水质变化关乎国民生计的方方面面,从工农业生产到居民饮用水,水质安全是一切生产生活的必要保障。同时,我国是一个淡水资源区域分布不均,且人均水资源十分有限的国家,确保水质的安全、稳定供应是首要任务,因此对于水质的监测提上日程,各国自上世纪均开展了相关的研究工作。水质监测的目的是为水质变化提供参考依据,为后续的水质保障工作提供指导。水质监测包括两种,一是在自然水体环境下采样,在实验室中进行水质各项指标的理化分析,得出最终的水质检验单;二是在动态的环境下,对于自然水体的现场实时快速监测。水质污染很大一部分属于突发性的事故,且用水过程是持续不间断进行的,所以当发生突发事故时,及时发现水体质量的变化,便于第一时间采取相关的措施,力争将损失降到最低。通过对当前水质监测的主要方法进行分析,比较了各种技术手段的适用场合和利弊。实验设备选取中国科学院生态环境中心研发的在线水质监测仪器,该仪器可以持续获取水生生物的行为学数据。正常的水体环境下水生生物的游动行为呈现出规律的节律性,在受到毒性物质的环境胁迫后鱼类个体的行为呈现明显的节律紊乱,可以作为水质分析的评估指标及为后续的水生生物的行为学研究提供直观的表达。生物节律是一种复杂且呈现规律性的生命活动,其广泛存在于不同的生物层次。从单细胞的真核生物到高等哺乳动物,生物节律从不同角度规范生命活动,各类生理指标变化体现出与昼夜节律的高度同步性。节律特征是生命体征和多种因素的组合,是生物进化过程中对于环境变化的积极适应,具有规律、分时、适度的调整生命体征的强度。在生物节律研究中,节律性行为学研究是观察和记录个体对环境压力的反应的最直观、有效的方式。数学模型在节律行为的量化分析中得到广泛运用,本文首先分析了经典的Goodwin和Goldbeter模型,同时对于呈现阻尼振荡的节律研究进行探讨。基于实验和统计的行为学数据,建立模型的关键步骤是模型变量的数值变化与压力环境下个体行为之间的对应关系,模型中的参数用于评估水体环境的变化。实验药物选取氯化镉,阿特拉津及磷酸氢二钠三种常用的工农业化学制剂,在各种药物的地表水浓度中进行连续的6天实验。在之前的研究基础上,从水体、人为因素和被监测水生生物体三个角度出发,细致分析、挖掘了模型建立过程的关键因素。利用受试生物斑马鱼的游动行为节律,通过假设斑马鱼的行为强度正比于游动速度,建立常微分方程进行后续分析。之后,通过该微分方程解析式来拟合实验数据,并最终获得一系列参数,实现对于水体的评估及后期水体质量改善的指导。在我们的斑马鱼行为学实验数据中,模型的拟合优度在60%到85%之间。在大量阅读及参考当前研究中体现的阻尼震荡形式的节律表达后,运用我们建立的模型对其进行了简单的分析,得到了良好的效果,模型对于节律数据的整体拟合优度在85%到95%之间。运用斑马鱼在环境压力下的行为学实验在节律层面的表达,依据其振荡的形式,在水质评价领域起到了显著作用。最后,本文将对更复杂的有机体的数学节律模型的建立提供参考,突出了在节奏研究中探索影响节奏强度表达因素的重要性。在随后的研究中,通过在特殊的理论背景下进一步的修改和拓展,该模型或许可以应用于生物节律的定量控制和振荡调整,可以在不同生物学水平上尽可能独立、精确地调节不同因素的变化。