NS-ZS602 沉入式濁度數字傳感器在微藻智能定量中的應用

趙曼茜 孫亞慧 張津源 于國欣 周 瑋

(大連海洋大學水產與生命學院，遼寧 大連 116023)

微藻生物餌料普遍應用于雙殼貝類的苗種生產中，還作為動物性生物餌料的食物和營養強化劑間接應用于水產經濟動物的苗種生產。定量投喂是重要的投餌原則之一，也是決定育苗成敗的重要環節。在蝦夷扇貝人工育苗中，親貝促熟階段餌料以硅藻為主，每天投喂8～12 次，每次2 萬個/毫升；幼體培育開口餌料為金藻，每天0.5 萬～1 萬個/毫升，隨幼體長大其投喂量增加。投餌量不足會造成幼蟲營養不良，投餌量過多會敗壞水質，影響幼蟲的生長發育，因此尋找一種簡單準確、應用于生產的餌料定量方法尤為重要。

現有的微藻生物量測定方式有多種，如顯微鏡計數法、葉綠素a 含量測定法、可見分光光度法、熒光分光光度法、流式細胞儀法和熒光圖像計數法等。顯微鏡計數法是最直接的計數方法，但受人為因素影響大；葉綠素a含量測定法操作繁瑣、耗費時間長；熒光分光光度計法能較快反映藻類密度狀況，但缺少葉綠素a 的標準換算關系；熊忠亮等(2018年)使用流式細胞儀法對混合藻類進行計數，但計數范圍局限于102～106個/毫升內；劉世晶等(2012年)采用熒光圖像計數法，利用葉綠素a的熒光特性自動計數，能有效區分藻類和雜質，但在圖像處理過程中存在一定的偏差。

濁度儀通過檢測光線通過溶液時所受到的阻礙程度得出懸浮顆粒物粒徑分布情況，主要應用于環境監測、食品、醫藥、電子和能源工業中。朱金林等(2005年)在研究飼料耐水性時發現飼料浸泡樣的質量與濁度呈良好的線性關系，通過測定飼料浸泡液的濁度能反映飼料的溶解程度；鄧才等(2016年)發現天然水體的含沙量與濁度值也呈現良好的線性關系，濁度儀可以快速精準地測定水體含沙量；王祖峰等(2015年)對濁度儀測定單胞藻密度進行了初步研究，發現單胞藻藻液密度與濁度信號值呈現良好的線性關系，但缺少濁度信號值與濁度單位的換算關系。

本實驗以廣泛應用于養殖中的小新月菱形藻、亞心形扁藻、球等鞭金藻、小球藻為研究對象，使用NS-ZS602 沉入式濁度數字傳感器進一步研究濁度儀在微藻定量中的應用。

一、材料與方法

1.實驗材料

實驗材料為單一的小新月菱形藻、亞心形扁藻、球等鞭金藻、小球藻藻種原液。

2.實驗試劑及儀器

實驗試劑及儀器為魯格氏碘液、凈化海水、量筒、燒杯、玻璃棒、NS-ZS602 沉入式濁度數字傳感器、洗瓶、光學顯微鏡、血球計數板、蓋玻片、1000微升移液槍。

3.實驗方法

(1)藻液稀釋：用量筒準確量取藻種原液500 毫升，利用溶液稀釋簡便算法：應加水＝(大分子－小分子)/小分子×溶液量，計算出應加海水的量，將藻種原液進行梯度稀釋(表1)。

表1 藻液濃度稀釋配比

(2)測定藻液濁度：測量前使用凈化海水沖洗濁度儀探頭。在避光條件下將探頭完全浸入稀釋后均勻混合的藻液中，待讀數穩定后記錄濁度值，重復3次取平均值作為該濃度的濁度值。使用上述方法逐次測定各濃度藻液的濁度。

(3)復測藻液濃度：使用魯格氏碘液分別固定各濃度梯度藻液并搖勻，取各濃度藻液1毫升于血球計數板內，蓋上蓋玻片，使用光學顯微鏡進行計數，重復3次取平均值，計算各梯度藻液濃度。

二、實驗結果

實驗結果見圖1～4。

圖1 小新月菱形藻不同藻液濃度下的濁度

圖2 亞心形扁藻不同藻液濃度下的濁度

圖3 球等鞭金藻不同藻液濃度下的濁度

圖4 小球藻不同藻液濃度下的濁度

由圖1可知，小新月菱形藻的藻液濃度與濁度值呈良好的線性關系，隨著藻液濃度的升高，對應的濁度值升高。藻種母液濃度為2.02×106個/毫升，對應的濁度為(294.5±2.37)散射濁度單位(NTU)。線性回歸方程和回歸系數分別為：y＝134.82x＋23.004，R2＝0.9921。

由圖2可知，亞心形扁藻的藻液濃度與濁度值呈良好的線性關系，隨著藻液濃度的升高，對應的濁度值升高。藻種母液濃度為3.60×105個/毫升，對應的濁度為(403.2±2.8)NTU。線性回歸方程和回歸系數分別為：y＝1123.7x＋6.5545，R2＝0.9978。

由圖3可知，球等鞭金藻的藻液濃度與濁度值呈良好的線性關系，隨著藻液濃度的升高，對應的濁度值升高。藻種母液濃度為1.28×106個/毫升，對應的濁度為(381.6±0.8)NTU。線性回歸方程和回歸系數分別為：y＝285.79x＋12.578，R2＝0.9993。

由圖4可知，小球藻的藻液濃度與濁度值呈良好的線性關系，隨著藻液濃度的升高，對應的濁度值升高。藻種母液濃度為2.08×107個/毫升，對應的濁度為(568.7±0.71)NTU。線性回歸方程和回 歸 系 數 分 別 為：y＝26.618x ＋11.405，R2＝0.9997。

三、討論

濁度儀測量的是水中懸浮顆粒對光散射的量，與懸浮顆粒的數量成正比。本實驗4種藻液的濃度與濁度均呈良好的線性關系，且呈極顯著相關(P＜0.001)。濁度儀在單一藻種的定量測量中能較好地反映藻液濃度，同時應用濁度儀測定藻液濃度具有以下優點：①結果更準確。本實驗的測定結果中亞心形扁藻、小球藻的回歸系數均高于光密度法。②量程更大。本實驗中測定的小球藻母液濃度達2.08×107個/毫升，遠大于流式細胞儀法。③耗時更短。濁度儀測定一個樣品只需要幾秒鐘。④成本更低。濁度儀在確保結果準確的基礎上更具價格優勢。

濁度不僅與懸浮物的濃度有關，還與懸浮物的種類、粒徑、形狀等有關。本實驗在相同測量條件下，不同藻種對應的線性方程斜率不同，斜率大小表現為：亞心形扁藻＞球等鞭金藻＞小新月菱形藻＞小球藻。4種藻細胞的大小為亞心形扁藻最大，其次是球等鞭金藻和小新月菱形藻，小球藻最小，藻細胞的大小與線性方程斜率的大小相對應。

綜上所述，用濁度儀法測定藻液濁度值可反映藻液濃度。NS-ZS602 沉入式濁度數字傳感器應用于微藻智能測量，可以在移動端接收和處理數據，將濁度值通過標準曲線計算直接輸出為藻液濃度，縮短人工計數的耗時，減少人為因素導致的實驗誤差，能更好地應用于智能化、集約化的水產養殖生產管理，實現安全、高效、自動化、精準化養殖。濁度儀可以廣泛地應用于微藻定量檢測，實現對養殖過程中餌料投喂的科學管控。