CN214794753U - 一种微囊藻水华模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微囊藻水华模拟装置，属于水体生态修复领域。根据本实用新型的装置包括塑料水桶、支架、电动机、搅拌杆、搅拌头、遮光保温膜、藻水。塑料水桶里装有富含泥沙的浑浊藻水，支架安装在塑料水桶的上方，用于支撑电动机，电动机被置于支架上，并且位于藻水液面以上10cm处，并且搅拌杆在藻水液面上方的一端与电动机相连接，搅拌杆在藻水液面下方的一端与搅拌头相连接，搅拌头为三叶形。根据本实用新型的装置，采用电动机带动搅拌杆间歇性扰动藻水，并在塑料水桶有外壁设置遮光保温膜，为微囊藻的生长创造了有利的环境。利用本实用新型的模拟装置，在间歇扰动水体一段时间后，能够模拟出微囊藻水华。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种微囊藻水华模拟装置，属于水体生态修复领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，大量污染物的产生和排放，致使许多湖泊和水库富营养化日趋严重。由于水质富营养化，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，其中，微囊藻水华是一种可以产生微囊藻毒素的蓝藻，而蓝藻水华的暴发会给当地的工业，娱乐业，旅游业以及饮用水供应造成巨大的负面影响。太湖春季至秋季期间环境因子变化显著，但以微囊藻为优势物种的蓝藻水华依然频繁暴发，在每年的5至10月，微囊藻水华的暴发期间，太湖中微囊藻毒素污染严重，严重威胁人体健康，给太湖周边的居民生活和社会生产造成重大影响。
为此，需要对太湖的微囊藻水华进行科学地防治，以实现太湖水体生态修复。进一步，要提出防治太湖中暴发的微囊藻水华的办法，其很重要的基础是能够在野外模拟出微囊藻水华的形成过程。然而，到目前为止，仍没有能够在野外模拟出微囊藻水华的装置。因此，开发出在野外模拟微囊藻水华的装置具有重要的现实意义。
实用新型内容
[技术问题]
本实用新型要解决的问题是：要防治太湖中暴发的微囊藻水华的办法，需要一种装置能够在野外模拟出微囊藻水华的形成过程。然而，目前仍没有能够在野外模拟出微囊藻水华的装置。
[技术方案]
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种微囊藻水华的模拟装置。根据本实用新型的微囊藻水华模拟装置，包括塑料水桶、支架、电动机、搅拌杆、搅拌头、遮光保温膜、藻水。其中，藻水为含有大量泥沙和少量微囊藻的太湖藻水，塑料水桶用于盛放藻水，支架被置于塑料水桶的上方，用于支撑电动机，电动机被置于所述支架上，并且位于藻水液面以上10cm处，搅拌杆在所述藻水液面上方的一端与电动机相连接，搅拌杆在藻水液面下方的一端与搅拌头相连接；搅拌头为三叶形。塑料水桶中的藻水高度为80cm，并且搅拌杆的长度为50cm。
根据本实用新型的装置，电动机用于带动搅拌杆和搅拌头搅动藻水，使得水体中营养物质分布均匀；并且，通过电动机带动搅拌杆和搅拌头在塑料水桶中搅动藻水，还能够使沉淀于桶底的泥沙重新悬浮，从而藻水的水体透明度降低，使光照通过藻水液面入射进入水下的光线急剧下降；并且遮光保温膜包裹在塑料水桶的外壁，能够起到保温以及阻止外部的光照通过塑料水桶的桶壁入射进入桶内的藻水中的作用。
研究发现，间歇性的扰动藻水有利于微囊藻的生长，其主要机理如下：间歇性地扰动藻水使得水体变浑浊，光照难以通过藻水液面进入藻水下方，水下藻类无法获得充足的光照，从而藻类生长受到抑制；当扰动停止后，由于微囊藻具有调节浮力大小的能力，能够利用浮力快速上浮至水体表面以获得光照，因此微囊藻在与其它藻类的竞争中获得优势，得以快速生长。
根据本实用新型的装置，采用电动机带动搅拌杆间歇性扰动藻水，并在塑料水桶有外壁设置遮光保温膜，为微囊藻生长创造了一个有利的环境。利用本实用新型的模拟装置，在间歇扰动水体一段时间后，能够模拟出微囊藻水华。
在一种实施方式中，所述塑料水桶直径为60cm，高度为90cm。
在一种实施方式中，所述电动机功率为700W，转速为150转/分钟。
在一种实施方式中，所述搅拌杆长度为50cm。
在一种实施方式中，所述搅拌头为三叶形，直径为13cm。
在一种实施方式中，所述遮光保温膜为铝膜，包裹在水桶外壁，高度为80cm。
在一种实施方式中，所述藻水为含有大量泥沙和少量微囊藻(藻密度≤0.15ⅹ108细胞/升)的浑浊藻水。
[有益效果]
根据本实用新型的装置，电动机用于带动搅拌杆和搅拌头搅动藻水，使得水体中营养物质分布均匀；并且，通过电动机带动搅拌杆和搅拌头在塑料水桶中搅动藻水，还能够使沉淀于桶底的泥沙重新悬浮，从而藻水的水体透明度降低，使光照通过藻水液面入射进入水下的光线急剧下降；并且遮光保温膜包裹在塑料水桶的外壁，能够起到保温以及阻止外部的光照通过塑料水桶的桶壁入射进入桶内的藻水中的作用。
根据本实用新型的装置，当搅拌头对藻水的扰动停止后，由于微囊藻具有调节浮力大小的能力，能够利用浮力快速上浮至水体表面以获得光照，因此微囊藻在与其它藻类的竞争中获得优势，得以快速生长。
本实用新型的模拟装置在野外条件下可模拟出微囊藻水华，为微囊藻水华的防控提供了基础；并且该装置成本低，且结构简单易操作，具有良好的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种微囊藻水华模拟装置的结构示意图；
其中，1电动机，2支架，3塑料水桶，4搅拌杆，5搅拌头，6遮光保温膜，7藻水。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种微囊藻水华模拟装置作进一步详细说明。根据下述的说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
实施例一
本实用新型提供一种微囊藻水华模拟装置，其结构示意图如图1所示。根据本实用新型的所述一种微囊藻水华模拟装置包括电动机1，支架2，塑料水桶3，搅拌杆4，搅拌头5，遮光保温膜6及藻水7。所述塑料水桶(直径为80cm，高度为90cm)里装有从湖里转入的含有大量泥沙的浑浊藻水，塑料水桶3中的藻水7的液面高度为80cm，支架2安装在塑料水桶3的上方，用于支撑电动机1，电动机1被置于支架2上，并且位于藻水7的液面以上10cm，搅拌杆4长50cm，并且搅拌杆4在藻水液面上方的一端与电动机1相连接，搅拌杆4在藻水液面下方的一端与搅拌头5相连接，搅拌头5为三叶形，直径为13cm；所述遮光保温膜6为铝膜，包裹在塑料水桶3的外壁，高度为80cm。
根据本实用新型的装置，电动机1用于带动搅拌杆4和搅拌头5搅动藻水7，使得水体中营养物质分布均匀；并且，通过电动机1带动搅拌杆4和搅拌头5在塑料水桶3中搅动还能够使沉淀于桶底的泥沙重新悬浮，从而藻水7的水体透明度降低，使光照通过藻水7表面入射进入水下的光线急剧下降；并且遮光保温膜6包裹在塑料水桶3的外壁，能够保温并且阻止外部的光照通过塑料水桶3的桶壁入射进入桶内的藻水中。
进一步，研究发现，间歇性的扰动水体有利于微囊藻的生长，其主要机理如下：间歇性地扰动藻水使得水体变浑浊，光照难以通过藻水液面进入藻水下方，水下藻类无法获得充足的光照，从而藻类生长受到抑制；当扰动停止后，由于微囊藻具有调节浮力大小的能力，能够利用浮力快速上浮至水体表面以获得光照，因此微囊藻在与其它藻类的竞争中获得优势，得以快速生长。本实用新型的装置通过间歇性扰动藻水及遮光保温膜的设置为微囊藻创造了非常有利的成长环境。采用本实用新型的装置，在搅拌头间歇扰动水体一段时间后，能够模拟出微囊藻水华。
具体而言，采用本实用新型的微囊藻水华模拟装置的野外模拟实验在江南大学实验平台(位于江南大学处的一块露天空地)进行。实验从2017年5月5日至2017年5月21日，一共进行了16天。
首先，5月初在有大风浪的天气，使用抽水泵抽取太湖浑浊的湖水，将其转移到已清洗干净的3圆柱形塑料大桶中，使所有桶中湖水高度都为80cm。测定水桶中水样的总氮和总磷浓度，添加营养盐使所有水桶中水的总氮浓度为15mg/L，总磷浓度为0.75mg/L(其中总氮和总磷分别用NaNO3和K2HPO4·3H2O来配制)。野外模拟实验设置实验组和对照组各3个并平行设置，共6个桶。实验组通过位于塑料水桶3上方的电动机1(功率700w，转速150转/分钟)带动搅拌杆4和搅拌头5扰动藻水，电动机1放置于支架2上，位于藻水液面以上的10cm处，实验组实验第1，4，7，10，13，16天扰动，每次扰动时间为20小时，其它时间不进行扰动。对照组的藻水在整个实验期间不进行扰动。
实验第1，4，7，10，13，16天固定时间采集水样1000mL，并测定物理、化学、生物指标，物理指标包括，水温、pH、光照强度(水下25cm)、溶解氧；化学指标包括总氮、溶解性总氮、氨氮、硝态氮、总磷、溶解性总磷、正磷酸盐；生物指标包括浮游植物和叶绿素a。水样理化指标具体测定方法详见文献(金相灿，屠清瑛，湖泊富营养化调查规范(第二版)[M]，北京：中国环境科学出版社，1990)。将采集的水样取500mL用鲁哥试剂(最终浓度1％)进行固定和保存，样品带回实验室后沉淀48h，去掉上清液将其浓缩为50ml。然后，吸取0.1ml混合后的浓缩样品，均匀放置在浮游植物计数框中，并在显微镜(Olympus Corporation，Tokyo，Japan)400×下进行分类计数，浮游植物的鉴定参考文献(胡鸿钧，魏印心，中国淡水藻类——系统、分类及生态，科学出版社，北京，2006)。
实验组和对照组实验初始与结束时微囊藻密度与微囊藻增长率的实验结果见表1，实验组和对照组在实验结束时微囊藻密度分别为2.16×108、0.19×108细胞/升，统计分析显示实验组微囊藻密度显著高于对照组(P<0.01)。根据发明人在2017年5～10月的野外调查结果，太湖梅梁湾微囊藻水华爆发期间微囊藻的平均密度为1.56×108细胞/升。
表1
如表1的结果显示，本实验中实验组微囊藻的平均密度略高于太湖微囊藻水华爆发期的平均密度，而对照组中微囊藻密度只有太湖微囊藻水华爆发期的平均密度的12.2％。该实验结果表明，应用本实用新型的模拟装置能够模拟微囊藻水华的形成。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述装置包括塑料水桶、支架、电动机、搅拌杆、搅拌头、遮光保温膜及藻水；其中，所述藻水为含有大量泥沙和少量微囊藻的太湖藻水，所述塑料水桶用于盛放所述藻水，所述支架被置于所述塑料水桶的上方，用于支撑所述电动机，所述电动机被置于所述支架上，并且位于藻水液面以上10cm处，所述搅拌杆在所述藻水液面上方的一端与所述电动机相连接，所述搅拌杆在所述藻水液面下方的一端与所述搅拌头相连接。
2.如权利要求1所述的一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述搅拌头为三叶形。
3.如权利要求1所述的一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述塑料水桶中的所述藻水高度为80cm，并且所述搅拌杆的长度为50cm。
4.如权利要求1所述的一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述电动机用于带动所述搅拌杆和所述搅拌头搅动藻水，使得所述藻水的水体中营养物质分布均匀。
5.如权利要求1所述的一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述电动机还用于带动所述搅拌杆和所述搅拌头在所述塑料水桶中搅动所述藻水，使沉淀于所述塑料水桶的桶底的泥沙重新悬浮，所述藻水的水体透明度降低，使光照通过所述藻水液面入射进入水下的光线下降。
6.如权利要求1所述的一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述遮光保温膜包裹在所述塑料水桶的外壁，用于保温以及阻止外部的光照通过所述塑料水桶的桶壁入射进入桶内的所述藻水。
7.如权利要求1所述的一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述搅拌头的直径为13cm。
8.如权利要求1所述的一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述塑料水桶直径为60cm，高度为90cm。
9.如权利要求1所述的一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述电动机功率为700W，转速为150转/分钟。
10.如权利要求1所述的一种微囊藻水华模拟装置，其特征在于，所述遮光保温膜为铝膜，并且包裹在所述塑料水桶的外壁的高度为80cm。
Priority Applications (1)
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