1、在水環(huán)境整體質(zhì)量下降的同時(shí),各地頻繁發(fā)生的突發(fā)性水污染事件更是給人們正常的生活和生產(chǎn)帶來(lái)了巨大風(fēng)險(xiǎn)。利用快速、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)手段在水質(zhì)突發(fā)污染初期及時(shí)做出預(yù)警尤為重要。本研究以斑馬魚(yú)群體行為變化為基礎(chǔ),采用視頻追蹤技術(shù)記錄魚(yú)群的運(yùn)動(dòng)行為規(guī)律,實(shí)現(xiàn)模擬水體突發(fā)性污染事故的在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警,并結(jié)合類(lèi)似儀器在使用中存在的誤報(bào)警率高、穩(wěn)定性差等問(wèn)題進(jìn)行研究,為基于魚(yú)類(lèi)行為變化的水質(zhì)預(yù)警更好的應(yīng)用提供參考和依據(jù)。
　　在確定水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的最佳運(yùn)行

2、環(huán)境和監(jiān)測(cè)條件的基礎(chǔ)上,研究典型重金屬(Cd2+、Cr6+、Hg2+和Cu2+)和農(nóng)藥(敵敵畏、樂(lè)果、溴氰菊酯和氯氰菊酯)突發(fā)暴露下斑馬魚(yú)行為變化規(guī)律。結(jié)果表明,斑馬魚(yú)在0.1TU(Toxic Unit)暴露下即表現(xiàn)出反應(yīng)明顯的行為反應(yīng)。各項(xiàng)行為指標(biāo)的變化具有一定的時(shí)序和層次性,即行為強(qiáng)度過(guò)度活躍和魚(yú)群集群是第一反應(yīng),隨著暴露時(shí)間的增長(zhǎng),行為強(qiáng)度不斷下降,魚(yú)群失去原有通訊和群體性的同時(shí),運(yùn)動(dòng)高度和分形維數(shù)才開(kāi)始發(fā)生變化。
　　行為

3、強(qiáng)度的變化根據(jù)暴露濃度的不同可分為三種情況:(1)?0.01TU,無(wú)調(diào)節(jié);(2)0.01~1TU,剛接觸到污染物時(shí)行為強(qiáng)度急劇增大,維持一定時(shí)間以后開(kāi)始下降,最終穩(wěn)定在暴露前或者低于暴露前水平;(3)?2TU,行為強(qiáng)度直接下降。除有明顯顏色和氣味的污染物(如 Cr6+和樂(lè)果)暴露外,其他污染物暴露下斑馬魚(yú)過(guò)度活躍的持續(xù)時(shí)間(T1),高度開(kāi)始變化時(shí)間(T2)和濃度呈顯著的對(duì)數(shù)相關(guān),且隨著暴露濃度的增大,T1和T2的時(shí)間差距越來(lái)越小。

4、>　　在幾種典型農(nóng)藥暴露下,斑馬魚(yú)通過(guò)調(diào)節(jié)腦部乙酰膽堿酯酶(AChE)活性而對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的作用與其刺激暴露導(dǎo)致行為強(qiáng)度的變化存在良好的線性關(guān)系(p<0.01,r2=0.7103),而重金屬暴露下并沒(méi)有(p>0.05,r2=0.0646)。抗氧化防御酶(CAT和GSH)活性和脂質(zhì)化水平(MDA)在不同組織的1h附近達(dá)到最大值,而同一毒性濃度的行為強(qiáng)度開(kāi)始下降的時(shí)間基本在50~80min,基本發(fā)生在同一時(shí)段。說(shuō)明斑馬魚(yú)體內(nèi)能量利用分配機(jī)制發(fā)生

5、著改變,同時(shí)也證明能量更多的從運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化到組織細(xì)胞響應(yīng)的解毒過(guò)程中。
　　正常斑馬魚(yú)對(duì)光照刺激有明顯的驚恐反應(yīng),但受污染物毒性作用影響神經(jīng)或組織損傷的斑馬魚(yú)對(duì)光照刺激的驚恐反應(yīng)則明顯減弱。利用光照刺激的這一特性,建議以500lx的光照強(qiáng)度,在2min刺激時(shí)長(zhǎng)下,以速度均值差低于10mm/s,轉(zhuǎn)次均值差低于3n./10s作為驗(yàn)證毒性反應(yīng)為真的條件。
　　綜合以上,本研究中所監(jiān)測(cè)的個(gè)體行為指標(biāo)(速度、轉(zhuǎn)次和高度)和群體行為指標(biāo)

6、(平均距離、分散度和分形維數(shù))可有效反應(yīng)斑馬魚(yú)的行為響應(yīng)過(guò)程,在掌握斑馬魚(yú)行為變化規(guī)律的基礎(chǔ)上建立的水質(zhì)預(yù)警模型可實(shí)現(xiàn)水質(zhì)預(yù)警和污染水平評(píng)估。進(jìn)一步討論斑馬魚(yú)的行為反應(yīng)與魚(yú)內(nèi)在調(diào)節(jié)機(jī)制的關(guān)系,為利用魚(yú)類(lèi)的行為反應(yīng)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警的可靠性及可行性提供毒性基礎(chǔ)及內(nèi)在依據(jù)。并首次提出利用光照刺激反應(yīng)進(jìn)行毒性行為真假檢驗(yàn),降低設(shè)備誤報(bào)警率。與傳統(tǒng)的以個(gè)體魚(yú)和單一行為反應(yīng)為監(jiān)測(cè)對(duì)象的方式相比,以斑馬魚(yú)魚(yú)群為基礎(chǔ)的水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)能夠獲得更加全面、