本發(fā)明涉及生態(tài)工程
技術領域：
，特別涉及藻類垂直遷移模擬實驗裝置及其應用。
背景技術：
：每年春末夏初，隨著氣溫的升高、光照的增強和風向風速等氣候條件的改變，水體水-沉積物界面的理化性質和湖體的環(huán)境條件也發(fā)生了明顯的變化，大量藻類細胞開始從湖底復蘇并在有利的光照、溫度和水動力學等條件下上浮至水體。由于藻類“橫向-縱向”遷移受到場地限制，且目前研究進展尚沒有用于室內藻類“橫向-縱向”遷移的模擬裝置可供借鑒，特別是藻類垂直遷移模擬實驗裝置。技術實現(xiàn)要素：為了彌補以上領域的不足，本發(fā)明提供了藻類垂直遷移模擬實驗裝置。本發(fā)明所提供的藻類垂直遷移模擬實驗裝置，包括光照控制系統(tǒng)(1)、風力調節(jié)系統(tǒng)(2)、溫度控制系統(tǒng)、上端開口的柱體容器用作藻類遷移容器(3)；所述光照控制系統(tǒng)(1)用于設置在所述藻類遷移容器(3)的上端，并可通過連接方式固定在所述藻類遷移容器的外壁上；距離有機玻璃柱體容器的高度為8.0～12.0cm，用于給藻類補償光線，其可以靈活拆卸，滿足有機玻璃柱體容器注入試驗用水。所述風力調節(jié)系統(tǒng)(2)用于設置在所述藻類遷移容器(3)的上端開口處，并可通過連接方式固定在所述光照控制系統(tǒng)(1)的底部；具有可伸縮功能，用于模擬自然風力對藻類垂直遷移的影響。所述溫度控制系統(tǒng)可通過粘合方式設置在所述藻類遷移容器(3)的內壁上；可靈活拆卸。所述藻類遷移容器(3)側壁上開有可關閉的通孔，用于從所述藻類遷移容器(3)內取樣。所述光照控制系統(tǒng)(1)由白熾燈和導電線(4)組成，通過所述導電線(4)供給電能發(fā)光；和/或所述風力調節(jié)(2)系統(tǒng)為風扇；所述風扇(2)通過兩頭帶有螺母的螺絲固定在所述光照控制系統(tǒng)(1)的底部；和/或所述溫度控制系統(tǒng)由加熱棒開關(10)和加熱棒(11)組成，并通過導電線(4)供給電能發(fā)熱；通過加熱棒開關10的轉換實現(xiàn)有機玻璃柱體容器3內不同水層的溫度調節(jié)，用于研究水溫對藻類垂直遷移的影響。所述藻類遷移容器(3)的材料為有機玻璃。所述光照控制系統(tǒng)(1)通過兩頭帶有螺母的支架(12)固定在所述藻類遷移容器(3)的外壁上，用于給藻類補償光照。所述風扇位于藻類遷移容器(3)的上端開口處，具有可伸縮功能，從而能上下移動以模擬自然風對藻類垂直遷移的影響。在所述藻類遷移容器(3)的內壁上還可設置溫度控制系統(tǒng)承載體(7)，用于放置所述溫度控制系統(tǒng)。還包括管狀取樣組件(6)，由兩端開口的管體和封口蓋構成；所述管體可通過所述通孔鑲嵌在所述藻類遷移容器(3)側壁并伸入所述藻類遷移容器(3)內取樣，所述管體與所述通孔相匹配以實現(xiàn)密封連接，所述封口蓋通過封閉所述管體來實現(xiàn)對所述通孔的關閉。所述藻類遷移容器(3)的側壁上由上到下等距離開有多個所述通孔，并鑲嵌有對應數(shù)量的所述管狀取樣組件(6)。所述管體采用有機玻璃制成。所述有機玻璃柱體容器(3)高度為1.0～2.0m，直徑1.0～1.5m；在有機玻璃柱體容器(3)上共設置11個取樣管(6)，取樣管(6)由有機玻璃管和封口蓋組成，其中最上端取樣管(6)距離有機玻璃柱體容器(3)上沿15.0～20.0cm，最下端取樣管(6)緊貼有機玻璃柱體容器(3)下沿，每個取樣管的平均距離10.0～25.0cm。有機玻璃柱體容器(3)位于模擬裝置承重平臺(8)上，模擬裝置承重平臺(8)由模擬裝置承重支柱9支撐。所述藻類垂直遷移模擬實驗裝置在用于在室內模擬自然藻類垂直遷移中的應用也屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明所提供的藻類垂直遷移模擬實驗裝置，可以實現(xiàn)在室內進行模擬自然藻類垂直遷移研究，具有較好的實驗應用價值，能夠模擬溫度、光照和水動力對藻類垂直遷移的影響。附圖說明圖1為藻類垂直遷移室內模擬實驗裝置。圖2為可調式溫度控制系統(tǒng)的組成。1-光照控制系統(tǒng)；2-風力調節(jié)系統(tǒng)；3-藻類遷移容器；4-導電線；5-可調式溫度控制系統(tǒng)；6-管狀取樣組件；7-可調式溫度控制系統(tǒng)承載體；8-模擬裝置承重平臺；9-模擬裝置承重支柱；10-加熱棒開關；11-加熱棒，12-兩頭帶有螺母的支架。圖3為不同光照條件下藻類密度含量。圖4為不同溫度條件下藻類密度含量。具體實施方式實施例1、藻類垂直遷移室內模擬實驗裝置如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的藻類垂直遷移室內模擬實驗裝置，包括光照控制系統(tǒng)1、風力調節(jié)系統(tǒng)2、溫度控制系統(tǒng)、上端開口的柱體容器用作藻類遷移容器3；所述光照控制系統(tǒng)1用于設置在所述藻類遷移容器3的上端，并可通過連接方式固定在所述藻類遷移容器的外壁上；所述風力調節(jié)系統(tǒng)2用于設置在所述藻類遷移容器3的上端開口處，并可通過連接方式固定在所述光照控制系統(tǒng)1的底部；所述溫度控制系統(tǒng)可通過粘合方式設置在所述藻類遷移容器3的內壁上；所述藻類遷移容器3側壁上開有可關閉的通孔，用于從所述藻類遷移容器3內取樣。所述光照控制系統(tǒng)1由白熾燈和導電線4組成，通過所述導電線4供給電能發(fā)光；所述風力調節(jié)2系統(tǒng)為風扇；所述風扇通過兩頭帶有螺母的螺絲固定在所述光照控制系統(tǒng)1的底部；即風扇位于光照控制系統(tǒng)1與藻類遷移容器3之間；所述溫度控制系統(tǒng)由加熱棒開關10和加熱棒11組成，并通過導電線4供給電能發(fā)熱。所述藻類遷移容器3的材料為有機玻璃。所述光照控制系統(tǒng)1通過兩頭帶有螺母的支架12固定在所述藻類遷移容器3的外壁上，用于給藻類補償光照。所述風扇位于藻類遷移容器3的上端開口處，具有可伸縮功能，從而能上下移動以模擬自然風對藻類垂直遷移的影響。在進一步的實施例中，在所述藻類遷移容器3的內壁上還可設置溫度控制系統(tǒng)承載體7，用于放置所述溫度控制系統(tǒng)?？烧{式溫度控制系統(tǒng)承載體7通過粘合方式鑲嵌在有機玻璃柱體容器3的內壁上，呈垂直條狀分布，可靈活拆卸，其上配置有可調式溫度控制系統(tǒng)5?？烧{式溫度控制系統(tǒng)5由加熱棒開關10和加熱棒11組成，并通過導電線4供給電能發(fā)熱；所述藻類遷移容器3位于模擬裝置承重平臺8上，模擬裝置承重平臺8由模擬裝置承重支柱9支撐。在進一步的實施例中，還包括管狀取樣組件6，由兩端開口的管體和封口蓋構成；所述管體可通過所述通孔鑲嵌在所述藻類遷移容器3側壁并伸入所述藻類遷移容器3內取樣，所述管體與所述通孔相匹配以實現(xiàn)密封連接，所述封口蓋通過封閉所述管體來實現(xiàn)對所述通孔的關閉。所述藻類遷移容器3的側壁上由上到下等距離開有多個所述通孔，并鑲嵌有對應數(shù)量的所述管狀取樣組件6。所述管體采用有機玻璃制成。管狀取樣組件6由上到下等距離鑲嵌在藻類遷移容器3上。在進一步的實施例中，藻類遷移容器3高度為1.0～2.0m，直徑1.0～1.5m；在藻類遷移容器3上共設置11個取樣管6，取樣管6由有機玻璃管和封口蓋組成，其中最上端取樣管6距離有機玻璃柱體容器3上沿15.0～20.0cm，最下端取樣管6緊貼藻類遷移容器3下沿，每個取樣管的平均距離10.0～25.0cm。光照控制系統(tǒng)1由白熾燈和導電線4組成，距離有機玻璃柱體容器的高度為8.0～12.0cm，用于給藻類補償光線，其可以靈活拆卸，滿足藻類遷移容器3注入試驗用水。風扇位于藻類遷移容器3的上端開口處，具有可伸縮功能，用于模擬自然風力對藻類垂直遷移的影響?？烧{式溫度控制系統(tǒng)5由可調式溫度控制系統(tǒng)承載體7、加熱棒開關10和加熱棒11組成，通過加熱棒開關10的轉換實現(xiàn)藻類遷移容器3內不同水層的溫度調節(jié)，用于研究水溫對藻類垂直遷移的影響。實施例2、使用本發(fā)明的藻類垂直遷移室內模擬實驗裝置進行模擬實驗模擬實驗分為2組，每組各設置25臺藻類垂直遷移室內模擬實驗裝置(裝置設計同實施例1完全相同)，在實驗過程中，調整光源使其光暗比為12:12，光照強度在0-6300lx范圍，藻類培養(yǎng)液依據(jù)表1和表2進行配置，配置過程中首先按照表1進行定量配置，然后將按照表2配置好的溶液(裸藻培養(yǎng)液(B))與表1配置好的溶液(裸藻培養(yǎng)液(A))進行混合，即完成藻類培養(yǎng)的配置。試驗開始時測定原水樣的TN、TP和藻密度(TN測試參照HJ636-2012，TP測試參照GB711893-89，藻密度測試參照“于海燕,周斌,胡尊英,等.生物監(jiān)測中葉綠素a濃度與藻類密度的關聯(lián)性研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2009(06):40-43.”)，之后每隔一定時間進行定時采樣和連續(xù)觀測。藻類采用血紅裸藻(趙欣勝,崔麗娟,李偉,等.北京翠湖濕地血紅裸藻水華發(fā)生的環(huán)境條件[J].水生態(tài)學雜志,2015(2):11-17.)作為實驗種。表1裸藻培養(yǎng)液(A)項目原液(g/100ml)營養(yǎng)液(ml)醋酸鈉1010牛肉膏1010胰化蛋白胨1020酵母提取物1020土壤浸提液*/30去離子蒸餾水/910*土壤浸提液制作:取少量研究區(qū)岸邊的土壤，加2～3倍去離子水，煮沸1個小時，冷卻后用濾紙過濾后即可使用。表2裸藻培養(yǎng)液(B)項目原液(g/100ml)營養(yǎng)液(ml)KNO31.020(NH4)2HPO40.210MgSO4.7H2O0.110CaSO4飽和溶液20(1)不同光照下藻類垂直遷移模擬試驗在光照強度0-6300lx范圍內，等間隔設置25個處理，同時設置5種不同透光率(即不同光強)，光強控制可在本裝置安裝光強控制開關，在實驗過程中通過調整光強控制開關實現(xiàn)。其中第1個裝置設置光強為6300lx，第2個裝置光照強度5040lx，第3個裝置光照強度4095lx，第4個裝置光照強度2520lx，第5個裝置光照強度1575lx，具體光強控制依據(jù)光量子監(jiān)測儀獲得的光照強度確定，光照采用藻類垂直遷移室內模擬實驗裝置中自帶的光照控制系統(tǒng)和外配置在裝置周邊的光照系統(tǒng)。溫度維持在(25±1)℃，光暗周期為12L:12D，每隔一定時間定時采樣并測定TN、TP和不同水位上藻密度；同時繼續(xù)向器皿中添加適量氮或磷的營養(yǎng)鹽以保持原水的氮磷濃度不變。結果如圖3所示。(2)不同溫度條件下藻類垂直遷移模擬試驗水體溫度擬設15℃、20℃、25℃、30℃、35℃5個梯度(梯度間隔可根據(jù)實際情況再細分；水溫通過加熱棒(10)控制，光照強度采用上述方法控制為5個不同的光照強度，光暗周期為12L:12D。每隔一定時間定時采樣并測定TN、TP和不同水位藻密度；同時繼續(xù)向器皿中添加適量氮或磷的營養(yǎng)鹽以保持原水的氮磷濃度不變。結果如圖4所示。結果：不同溫度條件下藻類垂直遷移模擬試驗結果顯示，30℃下藻類較快向表層水富集，而且藻類密度也高于地層密度。而不同光照下藻類垂直遷移模擬試驗結果顯示，6300lx光強下藻類向表層富集密度最大。通過兩個實驗說明本裝置具有較好的實驗應用價值，能夠模擬自然環(huán)境下溫度和光照對藻類垂直遷移的影響。當前第1頁1 2 3