??? 水生生物呼吸測量系統

?????? 用指示生物的生理生態性狀反映湖泊、沼澤和水環境修復過程的水質狀況已越來越多的被廣泛使用。其中，水生生物的呼吸代謝是最直接、最常用的指示參數。該系統廣泛應用于海洋淡水魚類等水生生物生態學、水體環境毒理學、水產養殖、魚類行為生理生態、水生動物發育生態、浮游生物、藻類及水族箱等研究。

??? 水生生物呼吸測量系統主要用于魚類、水生無脊椎動物、魚卵及其胚胎、浮游生物的耗氧量（或藻類的釋氧量）測量，同時還可以配置CO2分析儀和PH計等以測量CO2排放、PH值乃至電導率等，與攝像頭和行為分析軟件配合進行軌跡定位記錄等。

右圖為幼體虹鱒魚的呼吸代謝測量，可以看出，在開始由于處理魚時造成的應急反應，耗氧量很高，隨后即達到一個較低的平穩水平——相當于其基礎代謝率。從圖中還可以看出，本系統有很高的時間解析度，可以反應突然的耗氧量變化。

1、 系統測量過程

水生生物呼吸測量系統采用“間歇式”，集合了“開放式”和“封閉式”兩種測量模式的優點。

呼吸室放置在水浴槽（周邊水體）內，循環泵可以確保呼吸室內水體的均一并保證有足量的水流經傳感器，而水體交換泵可以使周邊水槽內水體與呼吸室內水體進行交換。

整個過程分3個步驟：測量、水體交換、等待。測量時循環泵開啟；水體交換時交換泵開啟，循環泵關閉；等待時交換泵關閉，循環泵開啟，每10分鐘即可測量1次。如此以來，如“開放式”系統一樣，實驗可以無限期地進行下去，從而進行長時間的監測。

2、 系統組成

主要包括數據采集及分析模塊、O₂測量分析儀、水環境控制模塊、呼吸室及其它配件或備選件。

2.1 ?數據采集和分析模塊：包括數據采集器和軟件，有1通道和4通道（同時對4個呼吸室進行測量，見右下圖）供選擇，USB接口，與計算機連接使用，主要性能指標如下：

??????? 可以接光纖氧氣傳感器或原電池氧電極傳感器；

??????? 實時記錄顯示呼吸室內O2隨時間的變化；

??????? 實施記錄顯示周邊水體（水浴槽）O2隨時間變化；

??????? 計算平均耗氧量；

??????? 實施記錄顯示溫度隨時間的變化；

??????? 分辨率16bit

??????? 重量1.4kg，大小21x20x7.4cm。

2.2 ?O2分析測量：O2傳感器有光纖氧氣傳感器、原電池氧電極、極譜氧電極三種。

1）.? 光纖氧氣傳感器：具有很高的分辨率。檢測極限可達15ppb，可在線測量水體和空氣中的氧氣含量，可長期在線監測，穩定性極強，響應時間小于1秒。對于小型魚類及其它微小生物、需要高分辨率的實驗等情況下必須選擇此類傳感器（右上圖為光纖氧氣傳感器及單通道儀表，另有4通道儀表供選配）；

2）.? 原電池氧電極傳感器，可替代光纖氧氣傳感器組成經濟型呼吸儀，但精度較低，不適于微小型生物的測量，需要一些維護措施和校對。具溫度補償，測量精度好于±1％，響應時間低于20秒時間，一般在傳感器和數采中間加一個前置放大器配合使用（右圖為原電池氧電極和4通道前置放大器，另有單通道前置放大器供選配）；

3）.? 極譜氧電極傳感器：為鉑銀氯化物電極，可以快速準確穩定地測量溶解氧，但需要大量維護措施，比較麻煩。

2.3 ?水環境控制模塊：包括水溫監測控制系統、氧氣分析與調節系統等。

ü???????? 水溫監測控制系統包括控制器、溫度傳感器、潛水泵、不銹鋼冷卻旋管等；

ü???????? 氧氣分析與調節系統包括控制器、原電池氧電極、螺線管閥等

2.4便攜式CO₂分析儀：包括儀表和傳感器（帶3m長纜線）等，可以精確地實時測量流水中的溶解CO₂，對化合態CO₂不敏感因而只測量游離態CO₂，測量不受水體中的酸、堿影響，因而其精度遠高于滴定法測量。具體技術指標如下：

???????? 測量范圍：0－50mg/l溶解CO₂，溫度補償范圍3－35℃

???????? 輸出：模擬信號0－1VDC

???????? 工作條件：-10－60℃，防濺水（splashproof）

???????? 精度：±1mg/l

???????? 工作時間：充足電后約50小時

???????? 尺寸：30 x 21.5 x 8.3cm，重量6kg（包括充電器、校準液等）

2.5? 呼吸室：分靜態呼吸室、游泳室（活動呼吸室）、微型呼吸室。對于靜態呼吸室的選擇，一般動物濕重或動物體積與呼吸室的比率應大致為1:10；對于游泳室，動物濕重或動物體積與游泳室的比例應大致為1:200。微型呼吸室用于測量魚卵或胚胎、水生無脊椎動物及浮游植物、藻類的釋氧量。

3、 技術指標：

?3.1 主機單元有1通道和4通道可選，可顯示氧氣和溫度的變化，計算平均耗氧量

?3.2 氧氣傳感器的分辨率15ppb

3.3 CO2的測量范圍：0－50mg/l溶解CO₂? 輸出：模擬信號0－1VDC

3.4 水環境控制單元，可控制潛水泵，監測溫度傳感器

3.5 呼吸室分靜態呼吸室、游泳室和微呼吸室

3.6 靜態呼吸室直徑有33mm、45mm、62mm、72mm；80mm、100mm、140mm、