CN211672002U - 一种用于水体中气体环境胁迫研究的实验系统 - Google Patents

Abstract

一种用于水体中气体环境胁迫研究的实验系统，该系统包括气体准备区和实验区，所述实验区包括至少一个实验水槽，所述气体准备区包括空气源、实验气体源和气体混合室，所述空气源由气泵一泵入空气，所述实验气体源由实验气体源瓶释放进入实验气体，所述空气源和实验气体源在所述气体混合室内进行充分混合形成不同浓度的实验气体，经由气泵二进入实验水槽。本发明提供的缺氧胁迫系统装置结构简单，使用方便、制造及实用成本低、实验配套齐全，可满足一站式服务要求。

Description

一种用于水体中气体环境胁迫研究的实验系统

技术领域

本发明涉及水体缺氧实验领域，具体是涉及一种用于水体环境胁迫研究的实验系统。

背景技术

随着全球水域生态环境污染，水体缺氧事件日益严重，全世界已有记录的缺氧区或死亡区超过500个，并将随着环境污染呈指数增长。再，随着高密度养殖模式的推广，水产养殖业得到了迅猛发展，然而养殖水体的污染程度却不断加剧，养殖环境日益恶化，致使养殖动物处于各种环境因子的胁迫之下，而氧气由各种生物或非生物因素消耗，各种因素消耗的氧气占总耗氧量的比例变动很大，低氧胁迫成为了水产养殖业发展的主要瓶颈之一。

因此，基于对低氧胁迫等科学问题的不断探索，需要研发出适用于多种水生动物的缺氧实验系统，用于实现进行不同氧浓度实验，探讨作用机制等。专利号201620459186.1是一种淡水虾蟹缺氧胁迫装置，包括带有养殖液和养殖液循环过滤器的养殖槽，其中养殖液的液面上覆盖有油封层；还包括氮气装置，氮气装置与所述养殖液循环过滤器相连接；同时还包括充气泵，充气泵的出气端设置于养殖槽内的养殖液中；养殖槽中设置有溶解氧测量仪，溶解氧测量仪的测量端设置于养殖槽内部底端。该装置虽然能够简单模拟和监测水槽中的氧气浓度，但是其油层的设置与现实环境差距较大，氧气浓度的稳定性较差等的问题，该装置实际模拟能力有限，最终依赖于该装置的实验方法和实验结果的不确定性较高。另外，除了模拟低氧胁迫之外，还需要其他胁迫方式进行进一步的研究。

即，研发一种稳定、精准的模拟气体胁迫环境的方法和装置至关重要。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种水体环境胁迫研究的实验方法和系统，以弥补现有技术的不足。

为达到上述技术目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种用于水体中气体环境胁迫研究的实验系统，该系统包括气体准备区和实验区，所述实验区包括至少一个实验水槽，所述气体准备区包括空气源、实验气体源和气体混合室，所述空气源由气泵一泵入空气，所述实验气体源由实验气体源瓶释放进入实验气体，所述空气源和实验气体源在所述气体混合室内进行充分混合形成不同浓度的实验气体，经由气泵二进入实验水槽。

进一步的，所述实验区还包括至少一个空气实验水槽，由气泵三泵入空气，用于进行比对实验。

进一步的，所述气体混合室内设有气泵二和档板模块，空气在气泵一的动力下经由空气进气管进入气体混合室，实验气体经由实验气体进气管进入气体混合室，空气和实验气体进入之后首先经过档板模块，充分混合之后再由气泵二经由实验水槽通气管进入水槽中。

进一步的，所述档板模块依次设为气体混合通道挡板一、气体混合通道挡板二、半透气气体混合通道挡板一、半透气气体混合通道挡板二、蜂窝挡板一和蜂窝挡板二，空气和氮气进入气体混合室并依次通过；所述气体混合通道挡板一和气体混合通道挡板二设置不止一组，所述半透气气体混合通道挡板一和半透气气体混合通道挡板二设置不止一组，所述蜂窝挡板一和蜂窝挡板二设置不止一组。

进一步的，所述气体混合室上还设有气压平衡气孔，用于防止气体混合室内气体压力过大。

进一步的，所述气体混合通道挡板一和气体混合通道挡板二上的挡板缺口相互交错设置，挡板上不另设通孔；如：气体混合通道挡板一上部有缺口，气体混合通道挡板二下部有缺口；空气与实验气体通过时，尽可能的充分接触，初步达到相互融合的目的。

进一步的，所述半透气气体混合通道挡板一和半透气气体混合通道挡板二上的挡板缺口相互交错设置，且设有交错排列的通孔；如半透气气体混合通道挡板一上部有缺口，气体混合通道挡板二下部有缺口；其中，挡板上的通孔交错排布，既可以提供相互混合通道，通孔提供的阻力又可以提高混合效率，其交错设置的缺口能够加快流通速度。

进一步的，所述蜂窝挡板一和蜂窝挡板二上设有交错排列的通孔；该设置避免气体未经进一步混合直接通过两个挡板的通孔，有利于气体充分混匀。

进一步的，所述挡板模块中的具体挡板设置可根据需要进行数量添加和减少，通孔的直径和排列方式可根据需要进行变更，增加了缺氧胁迫系统的实用性。

进一步的，所述气泵二和气泵三到每个连通的水槽距离相等，混合好的实验气体可由气泵二泵出，经由实验水槽通气管平均分配到各个实验水槽中，连通各个水槽的软管处加装流量计或调节气体大小的活塞，可准确测定通入各水槽的气体流量；各实验组和对照组的水槽的大小相同，水位高度一致；配到各个实验水槽中的气体流量，可以根据实验需要调节为同样大小的流量，也可以调节为不同大小的流量；另外，水槽中的软管接好气石后沉入水底，气石应选择规格一致的。

一种用于水体中气体环境胁迫研究的实验方法，该方法具体为：

(1)首先关闭所述实验系统中的阀门和开关，试验对象暂养于水槽中，包括实验水槽和空气实验水槽；

(2)暂养一段时间后，打开实验气体罐压力阀，调低气泵一功率，使实验气体和空气通过挡板模块，实验气体与空气在气体混合室充分混匀后形成混合气体，通入实验水槽的水体中；

(3)打开气泵三，使空气进入空气实验水槽中，保持与步骤中的相同气体泵入速率，作为对照实验组；

(4)实时监控实验水槽中的实验气体浓度，利用活塞等调节气体泵入速率；

(5)对实验水槽中的受试对象进行收集，用于后续实验或是检测，进行数据分析。

本实用新型的优点和技术效果：

本实用新型提供的气体环境胁迫系统包括实验气体准备区和实验区，以低氧胁迫为例，气体通过低氧气体准备区成为缺氧气体，通过软管通入实验水槽，对水槽中的养殖生物制造缺氧环境；同时，对照组也通过软管通入空气，制造常氧环境。本发明提供的缺氧胁迫系统装置结构简单，使用方便、制造及实用成本低、实验配套齐全，可满足一站式服务要求。

通过具体实验验证，本发明提供的低氧胁迫的系统和方法能够实现水产养殖生物的低氧胁迫研究，除用于低氧胁迫外，本发明还能用于其他气体胁迫研究，例如充入二氧化碳等。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型中用于混合气体的气体混合装置结构示意图。

图3是气体混合装置的简易结构示意图。

其中，1.气体混合室，2.电源线，3.实验水槽通气管，4.调气活塞，5.水槽，6.对照水槽通气管，7.空气进气管，8.实验气体进气管，9.实验气体罐压力阀，10.实验气体罐，11.气体混合通道挡板一，12.气体混合通道挡板二，13.半透气气体混合通道挡板一，14.半透气气体混合通道挡板二，15.蜂窝挡板一，16.蜂窝挡板二，17.气泵二，18.通孔，19.气压平衡气孔。

具体实施方式

以下通过具体实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明。

实施例1：以缺氧胁迫为例进行研究

本实施例提供了一种缺氧胁迫系统。

如图1、3所示，一种用于水体缺氧胁迫研究的实验系统，该系统包括低氧气体准备区和实验区，所述实验区包括至少一个低氧实验水槽，所述低氧气体准备区包括空气源、氮气源和气体混合室1，所述空气源由气泵一泵入空气，所述氮气源由氮气瓶10释放进入氮气，所述空气源和氮气源在所述气体混合室1内进行充分混合形成不同浓度的低氧气体，经由气泵二进入低氧实验水槽。所述实验区还包括至少一个常氧实验水槽，由气泵三泵入空气，用于进行比对实验。

所述气体混合室1内设有气泵二和档板模块，空气在气泵一的动力下经由空气进气管7 进入气体混合室1，氮气经由氮气进气管8进入气体混合室1，空气和氮气进入之后首先经过档板模块，充分混合之后再由气泵二经由实验水槽通气管3进入水槽中。所述气体混合室1 上还设有气压平衡气孔19，用于防止气体混合室1内气体压力过大。

如图2所示，所述档板模块依次设为气体混合通道挡板一11、气体混合通道挡板二12、半透气气体混合通道挡板一13、半透气气体混合通道挡板二14、蜂窝挡板一15和蜂窝挡板二16，空气和氮气进入气体混合室1并依次通过；所述气体混合通道挡板一11和气体混合通道挡板二12设置不止一组，所述半透气气体混合通道挡板一13和半透气气体混合通道挡板二14设置不止一组，所述蜂窝挡板一15和蜂窝挡板二16设置不止一组。

所述气体混合通道挡板一11和气体混合通道挡板二12上的挡板缺口相互交错设置，挡板上不另设通孔；如：气体混合通道挡板一11上部有缺口，气体混合通道挡板二12下部有缺口；空气与氮气通过时，尽可能的充分接触，初步达到相互融合的目的；所述的气体混合通道挡板一11和气体混合通道挡板二12构成的混合通道尽量狭窄，以利于空气和氮气相互接触。

所述半透气气体混合通道挡板一13和半透气气体混合通道挡板二14上的挡板缺口相互交错设置，且设有交错排列的通孔；如半透气气体混合通道挡板一13上部有缺口，气体混合通道挡板二12下部有缺口；其中，挡板上的通孔交错排布，既可以提供相互混合通道，通孔提供的阻力又可以提高混合效率，其交错设置的缺口能够加快流通速度。

所述蜂窝挡板一15和蜂窝挡板二16上设有交错排列的通孔；该设置避免气体未经进一步混合直接通过两个挡板的通孔，有利于气体充分混匀。

所述挡板模块中的具体挡板设置可根据需要进行数量添加和减少，通孔的直径和排列方式可根据需要进行变更，增加了缺氧胁迫系统的实用性。

所述气泵二和气泵三到每个连通的水槽距离相等，混合好的低氧气体可由气泵二泵出，经由实验水槽通气管3平均分配到各个实验水槽中，连通各个水槽的软管处加装流量计或调节气体大小的活塞4，可准确测定通入各水槽的气体流量；各实验组和对照组的水槽的大小相同，水位高度一致；配到各个实验水槽中的气体流量，可以根据实验需要调节为同样大小的流量，也可以调节为不同大小的流量；另外，水槽中的软管接好气石后沉入水底，气石应选择规格一致的。

所述的气泵二泵出的气体流速应小于空气和氮气泵入气体混合室1的流速总和。

所述的气泵二的电源线2通过气压平衡气孔19伸出，以接通电源。

使用时，空气和氮气经过气体混合室内的混合进入实验水槽，设置条件相同的对照组，空气经过泵入常氧水槽，并可以经过流量控制。

实施例2：以具体实例进行试验方法的验证

本实验具体为实施例为花鲈幼鱼缺氧和在复氧实验，模拟哺乳动物心肌细胞缺血再复血或缺氧再复氧模型，具体实验方法如下：

在水槽1-6中分别暂养30尾花鲈幼鱼驯化7天，暂养期间氮气阀门处于关闭状态，打开气泵一、气泵二和气泵三确保暂养中的花鲈为常氧状态，每日早晚各投喂一次饲料。实验开始时，打开氮气罐压力阀(9)，调低气泵一功率，使氮气和空气通过挡板模块，氮气与空气在气体混合室(1)充分混匀后形成低氧气体，通入实验水槽1-3的水体中，不同的气体通过气体混合室进行混匀后，通过气泵通入水槽中用于改变水体环境。分别在水槽1-3中放入溶氧检测仪的探头，实时监控水槽1-3中水体的溶氧。根据溶氧检测仪所检测到的溶氧值调节氮气罐压力阀(9)、气泵一功率和调气活塞(4)，最终使溶氧值稳定在0.20mg/L左右，误差值控制在0.03mg/L。当水槽1-3中的溶氧值菌稳定在0.20±0.03mg/L后开始计时，观察记录花鲈幼鱼的行为状态，并分别在缺氧6h、12h、24h进行样品收集，样品可根据实验需要进行收集，如后续需要提取RNA，择应迅速将取得的组织冷冻至液氮中，如后续需要进行 DNA提取，择应将组织剪成小块浸泡在纯酒精中。花鲈幼鱼缺氧24h后缺氧实验结束，关氮气罐压力阀(9)，调增气泵一功率，对水槽1-3中的花鲈进行复氧实验，分别在复氧6h、12h、 24h收集样品，用于后续实验，收集样品方法同上。水槽4-6中的花鲈幼鱼一直保持常氧状态，用于对照组实验。

Claims (9)

1.一种用于水体中气体环境胁迫研究的实验系统，其特征在于，该系统包括气体准备区和实验区，所述实验区包括至少一个实验水槽，所述气体准备区包括空气源、实验气体源和气体混合室(1)，所述空气源由气泵一泵入空气，所述实验气体源由实验气体源瓶(10)释放进入实验气体，所述空气源和实验气体源在所述气体混合室(1)内进行充分混合形成不同浓度的实验气体，经由气泵二进入实验水槽。

2.如权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述实验区还包括至少一个空气实验水槽，由气泵三泵入空气，用于进行比对实验。

3.如权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述气体混合室(1)内设有气泵二和档板模块，空气在气泵一的动力下经由空气进气管(7)进入气体混合室(1)，实验气体经由实验气体进气管(8)进入气体混合室(1)，空气和实验气体进入之后首先经过档板模块，充分混合之后再由气泵二经由实验水槽通气管(3)进入水槽中。

4.如权利要求3所述的实验系统，其特征在于，所述档板模块依次设为气体混合通道挡板一(11)、气体混合通道挡板二(12)、半透气气体混合通道挡板一(13)、半透气气体混合通道挡板二(14)、蜂窝挡板一(15)和蜂窝挡板二(16)，空气和氮气进入气体混合室(1)并依次通过；所述气体混合通道挡板一(11)和气体混合通道挡板二(12)设置不止一组，所述半透气气体混合通道挡板一(13)和半透气气体混合通道挡板二(14)设置不止一组，所述蜂窝挡板一(15)和蜂窝挡板二(16)设置不止一组。

5.如权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述气体混合室(1)上还设有气压平衡气孔(19)，用于防止气体混合室(1)内气体压力过大。

6.如权利要求4所述的实验系统，其特征在于，所述气体混合通道挡板一(11)和气体混合通道挡板二(12)上的挡板缺口相互交错设置，挡板上不另设通孔。

7.如权利要求4所述的实验系统，其特征在于，所述半透气气体混合通道挡板一(13)和半透气气体混合通道挡板二(14)上的挡板缺口相互交错设置，且设有交错排列的通孔；如半透气气体混合通道挡板一(13)上部有缺口，气体混合通道挡板二(12)下部有缺口。

8.如权利要求4所述的实验系统，其特征在于，所述蜂窝挡板一(15)和蜂窝挡板二(16)上设有交错排列的通孔；该设置避免气体未经进一步混合直接通过两个挡板的通孔，有利于气体充分混匀。

9.如权利要求1或2所述的实验系统，其特征在于，所述气泵二和气泵三到每个连通的水槽距离相等；各实验组和对照组的水槽的大小相同，水位高度一致。

Images