CN208999404U - 一种模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置，该装置通过风、雷电模拟控制单元来进行模拟大自然的风、雷电现象，通过水位控制单元控制模拟河流的水位，通过加药控制单元控制模拟河流水体中污染物的浓度，同时通过水处理单元实现河流的循环流动，通过各个控制单元的合理协作实现自然条件下的河流生态系统模拟，以完成污染物对河流水生态系统的影响研究和在河流生态系统中的迁移行为以及多种过程和组分的相互作用的研究。

Description

一种模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及生态毒理学技术领域，尤其涉及一种模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置。

背景技术

使用培养箱模拟生态系统来进行各项生态毒理实验，属于较为成熟并被广泛应用的技术手段。其通过在箱内添加无机相(如沉积物，假山等)、有机相(植物、水生动物等)模拟自然界生态系统中的各种组分，并通过人工控制模拟系统的各种条件，如水温，酸碱度、有毒化学物浓度等，观察这些条件对生物样本所造成的影响。然而，现有的培养箱中所能提供的环境条件与真实的自然环境条件还存在较大差异，对真实环境的模拟并不完善。

因此，受上述条件制约，当前采用培养箱来进行生态系统模拟的真实性仍存在较多缺陷。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供一种模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置，该装置能够实现较为真实的河流生态系统模拟，适用于各种沉积物、生物样本，能够对污染物在沉积层与水相中的相互作用及与生物之间的效应进行深入研究提供有利条件。

本实用新型实施例提供一种模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置，包括：

支撑框架，用于固定装置本体；

所述装置本体自下而上包括三层结构；

下层结构设有水处理单元和水位控制单元；所述水处理单元用于处理模拟河流中污染的试验水体；所述水位控制单元，用于控制模拟河流的水位；

中层结构设有至少两个模拟河流水槽，所述模拟河流水槽一侧设有进水口，所述进水口与所述水位控制单元连接；

上层结构设有：

风模拟控制单元，用于控制模拟河流水面的风速；

雷电模拟控制单元，用于模拟河流上空的雷电现象；

加药控制单元，用于控制模拟河流水体中污染物的浓度；

照明控制单元，用于控制昼夜时长。

进一步地，所述水位控制单元包括：进水管、水箱、水压泵和温度控制单元；

所述水压泵位于所述水箱内，与进水管的一端相连；

所述进水管的另一端设有水速调节开关，且与所述进水口连接；

所述温度控制单元位于所述水箱底部。

进一步地，所述温度控制单元由电热棒、冷凝管以及风扇组成；所述电热棒和冷凝管位于所述水箱下方；所述风扇位于所述冷凝管的一侧。

进一步地，所述模拟河流水槽为玻璃材质，所述水槽内设有不锈钢网。

进一步地，所述风模拟控制单元由风扇叶片、风源动力系统和风速调节开关组成；所述风扇叶片位于所述模拟河流水槽上方。

进一步地，所述雷电模拟控制单元由闪电发生电极和雷声模拟器组成。

进一步地，所述加药控制单元由多个母液储存罐、蠕动泵和试剂添加管道组成；所述母液储存罐、蠕动泵和试剂添加管道的数量相同；

所述母液储存罐与相应的所述蠕动泵一端相连，所述蠕动泵的另一端与相应的所述试剂添加管道相连；所述试剂添加管道位于相应模拟河流水槽上方。

进一步地，所述照明控制单元由位于所述模拟河流水槽上方的若干LED灯以及紫外灯组成。

进一步地，所述水处理单元，由过滤水存储箱、循环水泵、循环管道和位于过滤水存储箱内的吸附过滤系统组成；

所述吸附过滤系统由陶质多孔吸附材料和过滤棉组成；

所述模拟河流水槽的另一侧还设有排水口；所述过滤水存储箱与所述排水口通过管道相连；

所述循环水泵进水端位于所述吸附过滤系统的过滤侧，出水端通过所述循环管道与所述进水口连接。

进一步地，所述装置还包括视频监控单元，位于所述模拟河流水槽的上方。

本实用新型实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本实用新型实施例提供的一种模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置，该装置通过风、雷电模拟控制单元来进行模拟大自然的风、雷电现象，通过水位控制单元控制模拟河流的水位，通过加药控制单元控制模拟河流水体中污染物的浓度，同时通过水处理单元实现河流的循环流动，通过各个控制单元的合理协作实现自然条件下的河流生态系统模拟，以完成污染物在河流生态系统中的迁移行为以及多种过程和组分的相互作用的研究。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提供的模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置的结构图；

图2为本实用新型提供的图1另一视角的结构图；

图3为本实用新型提供的图1仰视视角的结构图；

图中：1.水处理单元；2.水位控制单元；21.水箱；22.温度控制单元；23.水速调节开关；3.模拟河流水槽；4.风模拟控制单元；41.风扇叶片；42.风源动力系统；43.风速调节开关；5.雷电模拟控制单元；6.加药控制单元；61.母液储存罐；62.蠕动泵；63.试剂添加管道；7.照明控制单元；71.LED灯；72.紫外灯；8.视频监控单元。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型实施例提供了一种模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置，下面结合附图说明。

参照图1-2所示，支撑框架用于固定装置本体，该支撑框架为铝合金材质，便于清洁的同时，也起到稳固支撑的作用。装置本体是整个实验装置的主体，是模拟实验的场所，其自下而上可分为三层结构：

其中：下层结构设有水处理单元1和水位控制单元2，水处理单元1用于处理模拟河流中污染的实验水体，比如进行过滤和吸附来处理生物粪便、沉积物等一系列杂质的，可保证模拟河流的循环流动；水位控制单元2，可用于控制模拟河流的水位，当水位低于实验条件的水位要求时，可随时补充水量。

中层结构设有至少两个模拟河流水槽3，其中一个为实验用水槽，另一个为对照用水槽；可具体根据实验要求增设多个模拟河流水槽；该模拟河流水槽3呈长方形，一侧设有进水口，另一侧设有出水口；进水口与水位控制单元2连接；另外在实验过程中，出于实验的需要，为了保证模拟河流水槽中的水体处于恒定温度，在模拟河流水槽外围还设有玻璃围挡，在该围挡与模拟河流水槽外壁之间形成条形水浴槽；并且在条形水浴槽中或外部设置加热装置，用于加热该条形水浴槽中的水体；从而实现对模拟河流水槽的水浴加热。

上层结构设有多个控制单元；风模拟控制单元4，用于控制模拟河流水面的风速；雷电模拟控制单元5，用于模拟河流上空的雷电现象；加药控制单元6，用于控制模拟河流水体中污染物的浓度；照明控制单元7，用于控制昼夜时长。

本实施例中，该装置通过风、雷电模拟控制单元来进行模拟大自然的风、雷电现象，通过水位控制单元控制模拟河流的水位，通过加药控制单元控制模拟河流水体中污染物的浓度，同时通过水处理单元实现河流的循环流动，通过各个控制单元的合理协作实现自然条件下的河流生态系统模拟，以完成污染物对河流水生态系统的影响研究和在河流生态系统中的迁移行为以及多种过程和组分的相互作用的研究。

进一步地，在实验开始时，可通过水位控制单元2对模拟河流水槽3进行注水；该水位控制单元2包括：进水管、水箱21、水压泵和温度控制单元22，参照图1-3中示意出水箱。水压泵位于水箱21内，与进水管的一端相连，进水管的另一端通过设有水速调节开关23与进水口连接；水速调节开关23可控制水槽的进水速度。水管与水压泵未示出；参照图3所示，温度控制单元22位于水箱21底部。

进一步地，上述温度控制单元22由电热棒221、冷凝管222以及风扇223组成；所述电热棒和冷凝管位于水箱下方；风扇位于冷凝管的一侧。根据具体的实验条件，控制水体的温度，进行加热及制冷。

进一步地，上述模拟河流水槽3为玻璃材质，该水槽上端开口，内设有不锈钢网31，不锈钢网31距离模拟河流水槽3底部为20cm；比如在水槽内壁同一水平面上设有多个凸起部，用于托住不锈钢网31；其中不锈钢网根据具体实验内容，比如用于隔离浮游生物与鱼类。

进一步地，参照图1-2所示，风模拟控制单元4由风扇叶片41、风源动力系统42和风速调节开关43组成；风扇叶片41位于模拟河流水槽3上方，用于模拟自然河流在自然风作用下产生的波浪。

进一步地，参照图1-2所示，雷电模拟控制单元5由闪电发生电极和雷声模拟器组成，用于模拟自然界的雷电现象。其中雷神模拟器的相关参数如下：

功率：30瓦

灵敏度：96db

尺寸：70mm×70mm×45mm

阻抗：8欧。

进一步地，加药控制单元6由多个母液储存罐61、蠕动泵62和试剂添加管道63组成；上述母液储存罐61、蠕动泵62和试剂添加管道63的数量相同；其数量与模拟河流水槽相同；可保证每一个模拟河流水槽3具有相对应的母液储存罐61、蠕动泵62和试剂添加管道63；即：保证实验过程中，设备单独使用，不会造成设备沾染其他水体导致实验结果出现误差。

母液储存罐61与相应的蠕动泵62一端相连，蠕动泵62的另一端与相应的试剂添加管63道相连；试剂添加管道63位于相应模拟河流水槽3上方。

进一步地，参照图3所示，上述照明控制单元7由位于模拟河流水槽3上方的若干LED灯71以及紫外灯72组成，可以模拟昼夜交替现象；

进一步地，参照图3所示，水处理单元1，由过滤水存储箱11、循环水泵、循环管道和位于过滤水存储箱内的吸附过滤系统组成；部分组件未示出。

其中：吸附过滤系统由陶质多孔吸附材料和过滤棉组成；

模拟河流水槽3的另一侧还设有排水口；过滤水存储箱11与排水口通过管道相连；循环水泵进水端位于吸附过滤系统的过滤侧，出水端通过循环管道与模拟河流水槽3的进水口连接，实现模拟河流的循环流动。

进一步地，参照图3所示，该装置还包括视频监控单元8，位于模拟河流水槽3的上方，实现对实验过程的实时监控和记录。

比如参照图1所示，并列三个模拟河流水槽，其中第一个是可作为空白对照，另外两个为实验组，空白对照除了不加药剂，其他工作条件和两个实验组完全一致。

比如设置条件：

温度：21-25℃；

风速：1.8-3m/s；

光照：每天12-16小时光照；试验水体应接收持续均质的光照，如冷白型或日光型，波长在400-700nm，光照强度在60-120uE/(m2.s)的范围。

溶解氧浓度：至少是空气饱和值的60％；

其中第二个添加药剂A，第三个添加药剂B，表示不同的污染物；在条件相当的情况下(30-365天)观察浮游微生物的生存状况，做好试验计数。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种模拟河流生态系统的室内微宇宙模拟实验装置，其特征在于，包括：

支撑框架，用于固定装置本体；

所述装置本体自下而上包括三层结构；

下层结构设有水处理单元和水位控制单元；所述水处理单元用于处理模拟河流中污染的试验水体；所述水位控制单元，用于控制模拟河流的水位；

中层结构设有至少两个模拟河流水槽，所述模拟河流水槽一侧设有进水口，所述进水口与所述水位控制单元连接；

上层结构设有：

风模拟控制单元，用于控制模拟河流水面的风速；

雷电模拟控制单元，用于模拟河流上空的雷电现象；

加药控制单元，用于控制模拟河流水体中污染物的浓度；

照明控制单元，用于控制昼夜时长。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水位控制单元包括：进水管、水箱、水压泵和温度控制单元；

所述水压泵位于所述水箱内，与进水管的一端相连；

所述进水管的另一端设有水速调节开关，且与所述进水口连接；

所述温度控制单元位于所述水箱底部。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述温度控制单元由电热棒、冷凝管以及风扇组成；所述电热棒和冷凝管位于所述水箱下方；所述风扇位于所述冷凝管的一侧。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟河流水槽为玻璃材质，所述水槽内设有不锈钢网。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风模拟控制单元由风扇叶片、风源动力系统和风速调节开关组成；所述风扇叶片位于所述模拟河流水槽上方。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述雷电模拟控制单元由闪电发生电极和雷声模拟器组成。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加药控制单元由多个母液储存罐、蠕动泵和试剂添加管道组成；所述母液储存罐、蠕动泵和试剂添加管道的数量相同；

所述母液储存罐与相应的所述蠕动泵一端相连，所述蠕动泵的另一端与相应的所述试剂添加管道相连；所述试剂添加管道位于相应模拟河流水槽上方。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述照明控制单元由位于所述模拟河流水槽上方的若干LED灯以及紫外灯组成。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水处理单元，由过滤水存储箱、循环水泵、循环管道和位于过滤水存储箱内的吸附过滤系统组成；

所述吸附过滤系统由陶质多孔吸附材料和过滤棉组成；

所述模拟河流水槽的另一侧还设有排水口；所述过滤水存储箱与所述排水口通过管道相连；

所述循环水泵进水端位于所述吸附过滤系统的过滤侧，出水端通过所述循环管道与所述进水口连接。

10.如权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括视频监控单元，位于所述模拟河流水槽的上方。