一种水生动物毒理学实验系统及应用

摘要

本发明涉及一种水生动物毒理学实验系统及应用，包括至少一个由养殖单元和过滤充气单元形成的实验组，养殖单元由多个养殖槽及一个排污分离通道组成，各养殖槽的下部均与排污分离通道相连通，过滤充气单元包括抽水机构、充气机构及与排污分离通道连通的循环水箱，循环水箱内部设有过滤介质，养殖单元排出的污水经过过滤介质过滤、充气机构充气后，通过与抽水机构连接的养殖单元进水管循环进入养殖单元；该系统可以应用在有机污染物对水生动物毒理实验、物理化学因子差异对水生动物生理影响实验和水生动物繁育养殖等方面。与现有技术相比，本发明能够高质量实现多平行组处理中的液体均衡和自动清污，同时降低人工成本和人为干扰。

说明书

技术领域

本发明涉及水生动物暴露实验装置与应用，尤其是涉及一种水生动物毒理学实 验系统及应用。

背景技术

目前使用斑马鱼开展有机物毒理试验的方法有①是分容器静水饲养，设置平行 组(相同浓度组)和对照组，定时吸出残饵、粪便，并更换试验溶液。②采用分平 行组的流水组合装置饲养，每平行组独立过滤残饵、粪便，并更换试验溶液。但上 述方法①在试验进程中吸污费时：试验时，部分种类有机物在试验进程中从溶液中 挥发或吸附于粪便、残饵、容器壁等，平行组各容器分别吸污、分别更换溶液存在 量的差异等，均会导致各平行组容器中溶液浓度发生较大变动，致使平行组各容器 中试验溶液浓度形成差异，严重降低重复试验效果。上述方法②在试验过程中污染 物容易从溶液中挥发或吸附于粪便、残饵、容器壁等、平行组各容器分别吸除残饵 粪便，平行组各容器不能很好进行溶液均衡，同样造成平行组各容器中溶液浓度发 生波动，降低重复试验效果，吸出残饵粪便工作量大。若为挥发性污染物毒性实验， 实验过程中方法①和方法②污染物挥发容易造成室内污染，威胁实验人员身体健 康。

中国专利CN201821759U公开了一种滴流供水式用于毒理实验的水生物养殖 系统，包括具有多层支持层的支架、支撑层、养殖水槽、回水槽、废水处理池、过 滤缸，以及输水管和控制阀；在支架顶部设有蓄水箱，通过输水管路与控制阀构成 养殖水槽的滴流式进水管路；又通过养殖水槽及养殖槽外排水管与废水处理池构成 单向养殖供水系统；在所述支撑层上设有可调控养殖槽内水体温度的水浴槽，所述 的养殖水槽安置在水浴槽内；此外，所述的水浴槽通过水浴槽上设置的水浴槽进水 口、水浴槽溢流板，以及与水浴槽匹配的水浴槽回流槽、水浴槽回流管、过滤缸构 成控温循环水浴系统；所述的养殖水槽上部配有充气阀。该专利中的供水系统是通 过串联在每个养殖水槽上的连通输水管和控制阀组成自上而下的供水系统，毒理实 验的溶液浓度则保持一致，无法实现成组平行暴露。并且此系统没有污物收集单元， 无法保证暴露环境的清洁稳定，不利于水体生物的繁育。

中国专利CN102830202A公开了一种密闭式静态水生生物毒理实验装置，包 括透明实验容器、氧气供给容器、排泄物收集装置，所述的透明实验容器上表面为 可开合的盖板，所述的透明实验容器内设有氧气供给容器，所述的透明实验容器下 表面中部为漏斗状连接部件，所述的漏斗状连接部件下端连接排泄物收集装置。尽 管该实验装置可以随时收集排泄物，其底部中央呈漏斗状，下端连接排泄物收集装 置，但需手动开启排放/收集，而暴露体系溶液也将随排放/收集过程而流出，如暴 露实验继续，则需要固液分离后再次将溶液返回暴露容器中。

因此，现有技术无法实现水生动物毒理试验装置自动清污和成组平行暴露等关 键问题。

发明内容

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高质量 实现多平行组处理中的液体均衡和自动清污，同时降低人工成本和人为干扰，能够 有效减少污染物挥发导致室内污染的水生动物毒理学实验系统，该系统可以用于水 生动物毒理实验、物理化学因子差异对水生动物生理影响实验和水生动物繁育养殖 等方面。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水生动物毒理学实验系统，包括至少一个由养殖单元和过滤充气单元形成 的实验组，

所述的养殖单元由多个养殖槽及一个排污分离通道组成，各养殖槽的下部均与 排污分离通道相连通，

所述的过滤充气单元包括抽水机构、充气机构及与排污分离通道连通的循环水 箱，循环水箱内部设有过滤介质，养殖单元排出的污水经过过滤介质过滤、充气机 构充气后，通过与抽水机构连接的养殖单元进水管循环进入养殖单元。

所述的多个养殖槽水平并列布置，排污分离通道设置在各养殖槽的前侧。

所述的排污分离通道由设置在养殖单元内的排污分离通道隔板与养殖单元前 板组成，排污分离通道隔板与养殖单元后板之间通过隔板形成多个水平并列布置的 养殖槽，所述的排污分离通道隔板与养殖单元的底部形成间隙，使得各养殖槽的下 部与排污分离通道相连通。

所述的养殖箱的底板向排污分离通道的一侧倾斜。

所述的循环水箱内设置竖直的隔板，该隔板将循环水箱分为过滤模块和抽水模 块，隔板的底部与箱体底部形成间隙，间隙处设有过滤介质，所述的过滤模块与排 污分离通道连通，所述的抽水机构和供气机构设置在抽水模块侧。

所述的过滤介质包括块状或薄膜状的过滤材料，所述的抽水机构为水泵，供气 机构为充气石，充气石连接有充氧泵。

所述的养殖单元进水管位于养殖槽的上方，出水口设有阀门；所述的养殖箱上 部设有用于投喂饵料的拉门；所述的循环水箱上部设有用于补液的拉门。

所述的过滤模块通过倒置的U形虹吸管与排污分离通道的一端连接，该系统 工作时过滤模块侧的液面低于排污分离通道的液面。

所述的循环水箱安装在养殖箱的右侧面，且循环水箱的底板低于养殖单元的底 部。

该系统包括多个由养殖单元和过滤充气单元形成的实验组，各实验组在竖直方 向上依次布置。

所述的一种水生动物毒理学实验系统在有机污染物对水生动物的毒理实验、物 理化学因子差异对水生动物的生理影响实验和水生动物的繁育养殖方面的应用。

所述的物理化学因子包括药理、温度、盐度、pH值或营养等理化因子。

实验时，根据需要设置实验组的个数及每个实验组的养殖槽(水平组)的个数， 将实验液体装入该系统，打开抽水机构和充气机构，使实验液体在养殖单元和过滤 充气单元之间循环，调节养殖单元进水管对应每个养殖槽的出水口的阀门，保持养 殖单元的液面高度大于过滤充气单元，以保证倒置U型虹吸管能够顺利工作，系 统稳定后，将待考察的水体生物放入各个养殖槽中，需要投喂饵料及加液时打开相 应的拉门，平时拉门关闭以最大程度减少污染物挥发所导致室内污染。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明能在科学实验过程中必须的多平行组处理中高质量实现污染物浓 度均衡，可以提高实验的科学性并检验实验结果的可重复性，极大提高实验质量。 每个实验组包括多个养殖槽构成的平行组，而且各个养殖槽的排污分离通道隔板底 部与养殖箱底部隔有间隙，使得各养殖槽的下部均与排污分离通道相连通，同时使 得各个养殖槽的液体的量比较一致，通过排污分离通道将各个养殖槽中的污水随水 流排出，污物随水流进入过滤充气单元，然后经过滤充气再循环进入各个养殖槽， 这样能够最大程度上保证同一个实验组中的各个养殖槽中的液体的各种物理化学 因子的一致性。

(2)采用倒置的U型虹吸管连接排污分离通道与过滤充气单元，实现养殖单 元中的污水的排出，污水不用经过泵等动力设备，不会出现污水中的污物对动力装 置造成的损坏，运行更加可靠；与之配合的，循环水箱的底板低于养殖箱的底板， 从而方便实现虹吸。

(3)本发明的养殖单元的各养殖槽的底部向排污分离通道倾斜，残饵和粪便 等污物更易于通过循环水流向侧面通道集中有助于污物的排出。

(4)本发明可以极大的降低吸出残饵粪便等对试验动物的扰动，排污过程是 自动进行的，不需要人为干预，降低人工成本和人为干扰，补液也是通过过滤充气 单元，从而可以解决补液不统一的问题。

(5)本发明特别适应有机污染物对水生动物毒理试验，养殖单元和过滤充气 单元均采用箱体，而且设置有拉门，只需要在投饵料及补液时打开，从而可以有效 减少污染物挥发所致室内污染。

(6)本发明还可以应用于药理、温度、盐度、pH值、营养等理化因子差异对 水生动物生理影响试验，也可用于水生动物繁育养殖。适合斑马鱼、青鳉鱼、铜锈 环棱螺的实验，若为大型水生动物可适当加大尺寸。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2位本发明的侧视结构示意图；

图中，1为养殖单元，101为拉手，102为第一养殖槽，103为第二养殖槽，104 为第三养殖槽，105为养殖槽隔板，106为排污分离通道隔板，107为养殖单元前 板，108为养殖单元后板，109为养殖单元底板，110为养殖单元拉门，111为养殖 单元液面，112为排污分离通道，2为过滤充气单元，201为循环水箱，202为块状 过滤材质，203为循环水箱隔板，204为水泵，205为充气石，206为循环水箱拉门， 3为倒置U型虹吸管，4为养殖单元进水管，401为养殖单元进水管出水口，5为 第一实验组，6为第二实验组，7为第三实验组，8为第四实验组，9为第五实验组。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种水生动物毒理学实验系统，如图1～2所示，包括竖直布置的五个由养殖单 元1和过滤充气单元2组成的实验组，本实施例通过高2.8m×长2m×宽0.5m(适 合小型水生动物例如斑马鱼)的玻璃水族箱内设置的玻璃隔板分隔成五个养殖单 元，通过一组高40cm×长30m×宽0.5m的五个玻璃箱形成五个过滤充气单元，分 别安装在与之相连的养殖单元的右侧面。

其中的养殖单元1由多个养殖槽和一个排污分离通道112组成，通过养殖单元 后板108、与养殖单元后板108平行的排污分离通道隔板106、连接上述二者的两 个平行的养殖槽隔板105、养殖单元左右侧板及养殖单元底板109形成第一养殖槽 102、第二养殖槽103及第三养殖槽104共三个水平并列布置的养殖槽，构成一个 实验组内的平行组，排污分离通道隔板106与养殖单元前板107之间设有宽度为 1cm的间隙，该间隙形成排污分离通道112，排污分离通道隔板106的底部与养殖 单元底板109不接触，二者之间间隔0.3～0.5cm的距离，从而使得各养殖槽下部与 排污分离通道连通，且养殖单元底板109向排污分离通道112方向倾斜。

其中的过滤充气单元2包括抽水机构、充气机构循环水箱201，循环水箱201 内设置竖直的循环水箱隔板203，该隔板将循环水箱201分为过滤模块和抽水模块， 循环水箱隔板203的底部与循环水箱201的底部隔有间隙，间隙处设有块状过滤材 质202作为过滤介质，该循环水箱201的过滤模块与排污分离通道112通过倒置U 型虹吸管3连通，倒置U型虹吸管3一端位于排污分离通道右端接近底部，方便 污物随水流进入倒置U型虹吸管3，为了更容易实现虹吸，循环水箱的底部低于养 殖单元底板109大约10cm，工作时，保持养殖单元液面111高于循环水箱201过 滤模块侧的液面，水泵204作为抽水机构、充气石205作为充气机构设置在抽水模 块侧，充气石205与充氧泵相连，养殖单元1排出的污水经过块状过滤材质202 过滤、与充氧泵连接的充气石205充气后，通过与水泵204连接的养殖单元进水管 4循环进入养殖单元1，养殖单元进水管4位于各养殖槽的上方，管上设有与各个 养殖槽对应的养殖单元进水管出水口401，养殖单元进水管出水口401设有阀门， 养殖单元1上部设有用于投喂饵料的养殖单元拉门110，养殖单元拉门110上设有 拉手101，方便对养殖单元拉门110进行推拉，控制其开闭。循环水箱201上部设 有用于补液的循环水箱拉门206。

本实施例的水生动物毒理学实验系统可以用于有机污染物对水生动物毒理实 验及物理化学因子差异对水生动物生理影响实验等方面，斑马鱼具有容易饲养、体 外受精、胚胎透明、遗传学技术成熟等优点，近年已成为环境毒理学研究的重要模 式动物之一，选其作为实验所用的水体生物。实验时，根据需要设置第一实验组5、 第二实验组6、第三实验组7，第四实验组8和第五实验组9共五个实验组，每个 实验组均由第一养殖槽102、第二养殖槽103及第三养殖槽104共三个养殖槽形成 水平组，将实验液体装入该系统，打开抽水机构和充气机构，使实验液体在养殖单 元和过滤充气单元之间循环，调节养殖单元进水管4对应每个养殖槽的出水口的阀 门，保持养殖单元的液面111的高度大于过滤充气单元的液面，以保证倒置U型 虹吸管能够顺利工作，系统稳定后，将待考察的水体生物放入各个养殖槽中，需要 投喂饵料及加液时打开相应的拉门，平时拉门关闭以最大程度减少污染物挥发所导 致室内污染，换液或者补液经由过滤充气单元完成。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例通过在排污分离通道 112一端的下部和循环水箱201的过滤模块侧的相应部位钻一个连通的孔从而实现 污水向过滤充气单元2流动。

实施例3

本实施例的装置与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例应用于水生动物 繁育养殖方面。可以大大减少人力成本和人为干扰，及时排除污物，有助于水体生 物的繁育。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的过滤介质为薄膜状 的过滤材质，设置在循环水箱隔板203与循环水箱201的底部的间隙处，起到过滤 污水的作用。