專利名稱：一種用于測定沉積物—水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置。
背景技術(shù)：
沉積物一水界面對環(huán)境中物質(zhì)的循環(huán)、轉(zhuǎn)移和貯存具有重要的意義，是研究物質(zhì)生物地球化學(xué)過程的重要內(nèi)容之一。物質(zhì)一方面通過擴(kuò)散沉降作用進(jìn)入沉積物,另一方面在擾動作用下向水中釋放或者在微生物作用下以降解物的形式重新進(jìn)入新生物地化循環(huán)過程。沉積物一水界面間物質(zhì)化學(xué)質(zhì)量的轉(zhuǎn)移、及新物質(zhì)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)移的物質(zhì)量及機(jī)制是目前全球生態(tài)環(huán)境研究的重要領(lǐng)域。要獲取物質(zhì)交換通量的可信結(jié)果，對物質(zhì)的生物地化循環(huán)的各環(huán)節(jié)進(jìn)行正確估算，就需要對沉積物一水系統(tǒng)進(jìn)行模擬培養(yǎng)，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)系統(tǒng)。而沉積物一水界面的生態(tài)環(huán)境具有特殊性，既是理化性質(zhì)的突變區(qū)也是物質(zhì)變化的靈敏區(qū)，要進(jìn)行科學(xué)地研究，必須實(shí)現(xiàn)模擬培養(yǎng)樣品的無擾動采樣。此外如何實(shí)現(xiàn)多個(gè)平行樣品的設(shè)置及上層水流動的混勻作用，都是研究中需要克服的困難?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)系統(tǒng)使用時(shí)需將待測樣品包括沉積物和水樣裝入箱體進(jìn)行靜置培養(yǎng)，不能實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品進(jìn)行獨(dú)立的平行實(shí)驗(yàn)研究，難以滿足科學(xué)性的對沉積物一水界面物質(zhì)通量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培
養(yǎng)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置，包括可控溫的恒溫水箱1、可調(diào)恒速電機(jī)8和模擬培養(yǎng)管3 ;所述可控溫的恒溫水箱I內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)模擬培養(yǎng)管3和主動磁性轉(zhuǎn)子(磁極)5 ;其中主動磁性轉(zhuǎn)子(磁極)通過傳桿與可控溫的恒溫水箱I外的可調(diào)恒速電機(jī)8相連；所述模擬培養(yǎng)管3兩端設(shè)有密封塞，一端帶有可自由旋轉(zhuǎn)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子15的傳桿通過上端橡膠塞插入模擬培養(yǎng)管3內(nèi)。所述可調(diào)恒速電機(jī)8與電機(jī)控制器10相連，電機(jī)控制器10通過十字軸座9與滑桿18相連；所述滑桿18兩端通過導(dǎo)軌7固定于可控溫的恒溫水箱I上端平行設(shè)置的兩個(gè)支架11上。所述十字軸座9縱軸兩端分別連接電機(jī)控制器10與滑桿18 ;橫軸兩端分別連接可調(diào)恒速電機(jī)8于定位桿19,定位桿19通過定位螺栓6固定于一個(gè)支架11上。所述至少一個(gè)模擬培養(yǎng)管3圍繞主動磁性轉(zhuǎn)子(磁極)5排列；主動磁性轉(zhuǎn)子(磁極)5與被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子處于同一平面。所述可控溫的恒溫水箱I進(jìn)水口 2和出水口 4與恒溫水循環(huán)機(jī)連接。所述傳桿連接于可調(diào)恒速電機(jī)下端的并能夠隨電機(jī)轉(zhuǎn)動恒速旋轉(zhuǎn)的主動磁性轉(zhuǎn)子，為長方形兩端分別為N、S極的釹鐵硼磁鋼。所述模擬培養(yǎng)管3為材質(zhì)聚甲基丙烯酸甲酯的透明有機(jī)塑料玻璃管兩端設(shè)有密封塞，一端帶有可自由旋轉(zhuǎn)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子15的傳桿通過上端密封塞插入模擬培養(yǎng)管3內(nèi)；傳桿另一端與通過螺栓固定于上端密封塞外。所述的恒溫水箱通過與恒溫水循環(huán)機(jī)連接，使其溫度可控在O — 40°C范圍。所述的培養(yǎng)管為材質(zhì)聚甲基丙烯酸甲酯的透明有機(jī)塑料玻璃管，上下端開放，實(shí)驗(yàn)中以橡膠塞在兩端密封，其內(nèi)的磁性攪拌轉(zhuǎn)子外部包裹有聚四氟乙烯材料，固定連接被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子的傳桿的螺栓以聚四氟乙烯為材質(zhì)，上端車有螺紋，通過螺母固定于培養(yǎng)管上端的橡膠塞中心。所述的恒速可調(diào)電機(jī)調(diào)速范圍為30r/min—380r/min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:由于箱體內(nèi)可以放置多個(gè)沉積物培養(yǎng)管，進(jìn)行獨(dú)立的平行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件易于統(tǒng)一控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信性和可比性較高。由于培養(yǎng)管內(nèi)的磁轉(zhuǎn)子可以隨電機(jī)的磁極旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)過程中上層水體的混勻，近似模擬了現(xiàn)實(shí)環(huán)境中水體的流動性，能夠使模擬實(shí)驗(yàn)更真實(shí)科學(xué)的反映現(xiàn)實(shí)狀況。由于恒溫水箱與恒溫水循環(huán)機(jī)連接，可是實(shí)現(xiàn)將模擬實(shí)驗(yàn)處于恒溫下進(jìn)行培養(yǎng)，更符合現(xiàn)實(shí)環(huán)境中溫度的要求，并滿足培養(yǎng)溫度需要恒定的條件。由于被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子以聚四氟乙烯包裹，連接主動磁性轉(zhuǎn)子的螺栓也為聚四氟乙烯，其化學(xué)穩(wěn)定性高，可以減少對培養(yǎng)水體的影響和污染，，而且培養(yǎng)時(shí)不會受中心磁極的影響，轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性提高，且不易受水體的腐蝕，由于培養(yǎng)管是聚甲基丙烯酸甲酯的透明有機(jī)塑料制成，有利于樣品采集中對沉積物采集高度進(jìn)行確定以及實(shí)驗(yàn)中對培養(yǎng)管內(nèi)的培養(yǎng)情況進(jìn)行觀察。本實(shí)用新型提供的簡便、實(shí)用及準(zhǔn)確的能夠?yàn)槌练e物一水界面的物質(zhì)交換通量提供科學(xué)的培養(yǎng)裝置，進(jìn)行多個(gè)培養(yǎng)樣品的平行獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，樣品的采集能夠?qū)崿F(xiàn)無擾動，實(shí)驗(yàn)過程中滿足了模擬現(xiàn)場環(huán)境的需要，為實(shí)測界面的物質(zhì)交換通量提供了科學(xué)數(shù)據(jù)。提供了一種簡便、實(shí)用及準(zhǔn)確的能用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)系統(tǒng)。

圖1為本實(shí)用新型提供的培養(yǎng)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型提供的培養(yǎng)裝置模擬培養(yǎng)管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合圖1對本實(shí)用新型的具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置，包括可控溫的恒溫水箱1、可調(diào)恒速電機(jī)8和模擬培養(yǎng)管3 ;所述可控溫的恒溫水箱I內(nèi)設(shè)有多個(gè)相互獨(dú)立的模擬培養(yǎng)管3和主動磁性轉(zhuǎn)子(磁極)5，多個(gè)培養(yǎng)管圍繞主動磁性轉(zhuǎn)子(磁極)5排列，構(gòu)成沉積物一水培養(yǎng)的平行實(shí)驗(yàn)組；其中主動磁性轉(zhuǎn)子(磁極)5通過傳桿與可控溫的恒溫水箱I外的可調(diào)恒速電機(jī)8相連；所述模擬培養(yǎng)管3兩端設(shè)有橡膠塞進(jìn)行封塞，一端帶有可自由旋轉(zhuǎn)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子15的傳桿通過上端橡膠塞插入模擬培養(yǎng)管3水體中，實(shí)現(xiàn)上層水的混勻并模擬其動態(tài)過程。[0025]所述可調(diào)恒速電機(jī)8與電機(jī)控制器10相連，電機(jī)控制器10通過十字軸座9與滑桿18相連；所述滑桿18兩端通過導(dǎo)軌7固定于可控溫的恒溫水箱I上端平行設(shè)置的兩個(gè)支架11上。所述十字軸座9縱軸兩端分別連接電機(jī)控制器10與滑桿18 ;橫軸兩端分別連接可調(diào)恒速電機(jī)8于定位桿19,定位桿19通過定位螺栓6固定于一個(gè)支架11上。所述傳桿連接于可調(diào)恒速電機(jī)下端的并能夠隨電機(jī)轉(zhuǎn)動恒速旋轉(zhuǎn)的主動磁性轉(zhuǎn)子，為長方形兩端分別為N、S極的釹鐵硼磁鋼。所述模擬培養(yǎng)管3為材質(zhì)聚甲基丙烯酸甲酯的透明有機(jī)塑料玻璃管兩端設(shè)有密封塞，一端帶有可自由旋轉(zhuǎn)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子15的傳桿通過上端密封塞插入模擬培養(yǎng)管3內(nèi)；傳桿另一端與通過螺栓固定于上端密封塞外。恒溫水箱I通過進(jìn)水管2和出水管4與外部的恒溫循環(huán)水泵連接，實(shí)現(xiàn)恒定的溫度下對培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中溫度的控制。具體實(shí)施時(shí):培養(yǎng)管內(nèi)用螺栓17懸空被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子15于培養(yǎng)的水體中，實(shí)現(xiàn)上層水的混勻并模擬其動態(tài)過程。該磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動受動于水箱中心位置、與磁轉(zhuǎn)子等高度設(shè)置的主動磁性轉(zhuǎn)子5，該轉(zhuǎn)子呈長方形，兩端分別為N、S極，連接于可調(diào)恒速電機(jī)8下部，在電機(jī)控制器10的開關(guān)和調(diào)速按鈕控制下，勻速轉(zhuǎn)動，帶動培養(yǎng)管內(nèi)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)模擬培養(yǎng)的動態(tài)混合過程。培養(yǎng)管3上下端開放，插入沉積物中采集所需厚度的沉積物樣品13后，下端由下橡膠塞12封閉，從上端加入需進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的上浮水14，一端帶有可自由旋轉(zhuǎn)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子15的傳桿通過上端橡膠塞16插入模擬培養(yǎng)管3水體中并實(shí)現(xiàn)密封，進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)沉積物的無擾動采集。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，可以打開上端橡膠塞，添加物質(zhì)或采集樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，打開上端橡膠塞進(jìn)行培養(yǎng)后水層樣品的采集。培養(yǎng)管內(nèi)被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子15的高度可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需處于水層中的高度要求，通過調(diào)整傳桿一端固定的螺栓上的螺母17，實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的高度調(diào)節(jié)。電機(jī)連接的主動磁轉(zhuǎn)子與培養(yǎng)管內(nèi)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子處于同一高度，最大限度的保持磁轉(zhuǎn)子的水平轉(zhuǎn)動，其高度由固定電機(jī)的十字軸座9進(jìn)行上下調(diào)整。根據(jù)培養(yǎng)樣品數(shù)量的要求,培養(yǎng)水箱大小可適當(dāng)調(diào)整，電機(jī)架設(shè)在培養(yǎng)水箱上，其水平位置可以由導(dǎo)軌7和定位螺栓6進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述溫度控制和電機(jī)勻速控制的范圍設(shè)定在符合現(xiàn)實(shí)要求的范圍內(nèi)，溫度采用
O一40°C,電機(jī)采用30r/min—380r/min的可調(diào)范圍。其中，固定培養(yǎng)管內(nèi)出入的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子14的螺栓17采用聚四氟乙烯材質(zhì)，而且被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子14選用聚四氟乙烯材質(zhì)為包裹材料，其化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性及摩擦系數(shù)極低的特點(diǎn)，可以滿足化學(xué)實(shí)驗(yàn)中對樣品不能有污染的要求，并避免受中心磁極的磁力吸引產(chǎn)生傾斜，同時(shí)可以避免水樣尤其是海水樣品的腐蝕；培養(yǎng)管3選用聚甲基丙烯酸甲酯的透明有機(jī)塑料制成，有利于實(shí)驗(yàn)者對采集樣品及培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)過程中，對樣品進(jìn)行控制和觀察；主動磁性轉(zhuǎn)子5為釹鐵硼磁鋼，是目前工業(yè)用磁力最大的材料，可以滿足實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)管較多時(shí)，對距離較遠(yuǎn)培養(yǎng)管內(nèi)磁轉(zhuǎn)子依然產(chǎn)生磁力作用的要求。使用時(shí)，培養(yǎng)管預(yù)先采集好樣品，待恒溫水箱內(nèi)的水浴溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需溫度時(shí)，將培養(yǎng)管放入水箱內(nèi)，平衡一段時(shí)間。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，打開勻速可控電機(jī)的控制器開關(guān)，調(diào)整至所需轉(zhuǎn)速，各個(gè)培養(yǎng)管內(nèi)的磁轉(zhuǎn)子隨著中心磁極的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，使用中可停止電機(jī)，打開培養(yǎng)管上端的密封塞，可對樣品進(jìn)行采集或添加新的物質(zhì)。待培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，關(guān)閉電機(jī)電源，采集培養(yǎng)樣品進(jìn)行分析，最后關(guān)閉恒溫循環(huán)水泵電源，停止培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求1.一種用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置，其特征在于:包括可控溫的恒溫水箱(I)、可調(diào)恒速電機(jī)(8 )和模擬培養(yǎng)管(3 );所述可控溫的恒溫水箱(I)內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)模擬培養(yǎng)管(3)和主動磁性轉(zhuǎn)子(5);其中主動磁性轉(zhuǎn)子通過傳桿與可控溫的恒溫水箱(I)外的可調(diào)恒速電機(jī)(8)相連；所述模擬培養(yǎng)管(3)兩端設(shè)有密封塞，一端帶有可自由旋轉(zhuǎn)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子(15)的傳桿通過上端橡膠塞插入模擬培養(yǎng)管(3)內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1所述的用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述可調(diào)恒速電機(jī)(8)與電機(jī)控制器(10)相連，電機(jī)控制器(10)通過十字軸座(9)與滑桿(18)相連；所述滑桿(18)兩端通過導(dǎo)軌(7)固定于可控溫的恒溫水箱(I)上端平行設(shè)置的兩個(gè)支架(11)上。
3.按權(quán)利要求2所述的用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述十字軸座(9)縱軸兩端分別連接電機(jī)控制器(10)與滑桿(18);橫軸兩端分別連接可調(diào)恒速電機(jī)(8 )于定位桿(19 ),定位桿(19 )通過定位螺栓(6 )固定于一個(gè)支架(11)上。
4.按權(quán)利要求1所述的用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述至少一個(gè)模擬培養(yǎng)管(3)圍繞主動磁性轉(zhuǎn)子(5)排列；主動磁性轉(zhuǎn)子(5)與被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子處于同一平面。
5.按權(quán)利要求1所述的用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述可控溫的恒溫水箱(I)進(jìn)水口(2)和出水口(4)與恒溫水循環(huán)機(jī)連接。
6.按權(quán)利要求1所述的用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述傳桿連接于可調(diào)恒速電機(jī)下端的并能夠隨電機(jī)轉(zhuǎn)動恒速旋轉(zhuǎn)的主動磁性轉(zhuǎn)子，為長方形兩端分別為N、S極的釹鐵硼磁鋼。
7.按權(quán)利要求1所述的用于測定沉積物一水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述模擬培養(yǎng)管(3)為材質(zhì)聚甲基丙烯酸甲酯的透明有機(jī)塑料玻璃管兩端設(shè)有密封塞，一端帶有可自由旋轉(zhuǎn)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子(15)的傳桿通過上端密封塞插入模擬培養(yǎng)管(3)內(nèi)；傳桿另一端與通過螺栓固定于上端密封塞外。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于測定沉積物—水界面物質(zhì)交換通量的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)裝置。包括可控溫的恒溫水箱(1)、可調(diào)恒速電機(jī)(8)和模擬培養(yǎng)管(3)；所述可控溫的恒溫水箱(1)內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)模擬培養(yǎng)管(3)和主動磁性轉(zhuǎn)子(磁極)(5)；其中主動磁性轉(zhuǎn)子(磁極)通過傳桿與可控溫的恒溫水箱(1)外的可調(diào)恒速電機(jī)(8)相連；所述模擬培養(yǎng)管(3)兩端設(shè)有密封塞，一端帶有可自由旋轉(zhuǎn)的被動磁性攪拌轉(zhuǎn)子(15)的傳桿通過上端橡膠塞插入模擬培養(yǎng)管(3)內(nèi)。本實(shí)用新型裝置由于箱體內(nèi)可以放置多個(gè)沉積物培養(yǎng)管，進(jìn)行獨(dú)立的平行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件易于統(tǒng)一控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信性和可比性較高。
文檔編號G01N33/00GK203053935SQ201220621189
公開日2013年7月10日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者李佳霖, 鄒濤, 秦松, 于淑賢 申請人:中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所