CN109238914B - 不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置及分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，包括有机底物、取食网笼和底座；取食网笼的孔径与所研究的生物的粒径相同；有机底物放置于取食网笼内，每个取食网笼内放置一个单体有机底物；取食网笼连接于底座上部；所述底座配重。该装置结构简单，用材普遍，装拆方便，稳定性较高，便于携带且价格低廉。

Description

不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置及分析方法
技术领域
本发明属于环境科学领域，具体涉及一种不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置及分析方法。
背景技术
底栖生物是指生活在江河湖底水域底表或潜栖在底泥中的水生动物。底栖生物是水域生态系统中的关键组成部分，底栖生物的大小、种类、分布、群落结构、变动规律等很多方面对维持水域生态系统中物质及能量的循环有着极为重要的作用。
底栖生物按粒径大小可分为3类：微型底栖生物、小型底栖生物和大型底栖生物。其中微型底栖生物是能通过0.042 mm网筛的底栖生物，主要包括原核微生物，真核微藻和原生动物等；小型底栖生物是能通过孔径为0.5 mm网筛而被孔径为0.042 mm网筛截留的后生动物，主要包括线虫，桡足类，多毛类和动吻类等类群；大型底栖生物是能够被孔径为0.5mm网筛截留的底栖动物。其中，原核微生物及真核微藻在底栖生态系统的初级生产，有机质利用及营养物质循环中起着重要作用。原生动物和小型动物是底栖微食物网中由初级生产力向高营养级转换的枢纽。微型和小型底栖生物的群落结构、现存量及分布格局的变动会对底栖微食物网及河流生态系统产生影响。而大型底栖生物即底栖动物，是水体生态环境中的常见类群，在水体生态系统的能量流动、物质循环中占有十分重要的地位。同时，底栖动物也是一类活动能力相对较弱的生物类群，生活分布范围相对狭小，直接受到环境变化的影响，它们通过摄食、掘穴和建管等活动与周围环境发生着相互作用，且对外界环境变化敏感，因此常被作为指示生物广泛应用于河流生态评价中。
通过探究不同粒径生物对河流中有机物的降解，可以了解河流中的不同粒径的生物对生态系统中有机物质降解的影响以及河流中生物群落组成。然而现有技术中缺乏相关的研究装置及研究方法。
发明内容
本发明针对目前关于河流中不同粒径生物对有机物降解影响研究的不足，原创性的设计出用于河流中不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置及分析方法，用来探究河流中不同粒径生物对有机物降解的影响。该研究装置制作简单，用材普遍且价格低廉，拆装方便，便于携带且稳定性较高。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，包括：有机底物、取食网笼和底座；
所述取食网笼的孔径与所研究的生物的粒径相同；所述有机底物放置于所述取食网笼内，每个所述取食网笼内放置一个单体有机底物；所述取食网笼连接于所述底座上部；所述底座配重。配重的底座可以固定取食网笼，使其在河流中更加稳定而不被水流冲走。取食网笼的孔径依据研究需要，设置为与被研究的生物的粒径相同的尺寸，以便于该尺寸的生物进入取食网笼取食。有机底物可根据实际需要设置不同大小，作为微生物生长的附着场所，同时作为有机物以供生物分解利用。每个取食网笼内放置一个单体有机底物，可防止水流冲刷使有机底物叠加在一起而影响实验结果。
进一步的，所述底座为网箱，所述网箱内设有配重块，所述配重块上放置所述取食网笼。
进一步的，所述配重块为石块。
进一步的，所述取食网笼有多个，分为N个孔径组，N为大于等于2的整数，每个所述孔径组有至少一个所述取食网笼，每个所述孔径组内所述取食网笼的孔径相同，不同所述孔径组的所述取食网笼的孔径不同。根据设置不同孔径的取食网笼，可同时研究不同粒径的生物对于有机物降解的影响。每组含有大于1个取食网笼时，还可同时研究不同时间内相同粒径生物对河流中有机物的降解率。
进一步的，每个所述孔径组内包括三个所述取食网笼。
进一步的，N为3，每个孔径组内包括3个取食网笼，每个孔径组内取食网笼的孔径分别为0.002mm，0.042mm和0.5mm。
进一步的，所述有机底物为棉布条。
进一步的，所述取食网笼的材质为金属或硬质高分子。金属或硬质高分子材料的取食网笼具有耐腐蚀、耐水、耐磨、耐高温、耐候性等优点，不会在研究过程中失效，也可保证孔径的稳定。
进一步的，所述底座上方还连接有浮标。设置的浮标便于后期寻找放置地点。
本发明还提供利用上述装置进行河流中不同粒径生物对有机物降解影响的分析方法，包括如下步骤：
（1）首先将选用的有机底物烘干称重，之后将所述有机底物放置于取食网笼内，设置上述装置；
（2）将上述装置置于河流底部；使得全部所述取食网笼没于河水中；
（3）待有机底物被河流内生物降解一段时间后，取出部分或全部取食网笼内的剩余有机底物，将取出的剩余有机底物的表面进行清洁，然后烘干称重；
（4）计算步骤（3）与步骤（1）的所称重得到的重量差值，再根据该重量差值与降解的时间计算降解率，所述降解率即为粒径等于或小于取食网笼孔径的生物对有机物的降解率。
进一步的，当采用N个孔径组的取食网笼进行研究时，步骤（3）重复多次，每次取出的剩余有机底物均分别来源于各个孔径组。每一次取样得到的来自于不同孔径组的剩余有机底物，可以用于计算不同粒径生物对有机物降解的影响。重复多次取出的来自于同一孔径组的剩余有机底物，可以更为精细地揭示相同粒径的生物对有机物的降解率随时间的变化趋势。
进一步的，步骤（3）每隔十天重复一次。
进一步的，步骤（3）所述的清洁包括如下步骤：
首先用酒精冲洗剩余有机底物的表面，然后将所述剩余有机物置于无菌蒸馏水中浸泡。
本发明的有益效果在于：
该装置运行稳定性较高，能阻挡较快流速的影响，利于携带且便于安装。装置制作简单，用材普遍且价格低廉，拆装方便。采用本发明提供的方法，为研究不同粒径生物对有机物降解的影响提供了新的方案。
附图说明
图1为本发明含有3个取食网笼的一个孔径组的俯视结构示意图；
图2为本发明所述装置放置后的俯视图；
图3为本发明所述装置放置于河流内后的侧视图。
其中1是棉布条，2是取食网笼，3是网箱，4是浮标，5是石块。图中箭头方向表示水流方向。
具体实施方式
实施例1
如图1-3所示，一种不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，包括：有机底物、取食网笼和底座；
所述取食网笼的孔径与所研究的生物的粒径相同；所述有机底物放置于所述取食网笼内，每个所述取食网笼内放置一个单体有机底物；所述取食网笼连接于所述底座上部；所述底座配重。配重的底座可以固定取食网笼，使其在河流中更加稳定而不被水流冲走。取食网笼的孔径依据研究需要，设置为与被研究的生物的粒径相同的尺寸，以便于该尺寸的生物进入取食网笼取食。有机底物可根据实际需要设置不同大小，作为微生物生长的附着场所，同时作为有机物以供生物分解利用。每个取食网笼内放置一个单体有机底物，可防止水流冲刷使有机底物叠加在一起而影响实验结果。
所述底座为网箱，所述网箱内设有配重块，所述配重块上放置所述取食网笼。
所述配重块为石块。
所述取食网笼有多个，分为N个孔径组，N为大于等于2的整数，每个所述孔径组有至少一个所述取食网笼，每个所述孔径组内所述取食网笼的孔径相同，不同所述孔径组的所述取食网笼的孔径不同。根据设置不同孔径的取食网笼，可同时研究不同粒径的生物对于有机物降解的影响。每组含有大于1个取食网笼时，还可同时研究不同时间内相同粒径生物对河流中有机物的降解率。
每个所述孔径组内包括三个所述取食网笼。
N为3，每个孔径组内包括3个取食网笼，每个孔径组内取食网笼的孔径分别为0.002mm，0.042mm和0.5mm。
所述有机底物为棉布条。
所述取食网笼的材质为金属或硬质高分子。金属或硬质高分子材料的取食网笼具有耐腐蚀、耐水、耐磨、耐高温、耐候性等优点，不会在研究过程中失效，也可保证孔径的稳定。
所述底座上方还连接有浮标。设置的浮标便于后期寻找放置地点。
采用上述装置，在云南老君山地区进行实验。
云南老君山地处横断山脉南段，云岭中支，呈半月牙形，由岩浆岩和三迭系砂页岩等构成侵蚀山地，主峰4247.2米，森林覆盖率达70%以上，另有20%左右的高山草场、草甸，是中国原生生态系统保存最为完好和全球最具代表性的生态系统之一。老君山主脊线北东侧海拔3800米以上的山坳里，有湖泊、沼泽数十个，沿溪流成串分布。老君山优质的自然环境为我们进行野外实验提供良好的条件。根据研究需要，我们沿溪流按海拔高度从1820米到4050米，跨度33.5公里，大约以110米为一个海拔间隔选择了20个采样点进行实验。
具体实验包括如下步骤：
（1）准备好棉布条，根据需要裁剪成3cm*7cm大小的长方条，为了减少水流冲刷等物理作用对棉布条重量的影响，需要修整棉布条四周的线，对棉布条进行编号后高温灭菌烘干称重。在实验前将棉布条放入不同孔径的取食网笼中，共设0.002mm、0.042mm和0.5mm三种不同的孔径，每种孔径设有三个取食网笼，用胶粘剂封口（放置24小时以获得最大的粘结强度），使取食网笼形成一个封闭区域。由于大多数溪流较浅，为了能使网箱完全浸入溪流中，本实验设计的网箱大小为20cm*45cm*65cm。
（2）在溪流中选择较为平坦的区域作为实验平台，在溪流不平坦时，用铁锹进行修整。将网箱安装好放在预先选好的实验平台上，选择几块较为平滑的石头填入网箱至表面平整，用来增加网箱的稳定性，以防止网箱被溪水冲走，将取食网笼放入网箱内的石头表面，在网箱上系上浮标，便于后期寻找放置位点。
（3）装置设置完成后，每隔十天取一次样，实验周期为一个月，以检测不同时间内有机物的降解率以及相同时间内不同粒径生物对有机物的降解率。取样时用剪刀等工具剪开取食网笼后用取出棉布条，用酒精冲洗其表面物质后放入无菌蒸馏水中浸泡进行进一步清洁，清洗干净后放入烘箱中烘干后称重，通过实验前后有机底物的重量变化，计算获得随时间变化相同粒径生物对有机物降解率的影响以及相同时间内不同粒径生物对有机物的降解率。
实验结果为：取食网笼孔径越大，棉布条的消耗量越大；随着时间的增加，棉布条的消耗量呈现先减少后逐渐趋于稳定的状态。对云南老君山溪流中不同粒径生物对有机物降解的研究结果表明，该实验装置运行良好，稳定性较高，能阻挡较快流速的影响，利于携带且便于安装。

Claims (9)

1.一种不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，其特征在于，包括：有机底物、取食网笼和底座；
所述取食网笼的孔径与所研究的生物的粒径相同；所述有机底物放置于所述取食网笼内，每个所述取食网笼内放置一个单体有机底物；所述取食网笼连接于所述底座上部；所述底座配重；
所述取食网笼有多个，分为N个孔径组，N为大于等于2的整数，每个所述孔径组有至少一个所述取食网笼，每个所述孔径组内所述取食网笼的孔径相同，不同所述孔径组的所述取食网笼的孔径不同。
2.根据权利要求1所述的不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，其特征在于，所述底座为网箱，所述网箱内设有配重块，所述配重块上放置所述取食网笼。
3.根据权利要求2所述的不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，其特征在于，所述配重块为石块。
4.根据权利要求1所述的不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，其特征在于，N为3，每个孔径组内取食网笼的孔径分别为0.002mm，0.042mm和0.5mm。
5.根据权利要求1所述的不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，其特征在于，所述有机底物为棉布条。
6.根据权利要求1所述的不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，其特征在于，所述取食网笼的材质为金属或硬质高分子。
7.根据权利要求1所述的不同粒径生物对有机物降解影响的研究装置，其特征在于，所述底座上方还连接有浮标。
8.一种利用权利要求1-7任一所述的装置进行河流中不同粒径生物对有机物降解影响的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）首先将选用的有机底物烘干称重，之后将所述有机底物放置于取食网笼内，设置上述装置；
（2）将上述装置置于河流底部；使得全部所述取食网笼没于河水中；
（3）待有机底物被河流内生物降解一段时间后，取出部分或全部取食网笼内的剩余有机底物，将取出的剩余有机底物的表面进行清洁，然后烘干称重；
（4）计算步骤（3）与步骤（1）的所称重得到的重量差值，再根据该重量差值与降解的时间计算降解率，所述降解率即为粒径等于或小于取食网笼孔径的生物对有机物的降解率。
9.根据权利要求8所述的分析方法，其特征在于，步骤（3）所述的清洁包括如下步骤：
首先用酒精冲洗剩余有机底物的表面，然后将所述剩余有机底物置于无菌蒸馏水中浸泡。
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