CN102901800A

CN102901800A - 潮间带环境变化自动模拟装置

Info

Publication number: CN102901800A
Application number: CN2012104224445A
Authority: CN
Inventors: 章臻; 董云伟; 韩国栋; 张殊
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-10-24
Also published as: CN102901800B

Abstract

潮间带环境变化自动模拟装置，涉及一种自动模拟装置。提供一种可用于在实验室环境下模拟实际潮间带环境变化，进行相关验证性实验的潮间带环境变化自动模拟装置。设有水槽、生物体搭载盘、光照装置、海水循环装置、加热装置、液位调节装置、pH值调节装置、盐度调节装置、温度传感器、盐度传感器、pH复合式电极、液位传感器和控制电路；水槽设有CO₂溶液输入口、氦气溶液输入口、盐度调节液输入口；光照装置设有光照支架和日光灯；海水循环装置设有抽水泵和微型潜水泵；加热装置设有电加热件；液位调节装置设有液体流量控制阀；pH值调节装置设有CO₂溶液输入蠕动泵和氦气溶液输入蠕动泵；盐度调节装置设有盐度调节液输入蠕动泵。

Description

潮间带环境变化自动模拟装置

技术领域

本发明涉及一种自动模拟装置，尤其是涉及一种在实验室环境下模拟实际潮间带环境变化的潮间带环境变化自动模拟装置。

背景技术

潮间带是陆地生态系统和海洋生态系统的交错带，受到陆地和海洋环境条件的双重影响，环境条件的变化因潮汐变化具有明显的日周期、季节周期和年周期变化。潮间带是生物圈中环境变化最为剧烈的生态系统之一，同时也是人类从事生产活动和生活的重要区域，受人类活动的干扰极为严重。因此潮间带生态系统是一个生物多样性高、区系成分复杂、群落类型多样和易变的生态系统。

由于频繁暴露于水-陆环境下，潮间带生物具有两栖性，节律性，分带性等生态特征。为了适应环境变化，潮间带生物通常会采取行为、生理和进化等策略来提高生态适合度，较强的生理适应能力是其在潮间带生存的重要保障。了解生理适应与生物分布之间的关系也是潮间带生物学研究的重要课题，是潮间带生物学家长期的研究兴趣。

在野外进行现场的潮间带实验，因潮间带环境变化比较复杂，实验过程中不可预料的因素较多，往往投入大量的人力和物力，且达不到预期的实验效果，给实验的开展带来较大阻碍。此外野外实验危险性较大，长期的野外试验具有一定安全隐患。本发明中的潮间带环境变化自动模拟装置可用于在实验室环境下模拟实际潮间带环境变化，进行相关验证性实验，为后期在实际环境背景下实验做前期准备。

杨万喜等（杨万喜,陈永寿，1997.中国沿岸潮间带生态学研究概况及深化研究的建议东海海洋，15(1)：52-58）建议在今后深入开展中国沿岸潮间带生态学研究上创新和改进研究手段和方法，实现对潮间带生物资源的开发利用及保护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于在实验室环境下模拟实际潮间带环境变化，进行相关验证性实验的潮间带环境变化自动模拟装置。

本发明设有水槽、生物体搭载盘、光照装置、海水循环装置、加热装置、液位调节装置、pH值调节装置、盐度调节装置、温度传感器、盐度传感器、pH复合式电极、液位传感器和控制电路；

水槽设有CO₂溶液输入口、氦气溶液输入口、盐度调节液输入口；

生物体搭载盘设于水槽内；

光照装置设有光照支架和日光灯，光照支架设于水槽上端，日光灯设于光照支架上；

海水循环装置设有抽水泵和微型潜水泵，抽水泵设于水槽外部，抽水泵进水端外接海水源，抽水泵出水端与水槽内腔连通，微型潜水泵设于水槽内腔；

加热装置设有电加热件，电加热件设于水槽底部；

液位调节装置设有液体流量控制阀，液体流量控制阀设于水槽侧壁下部；

pH值调节装置设有CO₂溶液输入蠕动泵和氦气溶液输入蠕动泵，CO₂溶液输入蠕动泵和氦气溶液输入蠕动泵设于水槽外部，CO₂溶液输入蠕动泵输出口与CO₂溶液输入口连通，氦气溶液输入蠕动泵输出口与氦气溶液输入口连通；

盐度调节装置设有盐度调节液输入蠕动泵，盐度调节液输入蠕动泵输出口与盐度调节液输入口连通；

温度传感器、盐度传感器、pH复合式电极均设于水槽上，并伸入水槽内腔，液位传感器垂直设于水槽侧壁；

控制电路包括pH调节控制模块、液位控制模块、盐度控制模块、光照强度控制模块、温度控制模块、中央控制器和计算机；所述pH复合式电极、温度传感器、盐度传感器和液位传感器的信号输出端分别接中央控制器信号输入端，中央控制器信号输出端接计算机信号输入端，同时计算机控制信号输出端接中央控制器信号输入端，中央控制器控制信号输出端分别接pH调节控制模块、液位控制模块、盐度控制模块、光照强度控制模块和温度控制模块的控制信号输入端；pH调节控制模块控制信号输出端分别接所述pH值调节装置的CO₂溶液输入蠕动泵和氦气溶液输入蠕动泵，液位控制模块控制信号输出端接所述液位调节装置的液体流量控制阀，盐度控制模块控制信号输出端接所述盐度调节液输入蠕动泵，光照强度控制模块控制信号输出端接所述光照装置的日光灯，温度控制模块接所述加热装置的加热件。

所述水槽最好为不锈钢水槽，水槽的形状最好为长方形。

所述生物体搭载盘最好倾斜设于水槽内。

所述电加热件可采用电加热棒。

与现有技术比较，本发明的有益效果如下：

可对海水中的pH值，盐度，温度等参数的测定，以实现对海水各参数的监测和调节；通过pH值调节装置可添加高浓度CO₂溶液或高浓度氦气溶液，对水槽中溶液pH值进行自动调节和控制；通过盐度传感器对装置中海水的盐度进行适时地检测；Pt100温度传感器对装置中海水的温度进行实时监测，并可通过放置于水槽底部的电加热棒来调节水温。海水循环装置通过抽水泵将备用海水输送至水槽中，微型的潜水泵可提供海水在水槽中循环流动的动力。液位传感器可及时感知水槽中液面变化情况。模拟退潮时，通过液位传感器和液体流量控制器相互协调配合，控制液体流量控制阀的排水速率；模拟涨潮时，通过液位传感器和抽水泵相互协调配合，控制海水的补给速率，达到实现模拟实际潮水涨落的目的。

光照强度控制模块可通过控制光强随时间调整光照强度的变化，模拟实际日常光照的变化。计算机操作软件可实时地对各个模块的运行参数进行采集和显示，并可根据需求设置各个参数。中央控制模块作为中央枢纽站，将根据所接收到的计算机所发送的参数指令，实时发送到各个模块，并对各个模块进行统一协调控制，实现自动模拟潮间带环境变化的目的。

本发明实现了在潮间带生态学研究手段和方法上的一种创新，提供了一种实验室环境下模拟实际潮间带环境变化的自动模拟装置。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

在图1中，各标记表示：不锈钢水槽1；生物体搭载盘2；光照支架3；日光灯管4；抽水泵5；微型潜水泵6；电加热棒7；pH复合式电极8；Pt100温度传感器9；盐度传感器10；液位传感器11；CO₂溶液输入口12；氦气溶液输入口13；盐度调节液输入口14；液体流量控制阀15。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例设有水槽（不锈钢水槽）1、生物体搭载盘2、光照装置（包括光照支架3和日光灯管4）、海水循环装置（包括抽水泵5和微型潜水泵6）、加热棒7、液位调节装置、pH值调节装置、盐度调节装置、温度传感器9（Pt100温度传感器）、盐度传感器10、pH复合式电极8、液位传感器11和控制电路（未画出）；

水槽1上端设有CO₂溶液输入口12、氦气溶液输入口13、盐度调节液输入口14。水槽1的形状最好为长方形。

生物体搭载盘2倾斜设于水槽1内。

光照支架3设于水槽1上端，日光灯管4设于光照支架3上。抽水泵5设于水槽1外部，抽水泵5进水端外接海水源，抽水泵5出水端与水槽1内腔连通，微型潜水泵6设于水槽1内腔。电加热棒7设于水槽1底部。液体流量控制阀15设于水槽1侧壁下部。

pH值调节装置设有CO₂溶液输入蠕动泵（未画出）和氦气溶液输入蠕动泵（未画出），CO₂溶液输入蠕动泵和氦气溶液输入蠕动泵设于水槽1外部，CO₂溶液输入蠕动泵输出口与CO₂溶液输入口12连通，氦气溶液输入蠕动泵输出口与氦气溶液输入口13连通。

盐度调节装置设有盐度调节液输入蠕动泵（未画出），盐度调节液输入蠕动泵输出口与盐度调节液输入口14连通。

温度传感器9、盐度传感器10、pH复合式电极8均设于水槽1上，并伸入水槽1内腔，液位传感器11垂直设于水槽1侧壁。

控制电路包括pH调节控制模块、液位控制模块、盐度控制模块、光照强度控制模块、温度控制模块、中央控制器和计算机；所述pH复合式电极8、温度传感器9、盐度传感器10和液位传感器11的信号输出端分别接中央控制器信号输入端，中央控制器信号输出端接计算机信号输入端，同时计算机控制信号输出端接中央控制器信号输入端，中央控制器控制信号输出端分别接pH调节控制模块、液位控制模块、盐度控制模块、光照强度控制模块和温度控制模块的控制信号输入端；pH调节控制模块控制信号输出端分别接所述pH值调节装置的CO₂溶液输入蠕动泵和氦气溶液输入蠕动泵，液位控制模块控制信号输出端接所述液位调节装置的液体流量控制阀15，盐度控制模块控制信号输出端接所述盐度调节液输入蠕动泵，光照强度控制模块控制信号输出端接所述光照装置的日光灯管4，温度控制模块接所述加热棒7。

使用时，将已放置有受试生物体的生物体搭载盘2置于水槽1中，计算机根据所设置的运行参数，向中央控制器发出控制命令，启动抽水泵5以一定流速抽取海水至水槽1中，当液面到达设置的水位时，液位传感器11产生一个感应信号反馈至中央控制器。此时，微型潜水泵6一直处于运作状态，将水槽1中海水不断地从底部输送至生物体搭载盘2的顶端，淋洗受试生物体，模拟海水的不断地冲刷过程。pH复合式电极8测定海水的pH值大小，可根据pH调节控制模块所设定的pH值的范围，自动控制酸碱蠕动泵，将酸碱液从CO₂溶液输入口12或者氦气溶液输入口13输入至水槽1中；Pt100温度传感器9实时测定海水的温度，可通过温度控制模块控制位于不锈钢水槽1底部的加热棒7，对海水加热；盐度传感器10实时测定海水的盐度值，可通过盐度控制模块控制经由盐度调节液输入口14向水槽中添加盐度调节液，增加海水的盐度。可通过控制光强随时间调整日光灯管4光照强度的变化，模拟实际日常光照的变化。

Claims

1.潮间带环境变化自动模拟装置，其特征在于设有水槽、生物体搭载盘、光照装置、海水循环装置、加热装置、液位调节装置、pH值调节装置、盐度调节装置、温度传感器、盐度传感器、pH复合式电极、液位传感器和控制电路；

水槽设有CO₂溶液输入口、氦气溶液输入口和盐度调节液输入口；生物体搭载盘设于水槽内；光照装置设有光照支架和日光灯，光照支架设于水槽上端，日光灯设于光照支架上；海水循环装置设有抽水泵和微型潜水泵，抽水泵设于水槽外部，抽水泵进水端外接海水源，抽水泵出水端与水槽内腔连通，微型潜水泵设于水槽内腔；加热装置设有电加热件，电加热件设于水槽底部；液位调节装置设有液体流量控制阀，液体流量控制阀设于水槽侧壁下部；pH值调节装置设有CO₂溶液输入蠕动泵和氦气溶液输入蠕动泵，CO₂溶液输入蠕动泵和氦气溶液输入蠕动泵设于水槽外部，CO₂溶液输入蠕动泵输出口与CO₂溶液输入口连通，氦气溶液输入蠕动泵输出口与氦气溶液输入口连通；盐度调节装置设有盐度调节液输入蠕动泵，盐度调节液输入蠕动泵输出口与盐度调节液输入口连通；温度传感器、盐度传感器、pH复合式电极均设于水槽上，并伸入水槽内腔，液位传感器垂直设于水槽侧壁；控制电路包括pH调节控制模块、液位控制模块、盐度控制模块、光照强度控制模块、温度控制模块、中央控制器和计算机；所述pH复合式电极、温度传感器、盐度传感器和液位传感器的信号输出端分别接中央控制器信号输入端，中央控制器信号输出端接计算机信号输入端，同时计算机控制信号输出端接中央控制器信号输入端，中央控制器控制信号输出端分别接pH调节控制模块、液位控制模块、盐度控制模块、光照强度控制模块和温度控制模块的控制信号输入端；pH调节控制模块控制信号输出端分别接所述pH值调节装置的CO₂溶液输入蠕动泵和氦气溶液输入蠕动泵，液位控制模块控制信号输出端接所述液位调节装置的液体流量控制阀，盐度控制模块控制信号输出端接所述盐度调节液输入蠕动泵，光照强度控制模块控制信号输出端接所述光照装置的日光灯，温度控制模块接所述加热装置的加热件。

2.如权利要求1所述的潮间带环境变化自动模拟装置，其特征在于所述水槽为不锈钢水槽，水槽的形状为长方形。

3.如权利要求1所述的潮间带环境变化自动模拟装置，其特征在于所述生物体搭载盘倾斜设于水槽内。

4.如权利要求1所述的潮间带环境变化自动模拟装置，其特征在于所述电加热件采用电加热棒。