CN215910463U - 一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，包括有：沉淀器件，所述沉淀器件具有与外部海水源连接的入口部；酸化部件，与所述沉淀器件连通；第一动力元件，用以将所述沉淀器件内水流输送到酸化部件内；酸化气体产生装置，通过输送管道和所述酸化部件连通，用以向酸化部件内输送酸性气体；PH检测元件，内置在所述酸化部件内，用以检测所述酸化部件的PH值；电控阀，设置在所述输送管道上，用以控制所述输送管道的通断；控制器，与所述PH检测元件、酸化气体产生装置、电控阀通讯连接；多个酸化缓解器件，多个所述酸化缓解器件均与所述酸化部件连通，至少在其中2个所述酸化缓解器件底部设有泥沙层。

Description

一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置

技术领域

本实用新型属于典型海洋环境胁迫研究的技术领域，涉及一种研究海洋酸化缓解途径的实验装置。

背景技术

人类活动持续排放的二氧化碳被海洋大量吸收，致使海水pH值下降和碳酸盐平衡体系发生变化，即海洋酸化。海洋酸化会对海洋生物特别是钙化生物造成一系列的深远影响，成为威胁海洋生态系统功能与稳定的又一重大环境问题。

菲律宾蛤仔等埋栖型贝类是潮间带生态系统的关键组成部分，同时也是我国乃至世界范围重要的海水经济贝类，具有重要的生态地位和经济价值。国内外一系列研究表明，海洋酸化会造成菲律宾蛤仔等埋栖型贝类的能量消耗增加、钙化速率降低、生长速率减慢等。因此，如何有效缓解海洋酸化对菲律宾蛤仔等埋栖型贝类的负面影响关乎着近岸生态系统的稳定和贝类养殖业的发展。

鳗草是我国潮间带等浅海海域常见的海草种类，利用海水中的二氧化碳进行光合作用以维持自身的生长繁殖，然而研究发现，海水中的二氧化碳浓度仍未满足其生长需求。在海洋酸化环境下，二氧化碳浓度的升高反而为鳗草提供了更多的碳源，在鳗草生长过程中极可能发挥着积极的正面作用。大量研究表明，海水二氧化碳浓度的增加可促进鳗草的光合作用、生长、物质代谢和气体交换等生理过程；加之鳗草的生存环境与菲律宾蛤仔等埋栖型贝类的生境类似，因此鳗草在缓解海洋酸化胁迫对埋栖型贝类带来的负面效应中具有潜在的应用价值。但从目前来看，尚缺乏一套研究鳗草缓解海洋酸化负面作用的实验装置及方法。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

针对背景技术中提出的上述技术问题，本实用新型提出一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其可用以研究鳗草对酸化环境的缓解程度，为解决埋栖型贝类在酸化环境中生长提供技术支持。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

本实用新型提供一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，包括有：沉淀器件，所述沉淀器件具有与外部海水源连接的入口部；

酸化部件，与所述沉淀器件连通；

第一动力元件，用以将所述沉淀器件内水流输送到酸化部件内；

酸化气体产生装置，通过输送管道和所述酸化部件连通，用以向酸化部件内输送酸性气体；

PH检测元件，内置在所述酸化部件内，用以检测所述酸化部件的PH值；

电控阀，设置在所述输送管道上，用以控制所述输送管道的通断；

控制器，与所述PH检测元件、酸化气体产生装置、电控阀通讯连接；

多个酸化缓解器件，多个所述酸化缓解器件均与所述酸化部件连通，至少在其中2个所述酸化缓解器件底部设有泥沙层。

在本申请的一些实施例中，还包括有：第二动力元件，内置在所述酸化部件内，以驱动酸化部件内的水流循环流动。

在本申请的一些实施例中，所述酸化气体产生装置包括有：

二氧化碳存储罐，所述二氧化碳存储罐通过第一管路和所述输送管道连通，在所述第一管路上设置有第一控制阀；

空气泵，通过第二管路和所述输送管道连通。

在本申请的一些实施例中，还包括有气石，其内置在所述酸化部件内，设置多个，多个气石均通过软管与所述输送管道连通。

在本申请的一些实施例中，在酸化部件和沉淀器件的连接管路上，以及酸化部件和酸化缓解器件的连接管路上均设置有控制管路通断的阀门和流量计量装置。

在本申请的一些实施例中，所述沉淀器件上设置有海水引入管，在所述海水引入管上设有阀门和流量计量装置，所述沉淀器件上还设置有与其连通的溢水管，溢水管高度为70 ~ 75 cm。

在本申请的一些实施例中，酸化部件为酸化池，其材质为：聚乙烯，在顶面上方设置有入水口，所述入水口直径为10 ~ 15 cm，距离其顶面5 ~ 10 cm处设置溢水口，距离其底面3 ~ 5 cm处设置出水口；

酸化缓解器件为长方体，其材质为聚乙烯，距离酸化缓解器件底面10 cm处设置入水口，距其顶面3 ~ 5 cm处设有出水口。

在本申请的一些实施例中，所述第一动力元件、第二动力元件为潜水泵。

在本申请的一些实施例中，所述酸化部件通过分流管分别和多个所述酸化缓解器件连通。

在本申请的一些实施例中，还包括有用以支撑所述酸化部件的支撑架。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

1）本实用新型充分考虑到埋栖型贝类的埋栖行为习性，在模拟其自然生长情况下施加海洋酸化胁迫因子，可反映海洋酸化环境下埋栖型贝类的真实响应情况；

2）本实用新型提供了一种探索海洋酸化缓解途径的实验装置，为研究海洋贝类有效应对海洋酸化胁迫提供了技术支持。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型提供一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置的实施例，包括有：沉淀器件100，所述沉淀器件100具有与外部海水源连接的入口部，入口部为入水口，所述沉淀器件100上设置有海水引入管110，在所述海水引入管110上设有阀门910和流量计量装置920，以控制引入海水的流量。

在本申请的一些实施例中，所述沉淀器件100为长方体混凝土结构的沉淀池，长宽高分别为2.0 m、1.4 m 和 0.8 m，沉淀池内设有溢水管120和溢水口，溢水管120高度为70~ 75 cm。

酸化部件200，与所述沉淀器件100连通；

在本申请的一些实施例中，酸化部件200为圆柱形酸化池，其材质为：聚乙烯，直径、高度分别为0.9 m和1.5 m。

在顶面上方设置有入水口，其为圆形开口。所述入水口直径为10 ~ 15 cm，距离其顶面5 ~ 10 cm处设置溢水口，距离其底面3 ~ 5 cm处设置出水口；

第一动力元件310，用以将所述沉淀器件100内水流输送到酸化部件200内，第一动力元件310可选用潜水泵，其设置时，可内置在沉淀器件100内，以将沉淀器件100中海水输送到酸化部件200。

酸化气体产生装置400，通过输送管道500和所述酸化部件200连通，用以向酸化部件200内输送酸性气体；

PH检测元件600，内置在所述酸化部件200内，用以检测所述酸化部件200的PH值；

在本申请的一些实施例中，PH检测元件600可选用PH探头。

电控阀510，设置在所述输送管道500上，用以控制所述输送管道500的通断；电控阀510可选用电磁阀，其在关闭时，能够使得输送管道500断开，在打开时，能够使得输送管道500导通。

控制器700，与所述PH检测元件600、酸化气体产生装置400、电控阀510通讯连接；

在本申请的一些实施例中，控制器700可直接选用PH控制仪。

通过PH检测元件600检测到的PH值信息可传递给控制器700，在控制器700内预存储有预设值，当检测到的PH值高于预设值时，可控制酸化气体产生装置400继续工作，并控制电控阀510处于打开状态，继续向酸化部件200内输送酸性气体；

当检测到PH值低于预设值时，则可控制酸化气体产生装置400停止工作，并控制电控阀510闭合输送通道即可。

在本申请的一些实施例中，所述酸化气体产生装置400包括有：

二氧化碳存储罐410，所述二氧化碳存储罐410通过第一管路和所述输送管道500连通，在所述第一管路上设置有第一控制阀411，第一控制阀411可直接选用能够实现开关功能的阀门910即可。

空气泵420，通过第二管路和所述输送管道500连通。

在使用时，通过空气泵420抽取空气输送到输送管道500，通过二氧化碳存储罐410上的第一控制阀411开启，释放二氧化碳和空气在输送管道500中混合，形成混合气体，然后被输送到酸化部件200与海水融合产生酸化环境。

多个酸化缓解器件800，多个所述酸化缓解器件800均与所述酸化部件200连通，至少在其中一个所述酸化缓解器件800底部设有泥沙层。

在本申请的一些实施例中，所述酸化部件200通过分流管330分别和多个所述酸化缓解器件800连通。

在本申请的一些实施例中，还包括有：第二动力元件320，内置在所述酸化部件200内，以驱动酸化部件200内的水流循环流动，以使得酸化部件200中的各个位置处的PH值达到均匀一致。

酸化缓解器件800为长方体，其材质为聚乙烯，长宽高分别为0.4 m、0.3 m 和0.5m。距离酸化缓解器件800底面10 cm处设置入水口，距其顶面3 ~ 5 cm处设有出水口。

通过设置多个酸化缓解器件800可用于分别放置不同的物种，本实施例中主要研究鳗草对酸化海洋环境的缓解作用，其缓解能力则主要通过对埋栖型贝类的生理及生长的影响体现出来，即鳗草在埋栖型贝类生长中的酸化缓解作用。

为方便描述，本实施例中以设置有2个酸化缓解器件800为例进行说明，其中一个用以单独放置埋栖型贝类，另一个放置鳗草和埋栖型贝类。其分别标记为单养组和混合组。

上述实验装置在进行实验时，包括如下具体的操作步骤：

（1）外海水源引入：向沉淀器件100内引入外海活水水源，采用阀门910和流量计量装置920来控制引入的海水的流速，并保证溢水口处有少量海水流出；

（2）酸化部件200的pH调配：以二氧化碳和空气的混合气体为供应源，向酸化部件200通入气体，混合气体和海水融合产生酸性水，PH检测元件600检测PH值，当检测到PH值高于预设值时，继续向酸化部件200中通入混合气体，在检测到PH值低于预设值时，控制电磁阀断开，同时通过酸化部件200内潜水泵的内循环混合均匀；

（3）酸化缓解器件800准备：酸化缓解器件800内铺设预先处理好的实验底质，通过多通阀门910、流量计和分流管330将酸化部件200与各酸化缓解器件800连接，酸化缓解器件800出水口处流速控制在1 ~ 3 L min^-1；

（4）贝类的投放及鳗草的种植：系统稳定运行24 h后，挑选健康、均一的埋栖型动物，将其缓慢置于泥沙层表面；待贝类完成潜沙后，选取长势良好的鳗草按照两株间隔5 ~7 cm进行种植。

经过一段时间后，分析单养组及混合组中贝类的生理及生长特性，以分析出鳗草在埋栖型贝类酸化胁迫中的缓解作用。

进一步，所选取的鳗草植株株高15 ~ 20 cm，采集时连根挖取，经海水充分清洗去除附着生物、杂质后，迅速转移至透明玻璃房内流水槽，暂养3 ~ 5天后使用；

进一步，所挑选的埋栖型贝类壳长2.0 ~ 3.0 cm，于流水槽内暂养3 ~ 5天后使用；

优选的，所用鳗草与埋栖型贝类的湿重配比为1 : 1 ~ 1 : 2。

在本申请的一些实施例中，还包括有气石430，其内置在所述酸化部件200内，设置多个，多个气石430均通过软管与所述输送管道500连通。

在本申请的一些实施例中，在酸化部件200和沉淀器件100的连接管路上，以及酸化部件200和酸化缓解器件800的连接管路上均设置有控制管路通断的阀门910和流量计量装置920。

通过阀门910以及流量计量装置920可分别对相应管路通断以及流量进行控制。

本实施例中提出的实验装置，可通过酸化气体产生装置400向酸性部件内输入酸性产生气体，通过沉淀器件100向酸性部件中输送海水和气体混合产生酸性环境，以模拟出海水酸化的环境，并通过将酸化海水输送到多个酸化缓解器件800内，使得多个酸化缓解器件800内均为酸化环境，然后通过在其中一个酸化缓解器件800上铺设泥沙层来养殖埋栖型贝类，另一个酸化缓解器件800同时养殖鳗草和埋栖型贝类，以对比分析出在同样酸化环境下，鳗草在改善埋栖型贝类酸化海洋环境中的作用，实现了对鳗草缓解海洋酸化环境的研究，为改善埋栖型贝类的养殖环境提供了良好的技术支持。

在本申请的一些实施例中，还包括有用以支撑所述酸化部件200的支撑架930。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，包括有：沉淀器件，所述沉淀器件具有与外部海水源连接的入口部；

酸化部件，与所述沉淀器件连通；

第一动力元件，用以将所述沉淀器件内水流输送到酸化部件内；

酸化气体产生装置，通过输送管道和所述酸化部件连通，用以向酸化部件内输送酸性气体；

PH检测元件，内置在所述酸化部件内，用以检测所述酸化部件的PH值；

电控阀，设置在所述输送管道上，用以控制所述输送管道的通断；

控制器，与所述PH检测元件、酸化气体产生装置、电控阀通讯连接；

多个酸化缓解器件，多个所述酸化缓解器件均与所述酸化部件连通，至少在其中2个所述酸化缓解器件底部设有泥沙层。

2.根据权利要求1所述的一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，还包括有：第二动力元件，内置在所述酸化部件内，以驱动酸化部件内的水流循环流动。

3.根据权利要求1所述的一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，所述酸化气体产生装置包括有：

二氧化碳存储罐，所述二氧化碳存储罐通过第一管路和所述输送管道连通，在所述第一管路上设置有第一控制阀；

空气泵，通过第二管路和所述输送管道连通。

4.根据权利要求3所述的一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，还包括有气石，其内置在所述酸化部件内，设置多个，多个气石均通过软管与所述输送管道连通。

5.根据权利要求1所述的一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，在酸化部件和沉淀器件的连接管路上，以及酸化部件和酸化缓解器件的连接管路上均设置有控制管路通断的阀门和流量计量装置。

6.根据权利要求1所述的一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，所述沉淀器件上设置有海水引入管，在所述海水引入管上设有阀门和流量计量装置，所述沉淀器件上还设置有与其连通的溢水管，溢水管高度为70 ~ 75 cm。

7.根据权利要求1所述的一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，

酸化部件为酸化池，其材质为：聚乙烯，在顶面上方设置有入水口，所述入水口直径为10 ~ 15 cm，距离其顶面5 ~ 10 cm处设置溢水口，距离其底面3 ~ 5 cm处设置出水口；

酸化缓解器件为长方体，其材质为聚乙烯，距离酸化缓解器件底面10 cm处设置入水口，距其顶面3 ~ 5 cm处设有出水口。

8.根据权利要求1所述的一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，所述第一动力元件、第二动力元件为潜水泵。

9.根据权利要求1所述的一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，所述酸化部件通过分流管分别和多个所述酸化缓解器件连通。

10.根据权利要求1所述的一种研究缓解海洋酸化胁迫用实验装置，其特征在于，还包括有用以支撑所述酸化部件的支撑架。

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