CN204171073U - 一种有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置 - Google Patents

Abstract

一种有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置，包括水生植物栽培箱，水生植物栽培箱的底部铺设有沉积物，沉积物的上层为高于沉积物层4-6cm的水层，沉积物用于植入水生植物，沉积物中插入有与微电极主机连接的氧气微电极，氧气微电极的针尖插入沉积物中定位至水生植物根际，氧气微电极通过驱动机构安装在位于水生植物栽培箱一侧的微电极支架上，驱动机构用于控制氧气微电极在沉积物中作横向或纵向移动。本实用新型可在不破坏植物根际的微生态环境的前提下方便快捷、实时原位测量根际沉积物微区中的O₂，解决现有技术存在耗时、工作量大的问题，可快速从备选植物中筛选到可高效修复POPs污染沉积物的水生植物。

Description

一种有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置

技术领域

本实用新型涉及植物修复技术领域，具体是一种有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置。

背景技术

近年来，随着工农业的飞速发展，使人工合成的有机物种类和数量与日俱增，导致环境中持久性有机污染物(POPs)污染成为普遍问题。POPs是指具有持久性、生物富积性、高毒性和半挥发性的环境有机污染物。水环境沉积物是POPs的蓄积库。POPs能够通过生物富集作用在水生生物体内对其产生较强的毒害作用，还能够通在气－水－生物－沉积物等多介质环境生物体系中迁移、转化和暴露，最终在人和动植物体内大量积累，从而对整个生态系统造成严重威胁。

植物修复技术是绿色、原位、可持续的POPs降解技术，在沉积物POPs污染治理中具有广阔的应用前景。植物修复技术利用植物及根际微生物对POPs进行降解及清除，使POPs污染土壤或沉积物得以生态恢复。目前大量研究及实践证明POPs污染土壤及沉积物的植物修复的主要机制为根际微生物的降解作用。

植物修复过程中，根际微区是植物根周围数毫米的区域，是根际发生生物化学反应最为活跃的区域。常规的取植物根际沉积物于实验室中分析的根际微区分析方法难以精确的定位到植物的根际环境，而且会破坏水生植物体及其生长的原有环境，大大破坏根际微环境的稳定性，导致根际微生态因子及微生物群落结构发生改变。根际微区分析技术可通过原位、不破坏植物根际环境、不破坏植物体本身、快速的测定分析根际环境的生化反应，在POPs高效修复水生植物的筛选上具有巨大潜力。

目前，大部分的植物修复报道都较少关注到根际微区的重要性，都是直接采用随机植物筛选模式，不仅耗时工作量大，而且随机性强且不一定可以筛选到可以应用的高效修复植物。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型一种有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置，其不破坏植物根际的微生态环境，而且方便快捷，可实时原位测量根际沉积物微区中的O₂。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置，包括水生植物栽培箱，水生植物栽培箱的底部铺设有沉积物，沉积物的上层为水层，水层高于沉积物层4-6cm，沉积物用于植入水生植物，沉积物中插入有与微电极主机连接的氧气微电极，氧气微电极的针尖插入沉积物中定位至水生植物根际，所述氧气微电极通过驱动机构安装在位于水生植物栽培箱一侧的微电极支架上，所述驱动机构用于控制氧气微电极在沉积物中作横向或纵向移动。

进一步的，所述沉积物为五氯酚污染沉积物。

进一步的，所述水生植物栽培箱的尺寸为：长×宽×高＝0.5m×0.4m×0.6m。

本实用新型利用O₂微电极原位(不破坏植物根际的微生态环境)、实时、快速测定不同水生植物根际O₂的变化及含量，从水生植物根际泌氧能力大小快速判定水生植物对五氯酚等污染沉积物潜在的修复能力，解决常规POPs修复植物随机筛选模式存在耗时、工作量大的问题，可快速从备选植物中筛选到可以高效修复POPs污染沉积物的水生植物。

附图说明

图1是本实用新型有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置其中一个实施例的结构示意图；

图中：1—水生植物栽培箱，2—沉积物，3—水层，4—水生植物，5—水生植物根际，6—氧气微电极，7—微电极主机，8—微电极支架，9—微电极横向步进旋钮，10—微电极纵向步进旋钮，11—横向驱动机构，12—纵向驱动机构。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本实用新型有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置包括水生植物栽培箱1、沉积物2、水层3、水生植物4、水生植物根际5、氧气微电极6、微电极主机7、微电极支架8、微电极横向步进旋钮9、微电极纵向步进旋钮10。

水生植物栽培箱1的底部铺设有沉积物2，沉积物2可根据需要从多环芳烃、有机氯农药、酚类、酞酸酯类中选取，本实施例以五氯酚为例进行说明。

五氯酚污染沉积物的制备：沉积物采自当地湖泊，晒干后经前处理弃去较大杂质及石块，研磨并过筛选用直径为0.3-0.5mm的颗粒。向沉积物样品中均匀喷洒五氯酚-乙醇溶液，充分混合搅拌，待乙醇挥发完全后，配置初始浓度约为2-5mg/kg dw的用POPs污染沉积物。定量称取8-15kg污染沉积物至水生植物栽培箱1内，水生植物栽培箱1的尺寸为：长×宽×高＝0.5m×0.4m×0.6m，为防止五氯酚的光解及挥发，在实验用沉积物中盖上锡箔纸。

水生植物4可选择水生态修复工程中常用的7种水生植物：水蓼、菖蒲、美人蕉、再力花、千屈菜、泽泻、莺尾作为修复水生植物，7种水生植物的幼苗的株高可选择15-30cm。

沉积物2中植入所述水生植物4，沉积物2的上层为水层3，水层3高于沉积物层4-6cm，沉积物2中插入有与微电极主机7连接的氧气微电极6，所述氧气微电极6通过驱动机构安装在位于水生植物栽培箱1一侧的微电极支架8上，所述驱动机构用于控制氧气微电极6在沉积物2中作横向或纵向移动。具体的，所述驱动机构包括横向驱动机构11和纵向驱动机构12，横向驱动机构11和纵向驱动机构12上分别设置有微电极横向步进旋钮9和微电极纵向步进旋钮10，在实验时通过操控微电极横向步进旋钮9和微电极纵向步进旋钮10即可控制氧气微电极6在沉积物2中作横向或纵向移动。

氧气微电极6的一端连至微电极主机7上，一端针尖由微电极支架8自动插入沉积物中2定位至水生植物4根际。氧气微电极6具有微米级尖端，是一种可以不破坏植物根际的微生态环境、方便快捷、实时原位测量根际沉积物微区中的O₂的微区分析工具。

通过每隔10d测定表征根际微区生化反应的特征参数：μM浓度的O₂、H₂、H₂S、NO、N₂O、Redox的变化速率，确定根际微区生化反应的动力学。通过分析每个时段不同水生植物根际五氯酚的降解效率与根际微区生化反应的特征参数之间的关系，确定与水生植物修复POP效率紧密相关的关键性微区分析因子O₂。植物根际O₂含量从一定程度上是反映根际微生物的生长和新陈代谢以及对POPs的降解能力的指标。

在五氯酚污染沉积物水生植物修复初期或者植物筛选过程中可通过利用O₂微电极直接测定根际沉积物、沉积物上覆水中的O₂含量来判定水生植物对五氯酚污染沉积物潜在的修复能力，从而建立PCP污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置。

本实用新型可在不破坏植物根际的微生态环境的前提下方便快捷、实时原位测量根际沉积物微区中的O₂，解决常规POPs修复植物随机筛选模式存在耗时、工作量大的问题，可快速从备选植物中筛选到可以高效修复POPs污染沉积物的水生植物。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置，其特征在于：包括水生植物栽培箱(1)，水生植物栽培箱(1)的底部铺设有沉积物(2)，沉积物(2)的上层为水层(3)，水层(3)高于沉积物层4-6cm，沉积物(2)用于植入水生植物(4)，沉积物(2)中插入有与微电极主机(7)连接的氧气微电极(6)，氧气微电极(6)的针尖插入沉积物中(2)定位至水生植物(4)根际，所述氧气微电极(6)通过驱动机构安装在位于水生植物栽培箱(1)一侧的微电极支架(8)上，所述驱动机构用于控制氧气微电极(6)在沉积物(2)中作横向或纵向移动。

2.如权利要求1所述的有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置，其特征在于：所述沉积物(2)为五氯酚污染沉积物。

3.如权利要求1所述的有机污染沉积物高效修复水生植物快速筛选装置，其特征在于：所述水生植物栽培箱(1)的尺寸为：长×宽×高＝0.5m×0.4m×0.6m。