海水微塑料生态位原位研究的实验装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种海水微塑料生态位原位研究的实验装置及使用方法,属于海洋环境领域,它包括锚定系统、承载系统、压载系统和收集系统；锚定系统连接承载系统，压载系统连接在承载系统上方；收集系统用于收集获得的样品；本发明专利技术通过营造与自然海水水温、盐度、pH和营养盐等环境参数一致的实验条件，进行原位实验，克服了现场调查收集微塑料材质、形状和大小的不确定性和复杂性，以及实验室条件下难以还原真实海洋环境的缺点。同时，该装置中的压载系统实现了承载系统的自动上浮和下沉，方便了样品的投放和采集。另外，收集系统船上操作协调性好，收集快速，本法发明专利技术装置的应用为分析微塑料生态位结构特征，及其与环境因子相关性提供了重要保障。

Experimental device and method for in-situ study of micro plastic niche in seawater

The present invention provides an experimental device and a method of using a marine micro plastic niche in situ study, which belongs to the marine environment. It includes anchoring system, bearing system, ballast system and collection system. The anchoring system connects the bearing system, the ballast system is connected to the bearing system, and the collection system is used to collect the obtained samples. In situ experiments are carried out by creating the experimental conditions that are consistent with the environmental parameters such as water temperature, salinity, pH and nutrient salt in natural seawater, which overcomes the indeterminacy and complexity of the field investigation to collect the material, shape and size of the micro plastic, as well as the shortcomings of the real marine environment under laboratory conditions. At the same time, the ballast system in the device realizes the automatic floating and sinking of the bearing system, facilitated the release and collection of samples. In addition, the collection system ship has good coordination and rapid collection. The application of this method is an important guarantee for the analysis of the characteristics of the micro plastic niche structure and the correlation with the environmental factors.

【技术实现步骤摘要】
海水微塑料生态位原位研究的实验装置及使用方法
本专利技术属于海洋环境领域,具体地涉及一种海水微塑料生态位原位研究的实验装置及使用方法。
技术介绍
塑料污染作为对海洋生物造成威胁日益严重的全球性问题，已经引起研究者的极大关注，它被认为是当前全球环境保护问题的重要新兴威胁。根据在第一届联合国环境大会开幕时发布的两份报告，海洋生态系统中塑料的存在所造成的总体财政损失，保守估计每年130亿美元。尽管塑料污染已引起国际关注，但是关于塑料尤其是微塑料在海洋环境中的行为的认识仍在发展。研究者曾指出塑料碎片是海洋碎片中群落结构最丰富的一种。目前发现海洋细菌包括一些海洋病原菌(弧菌等)可以黏附在微塑料上，并不断繁殖形成一个“塑料球”(Plastisphere)，通过食物链转移到更高营养级的生物体，对海洋生物甚至人类造成伤害，因此搞清楚微塑料生态位特征是研究微塑料生物毒性效应的重要前提，也是微塑料生态毒理学研究中十分重要的一个研究方向。在港口的半封闭环境中，研究者仅仅一周就观察到微生物生物膜的形成，之后细菌丰富度增高，随着细菌生物量的增加，细菌的分类组成逐渐发生变化。另外，研究还强调塑料球微生物群落结构组成主要与采样的季节、地理位置和塑料的特性有关。目前关于微塑料上微生物群落结构的研究都是基于现场取样调查方面的研究，而现场收集现场调查采集微塑料样品的多样性和不同步性造成的生态位分析的复杂性和不确定性，很难分析影响微塑料生态位特征的主导环境因素。目前，关于海水微塑料生态位原位研究的实验装置在国内尚未有相关工作的开展，国外也没有相关报道。本专利技术海水微塑料生态位原位研究的实验装置及其使用方法，通过营造与自然海水水温、盐都、PH、溶解氧、营养盐等海洋环境参数一致的实验条件，利用锚定系统、承载系统、压载舱系统和收集系统，保证微塑料在正常海流环境下与海洋微生物的充分接触，实现其对海洋微生物的富集，形成一个稳定的生态位，然后实时取样分析微塑料生态位中各种原核和真核生物的分布和富集情况，实现了相同类型微塑料的同步投放和实时分析，并为后期分析影响微塑料生态位特征的主要环境因素提供了可能性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种海水微塑料生态位原位研究的实验装置及使用方法,利用本专利技术装置实现海洋环境中微塑料生态位的原位调查研究。本专利技术是通过如下技术方案来实现的:一种海水微塑料生态位原位研究的实验装置,它包括锚定系统、承载系统、压载系统和收集系统；锚定系统连接承载系统，压载系统连接在承载系统上方；收集系统用于收集获得的样品；所述锚定系统包括锚、锚链和绳索，锚链两端分别连接锚和绳索，绳索连接承载系统；所述承载系统包括外网笼和内网笼；内网笼放置在外网笼内；所述压载系统包括一个连接在承载系统上方的有机玻璃密封箱，有机玻璃密封箱上设有进水阀和排水阀，有机玻璃密封箱内设置有氧气瓶、电磁阀、第一电线、控制板和第二电线，有机玻璃密封箱外设置有连接浮漂的电磁开关，电磁阀固定在氧气瓶的出气口处，由电磁开关控制氧气瓶出气口的开闭，第一电线连接电磁阀和控制板，第二电线一端连接控制板，另一端连接电磁开关，通过电磁开关的开或闭，协助承载系统上浮或下沉。作为优化，所述外网笼为一个80cm×60cm×60cm矩形不锈钢网笼，外网笼孔径为6cm，矩形外网笼上面设有能够自由开合的一面网门；所述内网笼为不锈钢材料制成的圆柱型网笼，内网笼直径为8cm，内网笼高为15cm，内网笼孔径为0.5mm、1mm、2mm或5mm，在内网笼的外侧也设置有一个能够自由开合的盖子。作为优化，所述有机玻璃密封箱的规格为长80cm，宽60cm，高60cm。作为优化，所述收集系统包括支撑板、收集网、收集网架和支撑架；支撑架为圆台型不锈钢架，支撑架底部直径30cm，支撑架顶部直径10cm，高30cm，支撑架内部上端具有斜向下的不锈钢支撑板，支撑板在收集样品时起到支撑内网笼的作用；支撑架内设置有不锈钢收集网架，收集网架为圆柱型，收集网自由放置在收集网架上，收集网的孔径为0.2mm。本专利技术还提供上述海水微塑料生态位原位研究的实验装置的使用方法，它包括以下步骤：(1)打开承载系统的内网笼，将所要研究的不同粒径和材质的微塑料分别投放到内网笼中，然后关上内网笼的盖子，打开矩形外网笼的网门，将圆柱内网笼投放到矩形外网笼中，关闭外网笼网门；(2)采用锚、锚链和绳索将承载系统和压载系统固定到海域调查站位附近；(3)打开压载系统的进水阀，关闭出水阀，向压载系统的有机玻璃密封箱内灌入海水，在压载系统的压力作用下将承载系统浸入海水水面下0.4-0.6m，停止向有机玻璃密封箱灌水，关闭进水阀，开始微塑料生态位研究的原位实验；(4)根据实验需要设计取样时间，收集样品时，首先按下连接浮漂的电磁开关，电磁信号通过压载系统中的控制板输入到电磁阀上，电磁阀接收到信号后，打开气瓶，氧气瓶释放氧气，增加压载系统的浮力，将承载系统浮出水面；然后，打开外网笼侧面的网门，取出内网笼；关上外网笼网门后，打开进水阀继续将承载系统沉入水下0.4-0.6m，然后关上进水阀，继续进行原位实验；重复多次后，海水和氧气已将有机玻璃密封箱充满，需打开出水阀将有机玻璃密封箱内的海水和气体排出，置换氧气瓶，然后关闭出水阀，再重新打开进水阀，将承载系统压入水下，继续进行后续实验；(5)打开内网笼的盖子，收集微塑料；首先，将收集网铺设到收集网架上，用夹子夹住，然后打开内网笼侧面的盖子，将其置于收集系统的不锈钢支撑架的支撑板上，用提前过滤好的清洁海水，冲洗内网笼外侧，在水流作用下，内网笼中的微塑料迅速被冲刷到收集网中，然后将收集网网底剪下，将聚集在收集网网底的微塑料连同剪下的收集网一起放入冻存管，密封好后，在冻存管上写好标记，迅速放入液氮罐速冻，将收集的微塑料样品带回实验室进行生物学分析；(6)收集样品的同时，监测微塑料投放区的水质特征，包括温度、溶解氧、pH、盐度，并收集一定体积水样带回实验室进行营养盐含量分析，将所测水质指标与不同类型微塑料中的生物特征分析结果相结合，进行微塑料生态位结构特征与养殖区环境因子的响应分析，计算微塑料类型以及环境因子与微塑料生态位结构特征的相关性，确定影响其结构特征的主导因素。本专利技术海水微塑料生态位原位研究实验装置及其使用方法，通过营造与自然海水水温、盐度、pH和营养盐等环境参数一致的实验条件，利用锚定系统、承载系统和压载系统将不同类型的微塑料置于海洋环境中，进行原位实验，保证了研究对象和研究条件的确定性，实验时间的一致性，克服了现场调查收集微塑料材质、形状和大小的不确定性和复杂，以及实验室条件下难以还原真实海洋环境的缺点。同时，该装置中的压载系统实现了承载系统的自动上浮和下沉，方便了样品的投放和采集。另外，收集系统将内网笼牢固支撑在支撑架上，克服了船上操作协调性不好的缺点，实现了微塑料样品的快速收集，这一原位装置的应用为分析微塑料生态位特征，及其与环境因子相关性提供了重要保障。附图说明下面通过实施例结合附图对本专利技术海水微塑料生态位原位研究的实验装置及其使用方法作进一步说明：图1为本专利技术的锚定系统、承载系统和压载系统的结构示意图：1-锚、2-锚链、3-绳索、4-外笼、5内笼、6压载舱、7-内置氧气瓶8-电磁阀、9-第一电线、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海水微塑料生态位原位研究的实验装置,其特征在于它包括锚定系统、承载系统、压载系统和收集系统；锚定系统连接承载系统，压载系统连接在承载系统上方；收集系统用于收集获得的样品；所述锚定系统包括锚、锚链和绳索，锚链两端分别连接锚和绳索，绳索连接承载系统；所述承载系统包括外网笼和内网笼；内网笼放置在外网笼内；所述压载系统包括一个连接在承载系统上方的有机玻璃密封箱，有机玻璃密封箱上设有进水阀和排水阀，有机玻璃密封箱内设置有氧气瓶、电磁阀、第一电线、控制板和第二电线，有机玻璃密封箱外设置有连接浮漂的电磁开关，电磁阀固定在氧气瓶的出气口处，由电磁开关控制氧气瓶出气口的开闭，第一电线连接电磁阀和控制板，第二电线一端连接控制板，另一端连接电磁开关，通过电磁开关的开或闭，协助承载系统上浮或下沉。

【技术特征摘要】
1.一种海水微塑料生态位原位研究的实验装置,其特征在于它包括锚定系统、承载系统、压载系统和收集系统；锚定系统连接承载系统，压载系统连接在承载系统上方；收集系统用于收集获得的样品；所述锚定系统包括锚、锚链和绳索，锚链两端分别连接锚和绳索，绳索连接承载系统；所述承载系统包括外网笼和内网笼；内网笼放置在外网笼内；所述压载系统包括一个连接在承载系统上方的有机玻璃密封箱，有机玻璃密封箱上设有进水阀和排水阀，有机玻璃密封箱内设置有氧气瓶、电磁阀、第一电线、控制板和第二电线，有机玻璃密封箱外设置有连接浮漂的电磁开关，电磁阀固定在氧气瓶的出气口处，由电磁开关控制氧气瓶出气口的开闭，第一电线连接电磁阀和控制板，第二电线一端连接控制板，另一端连接电磁开关，通过电磁开关的开或闭，协助承载系统上浮或下沉。2.根据权利要求1所述的一种海水微塑料生态位原位研究的实验装置,其特征在于所述外网笼为一个80cm×60cm×60cm矩形不锈钢网笼，外网笼孔径为6cm，矩形外网笼上面设有能够自由开合的一面网门；所述内网笼为不锈钢材料制成的圆柱型网笼，内网笼直径为8cm，内网笼高为15cm，内网笼孔径为0.5mm、1mm、2mm或5mm，在内网笼的外侧也设置有一个能够自由开合的盖子。3.根据权利要求1所述的一种海水微塑料生态位原位研究的实验装置,其特征在于所述有机玻璃密封箱的规格为长80cm，宽60cm，高60cm。4.根据权利要求1所述的一种海水微塑料生态位原位研究的实验装置,其特征在于所述收集系统包括支撑板、收集网、收集网架和支撑架；支撑架为圆台型不锈钢架，支撑架底部直径30cm，支撑架顶部直径10cm，高30cm，支撑架内部上端具有斜向下的不锈钢支撑板，支撑板在收集样品时起到支撑内网笼的作用；支撑架内设置有不锈钢收集网架，收集网架为圆柱型，收集网自由放置在收集网架上，收集网的孔径为0.2mm。5.权利要求1所述海水微塑料生态位原位研究的实验装置的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)打开承载系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雪梅，陈碧鹃，夏斌，李秋芬，张艳，朱琳，赵信国，曲克明，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院黄海水产研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37