随着社会经济的快速发展,水环境污染问题也越来越严重,尤其是工业废水对周边环境的污染,而在工业废水中往往是由多种污染物造成的复合污染。而采用检测手段一次只能检测出特定的一个或多个污染物指标。所以,现在需要一种方便快捷有效方法来检测工业废水中的复合污染,并且可以将污染物之间的联合效应直接或间接反映出来的一种检测方式。目前为止,也有很多的学者在研究复合污染,但是这些研究还远远不够,并且研究深度较浅。所以需要对符合污染有更多更深层次的研究。铜、镍、汞三种重金属属于工业废水中的重要污染物,并且对环境的影响都比较大。本文旨在研究出一种高通量快速检测技术,能够对Cu2+、Ni2+、Hg2+三种重金属离子的联合毒性进行快速检测分析。主要分为三个部分:混合金属溶液的联合毒性的可视化检测、混合金属溶液的联合毒性的量化、建立运算模型检测混合金属溶液。首先制备一种以酶催化反应为原理的生物化学芯片,并用所制备的生物化学芯上进行Cu2+、Ni2+、Hg2+三种重金属离子溶液联合急性毒性试验,将Cu2+、Ni2+、Hg2+三种重金属离子的联合毒性在芯片上可视化呈现。其次,在200个孔穴中进行萝卜种子水培试验。根据萝卜种子的发芽率、芽和根的长势来量化各个孔穴中的Cu2+、Ni2+、Hg2+三种重金属离子混合污水联合毒性。最后将所得图片进行标准化处理并随机分为两部分,分别用于机器学习算法的训练和运算模型系统的检测,构建GoogLeNet V1神经网络,通过在GoogLeNet V1神经网络框架中进行多次模拟训练学习,建立出生物化学芯片所记录的联合毒性和萝卜种子发芽抑制率之间关系的运算模型。所建立起运算模型可以预测暴露在Cu2+、Ni2+、Hg2+三种重金属离子混合污水环境下的萝卜种子相对发芽率。主要结论:(1)经过筛选,最终确定瓷白纸作为制备芯片的载体材料,显色体系为葡萄糖氧化酶-过氧化氢酶-邻联甲苯胺,抑制剂使用乙酸铅,碱性扰动剂碳酸钠溶液,激活剂使用铁卟啉溶液,解毒剂和酸性扰动剂使用柠檬酸溶液。该芯片会由于生物化学扰动体系和酶催化反应显色体系会显现出丰富的颜色花纹图案信息。因此可以利用构建的生物化学扰动体系来辅助检测毒性物质对生物急性毒性效应。(2)制备的生物化学芯片不仅可以记录单个金属化合物的毒性,还可以记录硝酸铜、乙酸镍和氯化汞的混合溶液的联合毒性,根据所记录芯片差值图片可以将硝酸铜、乙酸镍和氯化汞的混合溶液产生急性联合毒性进行可视化。(3)通过暴露在Cu2+、Ni2+、Hg2+三种金属离子混合溶液中萝卜种子的发芽率、芽和根的长势情况是可以将Cu2+、Ni2+、Hg2+三种金属离子混合溶液联合毒性进行量化。并且也可以通过Cu2+、Ni2+、Hg2+三种金属离子混合溶液配比可以预测萝卜种子的发芽率及根和芽的长势情况。(4)根据所建立起运算模型对测试集样本的差值图片进行其记录联合毒性和生物标签值预测。再将萝卜种子相对发芽率的预测值进行相关系数的检测并真实值进行比对。发现真实值和预测值的相关系数很高,可以通过所建立的运算模型,用萝卜种子相对发芽率来量化芯片所检测的硝酸铜、乙酸镍和氯化汞的混合溶液的联合急性毒性。