CN211237509U - 一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置，包括实验容器单元、自动曝气单元、自动进水单元、加药单元；实验容器单元包括圆桶、隔热层、泥盆；自动曝气单元包括微孔曝气杆、鼓风系统、置于微孔曝气杆下端的溶解氧探头，溶解氧探头为横式安装；自动进水单元包括红外感应器、进水管、抽水泵；加药单元包括依次连接的药瓶、压力泵、加药管，加药管的末端出口正对圆桶顶部中央。本实用新型无需添加模拟自然环境条件的装置，减少能耗和成本，更加贴切真实湖泊生态环境，可进行外源性物质对湖泊生态系统的影响研究，同时考察生态系统中污染物质的迁移转化行为以及不同营养级间相互作用的关系。

Description

一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置

技术领域

本实用新型属于生态毒理学技术领域，具体涉及一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置。

背景技术

由于直接在湖泊中研究外源性物质对生态系统产生的影响会对湖泊生态系统带来不可估量污染，且研究过程不可控、成本高、代价大，因此需要设计生态系统模拟装置来探究外源性物质对生态系统的影响。微宇宙因其群落结构简单，条件易于控制，是目前研究最为广泛的室内实验装置。然而，这种装置规模小，所能容纳的生物量和营养级较少，反映的生态系统的有效信息较少，且其所配备的环境条件模拟系统并不能真实模拟实际生态环境，耗能大成本高。因此，亟需一种能充分还原自然湖泊生态系统的室外中宇宙模拟装置，以在自然环境下进行模拟实验，避免室内微宇宙装置所模拟的环境条件对实验产生误差，更加真实有效的探究外源性物质在自然状态下的生态效应及获取更多有效信息。

实用新型内容

针对现有技术中的不足与难题，本实用新型旨在提供一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置，可探究不同外源因素对生态系统的影响。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置，具体包括：实验容器单元、自动曝气单元、自动进水单元、加药单元；

实验容器单元，其由内部的圆桶、将圆桶外壁包裹的不透光的隔热层、置于圆桶底部的泥盆构成，圆桶内放置模拟湖泊水体，泥盆内放置模拟湖泊环境中的真实底泥；自动曝气单元，包括置于泥盆上方的左右各一组的微孔曝气杆、为微孔曝气杆输送空气的鼓风系统、置于微孔曝气杆下端的溶解氧探头，溶解氧探头为横式安装；自动进水单元包括红外感应器、进水管以及抽水泵，红外感应器固定安装在圆桶内部靠近顶端位置，进水管的出口与圆桶上端连通且位于红外感应器上方；加药单元从圆桶顶部中央向其内喷洒药剂，其由依次连接的药瓶、压力泵、加药管构成，加药管的末端出口正对圆桶顶部中央。

进一步地，加药管的末端连通莲蓬喷头。

进一步地，圆桶采用PVC材质，隔热层内部填充恒温泡沫。

进一步地，本实用新型还包括防虫单元，防虫单元固定在圆桶顶部，其由环形的外框与圆面的纱网构成，外框与圆桶桶壁固定，纱网固定在外框内。

进一步地，外框采用不锈钢框架，纱网由聚乙烯材料制成。

进一步地，纱网孔径为0.60～0.90mm。

与现有技术相比，本实用新型有益效果包括：

(1)本实用新型由常规的室内微宇宙生态模拟系统转变为室外中宇宙生态模拟系统，模拟湖泊放置真实的底泥，利用自动进水、曝气、加药等单元，并结合室外环境，无需添加温度、风、雷、光照等模拟自然环境条件的装置，减少能耗和成本，相比室内模拟装置更加贴切真实的湖泊生态环境，可进行外源性物质对湖泊生态系统的影响研究，同时考察生态系统中污染物质的迁移转化行为以及不同营养级间相互作用的关系。

(2)本实用新型主体由内部的圆桶和外部的填充恒温泡沫的隔层构成，可以避免太阳直射造成桶壁温度过高，加入恒温泡沫可以适当控制系统温度，圆桶底部根据模拟湖泊放置真实的底泥，营造较为真实的湖泊环境。

(3)本实用新型采用溶解氧探头与微孔曝气杆联动的自动曝气单元、红外感应水位的自动进水单元、全方位喷洒的加药单元，使得生态反应系统更加接近自然环境，使得反应过程、结果更加准确。

(4)本实用新型设置防虫单元，以防止外界虫子及大型禽类动物对中宇宙系统的干扰，使得实验装置更加准确。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中实验容器单元的俯视图。

图3为本实用新型中防虫单元的俯视结构示意图。

图示说明：

1-实验容器单元，101-圆桶，102-隔热层，103-泥盆；

2-自动曝气单元，201-鼓风系统，202-溶解氧探头，203-微孔曝气杆；

3-自动进水单元，301-抽水泵，302-进水管，303-红外感应器；

4-加药单元，401-药瓶，402-压力泵，403-加药管，404-莲蓬喷头；

5-防虫单元，501-外框，502-纱网。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体地连接；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步地说明。

如图1所示，一种模拟湖泊生态系统的中宇宙实验装置，具体包括：实验容器单元1、自动曝气单元2、自动进水单元3、加药单元4。

其中，实验容器单元1，其由内部的圆桶101、将圆桶101外壁包裹的不透光的隔热层102、置于圆桶101底部的泥盆103构成；圆桶101用于放置待观察和生物反应的模拟湖泊水体；圆桶101采用PVC材质，隔热层102内部填充恒温泡沫，由于自然湖体比热大、蒸发耗热多，其温度变化与周边陆地表面相比较为和缓，隔热层102可以避免太阳直射造成桶壁温度过高，加入恒温泡沫可以适当控制系统温度；泥盆103内放置需模拟的湖泊环境中的真实底泥，泥盆103内根据模拟湖泊放置真实的底泥，营造较为真实的湖泊环境。在本申请一个优选的实施例中，实验容器单元1采用不透光且内部填充恒温泡沫的隔热层 102包裹住PVC材质的圆桶101，圆桶101底部内径为60cm、上口内径为70cm、高度为 80cm，圆桶101桶底放置一个面积约为2800cm²的泥盆103，盆内放置相应的底泥。

其中，自动曝气单元2，包括置于泥盆103上方的左右各一组的微孔曝气杆203、为微孔曝气杆203输送空气的鼓风系统201、置于微孔曝气杆203下端的溶解氧探头202，溶解氧探头202为横式安装，鼓风系统201由常规的风机、电机、调速装置等部分构成；微孔曝气杆203为圆桶101内水体环境形成上下对流和旋转，实现水体物质的上下层交换和均匀增氧；溶解氧探头202用于实施监测水体的溶解氧含量，因为模拟装置内的生态系统的自动调节能力较自然生态系统弱，其装置内的溶解氧易匮乏而使模拟系统失衡，自动曝气单元2可根据溶解氧探头202的溶解氧含量，由鼓风系统201向微孔曝气杆203输送空气来自动调节曝气量以及时补充水体溶解氧，使系统溶解氧控制在一个合理的范围内。在本申请实施例中，在距离底泥盆103上方5cm处左右两端各设置一个10cm的微孔曝气杆203，并在微孔曝气杆203的下端2.5cm处放置一个溶解氧探头202，溶解氧探头202 与鼓风系统201感应式联动电连接。具体实施中，实验装置内的溶解氧需要保持在5～12 mg/L范围内，当溶解氧低于5mg/L，微孔曝气杆203以6L/min的曝气量曝气，当溶解氧高于12mg/L时，微孔曝气杆203以2.6L/min的曝气量曝气。

其中，自动进水单元3，用于补充在实验过程中因为太阳照射蒸发而损失的水分，保持系统稳定的水位，其包括红外感应器303、进水管302以及抽水泵301，其中红外感应器303固定安装在圆桶101内部靠近顶端位置，进水管302的出口与圆桶101上端连通且位于红外感应器303上方；当水位线达到红外感应器303处，抽水泵301停止抽水，当水位线低于红外感应器303处，抽水泵301开始工作，持续进水。

其中，加药单元4，从圆桶101顶部中央向其内喷洒药剂，由药瓶401、压力泵402、加药管403、莲蓬喷头404构成，将配制好的一定浓度的外源性物质放入药瓶401内，当需要向系统加药时，开启压力泵402，药剂经由加药管403再由莲蓬喷头404向圆桶101 喷洒，压力泵402使得药剂喷出的压力更大，进而使得其覆盖范围更大，此外莲蓬喷头404 为全方位喷洒装置，可以更均匀地分布于水体中，结合自动曝气系统，可以使水体轻微扰动，药物在水层中也更加分散。

为了进一步优化实验装置，本实用新型还包括防虫单元5，防虫单元5固定在圆桶101 顶部，其由环形的外框501与圆面的纱网502构成，外框501与圆桶101桶壁固定，纱网502固定在外框501内。外框501采用不锈钢框架，纱网502由防老化、抗紫外线的聚乙烯材料制成，防虫单元5可以防止外界虫子及大型禽类动物对中宇宙系统的干扰。考虑到纱网502的网眼过大起不到防虫效果、网眼过小会遮光影响植物光合作用，所以纱网502 孔径设置为20～30目(0.60～0.90mm)大小。

具体实施中，本实用新型还包括自动进水单元3、自动曝气单元2的关联控制系统，如信号收集、转换、输入、传输、输出、控制等部分，实现红外感应器303信号感应与抽水泵301启闭的关联，以及溶解氧探头202测量数据与鼓风系统201启闭的关联，其结构、组成、连接采用自控领域的常规设计，本实用新型不详细阐述。

以上所述仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置，其特征在于：包括实验容器单元、自动曝气单元、自动进水单元、加药单元；

所述实验容器单元，其由内部的圆桶、将所述圆桶外壁包裹的不透光的隔热层、置于所述圆桶底部的泥盆构成，所述圆桶内放置模拟湖泊水体，所述泥盆内放置模拟湖泊环境中的真实底泥；

所述自动曝气单元，包括置于所述泥盆上方的左右各一组的微孔曝气杆、为所述微孔曝气杆输送空气的鼓风系统、置于所述微孔曝气杆下端的溶解氧探头，所述溶解氧探头为横式安装；

所述自动进水单元包括红外感应器、进水管以及抽水泵，所述红外感应器固定安装在所述圆桶内部靠近顶端位置，所述进水管的出口与所述圆桶上端连通且位于所述红外感应器上方；

所述加药单元从所述圆桶顶部中央向其内喷洒药剂，其由依次连接的药瓶、压力泵、加药管构成，所述加药管的末端出口正对所述圆桶顶部中央。

2.根据权利要求1所述的一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置，其特征在于：所述加药管的末端连通莲蓬喷头。

3.根据权利要求1所述的一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置，其特征在于：所述圆桶采用PVC材质，所述隔热层内部填充恒温泡沫。

4.根据权利要求1所述的一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置，其特征在于：还包括防虫单元，防虫单元固定在圆桶顶部，其由环形的外框与圆面的纱网构成，外框与圆桶桶壁固定，纱网固定在外框内。

5.根据权利要求4所述的一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置，其特征在于：外框采用不锈钢框架，纱网由聚乙烯材料制成。

6.根据权利要求4或5所述的一种模拟湖泊生态系统的室外中宇宙实验装置，其特征在于：纱网孔径为0.60～0.90mm。

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