光細菌法是一種生物毒性檢測的重要方法，因它的快速、靈敏、簡便等優(yōu)點泛應用，用發(fā)光細菌檢測水中急性毒性的方法主要特點是快速性、寬譜性、在車載實驗室完成。在這一設計中，首先要對發(fā)光細菌樣品進行菌種的復活，細菌試劑，放于室溫下待用，然后，用生理鹽水將待測毒物配置成不同濃度

圖 3.3 H5773-02 型光電倍增管下面是 H5773-02 型光電倍增管的主要參數(shù)： 檢測波長λ： 300 nm λ 880nm 檢測波長的波峰： 500nm 電壓輸入值 U1： 11.5V U15.5V1 控制靈敏度的電壓值 U2： 0.25V U0.9V2 輸出最大值：100μA 靈敏度范圍：1:104PMT 目前來說有兩類：一種是脈沖的形式另外一種是直流的形式，間歇性的采集光強變化比較大的情況時需要采用脈沖工作方式，為滿足測量較微弱光信號的這一要求，一般 PMT 選擇在直流形式下工作。此系統(tǒng)同樣使用的是直流工作方式，首先完成發(fā)光細菌

GNDGNDGND圖 3.4 光電倍增管的連接電路檢測過程在溶液中進行，所以發(fā)光細菌發(fā)出的熒光在溶液以及玻璃瓶壁上肯定，本身被檢測光強就極其微弱，再加上散射現(xiàn)象光的損失，必然會造成檢測的的差異。針對這一問題，我們提出一個解決的辦法，就是在本系統(tǒng)中添加了一模塊。如圖 3.5 所示，在反應器的另一端添加二極管，將二極管的光作為發(fā)光光補償，使得檢測的光強盡量接近發(fā)光細菌發(fā)出熒光的真實光強強度，我們采使能發(fā)光二極管。

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本文編號：2768530