CN105660485B - 一种有文石富集功能的珊瑚生长基底及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有文石富集功能的珊瑚生长基底及其制备方法和应用。包括海水电解装置，所述的海水电解装置包括电源、阳极室、阴极室、阳极和阴极，电源经导线分别与阳极和阴极相连，阳极置于阳极室内，阴极置于阴极室内，阴极用铁架作为阴极，阳极用惰性材料作为阳极，以海水作为电解基质分别装于阳极室和阴极室内，然后进行电解，碳酸钙结晶就沉积在阴极的铁架上，待阴极铁架表面形成碳酸钙后，就获得了有文石富集功能的珊瑚生长基底。铁架表面不仅不容易生锈，而且生产的碳酸钙结晶层和珊瑚骨骼晶体结构类似，可以为海洋造礁生物提供理想的附着基底，尤其为珊瑚的幼体提供附着位点，为加速珊瑚的钙化成礁提供了可能。

Description

一种有文石富集功能的珊瑚生长基底及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及应用在海洋珊瑚和其他钙化生物幼体繁殖、成体移植等方面，具体涉及一种有文石富集功能的珊瑚生长基底及其制备方法和应用。
背景技术
珊瑚礁生态系统具有护岛保礁的重要生态功能，也为包括濒危物种在内的众多重要生物提供栖息地、保护地、繁殖与索饵场所，并可提供渔业、药用生物等资源，可有效减轻海浪对海岸的侵蚀和破坏。然而，目前全球近90%的珊瑚礁将消失。我国西沙群岛的活珊瑚比例从2005年的56.20%下降到2008年的16.84%，总体呈衰退趋势，形势十分严峻。
目前科学家设计了各种人工珊瑚移植基底，投放到自然海域，获得珊瑚幼虫附着并发育成合适的幼苗。为人工增殖珊瑚提供了成功先例和技术基础。这些技术为人工增殖珊瑚提供了成功先例和技术基础。在国内，相关技术的研发已有一定的基础。中科院南海所于1993年就进行了利用各种珊瑚基底进行珊瑚移植的研究，移植的珊瑚存活率较高。人工珊瑚礁基底利用了多种材料，其中，铁架钢制基底是一种常见材料。然而，铁架基底在海水中容易腐蚀不易于珊瑚附着。
海水里有丰富的碳酸钙，但在自然条件下，海水中的钙离子和碳酸根离子不容易形成碳酸钙结晶，因此，自然结晶是一个非常缓慢的过程。因为晶体需要先形成晶核，而钙离子的富集是晶核的形成的前提。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种能成为珊瑚和其他钙化生物幼体附着和成体移植的理想基底，提高珊瑚钙化速率的有文石富集功能的珊瑚生长基底。
本发明的有文石富集功能的珊瑚生长基底是通过以下方法制备的，包括以下步骤：
包括海水电解装置，所述的海水电解装置包括电源、阳极室、阴极室、阳极和阴极，电源经导线分别与阳极和阴极相连，阳极置于阳极室内，阴极置于阴极室内，阴极用铁架作为阴极，阳极用惰性材料作为阳极，以海水作为电解基质分别装于阳极室和阴极室内，然后进行电解，碳酸钙结晶就沉积在阴极的铁架上，待阴极铁架表面形成碳酸钙后，就获得了有文石富集功能的珊瑚生长基底。
该有文石富集功能的珊瑚生长基底就可以成为珊瑚幼体附着的理想基体。
所述的惰性材料优选为碳棒、DSA阳极或其他惰性金属。
所述的铁架优选包括两铁质的半圆筒，两半圆筒之间通过不锈钢圈固定。这样的话，可以保证最大的导电面积。
优选，是以加有天冬氨酸的海水作为电解基质。
本发明的第二个目的是提供一种人工增殖珊瑚的方法，其特征在于，移植珊瑚使其附着在上述有文石富集功能的珊瑚生长基底，然后将其投入到珊瑚生长海域，珊瑚就在此有文石富集功能的珊瑚生长基底附着生长。
本发明还提供了另外一种人工增殖珊瑚的方法，其特征在于，包括以下步骤：
包括海水电解装置，所述的海水电解装置包括电源、阳极室、阴极室、阳极和阴极，电源经导线分别与阳极和阴极相连，阳极置于阳极室内，阴极置于阴极室内，阴极用铁架作为阴极，阳极用惰性材料作为阳极，以海水作为电解基质装于阳极室和阴极室内，在阴极室内的铁架上还布置有珊瑚，然后进行电解，碳酸钙结晶就沉积在阴极的铁架上，阴极铁架表面形成碳酸钙，珊瑚附着在表面有碳酸钙的铁架上并生长，由此获得附着有珊瑚的有文石富集功能的珊瑚生长基底，然后将其投入到珊瑚生长海域，珊瑚就在此有文石富集功能的珊瑚生长基底附着生长。
本发明海水电解装置中电子转移形成电流，过程如下：
文石富集过程反应如下：
Ca2++HCO3 -+OH-→CaCO3+H2O
因此，高浓度的Ca2+，HCO3 -和OH-离子可以促进碳酸钙沉淀。
本发明采用电解海水的方法，促进钙离子的富集，使其在阴极的铁架基底上沉积，表面形成碳酸钙晶体（文石），得到有文石富集功能的珊瑚生长基底，该有文石富集功能的珊瑚生长基底比较坚固，并且铁架表面不仅不容易生锈，而且生产的碳酸钙结晶层和珊瑚骨骼晶体结构类似，可以为海洋造礁生物提供理想的附着基底，尤其为珊瑚的幼体提供附着位点，为加速珊瑚的钙化成礁提供了可能。可成为我国近海岸提供一种稳礁/护礁装备。
附图说明
图1是实施例1的碳酸钙晶体的扫描电镜图；
图2是实施例1在不同的电流密度条件下形成的碳酸钙晶体的X射线衍射仪（XRD）检测图；
图3是实施例2加入天冬氨酸后形成的碳酸钙晶体的扫描电镜图。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
1.海水电解装置包括电源、阳极室、阴极室、阳极和阴极，电源经导线分别与阳极和阴极相连，阳极置于阳极室内，阴极置于阴极室内。用5v电池做电源，以铁架作为阴极，以海水作为电解基质装于阳极室和阴极室内组成电解装置；阳极用惰性材料如碳棒。通过调节电阻得到合适的电流密度（~0.1-20 A/m2 ）。
2.注意碳棒与导向链接处要用做好防水，防止海水碰到金属导线。
3.随着电压增大距离可增加；两极距离不能太大，可以减少水电解等副反应发生；也不宜太小，太小不利于沉淀物沉积；可根据水体大小和电解时间调整两极距离。
4.24h后可明显看到阴极铁架上有白色沉淀物，该沉淀物含有大量碳酸钙结晶。
5.随着海水水体增大，时间延长，并保持pH在7-9之间，最终阴极铁架表面会形成碳酸钙，成为珊瑚幼体附着的理想基体，由此得到有文石富集功能的珊瑚生长基底。
6.电解形成的碳酸钙晶体利用扫描电镜和X射线衍射仪（XRD）鉴定，结果图1和图2所示，碳酸钙结晶层和珊瑚骨骼晶体结构类似。
7.最后，在较低的电流密度下（0.2-0.9 A/m2），阴极表面富集文石的速率是20-100g/d/m2。是普通珊瑚钙化生长的2-10倍。
8.移植珊瑚使其附着在有文石富集功能的珊瑚生长基底，然后将其投入到珊瑚生长海域。
实施例2
1.海水电解装置包括电源、阳极室、阴极室、阳极和阴极，电源经导线分别与阳极和阴极相连，阳极置于阳极室内，阴极置于阴极室内。用5v电池做电源，以铁架作为阴极，所述的铁架包括两个铁质的半圆筒，两个半圆筒中间通过不锈钢圈固定，以保证最大的导电面积。以海水作为电解基质装于阳极室和阴极室内组成电解装置，同时在阴极室加入不同浓度的天冬氨酸（0，0.25%，0.5%，质量分数）；阳极用惰性材料，如DSA阳极。
2.注意碳棒与导向链接处要用做好防水，防止海水碰到金属导线。
3.随着电压增大距离可增加；两极距离不能太大，可以减少水电解等副反应发生；也不宜太小，太小不利于沉淀物沉积；可根据水体大小和电解时间调整两极距离。
4.24h后可明显看到阴极有白色沉淀物，该沉淀物含有大量碳酸钙结晶。
5.随着海水水体增大，时间延长，并保持pH在7-9之间，最终阴极铁架表面会形成碳酸钙，成为珊瑚幼体附着的理想基体，由此得到有文石富集功能的珊瑚生长基底。
6.电解形成的碳酸钙晶体利用扫描电镜鉴定，结果如图3所示。
7.最后，在较低的电流密度下（0.2-0.9 A/m2），阴极表面富集文石的速率是10-50g/d/m2，比不加天冬氨酸的速率更小，但是文石晶体颗粒大（图3）。
8.移植珊瑚使其附着在有文石富集功能的珊瑚生长基底，然后将其投入到珊瑚生长海域。
实施例3
1.海水电解装置包括电源、阳极室、阴极室、阳极和阴极，电源经导线分别与阳极和阴极相连，阳极置于阳极室内，阴极置于阴极室内。用5v电池做电源，以铁架作为阴极，以海水作为电解基质装于阳极室和阴极室内组成电解装置，阳极用惰性材料如碳棒，阴极铁架上布置了鹿角珊瑚。
2.注意碳棒与导向链接处要用做好防水，防止海水碰到金属导线。
3.随着电压增大距离可增加；两极距离不能太大，可以减少水电解等副反应发生；也不宜太小，太小不利于沉淀物沉积；可根据水体大小和电解时间调整两极距离。
4.24h后可明显看到阴极有白色沉淀物，该沉淀物含有大量碳酸钙结晶。
5.随着海水水体增大，时间延长，并保持pH在7-9之间，最终阴极铁架表面会形成碳酸钙，成为珊瑚幼体附着的理想基体，由此得到有文石富集功能的珊瑚生长基底，鹿角珊瑚附着在此有文石富集功能的珊瑚生长基底上。
6.电解形成的碳酸钙晶体利用扫描电镜鉴定。
7. 最后，在此有文石富集功能的珊瑚生长基底上生长的鹿角珊瑚钙化速率提高了2-5 倍。
8.将此附着有鹿角珊瑚的有文石富集功能的珊瑚生长基底投入到珊瑚生长海域，使得珊瑚可以附着在此有文石富集功能的珊瑚生长基底上并进行生长增殖。

Claims (6)

1.一种有文石富集功能的珊瑚生长基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
包括海水电解装置，所述的海水电解装置包括电源、阳极室、阴极室、阳极和阴极，电源经导线分别与阳极和阴极相连，阳极置于阳极室内，阴极置于阴极室内，阴极用铁架作为阴极，阳极用惰性材料作为阳极，以海水作为电解基质分别装于阳极室和阴极室内，然后进行电解，碳酸钙结晶就沉积在阴极的铁架上，待阴极铁架表面形成碳酸钙后，就获得了有文石富集功能的珊瑚生长基底。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的惰性材料为碳棒或DSA阳极。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的铁架包括两铁质的半圆筒，两半圆筒之间通过不锈钢圈固定。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，是以加有天冬氨酸的海水作为电解基质。
5.一种人工增殖珊瑚的方法，其特征在于，移植珊瑚使其附着在权利要求1所述的有文石富集功能的珊瑚生长基底，然后将其投入到珊瑚生长海域，珊瑚就在此有文石富集功能的珊瑚生长基底附着生长。
6.一种人工增殖珊瑚的方法，其特征在于，包括以下步骤：包括海水电解装置，所述的海水电解装置包括电源、阳极室、阴极室、阳极和阴极，电源经导线分别与阳极和阴极相连，阳极置于阳极室内，阴极置于阴极室内，阴极用铁架作为阴极，阳极用惰性材料作为阳极，以海水作为电解基质装于阳极室和阴极室内，在阴极室内的铁架上还布置有珊瑚，然后进行电解，碳酸钙结晶就沉积在阴极的铁架上，阴极铁架表面形成碳酸钙，珊瑚附着在表面有碳酸钙的铁架上并生长，由此获得附着有珊瑚的有文石富集功能的珊瑚生长基底，然后将其投入到珊瑚生长海域，珊瑚就在此有文石富集功能的珊瑚生长基底附着生长。
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