基于发光细菌的饮用水急性毒性快速检测

摘要

水质安全问题是当今我国面临的最为重要的环境问题之一。通过各种途径流入水体的化学药物越来越多，例如工业废水、生活污水等,并且它们之间的相互作用，使得毒性变得更加复杂。改善水质问题已经迫在眉睫，设计一套检测饮用水中急性毒性的装置变得尤为重要。传统的生物和化学检测方法也可以完成相应的检测，但是检测周期长、设备昂贵、专业性要求高。而且传统的毒性评价方法需要在实验室中进行，测试条件要求严格，测试需要花费24小时甚至更长时间，极大的限制了其使用范围。我们急需设计一种高效准确的快速检测装置，实现检测结果的高准确性，装置的便携性，检测的快速性。发光细菌是一种可以进行生物发光的细菌。发光细菌的一大显著特点就是遇到有毒物质时，自身的发光强度会变弱，也正是凭借这一自身的特点，被广泛应用于水中急性毒性的检测中。可以直接用配置好的发光细菌溶液与被检测样品接触反应，检测发光细菌的发光强度，通过发光强度的大小来体现水中急性毒性的大小或有毒物质的浓度。由于发光细菌发出的光强比较微弱，所以对发光细菌光强这一弱信号的检测是这一构想合理与否的关键。
　　本研究利用硬件和软件结合实现实际功能，是一个多学科相互融合的设计。在整个设计中，最重要的是信号处理部分，处理精度会直接影响并决定整个系统的检测精度。首先利用光电倍增管（PMT）对光信号进行采集。PMT输入的是光信号，输出电信号。然后通过I/V转换器、放大器以及滤波器，最后得到电压值，以电压值的形式体现发光细菌的光强，从而用电压值的大小来衡量水中急性毒性。发光细菌法是一种生物毒性检测的重要方法。因它的快速、灵敏、简便等优点而被广泛应用，并成为饮用水中急性毒性检测的首选方法。但当前饮用水中急性毒性检测的产品对技术要求比较高，并且检测的是综合毒性，细分毒物种类还存在一定难度。随着技术的进步，饮用水中急性毒性检测装置会不断改进和完善，开发成本将更低廉，监测更加快速，检测结果会更加精细化。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题研究背景与现状

1.2本课题研究的意义

1.3本课题研究的主要内容

第二章 发光细菌概述

2.1发光细菌的特点

2.2发光细菌的发光机理

2.3发光细菌法的优势

2.4青海弧菌

2.5 本章小结

第三章 硬件设计

3.1 信号检测

3.2 噪声分析

3.3 主控芯片

3.4 A/D转换

3.5通信接口

3.6 按键模块

3.7 电源模块

3.8 本章总结

第四章 软件部分

4.1编译工具

4.2 主要程序代码

第五章 系统仿真与调试

5.1电路仿真

5.2串口调试

5.3软件调试

第六章 实验测试与结果

6.1 实验环境

6.2操作步骤

6.3 毒性物质浓度检测

6.4 检测结果分析

6.5 本章小结

第七章 展望

参考文献

致谢