一种用于评估悬浮沉积物对水生生物影响的流水暴露系统

该实验技术的总体目标是提供一种稳定且灵活的流水暴露系统，用于维持沉积物和悬浮状态，以便在实验室中研究悬浮沉积物对各种水生生物及其不同生命阶段的影响。该技术有助于解答环境毒理学领域的关键问题，从而加深我们对悬浮沉积物等物理胁迫因子在水生环境中影响的理解。该技术的主要优势在于能够模拟沉积物的悬浮状态，为 incoming 管理措施提供支持，以减少水生生物与悬浮沉积物之间的相互作用。

尽管该方法可用于研究疏浚的影响，也可用于评估船舶交通、洪水和风暴所导致的悬浮沉积物的影响。该技术的可视化演示至关重要，因为其构建过程与校准步骤共同决定了应用是否成功。请按照文本方案中的描述，开始模块和水浴装置的搭建与组装。

构建溢流排水管时，使用孔锯在19升圆底聚乙烯水箱顶部下方5厘米处切割一个直径为2.54厘米的孔。在箱体外侧安装贯通接头及插入件，作为溢流排水口。构建浆液进水口时，使用孔锯在水族箱顶部下方5厘米处再切割一个直径为2.54厘米的孔。

安装另一个贯通接头和带螺纹的弯头软管接头。构建泵的出口时，在水箱底部中央切割相同类型的孔，并安装贯通接头。在贯通接头的外侧螺纹上连接一个弯头软管接头。

为构建泵的进水口，在水箱底部偏离中心的位置再开一个孔，并安装贯通接头。将贯通接头外侧用弯头软管接头螺纹连接。在水浴槽外部，从底部向上测量9厘米，并沿水箱长度方向画一条线。

沿着标记线，在水浴槽的长度方向上为每个水族箱切割一对直径为2.54厘米的孔，并安装贯通接头。将磁力驱动泵安装在一个支架上，该支架应能放置在水浴槽下方，并位于带有孔和贯通接头的一侧，以便连接水族箱。为每台泵安装一个串联电源开关，或将泵连接至开关盒以供电。

用水管接头穿入水浴罐的外侧隔板。在将泵连接至相应水族箱的隔板之前，先将乙烯基管连接到泵的进水口和出水口。在水浴内部，将快速断开接头插入隔板中。

将每个水族箱连接到泵后，将乙烯基管连接到安装在水族箱底部的软管接头上，并将管子连接到快速断开阀的软管接头。接下来，将快速接头连接在泵与水族箱之间。在此连接处安装一个球阀，以便在维护时隔离泵。

接下来，使用乙烯基管将每个水族箱的溢流排水口连接至共用排水管。然后将共用排水管连接至水浴排水口。将每个水族箱的泥浆水进水口连接至安装在模块顶部的泥浆和水系统。

将泥浆罐的排液口连接到安装在泥浆罐旁支架上的气动双隔膜泵的入口。安装一个PVCT，以引导泥浆流向泵或实验室排水口。同时安装连接罐体与泵的阀门，以便在维护时将其隔离。

为驱动泵运行，将其连接至实验室建筑的空气压缩机。在模块顶部安装一根PVC管，并建立一个循环管线，以便根据需要向每个水族箱提供泥浆。在距离泥浆储液罐最远的使用点处，安装一条回流管线，将未使用的泥浆输送回储液罐。

使用柔性PVC管和活接头连接各模块。通过三通、球阀和活接头将浆料电磁阀连接到循环浆料管上，以便在维护时将电磁阀与主PVC管隔离。确保每个电磁阀位于其所供液的水族箱上方，并按照文本方案中的描述将电磁阀连接至相应的水族箱。

在每个水族箱的泥浆水入口旁安装一个光学散射传感器（OBS），用于测量浊度。将传感器置于水面以下约五厘米处，并使传感器探头朝向水箱中央。使用夹具或其他固定装置安装传感器。

在泥浆储液罐中安装浊度计（OBS），并将传感器置于水面以下约20厘米处，确保其完全浸没。接下来，连接水和泥浆电磁阀的线路。浊度计位于每个水族箱和泥浆罐内，热电偶则安装在每个水浴装置中，所有线路均接入模块顶部的电气接线盒，再连接至数据采集设备。

尽可能在所有线路的末端安装快速断开接头。按照文本方案中的描述，开始设计用于数据采集、仪器控制和自动化的计算机应用程序。为准备实验，启动泵以循环已用于填充泥浆罐的经碳过滤的自来水。

在另一个容器中，使用机械搅拌器将测试沉积物均质化。沉积物均质后，取出少量样品，使用带刻度的聚丙烯烧杯将其加入浆液罐中。持续加入沉积物，直至达到 1000 NTU。

在程序中，导航至水浴标签页并启动所有水族箱的运行程序。在FLEES系统运行至少一小时后（以使各水族箱中的浊度单位NTU达到稳定），开启数据记录功能，以记录每个水族箱OBS传感器测得的NTU读数。对于总悬浮固体（TSS）的测量，从每个指定TSS处理浓度低于500毫克每升的水族箱中分别采集三份100毫升的水样。

从每个分配了大于或等于500毫克/升总悬浮物（TSS）处理的水族箱中分别采集三个50毫升的水样。通过使用预先称重的0.45微米滤膜进行真空过滤，测定TSS。过滤后立即在105°C下将滤膜及其内容物干燥至少4小时。

然后称重至最接近的0.1毫克。以三个样品的平均值作为每个水族箱中总溶解固体（TSS）的测定值。进行实验时，首先开启所有用于数据采集、仪器控制和自动化的FLEES硬件。

在用水族箱、水浴锅和储水罐加注所需测试用水后，启动所有水冷式热交换器。同时确认并调整光照周期。启动水泵，以循环用于填充浆液罐的经活性炭过滤的自来水。

然后，取少量均质化的沉积物并将其加入泥浆罐中。持续加入沉积物，直至达到 1000 NTU。随后，按照文本方案中所述，为每个水族箱创建剖面。

按照文本方案所述将动物放入水族箱后，访问图形用户界面（GUI），进入水浴标签页以启动所有水族箱的运行程序。FLEES 运行至少一小时后，开启数据记录功能，以记录每个水族箱 OBS 测得的 NTU 读数。实验水族箱中维持 NTU 值及相应的总悬浮物浓度（TSS），以达到目标悬浮沉积物浓度。

在此示例中，FLEES 评估了悬浮沉积物是否能够在三天内保持稳定。同样，NTU 及相应的 TSS 浓度可维持在显著较低的水平，以代表环境条件。FLEES 使用测试沉积物进行校准，以量化 TSS 与浊度之间的关系，确保达到目标 TSS 浓度。

在FLEES中对一种示例测试沉积物进行评估后，展示了NTU与TSS之间的关系。一旦FLEES构建完成并正常运行，其设计具有足够的灵活性，可根据不同物种从卵到成体等不同生命阶段的大小，评估悬浮沉积物对多种水生生物的影响。需要牢记的是，该方法中最关键的步骤是使用每种测试沉积物对FLEES进行校准。

因此，可以量化总悬浮物与浊度之间的关系，从而实现目标总悬浮物浓度的匹配。FLEES 技术研发成功后，为环境毒理学领域的研究人员探究悬浮沉积物对多种水生生物的影响提供了可能。观看本视频后，您应能够充分理解如何在自己的实验室中构建并使用该技术。

由于自动化和编程功能可轻松调节总悬浮固体浓度，以满足实验需求。