CN102925348B

CN102925348B - 一种硫酸盐还原菌浓度检测装置

Info

Publication number: CN102925348B
Application number: CN2012104537613A
Authority: CN
Inventors: 许凤玲; 段东霞; 侯健; 蔺存国
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2012-11-11
Filing date: 2012-11-11
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2032-11-11
Also published as: CN102925348A

Abstract

本发明属于腐蚀与防护技术领域，涉及一种硫酸盐还原菌浓度检测装置，测量与控制单元为装置的核心处理机构，培养池中安装的温度传感器和加热器分别与测量与控制单元电信息连通；测量与控制单元的外围输出端分别电信息连通式接有液晶显示屏、储存单元和RS232接口，RS232接口能够与外接设备电信息连通；测量与控制单元与电源电连接；测量与控制单元的输入端并联输入式电信息连通接有四列信息采集系统；培养池中放置有若干培养瓶，用于装载微生物样品并完成培养过程；测量与控制单元中嵌制的测量模块和控制模块集成为一体式芯片结构；其总体结构紧凑，一体化程度高，测量数据准确，可靠性好，适用于硫酸盐还原菌浓度测试。

Description

一种硫酸盐还原菌浓度检测装置

技术领域：

本发明属于腐蚀与防护技术领域，涉及一种硫酸盐还原菌浓度检测装置。

背景技术：

硫酸盐还原菌广泛存在于海洋、河流和土壤中，硫酸盐还原菌是典型的腐蚀性微生物，能够促进钢、铜、铝等多种金属材料的腐蚀，由于微生物腐蚀直接与微生物的活动相关，所以研究环境中硫酸盐还原菌的浓度对调查微生物腐蚀具有重要意义。目前，测定硫酸盐还原菌浓度的方法主要有三种，分别是传统的MPN法(国家发明专利200510009980.2，实用新型专利02275306.0)，电化学传感器法（专利03111330.3）和分子生物学法（国家发明专利200510010459，200810064902.6，200510029247.7）。其中传统的MPN法（绝迹稀释法）数据可靠性高，但检测所需时间较长，不能及时地指导生产和实践；电化学传感器法主要依据硫酸盐还原菌对电极电位等的影响设计而成，该方法具有设备体积小，测试速度快等特点，但该种方法的测量结果受测试位点的化学环境和生物环境影响较大；利用硫酸盐还原菌基因特异性开发的基于分子生物学原理的PCR快速测量法和荧光原位杂交法，具有测量快速、准确等特点，但该种方法需要测量人员具备较强的专业知识，且该方法测量设备昂贵，操作精细，不适用于野外测量。所以，探讨研究一种硫酸盐还原菌的浓度检测方法及其所使用的检测装置很有必要可以填补空白。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，通过培养基的优化，将培养池、检测器和数据处理器组合为一体，设计提供一种快速、可靠并适用于野外硫酸盐还原菌浓度检测装置，以满足科研人员和现场施工人员野外环境调查和施工的需要。

为了实现上述目的，本发明装置实现检测的步骤是：先利用常规的微生物培养技术对实际环境中的微生物样品进行定向培养，实现自然环境中硫酸盐还原菌菌体密度的信号放大；通过四通道浓度测量单元，快速测量培养液的浓度值；测试数值经数据处理器采集后进行自动处理，给出环境中的硫酸盐还原菌浓度值，完成检测。

本发明装置的主体结构包括培养池、浓度传感器、并行RS232接口、测量与控制单元、RS232接口、电源、储存单元、液晶显示屏、温度传感器和加热器；测量与控制单元为装置的核心处理机构，实现测量与控制双重功能；培养池中安装有温度传感器和加热器，温度传感器和加热器分别与测量与控制单元电信息连通；测量与控制单元的外围输出端分别电信息连通式接有液晶显示屏、储存单元和RS232接口，RS232接口能够与外接设备电信息连通；测量与控制单元与电源电连接，实现整体装置的供电；测量与控制单元的输入端并联输入式电信息连通接有四列分别由相同结构的浓度传感器与并行RS232接口串联构成的信息采集系统；培养池中放置有若干培养瓶，用于装载微生物样品，并完成培养过程；测量与控制单元中嵌制测量模块和控制模块，两者集成为一体式芯片结构，实现测量控制功能；装置总体结构布局采用上下分布方式，测量与控制单元设置于检测装置的上方，培养池设置在检测装置的下部；培养池实现微生物的培养，为微生物的生长提供适宜的生长温度，培养池内壁衬制隔热材料；温度传感器的测温范围为0-100℃，精度为0.1℃，温度传感器将温度信号传输给测量与控制单元，实现培养池温度的闭路控制；测量与控制单元依据硫酸盐还原菌的代谢产物硫化氢与铁离子反应生成不溶性颗粒物为测试基础，利用颗粒物浓度与入射光强、透射光强、散射光强相互之间的比值，测定培养池中各培养瓶中硫酸盐还原菌的生长情况；微生物样品在培养池中培养3-7天后，通过浓度传感器测量各培养瓶的浓度，并将测量的数据通过并行RS-232接口传输给测量与控制单元；测量与控制单元由单板机和客户端软件界面构成，用于实现培养温度、检测频率的设定及数据的采集、存储与输出功能；客户端软件实现温度、数据采集频率的设置和控制，并通过计算直接给出样品中硫酸盐还原菌的浓度；电源采用220V和12V两种电源的输出结构。

本发明与现有技术相比，一是测试系统一体化程度高，解决了目前传统硫酸盐还原菌测试方法中，测试设备种类多、不便携带、设备操作与数据处理繁琐等问题；二是测试系统同时提供了220电源和12V直流电源两套供电方式，使得测试系统的应用不受测试现场电源限制；三是客户软件友好方便，可实现测试数据的存储、输出并直接给出待测样品中硫酸盐还原菌的浓度，提高了测试效率；四是该发明的净重小于30Kg，结构紧凑，外观尺寸约为500mm×550mm×700mm，方便携带，满足现场测试的要求；其总体结构紧凑，一体化程度高，测量数据准确，可靠性好，适用于现场和实验室内的硫酸盐还原菌浓度测试。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意框图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图作进一步说明。

本实施例的主体结构包括培养池1、浓度传感器2、并行RS232接口3、测量与控制单元4、RS232接口5、电源6、储存单元8、液晶显示屏7、温度传感器9和加热器10；测量与控制单元4为核心处理机构，实现测量与控制双重功能，培养池1中安装有温度传感器9和加热器10，温度传感器9和加热器10与测量与控制单元4电信息连通；测量与控制单元4的外围输出端分别电信息连通式接有液晶显示屏7、储存单元8和RS232接口5，RS232接口5能够与外接设备电信息连通；测量与控制单元4与电源6电连接，实现整体装置的供电；测量与控制单元4的输入端并联输入式电信息连通接有四列分别由相同结构的浓度传感器2与并行RS232接口3串联构成的信息采集系统；培养池中放置有若干培养瓶，用于装载微生物样品，并完成培养过程。

本实施例的测量与控制单元4中嵌制测量模块和控制模块，两者集成为一体式芯片结构，实现测量控制功能；装置总体结构布局采用上下分布方式，测量与控制单元设置于检测装置的上方，培养池1设置在检测装置的下部；培养池1实现微生物的培养，为微生物的生长提供适宜的生长温度，培养池1内设有加热器10和温度传感器9，培养池1内壁衬制隔热材料；温度传感器9的测温范围为0-100℃，精度为0.1℃，温度传感器9将温度信号传输给测量与控制单元4，实现培养池温度的闭路控制；测量与控制单元4依据硫酸盐还原菌的代谢产物硫化氢与铁离子反应生成不溶性颗粒物为测试基础，利用颗粒物浓度与入射光强、透射光强、散射光强相互之间的比值，测定培养池1中各培养瓶中硫酸盐还原菌的生长情况；做生物样品在培养池1中培养3-7天后，通过浓度传感器2测量各培养瓶的浓度，并将测量的数据通过并行RS-232接口3传输给测量与控制单元4；硫酸盐还原菌浓度检测装置的测量与控制单元4由单板机和客户端软件界面构成，用于实现培养温度、检测频率的设定及数据的采集、存储与输出功能；数据采集采用四通道数据采集系统；客户端软件实现温度、数据采集频率的设置和控制，并通过计算直接给出样品中硫酸盐还原菌的浓度；电源6采用同时输出220V和12V两种电压的结构。

实施例1：

本实施例的培养池1采用不锈钢材料制造，培养池1的体积大小为40cm×40cm×60cm，内衬聚氨酯泡沫塑料作为绝热材料；培养池1利用PTC（Positivetemperature coefficient）正温度系数热敏电阻式加热器10进行加热，培养池1内置温度传感器9进行温度测量，测量范围为0-100℃，精度为0.1℃，温度传感器9将测量信号传输给测量与控制单元4，用于培养池1的温度闭路控制，培养池1的控温范围为25-40℃，控温精度0.5℃；硫酸盐还原菌浓度传感器2内并行设置四个相同结构的浓度传感器件，浓度测量范围为0.00-1.99NTU，2.00-19.9NTU，20-199NTU，线性误差≤满量程的5%；可根据样品情况，自动在0-199NTU之间调解测量范围；微生物样品在培养池1中培养3-7天后，通过测量单元内置的浊度检测器，测量各培养瓶的浊度，并将测量数据通过测量与控制单元4的RS-232接口5，传输给控制模块；硫酸盐还原菌浓度检测装置的控制模块由单板机和客户端软件界面构成；客户端软件利用Labview编程，用于实现培养温度、检测频率的设定及数据的采集、存储与输出功能；数据采集采用四通道数据采集器，客户端软件实现温度、数据采集频率的设置和控制，并通过计算直接给出样品中硫酸盐还原菌的浓度。

实施例2：

本实施例先将船舶压载水排放后，从压载舱内取舱底水样品20mL，测试水样中的硫酸盐还原菌浓度；利用培养瓶直接将水样进行10倍浓度梯度稀释，首先吸取舱底水样1ml于培养瓶中，摇匀，再吸取1ml移入另外的培养瓶中，依次稀释，使培养瓶中水样的浓度与培养液的体积百分比分别为10^-1，10^-2，10^-3，10^-4，10^-5和10^-6；每个培养瓶中盛有9mL硫酸盐还原菌培养液和1mL液体石蜡，每个稀释浓度设平行样4个；通过测量与控制单元4中嵌制的客户端软件设定搅拌温度为25℃，下限检测数值为5，数据采集频率为1次/10秒；打开培养池1，将处理好的培养瓶放入培养池中进行培养，培养时间为3天；培养3天后，通过浓度传感器2测试每个培养瓶的浓度，并给出微生物样品中硫酸盐还原菌的浓度；检测装置显示，压载舱舱底水样中硫酸盐还原菌的浓度为2.5×10^-4CUF/mL。

实施例3：

本实施例在海水落潮后，取海泥约20g，准确称量10g海泥样品，并移入培养瓶中，摇匀后，吸取上述混合液1mL放在另外的培养瓶中，依次稀释，使泥样的稀释度为10^-3；利用培养液将上述稀释样品依次稀释至10^-4，10^-5，10^-6，10^-7，10^-8，每个稀释度设平行样4个，每个培养瓶内含培养基9mL,液体石蜡1mL；开机，设定培养温度为25℃，温度采集频率1次/10秒，检测下限为5；培养4天后，从培养池1中取出培养瓶，测定每个稀释度下，样品的浓（浊）度，约10min后检测装置给出海泥样品中硫酸盐还原菌的浓度为7.0×10^-6CUF/mL。

Claims

1.一种硫酸盐还原菌浓度检测装置，其特征在于主体结构包括培养池、浓度传感器、并行RS232接口、测量与控制单元、RS232接口、电源、储存单元、液晶显示屏、温度传感器和加热器；测量与控制单元为装置的核心处理机构，实现测量与控制双重功能；培养池中安装有温度传感器和加热器，温度传感器和加热器分别与测量与控制单元电信息连通；测量与控制单元的外围输出端分别电信息连通式接有液晶显示屏、储存单元和RS232接口，RS232接口能够与外接设备电信息连通；测量与控制单元与电源电连接，实现整体装置的供电；测量与控制单元的输入端并联输入式电信息连通接有四列分别由相同结构的浓度传感器与并行RS232接口串联构成的信息采集系统；培养池中放置有若干培养瓶，用于装载微生物样品，并完成培养过程；测量与控制单元中嵌制测量模块和控制模块，两者集成为一体式芯片结构，实现测量控制功能；装置总体结构布局采用上下分布方式，测量与控制单元设置于检测装置的上方，培养池设置在检测装置的下部；培养池实现微生物的培养，为微生物的生长提供适宜的生长温度，培养池内壁衬制隔热材料；温度传感器的测温范围为0-100℃，精度为0.1℃，温度传感器将温度信号传输给测量与控制单元，实现培养池温度的闭路控制；测量与控制单元依据硫酸盐还原菌的代谢产物硫化氢与铁离子反应生成不溶性颗粒物为测试基础，利用颗粒物浓度与入射光强、透射光强、散射光强相互之间的比值，测定培养池中各培养瓶中硫酸盐还原菌的生长情况；微生物样品在培养池中培养3-7天后，通过浓度传感器测量各培养瓶的浓度，并将测量的数据通过并行RS-232接口传输给测量与控制单元；测量与控制单元由单板机和客户端软件界面构成，用于实现培养温度、检测频率的设定及数据的采集、存储与输出功能；客户端软件实现温度、数据采集频率的设置和控制，并通过计算直接给出样品中硫酸盐还原菌的浓度；电源采用220V和12V两种电源的输出结构。