【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种分组泥沙的生物膜采样方法及分组泥沙的采样装置，属于生物膜分析。
技术介绍
1、在水生系统中，微生物多以附着态存在，通过水动力和自身作用初步附着在固体基底上，并进一步通过分泌胞外聚合物(即代谢产物)加强对基底的附着作用，微生物和胞外聚合物所构成的复杂结构被称为生物膜。生物膜普遍存在于水体中的泥沙等固体表面，从组成看，主要包括微生物(藻类、真菌、细菌以及原生动物等)和胞外聚合物(蛋白质、多糖和核酸等构成)。生物膜的组成和结构在各种生物和生态过程中起着至关重要的作用，包括有机物分解、碳循环、固氮、硫酸盐还原等。因此，生物膜会通过有机物的生产和分解、营养物质的吸收和循环以及污染物的吸收和处理，影响各种过程和功能。但随着生物膜的死亡和脱落，污染物质又会重新进入天然水体。生物膜比其他水生结构发展得更快，生命周期更短，可以作为流域环境健康的指标，因此，加强对生物膜的研究对于河流健康具有指导意义。
2、在水环境中泥沙为微生物的聚集提供了有利条件，与其他环境相比具有更加系统的多样性。在不同的基质类型中，如鹅卵石、细小的沉积物或水生植物和大型藻类，形成了固有的不同的微生物生物膜群落。根据1994年水利部颁发的《河流泥沙颗粒分析规程》，河流泥沙分类如表1所示。
3、表1河流泥沙分类
4、
5、不同粒径大小的泥沙在河流中运动的形式不同。较粗的颗粒沿河底推移前进，碰撞的机会较多，碰撞时动量较大。较细的颗粒随水流悬浮前进，碰撞的机会较少，碰撞时动量较小。泥沙粒径的大小不同，其生物膜的组成具有
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种分组泥沙的生物膜采样方法，对不同河床不同粒径大小的泥沙进行测量和生物膜采样，可减少泥沙沉积对生物膜采集的干扰，以满足对不同粒径大小泥沙附着生物膜细菌群落结构研究的需要。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种上述分组泥沙的采样装置，可大大提高检测和采样的效率。
3、实现本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种分组泥沙的生物膜采样方法，包括以下步骤：
4、s1：采集河床泥沙，测量其粒径，根据泥沙的粒径值和小于该粒径的泥沙重量占总泥沙重量的百分比数据，绘制泥沙粒径级配曲线，根据泥沙粒径级配曲线中得到特征粒径值d25、d50、d75和d100；
5、其中：d25：泥沙重量占总泥沙重量的百分比25％时的粒径最大值；d50：泥沙重量占总泥沙重量的百分比50％时的粒径最大值；d75：泥沙重量占总泥沙重量的百分比75％时的粒径最大值；d100：泥沙重量占总泥沙重量的百分比100％时的粒径最大值；
6、将泥沙粒径分为四组：a组粒径<d25；b组d25≤粒径<d50；c组d50≤粒径<d75；d组d75≤粒径<d100；
7、s2：根据d25、d50、d75和d100分别计算a、b、c和d组的起动流速，对应的起动流速分别为u1、u2、u3和u4；以ua、ub、uc和ud分别作为a、b、c、d组泥沙采样点的流速以选择对应的采样点，ua<u1，u1≤ub<u2，u2≤uc<u3，u3≤ud<u4；
8、s3：在采样点采集泥沙，测量其粒径，并采集生物膜样本进行保存。
9、进一步地，s1和s3中，泥沙粒径的计算公式为：式中，a为泥沙的长轴，b为泥沙的中轴，c为泥沙的短轴。
10、进一步地，s2中，起动流速的计算公式如下：
11、
12、式中，u为起动流速；h为水深；d为特征粒径值；ρs为泥沙密度2650kg/m3；ρ为水密度1000kg/m3。
13、进一步地，s3中，粒径≥2mm的泥沙以无菌刮刀在泥沙颗粒表面刮取相同面积的生物膜；粒径＜2mm的泥沙颗粒以胶头滴管对泥沙表面的生物膜进行收集。
14、进一步地，s3中，对生物膜样本进行封存：聚乙烯试管冷藏和遮光运送，在-80℃的条件下保存。
15、实现本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种分组泥沙的采样装置，用于实现所述的分组泥沙的生物膜采样方法，包括第一模块、第二模块和第三模块；第一模块用于对泥沙进行采集并测量粒径；第二模块用于计算特征粒径值d25、d50和d75并将泥沙粒径分组和计算起动流速；第三模块用于采集生物膜样本。
16、进一步地，通过测量装置对泥沙的粒径进行测量；粒径测量装置包括测量架和摄影设备；测量架包括升降支架和设置在升降支架上的测量台；测量台上设有刻度；摄影设备设置在测量台上方并对测量台进行摄影。
17、进一步地，测量架上还设有水准气泡。
18、进一步地，摄影设备通过活动支架架设在测量台上。
19、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
20、1、本专利技术的采样方法在流速小于河床泥沙起动流速的地点进行采样，水体中的泥沙无法起动，因此可以采集到对应的泥沙；
21、2、本专利技术的采样方法将泥沙粒径进行分组，可以广泛应用于各种床沙级配河道的采样工作中，减少混合粒径采样对于生物膜组成分析结果带来的误差，以满足对不同粒径大小泥沙附着生物膜细菌群落结构研究的需要；
22、3、本专利技术的分组泥沙的采样装置通过在野外拍照，回实验室处理，通过软件读取后计算平均粒径，可大大提高检测和采样的效率。
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1.一种分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于，S1和S3中，泥沙粒径的计算公式为：式中，a为泥沙的长轴，b为泥沙的中轴，c为泥沙的短轴。
3.如权利要求1所述的分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于，S2中，起动流速的计算公式如下：
4.如权利要求1所述的分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于，S3中，粒径≥2mm的泥沙以无菌刮刀在泥沙颗粒表面刮取相同面积的生物膜；粒径＜2mm的泥沙颗粒以胶头滴管对泥沙表面的生物膜进行收集。
5.根据权利要求1所述的分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于：S3中，对生物膜样本进行封存：聚乙烯试管冷藏和遮光运送，在-80℃的条件下保存。
6.一种分组泥沙的采样装置，用于实现如权利要求1所述的分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于，包括第一模块、第二模块和第三模块；所述第一模块用于对泥沙进行采集并测量粒径；所述第二模块用于计算特征粒径值d25、d50和d75并将泥沙粒径分组和计算起动流速；所述第三模块用于采集生物膜样本。p>
7.根据权利要求6所述的分组泥沙的采样装置，其特征在于，通过测量装置对泥沙的粒径进行测量；所述粒径测量装置包括测量架和摄影设备；所述测量架包括升降支架和设置在升降支架上的测量台；所述测量台上设有刻度；所述摄影设备设置在测量台上方并对测量台进行摄影。
8.根据权利要求7所述的分组泥沙的采样装置，其特征在于，所述测量架上还设有水准气泡。
9.根据权利要求7所述的分组泥沙的采样装置，其特征在于，所述摄影设备通过活动支架架设在测量台上。
...【技术特征摘要】
1.一种分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于，s1和s3中，泥沙粒径的计算公式为：式中，a为泥沙的长轴，b为泥沙的中轴，c为泥沙的短轴。
3.如权利要求1所述的分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于，s2中，起动流速的计算公式如下：
4.如权利要求1所述的分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于，s3中，粒径≥2mm的泥沙以无菌刮刀在泥沙颗粒表面刮取相同面积的生物膜；粒径＜2mm的泥沙颗粒以胶头滴管对泥沙表面的生物膜进行收集。
5.根据权利要求1所述的分组泥沙的生物膜采样方法，其特征在于：s3中，对生物膜样本进行封存：聚乙烯试管冷藏和遮光运送，在-80℃的条件下保存。
6.一种分组泥沙的采样装...
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