CN206680192U - 一种提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其包括水泥层、主体框架、活性金属机构和供电机构；所述水泥层铺设于沉船表面；所述主体框架的底部固定于水泥层中；所述活性金属机构与主体框架连接；所述供电机构设于主体框架附近。本实用新型利用活性金属在海水中会发生电化学腐蚀，并且通过供电机构提供更多的电子，提高海水环境中的碳酸根离子的浓度，加快实现碳酸钙的沉淀，从而加速珊瑚恢复。此外，本实用新型也可以应用到其他种类的人工鱼礁上，满足珊瑚的短期恢复和水下景观制作的需求。

Description

一种提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置

技术领域

本实用新型涉及人工渔礁领域，特别是涉及一种提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置。

背景技术

海洋牧场的构想是日本海洋专家在1970年提出的，最初思路是在海底连片放养贝类、大型藻类等非游泳生物，进行海底栽培。后来随着栽培渔业的发展，开始投放人工鱼礁和鱼苗增殖放流，逐渐发展形成了“海洋牧场”建设理念。日本早在1978-1987年就开始推进“栽培渔业”计划，并建成了世界上第一个海洋牧场——日本黑潮牧场。至今日本沿海已有三分之二海域、107处海区建设了海洋牧场。挪威、韩国、美国、英国等渔业发达国家则是从上世纪90年代开始把建设海洋牧场作为振兴海洋渔业经济的战略对策，澳大利亚、意大利、西班牙等几十个国家也都相继开展了海洋牧场的研究和建设。

我国在上世纪80年代初就提出了海洋牧场建设设想。进入本世纪以来，海洋牧场建设开始提上议程并逐步铺开。国家发展改革委、农业部、国家海洋与渔业局近几年每年都安排资金在全国沿海地区开展海洋牧场示范区建设。至今，北起辽宁，南至海南，沿海大部分省市和地区都在开始启动海洋牧场规划和建设。辽宁省是我国最早建设海洋牧场的沿海省份，大连的獐子岛已成为我国目前最大的海洋牧场；山东省提出了海洋渔业资源修复工程，在全省沿海大规模开展海洋牧场建设；浙江舟山市争取到了白沙、马鞍列岛两个国家农业部海洋牧场项目。连云港海州湾、厦门五缘湾、珠海万山群岛、海南三亚等地也建设了不同规模的海洋牧场。

人工渔礁按其作用和功能不同，一般可分为增殖型渔礁、渔获型渔礁、游钓型渔礁、环境保护型渔礁四类。这些渔礁投放后，偷捕渔船只要一下网，渔网就会被撕烂，这样既防止对幼鱼幼虾的捕捞，也有利于游钓休闲渔业的发展。

建设人工鱼礁的材料种类繁多，从汽车到玻璃钢，再到钢筋、水泥、混凝土等,这些渔礁的成本都相对较高。而利用废弃的和“三无”的船舶改造而成的人工鱼礁，成本相对较低。这些废弃的渔船，特别是其中的钢制渔船，经过机器拆除、船舱去污清洗、机舱混凝土浇灌、石块压载、甲板构架设置等18项改造处理，经相关部门验收后，通过人工沉降形成人工鱼礁，既节省“三无”船舶拆解费用，又少了人工鱼礁的建设费、维护费。

沉入海底的船礁甲板上，还多出许多正常渔船上所没有的钢管架子，这是为建成鱼礁特意焊接上去的钢架。因为这些架子，人工鱼礁在海底的实际空间更大、稳定性也更好。这些新焊接的架子相当于为鱼类建造了更多的“窝巢”，也能更多改变海流的流向和流速，使其产生涡流、将海底的营养盐类翻起和扩散，并使海底丰富的营养物质随着海流传送到水体的各层中。搭建架子的好处还在于，随着海底世界变迁，能够最大限度减少沉积鱼礁被掩埋、覆盖，使其更长时间的发挥功效。

虽然沉船渔礁上也会长满各种底栖生物，当然也包括珊瑚，但是珊瑚的附着和生长速度都相对较慢。如果以观光旅游为目的的沉船，那么在短期内很难达到营造水下景观的目的，不能更好的吸引游客。

造礁石珊瑚的生长速度主要是由珊瑚骨骼的形成速度决定的，进一步来说是珊瑚虫体内“细胞质外钙化液”区域碳酸钙的沉降速度。“细胞质外钙化液”区域空间很小，可能还不到1微米，但是却极其重要。“细胞质外钙化液”区域的液体虽然不是在珊瑚的细胞组织内部，但是也并非直接是环境中的海水，而是通过共肉组织细胞的一些离子输送机制产生的液体。在这里钙离子和碳酸根离子被结合为碳酸钙，沉积在珊瑚骨骼上，保证了珊瑚骨骼的持续生长。虽然现在不能直接作用于珊瑚虫“细胞质外钙化液”区域，但是我们可以通过提高珊瑚虫周边区域钙离子和碳酸根离子浓度的方法，来提高造礁石珊瑚的生长速度，以满足珊瑚礁生态系统退化区域的短期恢复。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，能在较短时间内实现沉船渔礁上珊瑚的快速生长，为营造水下沉船潜水观光提供技术支持。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，包括水泥层、主体框架、活性金属机构和供电机构；所述水泥层铺设于沉船表面；所述主体框架的底部固定于水泥层中；所述活性金属机构与主体框架连接；所述供电机构设于主体框架附近。

相对于现有技术，本实用新型利用活性金属在海水中会发生电化学腐蚀，并且通过供电机构提供更多的电子，提高海水环境中的碳酸根离子的浓度，加快实现碳酸钙的沉淀，从而加速珊瑚恢复。此外，本实用新型也可以应用到其他种类的人工鱼礁上，满足珊瑚的短期恢复和水下景观制作的需求。

进一步，所述供电机构为由活性金属颗粒和活性碳构成的微电池，所述活性金属颗粒和活性碳分散于所述水泥层中。

进一步，所述活性金属颗粒为铁颗粒。

进一步，所述水泥层内部设有一空腔，所述供电机构设于所述空腔内，并与主体框架、活性金属机构分别电连接。

进一步，所述供电机构为碱性电池，所述碱性电池的正极通过金属丝与主体框架连接，所述碱性电池的负极通过金属丝与活性金属机构连接。

进一步，所述活性金属机构为活性金属网格，所述活性金属网格覆盖于主体框架上。

进一步，所述活性金属网格的网眼孔径小于10cm。

进一步，所述活性金属机构为活性金属块，所述活性金属块通过螺丝固定连接于主体框架上。

进一步，所述活性金属机构由铝镁合金组成。

进一步，所述主体框架由不锈钢组成。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为实施例1的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置的结构示意图。

图2为实施例2的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置的结构示意图。

具体实施方式

现有技术中，人工鱼礁主要是用来达到聚鱼的目的，为各类鱼类提供更好的庇护所，而本实用新型是针对沉船渔礁提出的一种促进珊瑚生长的装置。发明人通过研究发现，造礁石珊瑚的生长速度主要是由珊瑚骨骼的形成速度决定的，珊瑚骨骼主要为碳酸钙成分，海水中含有丰富的游离的钙离子，为此，发明人的发明思路为将水体里的碳酸根离子输送到珊瑚虫的“细胞质外钙化液”区域，提高珊瑚虫周边区域碳酸根离子浓度，从而提高造礁石珊瑚的生长速度。基于上述研究，进一步获得了一种提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置。以下通过实施例进行详细说明。

实施例1

请参阅图1，其为本实施例的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置的结构示意图。该装置包括水泥层1、不锈钢框架2、活性金属网格3和供电机构4；所述水泥层1铺设于沉船表面(沉船在图中未显示)；所述不锈钢框架2的底部固定于水泥层1中；所述活性金属网格3覆盖于不锈钢框架2上；所述供电机构4由活性金属颗粒4a和活性碳4b构成，所述活性金属颗粒4a和活性碳4b分散于所述水泥层1中。

所述不锈钢框架2的形状可以根据需要设计，如半球形、梯形、圆台形、拱形等，本实施例中，所述不锈钢框架2为梯形，高1m。

本实施例中，所述活性金属网格3的孔径大小为5cm。所述活性金属网格3覆盖于不锈钢框架2的顶部，可以允许电流通过。取5cm的造礁石珊瑚的断肢固定于不锈钢框架2上(珊瑚断肢在图中未显示)。为了提高珊瑚断肢的存活率以及更好的促进其生长，所述装置的安放时间最好在每年的11月份至来年的3月份之间。

本实施例中，所述活性金属网格3优选为铝镁合金。由于纯铝会产生钝化，一般会增加金属镁来破坏钝化膜，添加的镁的比例一般在2-5％。该装置的主要原理是牺牲阳极，原则上活性金属都可以，但是考虑到阳极消耗的速度不能太快，但是又必须产生足量的电流，所以铝合金是最合适的，其次是镁合金、锌合金。

本实施例中，所述活性金属颗粒4a优选为铁颗粒。由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而在海水中会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，促进装置周围海水中的电子流动。

本实施例的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置的工作原理如下：

铝镁合金与不锈钢框架在海水中形成了原电池结构，在海水中发生以下化学反应：

阳极：Al-3e^-→Al³⁺，Mg-2e^-→Mg²⁺；

阴极：2H⁺+2e^-→H₂。

铝镁合金作为阳极发生氧化反应提供电子，电子通过金属网格输送到作为阴极的不锈钢框架，使得不锈钢框架周围海水中的H⁺得到电子发生还原反应，从而消耗掉大量的H⁺。

海水中二氧化碳的溶解过程如下：

(1)

(2)

(3)

当装置周围海水中的H⁺大量消耗，会促进上述过程(3)正向反应，使得HCO₃ ^-更偏向于分解成H⁺和CO₃ ^2-，从而使得区域内CO₃ ^2-浓度增高，在不锈钢框架表面诱导沉淀出碳酸钙薄层，加速造礁石珊瑚的生长。此外，铝镁合金在海水中发生电化学腐蚀释放的电子也可以防止不锈钢框架腐蚀。

由于铝镁金属与不锈钢框架之间的电极电位差较高，不足以在短时间内产生充足的电流，因此为了进一步促进上述氧化还原反应，提高海水中CO₃ ^2-的浓度，在所述水泥层中掺杂大量的铁颗粒和活性碳，当其浸入到海水中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，促进整个装置中的电子输送。

铁碳微电池在海水中发生以下化学反应：

阳极：Fe-2e^-→Fe²⁺；

阴极：2H⁺+2e^-→H₂。

Fe作为阳极发生氧化反应，生成大量的Fe²⁺进入海水，进而氧化成Fe³⁺，C作为阴极，其周围海水中的H⁺得到电子发生还原反应，消耗大量的H⁺，生成大量的OH^-，这使得附近海水的pH值有所上升。当海水中的H⁺大量消耗，会促进上述过程(3)正向反应，使得HCO₃ ^-更偏向于分解成H⁺和CO₃ ^2-，从而提高了CO₃ ^2-的浓度，有利于碳酸钙的沉降析出。

因此，在沉船表面铺设的掺杂了铁颗粒和活性碳的水泥，不仅起到固定不锈钢框架的作用，其内部分散的铁碳微电池还可以产生电流，进一步提高海水中CO₃ ^2-的浓度，在微环境中也实现了碳酸钙的沉淀，加速珊瑚的生长。

实施例2

请参阅图2，其为本实施例的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置的结构示意图。该装置包括水泥层1、不锈钢框架2、活性金属网格3和供电机构4'；所述水泥层1铺设于沉船表面(沉船在图中未显示)，并设有一空腔1a；所述不锈钢框架2的底部固定于水泥层1中；活性金属网格3覆盖于不锈钢框架2上；所述供电机构4'设于水泥层1的空腔1a内，并与不锈钢框架2、活性金属网格3分别电连接。

所述不锈钢框架2的形状可以根据需要设计，如半球形、梯形、圆台形、拱形等，本实施例中，所述不锈钢框架2为梯形，高1m。

本实施例中，所述活性金属网格3的孔径大小为5cm。所述活性金属网格3覆盖于不锈钢框架2的顶部，可以允许电流通过。取5cm的造礁石珊瑚的断肢固定于不锈钢框架2上(珊瑚断肢在图中未显示)。为了提高珊瑚断肢的存活率以及更好的促进其生长，所述装置的安放时间最好在每年的11月份至来年的3月份之间。

本实施例中，所述活性金属网格3优选为铝镁合金。由于纯铝会产生钝化，一般会增加金属镁来破坏钝化膜，添加的镁的比例一般在2-5％。该装置的主要原理是牺牲阳极，原则上活性金属都可以，但是考虑到阳极消耗的速度不能太快，但是又必须产生足量的电流，所以铝合金是最合适的，其次是镁合金、锌合金。

本实施例中，所述供电机构4'可以为一碱性电池，其正极通过金属丝与不锈钢框架2连接，负极通过金属丝与活性金属网格3连接。

本实施例的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置的工作原理为：铝镁合金与不锈钢框架在海水中形成了原电池结构，其反应原理与实施例1相同，水泥层内部空腔中的供电机构与该原电池结构并联，进行放电，促进整个装置中的电子输送，进一步提高海水中CO₃ ^2-的浓度，加快碳酸钙的沉淀，从而加速珊瑚的生长。

实施例3

本实施例的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置结构与实施例1基本相同，区别在于本实施例用活性金属块代替了实施例1中的活性金属网格，所述活性金属块通过螺丝固定连接于不锈钢框架上。

本实施例中，每个不锈钢框架上固定一个一公斤重的活性金属块。整个装置的工作原理与实施例1相同，活性金属块也可以保证提供电子，同时相比活性金属网格更容易替换。

实施例4

本实施例的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置结构与实施例2基本相同，区别在于本实施例用活性金属块代替了实施例2中的活性金属网格，所述活性金属块通过螺丝固定连接于不锈钢框架上。

本实施例中，每个不锈钢框架上固定一个一公斤重的活性金属块。整个装置的工作原理与实施例2相同，活性金属块也可以保证提供电子，同时相比活性金属网格更容易替换。

相对于现有技术，本实用新型利用活性金属在海水中会发生电化学腐蚀，并且通过供电机构提供更多的电子，提高海水环境中的碳酸根离子的浓度，加快实现碳酸钙的沉淀，从而加速珊瑚恢复。此外，本实用新型也可以应用到其他种类的人工鱼礁上，满足珊瑚的短期恢复和水下景观制作的需求。

实用效果：利用本实用新型的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，在文昌市海洋牧场投放。该装置从2015年10月投放至今(2016年9月)，珊瑚生长速度远高于对照区域：从最初的5cm的断枝，生长到20cm的群体，仅用了1年的时间，而正常的鹿角珊瑚生长速度大概在每年10cm左右。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：包括水泥层、主体框架、活性金属机构和供电机构；所述水泥层铺设于沉船表面；所述主体框架的底部固定于水泥层中；所述活性金属机构与主体框架连接；所述供电机构设于主体框架附近。

2.根据权利要求1所述的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：所述供电机构为由活性金属颗粒和活性碳构成的微电池，所述活性金属颗粒和活性碳分散于所述水泥层中。

3.根据权利要求2所述的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：所述活性金属颗粒为铁颗粒。

4.根据权利要求1所述的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：所述水泥层内部设有一空腔，所述供电机构设于所述空腔内，并与主体框架、活性金属机构分别电连接。

5.根据权利要求4所述的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：所述供电机构为碱性电池，所述碱性电池的正极通过金属丝与主体框架连接，所述碱性电池的负极通过金属丝与活性金属机构连接。

6.根据权利要求1-5中的任一权利要求所述的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：所述活性金属机构为活性金属网格，所述活性金属网格覆盖于主体框架上。

7.根据权利要求6所述的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：所述活性金属网格的网眼孔径小于10cm。

8.根据权利要求1-5中的任一权利要求所述的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：所述活性金属机构为活性金属块，所述活性金属块通过螺丝固定连接于主体框架上。

9.根据权利要求1-5中的任一权利要求所述的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：所述活性金属机构由铝镁合金组成。

10.根据权利要求9所述的提高沉船渔礁上珊瑚生长速度的装置，其特征在于：所述主体框架由不锈钢组成。