CN205844307U - 藻类垂直迁移模拟实验装置 - Google Patents

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赵欣胜
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Abstract

本实用新型公开了藻类垂直迁移模拟实验装置。本实用新型所提供的藻类垂直迁移模拟实验装置，包括光照控制系统(1)、风力调节系统(2)、温度控制系统、上端开口的柱体容器用作藻类迁移容器(3)；所述光照控制系统(1)用于设置在所述藻类迁移容器(3)的上端，并可通过连接方式固定在所述藻类迁移容器的外壁上；所述风力调节系统(2)用于设置在所述藻类迁移容器(3)的上端开口处，并可通过连接方式固定在所述光照控制系统(1)的底部；所述温度控制系统可通过粘合方式设置在所述藻类迁移容器(3)的内壁上；该藻类垂直迁移模拟实验装置可实现在室内进行模拟自然藻类垂直迁移研究，能够模拟温度、光照和水动力对藻类垂直迁移的影响。

Description

藻类垂直迁移模拟实验装置
技术领域
本实用新型涉及生态工程技术领域，特别涉及藻类垂直迁移模拟实验装置。
背景技术
每年春末夏初，随着气温的升高、光照的增强和风向风速等气候条件的改变，水体水-沉积物界面的理化性质和湖体的环境条件也发生了明显的变化，大量藻类细胞开始从湖底复苏并在有利的光照、温度和水动力学等条件下上浮至水体。
由于藻类“横向-纵向”迁移受到场地限制，且目前研究进展尚没有用于室内藻类“横向-纵向”迁移的模拟装置可供借鉴，特别是藻类垂直迁移模拟实验装置。
发明内容
为了弥补以上领域的不足，本实用新型提供了藻类垂直迁移模拟实验装置。
本实用新型所提供的藻类垂直迁移模拟实验装置，包括光照控制系统(1)、风力调节系统(2)、温度控制系统、上端开口的柱体容器用作藻类迁移容器(3)；
所述光照控制系统(1)用于设置在所述藻类迁移容器(3)的上端，并可通过连接方式固定在所述藻类迁移容器的外壁上；距离有机玻璃柱体容器的高度为8.0～12.0cm，用于给藻类补偿光线，其可以灵活拆卸，满足有机玻璃柱体容器注入试验用水。
所述风力调节系统(2)用于设置在所述藻类迁移容器(3)的上端开口处，并可通过连接方式固定在所述光照控制系统(1)的底部；具有可伸缩功能，用于模拟自然风力对藻类垂直迁移的影响。
所述温度控制系统可通过粘合方式设置在所述藻类迁移容器(3)的内壁上；可灵活拆卸。
所述藻类迁移容器(3)侧壁上开有可关闭的通孔，用于从所述藻类迁移容器(3)内取样。
所述光照控制系统(1)由白炽灯和导电线(4)组成，通过所述导电线(4)供给电能发光；和/或
所述风力调节(2)系统为风扇；所述风扇(2)通过两头带有螺母的螺丝固定在所述光照控制系统(1)的底部；和/或
所述温度控制系统由加热棒开关(10)和加热棒(11)组成，并通过导电线(4)供给电能发热；通过加热棒开关10的转换实现有机玻璃柱体容器3内不同水层的温度调节，用于研究水温对藻类垂直迁移的影响。
所述藻类迁移容器(3)的材料为有机玻璃。
所述光照控制系统(1)通过两头带有螺母的支架(12)固定在所述藻类迁移容器(3)的外壁上，用于给藻类补偿光照。
所述风扇位于藻类迁移容器(3)的上端开口处，具有可伸缩功能，从而能上下移动以模拟自然风对藻类垂直迁移的影响。
在所述藻类迁移容器(3)的内壁上还可设置温度控制系统承载体(7)，用于放置所述温度控制系统。
还包括管状取样组件(6)，由两端开口的管体和封口盖构成；
所述管体可通过所述通孔镶嵌在所述藻类迁移容器(3)侧壁并伸入所述藻类迁移容器(3)内取样，所述管体与所述通孔相匹配以实现密封连接，所述封口盖通过封闭所述管体来实现对所述通孔的关闭。
所述藻类迁移容器(3)的侧壁上由上到下等距离开有多个所述通孔，并镶嵌有对应数量的所述管状取样组件(6)。
所述管体采用有机玻璃制成。
所述有机玻璃柱体容器(3)高度为1.0～2.0m，直径1.0～1.5m；在有机玻璃柱体容器(3)上共设置11个取样管(6)，取样管(6)由有机玻璃管和封口盖组成，其中最上端取样管(6)距离有机玻璃柱体容器(3)上沿15.0～20.0cm，最下端取样管(6)紧贴有机玻璃柱体容器(3)下沿，每个取样管的平均距离10.0～25.0cm。
有机玻璃柱体容器(3)位于模拟装置承重平台(8)上，模拟装置承重平台(8)由模拟装置承重支柱9支撑。
所述藻类垂直迁移模拟实验装置在用于在室内模拟自然藻类垂直迁移中的应用也属于本发明的保护范围。
本实用新型所提供的藻类垂直迁移模拟实验装置，可以实现在室内进行模拟自然藻类垂直迁移研究，具有较好的实验应用价值，能够模拟温度、光照和水动力对藻类垂直迁移的影响。
附图说明
图1为藻类垂直迁移室内模拟实验装置。
图2为可调式温度控制系统的组成。
1-光照控制系统；2-风力调节系统；3-藻类迁移容器；4-导电线；5-可调式温度控制系统；6-管状取样组件；7-可调式温度控制系统承载体；8-模拟装置承重平台；9-模拟装置承重支柱；10-加热棒开关；11-加热棒，12-两头带有螺母的支架。
图3为不同光照条件下藻类密度含量。
图4为不同温度条件下藻类密度含量。
具体实施方式
实施例1、藻类垂直迁移室内模拟实验装置
如图1和图2所示，本实用新型提供的藻类垂直迁移室内模拟实验装置，包括光照控制系统1、风力调节系统2、温度控制系统、上端开口的柱体容器用作藻类迁移容器3；所述光照控制系统1用于设置在所述藻类迁移容器3的上端，并可通过连接方式固定在所述藻类迁移容器的外壁上；所述风力调节系统2用于设置在所述藻类迁移容器3的上端开口处，并可通过连接方式固定在所述光照控制系统1的底部；所述温度控制系统可通过粘合方式设置在所述藻类迁移容器3的内壁上；所述藻类迁移容器3侧壁上开有可关闭的通孔，用于从所述藻类迁移容器3内取样。
所述光照控制系统1由白炽灯和导电线4组成，通过所述导电线4供给电能发光；所述风力调节2系统为风扇；所述风扇通过两头带有螺母的螺丝固定在所述光照控制系统1的底部；即风扇位于光照控制系统1与藻类迁移容器3之间；所述温度控制系统由加热棒开关10和加热棒11组成，并通过导电线4供给电能发热。所述藻类迁移容器3的材料为有机玻璃。所述光照控制系统1通过两头带有螺母的支架12固定在所述藻类迁移容器3的外壁上，用于给藻类补偿光照。所述风扇位于藻类迁移容器3的上端开口处，具有可伸缩功能，从而能上下移动以模拟自然风对藻类垂直迁移的影响。
在进一步的实施例中，在所述藻类迁移容器3的内壁上还可设置温度控制系统承载体7，用于放置所述温度控制系统。可调式温度控制系统承载体7通过粘合方式镶嵌在有机玻璃柱体容器3的内壁上，呈垂直条状分布，可灵活拆卸，其上配置有可调式温度控制系统5。可调式温度控制系统5由加热棒开关10和加热棒11组成，并通过导电线4供给电能发热；所述藻类迁移容器3位于模拟装置承重平台8上，模拟装置承重平台8由模拟装置承重支柱9支撑。
在进一步的实施例中，还包括管状取样组件6，由两端开口的管体和封口盖构成；所述管体可通过所述通孔镶嵌在所述藻类迁移容器3侧壁并伸入所述藻类迁移容器3内取样，所述管体与所述通孔相匹配以实现密封连接，所述封口盖通过封闭所述管体来实现对所述通孔的关闭。所述藻类迁移容器3的侧壁上由上到下等距离开有多个所述通孔，并镶嵌有对应数量的所述管状取样组件6。所述管体采用有机玻璃制成。管状取样组件6由上到下等距离镶嵌在藻类迁移容器3上。
在进一步的实施例中，藻类迁移容器3高度为1.0～2.0m，直径1.0～1.5m；在藻类迁移容器3上共设置11个取样管6，取样管6由有机玻璃管和封口盖组成，其中最上端取样管6距离有机玻璃柱体容器3上沿15.0～20.0cm，最下端取样管6紧贴藻类迁移容器3下沿，每个取样管的平均距离10.0～25.0cm。光照控制系统1由白炽灯和导电线4组成，距离有机玻璃柱体容器的高度为8.0～12.0cm，用于给藻类补偿光线，其可以灵活拆卸，满足藻类迁移容器3注入试验用水。风扇位于藻类迁移容器3的上端开口处，具有可伸缩功能，用于模拟自然风力对藻类垂直迁移的影响。可调式温度控制系统5由可调式温度控制系统承载体7、加热棒开关10和加热棒11组成，通过加热棒开关10的转换实现藻类迁移容器3内不同水层的温度调节，用于研究水温对藻类垂直迁移的影响。
实施例2、使用本实用新型的藻类垂直迁移室内模拟实验装置进行模拟实验
模拟实验分为2组，每组各设置25台藻类垂直迁移室内模拟实验装置(装置设计同实施例1完全相同)，在实验过程中，调整光源使其光暗比为12:12，光照强度在0-6300lx范围，藻类培养液依据表1和表2进行配置，配置过程中首先按照表1进行定量配置，然后将按照表2配置好的溶液(裸藻培养液(B))与表1配置好的溶液(裸藻培养液(A))进行混合，即完成藻类培养的配置。试验开始时测定原水样的TN、TP和藻密度(TN测试参照HJ636-2012，TP测试参照GB711893-89，藻密度测试参照“于海燕,周斌,胡尊英,等.生物监测中叶绿素a浓度与藻类密度的关联性研究[J].中国环境监测,2009(06):40-43.”)，之后每隔一定时间进行定时采样和连续观测。藻类采用血红裸藻(赵欣胜,崔丽娟,李伟,等.北京翠湖湿地血红裸藻水华发生的环境条件[J].水生态学杂志,2015(2):11-17.)作为实验种。
表1裸藻培养液(A)
项目 原液(g/100ml) 营养液(ml)
醋酸钠 10 10
牛肉膏 10 10
胰化蛋白胨 10 20
酵母提取物 10 20
土壤浸提液* / 30
去离子蒸馏水 / 910
*土壤浸提液制作:取少量研究区岸边的土壤，加2～3倍去离子水，煮沸1个小时，冷却后用滤纸过滤后即可使用。
表2裸藻培养液(B)
项目 原液(g/100ml) 营养液(ml)
KNO3 1.0 20
(NH4)2HPO4 0.2 10
MgSO4.7H2O 0.1 10
CaSO4 饱和溶液 20
(1)不同光照下藻类垂直迁移模拟试验
在光照强度0-6300lx范围内，等间隔设置25个处理，同时设置5种不同透光率(即不同光强)，光强控制可在本装置安装光强控制开关，在实验过程中通过调整光强控制开关实现。其中第1个装置设置光强为6300lx，第2个装置光照强度5040lx，第3个装置光照强度4095lx，第4个装置光照强度2520lx，第5个装置光照强度1575lx，具体光强控制依据光量子监测仪获得的光照强度确定，光照采用藻类垂直迁移室内模拟实验装置中自带的光照控制系统和外配置在装置周边的光照系统。温度维持在(25±1)℃，光暗周期为12L:12D，每隔一定时间定时采样并测定TN、TP和不同水位上藻密度；同时继续向器皿中添加适量氮或磷的营养盐以保持原水的氮磷浓度不变。结果如图3所示。
(2)不同温度条件下藻类垂直迁移模拟试验
水体温度拟设15℃、20℃、25℃、30℃、35℃5个梯度(梯度间隔可根据实际情况再细分；水温通过加热棒(10)控制，光照强度采用上述方法控制为5个不同的光照强度，光暗周期为12L:12D。每隔一定时间定时采样并测定TN、TP和不同水位藻密度；同时继续向器皿中添加适量氮或磷的营养盐以保持原水的氮磷浓度不变。结果如图4所示。
结果：
不同温度条件下藻类垂直迁移模拟试验结果显示，30℃下藻类较快向表层水富集，而且藻类密度也高于地层密度。而不同光照下藻类垂直迁移模拟试验结果显示，6300lx光强下藻类向表层富集密度最大。通过两个实验说明本装置具有较好的实验应用价值，能够模拟自然环境下温度和光照对藻类垂直迁移的影响。

Claims (9)

1.一种藻类垂直迁移模拟实验装置，其特征在于：包括光照控制系统(1)、风力调节系统(2)、温度控制系统、上端开口的柱体容器用作藻类迁移容器(3)；
所述光照控制系统(1)用于设置在所述藻类迁移容器(3)的上端，并可通过连接方式固定在所述藻类迁移容器的外壁上；
所述风力调节系统(2)用于设置在所述藻类迁移容器(3)的上端开口处，并可通过连接方式固定在所述光照控制系统(1)的底部；
所述温度控制系统可通过粘合方式设置在所述藻类迁移容器(3)的内壁上；
所述藻类迁移容器(3)侧壁上开有可关闭的通孔，用于从所述藻类迁移容器(3)内取样。
2.根据权利要求1所述的藻类垂直迁移模拟实验装置，其特征在于：所述光照控制系统(1)由白炽灯和导电线(4)组成，通过所述导电线(4)供给电能发光；和/或
所述风力调节(2)系统为风扇；所述风扇(2)通过两头带有螺母的螺丝固定在所述光照控制系统(1)的底部；和/或
所述温度控制系统由加热棒开关(10)和加热棒(11)组成，并通过导电线(4)供给电能发热。
3.根据权利要求1所述的藻类垂直迁移模拟实验装置，其特征在于：所述藻类迁移容器(3)的材料为有机玻璃。
4.根据权利要求1所述的藻类垂直迁移模拟实验装置，其特征在于：所述光照控制系统(1)通过两头带有螺母的支架(12)固定在所述藻类迁移容器(3)的外壁上，用于给藻类补偿光照。
5.根据权利要求2所述的藻类垂直迁移模拟实验装置，其特征在于：所述风扇位于藻类迁移容器(3)的上端开口处，具有可伸缩功能，从而能上下移动以模拟自然风对藻类垂直迁移的影响。
6.根据权利要求1所述的藻类垂直迁移模拟实验装置，其特征在于：在所述藻类迁移容器(3)的内壁上还可设置温度控制系统承载体(7)，用于放置所述温度控制系统。
7.根据权利要求1-6任一所述的藻类垂直迁移模拟实验装置，其特征在于：还包括管状取样组件(6)，由两端开口的管体和封口盖构成；
所述管体可通过所述通孔镶嵌在所述藻类迁移容器(3)侧壁并伸入所述藻类迁移容器(3)内取样，所述管体与所述通孔相匹配以实现密封连接，所述封口盖通过封闭所述管体来实现对所述通孔的关闭。
8.根据权利要求7所述的藻类垂直迁移模拟实验装置，其特征在于：所述藻类迁移容器(3)的侧壁上由上到下等距离开有多个所述通孔，并镶嵌有对应数量的所述管状取样组件(6)。
9.根据权利要求7或8所述的藻类垂直迁移模拟实验装置，其特征在于：所述管体采用有机玻璃制成。
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