CN202093015U - 水体沉积物反硝化作用培养装置 - Google Patents

水体沉积物反硝化作用培养装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种水体沉积物反硝化作用培养装置，其特征在于，包括有用于盛装沉积物的容器和用于使水体循环的恒流泵，所述容器的顶端配有起到密封开口用的密封塞，在容器的对称位置上设有出水口和进水口，分别通过导管连接到恒流泵的两端；在出水口下方设有一个取样口，并且在容器上设有不少于一个的注气口。本实用新型的装置能保证样品所处的厌氧环境，在加入乙炔和水样时能够使样品少受污染。操作携带方便，适用于现场测定研究；并且采集、培养的是现场无扰动样品，通过恒流泵令水体循环，使培养装置中的营养物质均匀分布，向各个方向注射乙炔气体使得抑制剂充分扩散到沉积物和水样中，保证检测结果的准确性。

Description

水体沉积物反硝化作用培养装置
技术领域
本实用新型属于环境监测技术装置技术领域，具体涉及一种水体沉积物反硝化作用培养装置，即一种利用乙炔(C2H2)抑制静态土柱培养法测定单位时间内N2O生成的量来确定反硝化作用的装置，特别涉及河口湿地及近海领域反硝化作用速率测算。
背景技术
随着全球环境问题加重，氮循环已经成为人们研究的一个重点。河口湿地和近海领域作为淡水汇入海洋环境前的重要区域，其中的反硝化作用对于氮元素由陆地水体环境向大气迁移转化产生巨大作用，对于研究全球气候变化、水体富营养化具有重要意义。目前，人们在河口湿地及近海领域沉积物反硝化作用的研究上，普遍应用的是乙炔抑制培养法和同位素库稀释法，而乙炔抑制培养法由于成本低、灵敏度更高而得到更广泛的采用。乙炔抑制培养法原理是通过往密闭容器培养的样品中注入乙炔气体达到饱和，该浓度下的乙炔气体能够抑制反硝化作用中N2O被还原为N2的过程，通过测定一定时间内N2O产量，经过一系列换算从而计算出反硝化作用速率。在实际检测中由于没有固定有效的实验仪器，通常是通过采集样品后用简单的密封的血清瓶或有机玻璃管收集样品带回实验室处理，不但需要进行多步处理，工作量繁多，而且乙炔气体在沉积物土壤中扩散不均匀，沉积物反硝化作用所需营养盐混合不均匀，样品容易污染，测量的结果数据不准确，误差偏大，无法进行现场监测，影响研究进度。
发明内容
本发明的目的是提供一种水体沉积物反硝化作用培养装置，即一种能准确测定反硝化作用速率的装置，且易于携带，操作便捷，以弥补现有技术的不足。
本实用新型的装置，其特征在于，包括有用于盛装沉积物的容器和用于使水体循环的恒流泵，所述容器的顶端配有起到密封开口用的密封塞，在容器的对称位置上设有出水口和进水口，分别通过导管连接到恒流泵的两端；在出水口下方设有一个取样口，并且在容器上设有不少于一个的注气口。
用于盛装沉积物的容器为有机玻璃柱，顶部配有的密封塞。
在容器的侧壁上设有对称的出水口和进水口，通过有机塑料管连接在恒流泵两端，以此保持水体持续循环。
为了保证乙炔气体在整个培养器内达到饱和，优选在有机玻璃柱四个对称方向分别设置四列每列三个注气口，注气口用胶塞塞上，每列的注气口之间相隔一定距离。
本实用新型的装置能保证样品所处的厌氧环境，在加入乙炔和取水样的同时能够避免样品受到污染。操作携带方便，无需过多处理，提高实验效率，数据真实，安全可靠，适用于现场测定研究；并且采集、培养的是现场无扰动样品，通过恒流泵令水体循环，从而使样品反硝化作用细菌和所需营养物质均匀分布，向各个方向注射乙炔气体使得抑制剂充分扩散到沉积物和水样中，能够保证检测结果的准确性。
附图说明
图1：本实用新型装置的前视图。
图2：本实用新型装置的的后视图(显示进水口)。
其中1、密封塞、2、容器 3、出水口、4、取样口5、注气口6、进水口7、恒流泵。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的装置进行具体描述。
如图1，本实用新型的水体沉积物反硝化作用培养装置包括有用于盛装沉积物的容器2和用于使水体循环的恒流泵7，所述的容器2可以是有机玻璃柱，为了使用上的方便，有机玻璃柱的高度选择为35cm，内径为14.6cm，容积为5.87L。有机玻璃柱的尺寸型号根据具体采样所需进行调整。有机玻璃柱的上方为用于放入水体沉积物的开口；并配有与开口尺寸相符的密封塞1，密封塞1为胶塞，也可以是其他材质的。
在容器的侧壁上对称设有出水口3和进水口6，通过有机塑料管连接在恒流泵7两端，以此保持水体持续循环。考虑到该反应主要研究在两相交界面的进行，操作的时候样品量不会取很多，所以进水口3和出水口6位于容器2的中下部。
在出水口下方开设有取样口4，不取样时用封口夹关闭取样口4的外端橡胶管对取样口4进行控制。取样口4位于出水口6下方。
在容器1上还设有不少于一个的注气口5，用来注入乙炔气体；为了保证乙炔气体在整个培养器内达到饱和，优选在有机玻璃柱四个对称方向分别设置四列、每列三个注气口5，注气口5用胶塞塞上，每列的注气口之间有一定的间隔，最下方注气口5可以位于底部上方。
本实用新型的装置使用方法如下：
1、将进水口6和出水口3通过有机塑胶管分别连接上恒流泵7两端，取样口4外端的橡胶管用封口夹夹住，方便控制取样口4开关采集水样；
2、取一定体积上层无扰动沉积物放入容器2的有机玻璃柱中，注入现场上覆水或底层水样，使培养柱内形成水体沉积物的固液界面，模拟出现场环境，加入的沉积物和水体的高度不能超过最上层注气口5高度，以保证能向上层水样中注入乙炔气体。用密封塞1封口，并用灭菌液体石蜡来封好，保持厌氧环境确保反硝化作用的进行；
3、高纯度乙炔气体利用注射器通过不同方向的注气口5的橡胶塞分别向上覆水和沉积物中注射乙炔气体达到饱和状态，使得乙炔气体与样品充分混合；
4、打开恒流泵7，保持恒流泵7持续工作直至实验结束，令水体循环使营养物质均匀分布；
5、模拟现场温度在密闭培养装置中连续培养。在培养过程中通过取样口定时采集水样，测定其中N2O浓度，计算出反硝化速率。
本实施例是有关本发明对于黄海北部沉积物反硝化速率现场模拟实验的实施。本次实验设置8个站位(S1～S8)，每个站位沉积物样品用箱式采泥器采集，底层海水用采水器采集，用于现场培养和营养盐的测定。在培养器中加入上层无扰动10cm沉积物放入柱中，注入现场底层水样，用胶塞配以灭菌液体石蜡封口。操作步骤按照技术方案实施，同时设置非乙炔抑制对照组。通过测定所采集水样中N2O，经过换算得出反硝化速率，具体公式如下：
F＝H×10-3×(ΔC/Δt)
式中：F为反硝化速率[μmol/(m2·h)]，H为培养柱净高度(m)，ΔC/Δt为柱内N2O浓度随时间的变化率[μmol/(L·h)]。
该实施例所测N2O浓度以及所换算得到的反硝化速率试验数据
上述的实验数据表明本实用新型的装置能够方便、准确地进行反硝化速率的检测，具有很好的推广前景。

Claims (6)

1.一种水体沉积物反硝化作用培养装置，其特征在于包括有用于盛装沉积物的容器(2)和用于使水体循环的恒流泵(7)，所述容器(2)的顶端配有起到密封开口用的密封塞(1)，在容器(2)的侧壁上设有对称分布的出水口(3)和进水口(6)；在出水口(3)下方设有一个取样口(4)，并且在容器(2)上设有不少于一个的注气口(5)。
2.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于所述的容器(2)为有机玻璃柱。
3.如权利要求2所述的培养装置，其特征在于所述的有机玻璃柱的高度为35cm，内径为14.6cm，容积为5.87L。
4.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于所述出水口(3)和进水口(6)位于容器(2)侧壁的中下部。
5.如权利要求2所述的培养装置，其特征在于所述的有机玻璃柱侧壁上分别设置四列，每列三个注气口(5)。
6.如权利要求1或5所述的培养装置，其特征在于所述的注气口(5)上塞有胶塞。
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