NS-ZS602 沉入式浊度数字传感器在微藻智能定量中的应用

赵曼茜 孙亚慧 张津源 于国欣 周 玮

(大连海洋大学水产与生命学院，辽宁 大连 116023)

微藻生物饵料普遍应用于双壳贝类的苗种生产中，还作为动物性生物饵料的食物和营养强化剂间接应用于水产经济动物的苗种生产。定量投喂是重要的投饵原则之一，也是决定育苗成败的重要环节。在虾夷扇贝人工育苗中，亲贝促熟阶段饵料以硅藻为主，每天投喂8～12 次，每次2 万个/毫升；幼体培育开口饵料为金藻，每天0.5 万～1 万个/毫升，随幼体长大其投喂量增加。投饵量不足会造成幼虫营养不良，投饵量过多会败坏水质，影响幼虫的生长发育，因此寻找一种简单准确、应用于生产的饵料定量方法尤为重要。

现有的微藻生物量测定方式有多种，如显微镜计数法、叶绿素a 含量测定法、可见分光光度法、荧光分光光度法、流式细胞仪法和荧光图像计数法等。显微镜计数法是最直接的计数方法，但受人为因素影响大；叶绿素a含量测定法操作繁琐、耗费时间长；荧光分光光度计法能较快反映藻类密度状况，但缺少叶绿素a 的标准换算关系；熊忠亮等(2018年)使用流式细胞仪法对混合藻类进行计数，但计数范围局限于102～106个/毫升内；刘世晶等(2012年)采用荧光图像计数法，利用叶绿素a的荧光特性自动计数，能有效区分藻类和杂质，但在图像处理过程中存在一定的偏差。

浊度仪通过检测光线通过溶液时所受到的阻碍程度得出悬浮颗粒物粒径分布情况，主要应用于环境监测、食品、医药、电子和能源工业中。朱金林等(2005年)在研究饲料耐水性时发现饲料浸泡样的质量与浊度呈良好的线性关系，通过测定饲料浸泡液的浊度能反映饲料的溶解程度；邓才等(2016年)发现天然水体的含沙量与浊度值也呈现良好的线性关系，浊度仪可以快速精准地测定水体含沙量；王祖峰等(2015年)对浊度仪测定单胞藻密度进行了初步研究，发现单胞藻藻液密度与浊度信号值呈现良好的线性关系，但缺少浊度信号值与浊度单位的换算关系。

本实验以广泛应用于养殖中的小新月菱形藻、亚心形扁藻、球等鞭金藻、小球藻为研究对象，使用NS-ZS602 沉入式浊度数字传感器进一步研究浊度仪在微藻定量中的应用。

一、材料与方法

1.实验材料

实验材料为单一的小新月菱形藻、亚心形扁藻、球等鞭金藻、小球藻藻种原液。

2.实验试剂及仪器

实验试剂及仪器为鲁格氏碘液、净化海水、量筒、烧杯、玻璃棒、NS-ZS602 沉入式浊度数字传感器、洗瓶、光学显微镜、血球计数板、盖玻片、1000微升移液枪。

3.实验方法

(1)藻液稀释：用量筒准确量取藻种原液500 毫升，利用溶液稀释简便算法：应加水＝(大分子－小分子)/小分子×溶液量，计算出应加海水的量，将藻种原液进行梯度稀释(表1)。

表1 藻液浓度稀释配比

(2)测定藻液浊度：测量前使用净化海水冲洗浊度仪探头。在避光条件下将探头完全浸入稀释后均匀混合的藻液中，待读数稳定后记录浊度值，重复3次取平均值作为该浓度的浊度值。使用上述方法逐次测定各浓度藻液的浊度。

(3)复测藻液浓度：使用鲁格氏碘液分别固定各浓度梯度藻液并摇匀，取各浓度藻液1毫升于血球计数板内，盖上盖玻片，使用光学显微镜进行计数，重复3次取平均值，计算各梯度藻液浓度。

二、实验结果

实验结果见图1～4。

图1 小新月菱形藻不同藻液浓度下的浊度

图2 亚心形扁藻不同藻液浓度下的浊度

图3 球等鞭金藻不同藻液浓度下的浊度

图4 小球藻不同藻液浓度下的浊度

由图1可知，小新月菱形藻的藻液浓度与浊度值呈良好的线性关系，随着藻液浓度的升高，对应的浊度值升高。藻种母液浓度为2.02×106个/毫升，对应的浊度为(294.5±2.37)散射浊度单位(NTU)。线性回归方程和回归系数分别为：y＝134.82x＋23.004，R2＝0.9921。

由图2可知，亚心形扁藻的藻液浓度与浊度值呈良好的线性关系，随着藻液浓度的升高，对应的浊度值升高。藻种母液浓度为3.60×105个/毫升，对应的浊度为(403.2±2.8)NTU。线性回归方程和回归系数分别为：y＝1123.7x＋6.5545，R2＝0.9978。

由图3可知，球等鞭金藻的藻液浓度与浊度值呈良好的线性关系，随着藻液浓度的升高，对应的浊度值升高。藻种母液浓度为1.28×106个/毫升，对应的浊度为(381.6±0.8)NTU。线性回归方程和回归系数分别为：y＝285.79x＋12.578，R2＝0.9993。

由图4可知，小球藻的藻液浓度与浊度值呈良好的线性关系，随着藻液浓度的升高，对应的浊度值升高。藻种母液浓度为2.08×107个/毫升，对应的浊度为(568.7±0.71)NTU。线性回归方程和回 归 系 数 分 别 为：y＝26.618x ＋11.405，R2＝0.9997。

三、讨论

浊度仪测量的是水中悬浮颗粒对光散射的量，与悬浮颗粒的数量成正比。本实验4种藻液的浓度与浊度均呈良好的线性关系，且呈极显著相关(P＜0.001)。浊度仪在单一藻种的定量测量中能较好地反映藻液浓度，同时应用浊度仪测定藻液浓度具有以下优点：①结果更准确。本实验的测定结果中亚心形扁藻、小球藻的回归系数均高于光密度法。②量程更大。本实验中测定的小球藻母液浓度达2.08×107个/毫升，远大于流式细胞仪法。③耗时更短。浊度仪测定一个样品只需要几秒钟。④成本更低。浊度仪在确保结果准确的基础上更具价格优势。

浊度不仅与悬浮物的浓度有关，还与悬浮物的种类、粒径、形状等有关。本实验在相同测量条件下，不同藻种对应的线性方程斜率不同，斜率大小表现为：亚心形扁藻＞球等鞭金藻＞小新月菱形藻＞小球藻。4种藻细胞的大小为亚心形扁藻最大，其次是球等鞭金藻和小新月菱形藻，小球藻最小，藻细胞的大小与线性方程斜率的大小相对应。

综上所述，用浊度仪法测定藻液浊度值可反映藻液浓度。NS-ZS602 沉入式浊度数字传感器应用于微藻智能测量，可以在移动端接收和处理数据，将浊度值通过标准曲线计算直接输出为藻液浓度，缩短人工计数的耗时，减少人为因素导致的实验误差，能更好地应用于智能化、集约化的水产养殖生产管理，实现安全、高效、自动化、精准化养殖。浊度仪可以广泛地应用于微藻定量检测，实现对养殖过程中饵料投喂的科学管控。