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最直接、最常用的指示参数。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

水生生物呼吸测量系统采用“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，可长期在线监测，稳定性极强，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CO₂，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。

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、