一种野外花粉收集装置以及花粉收集与处理方法与流程

本发明涉及一种花粉收集装置，具体地说是一种野外花粉收集装置以及花粉收集与处理方法。

背景技术

空气花粉分析是研究自然环境中现代植物花粉在空气中散布及传播机制，建立花粉与植被之间的定量关系的学科，广泛应用在第四纪孢粉学、大气环境科学、植物地理学、植物生态学、古气候学等领域。利用在空气中收集到的花粉样品进行实验分析和显微镜下鉴定，可研究现代花粉谱中主要花粉类型的空间分布规律、花粉散布、搬运和沉积机制，建立现代花粉—植被—气候定量关系数学模型，尤其在西北干旱半干旱地区，沙漠广布，植被生态系统极其脆弱，通过空气花粉分析去探讨生物多样性对气候变化的响应机制，从而研究全球气候变化，定量恢复古植被与古气候，预测未来气候变化趋势。

目前已有的空气花收集和分析方法有：（1）专用设备（大气样本采集仪），太复杂昂贵，不适宜在野外大自然中安装使用；（2）简易装置（类似普通的矿泉水瓶），在野外使用时经常出现丢失和遭到动物的破坏；（3）风标式风空气花粉收集器，是当前野外最为广泛采常用的方法，它是一种用硅油浸泡晾干的多层棉网制作成收集网，安装在一个风标装置中，虽然这种用硅油泡过的收集网耐雨淋和阳光暴晒，但是由于硅油不溶于水，获取的样品在分析时需要用浓硫酸浸泡4小时直至棉滤网完全分解后，水洗中性后再加盐酸，再水洗至中性才能提取花粉，这种分析方法不仅在多次水洗中丢失花粉，而且在分析过程中必须在有通风橱的实验里进行，易对人体造成伤害并造成废酸的环境污染。

目前的科学研究中，常使用的是风标式空气花粉采集器（专利申请号201410142611.x），风标式空气花粉收集装置所收集的样品实验分析流程为：取滤网1/2进行处理，另将1/2保留以备检验；将1/2滤网放入烧杯中，加50ml浓h2so4浸泡4小时，至滤网完全分解；用蒸馏水洗至中性，将沉淀物倒入塑料杯中，加20mlhf。放置通风橱中过夜，再水洗至中性；加20%hcl100ml，煮沸5分钟，水洗至中性；加10%naoh150ml，煮沸5分钟，水洗至中性；混合液处理，离心、水洗、加定量甘油，以备镜鉴定。但是该装置和方法在实际应用中仍存在多方面的不足之处：（1）需要安装一定的高度才能保证风力及风向的稳定性；（2）在无风或风力小的情况下不能收集到足够的样品量；（3）遇到风沙大的特殊天气，瞬间就会把浸有硅油的纱网封堵，导致之后的花粉无法再收集，无法精确计算通过收集网的大气通量；（4）采集网是用硅油溶液浸泡的4-6层医用棉质纱布叠加制作，忽略了对风的阻力影响，实际通风效果差；（5）收集到样品的棉网在实验室分析处理时，需用浓硫酸溶蚀棉网提取流程复杂、难度大、丢失率高、数据误差大，且处理过程中必须在有通风橱的实验里进行，强酸易对人体造成伤害并造成废酸的环境污染。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种野外花粉收集装置以及花粉收集与处理方法，以解决现有技术受环境影响大、数据误差大的问题。

本发明是这样实现的：一种野外花粉收集装置，包括支架、通风管、控制器、轴流风机、收集网筛、过滤网以及防雨罩；所述通风管竖直设置于所述支架上，用于气体流通以及安装各组件；所述轴流风机安装在所述通风管内的下部，用于驱动空气向下流动，从而将外界空气从所述通风管的上端口吸入；所述收集网筛设置于所述通风管内的上部，用于粘附收集通过通风管的气流中的花粉；所述过滤网设置于所述通风管的上方，与所述通风管的上端口相连接，用于滤除进入通风管的空气中大于花粉粒径的杂质；所述防雨罩设置于所述过滤网的上方，用于防止雨水等进入通风管；所述控制器用于为所述轴流风机提供电力以及控制通风时间。

所述收集网筛的材质为尼龙网且经过甘油浸泡后掠干。

所述通风管为多节插接式结构，所述收集网筛插接在两节通风管之间。

所述轴流电机插接在两节通风管之间。

所述控制器包括定时器与电源，所述定时器用于控制轴流电机的启停时间和周期，所述电源为所述轴流风机提供电能。

所述通风管的下端口密封，且在所述通风管的底部开有排气口。

本发明还公布了一种花粉收集与分析方法，包括以下步骤：

a.在野外设置权利要求1所述的花粉收集装置；

b.控制器控制轴流风机运转，使外界空气进入通风管，过滤网将粗粒径杂质过滤后收集网筛将花粉吸附收集；

c.待轴流风机运转设定周期后，将收集网筛取下；

d.将从花粉收集装置上取下的收集网筛放入超声波清洗机中用纯净水超声5分钟；

e.将超声后的混合液沉淀8小时以上；

f.将沉淀后溶液的上层清液抽取，剩下混有花粉的浑浊液；

g.将剩余的浑浊液倒入试管用离心机进行脱水后即可在生物光学显微镜下进行观察分析。

在f步骤中抽取上层清液时使用的是橡胶软管。

本发明的优点是：

（1）不受采样点天气变化的影响，采用风扇主动定时吸入式的方法，排除了受外来气流的干扰，根据仪器测定排气口排风量，结合风扇工作时间计算，有利于精确计算采集的气体体积，保证了空气花粉浓度的定量化计算的精度；

（2）设备轻便易于野外安装，不受采集点环境的限制，整个采集装置高度1米左右，便于野外运输、安装；

（3）成本低，可高密度设置取样点，为大数据库建设所需资料提供了技术支撑；

（4）根据空气花粉的粒径大小，设计采用经甘油浸泡的单层尼龙网材质制作收集网筛，筛孔直径为7微米，同时在通风管的上端安装了过滤网，过滤网是一个金属材质的粗筛（铜质或不锈材料），孔径在150微米，有效地将空气中的树叶、羽毛、粉尘等过滤，避免堵塞尼龙的收集网筛；

（5）由于本装置避免了雨淋和阳光照射，网筛无需再用硅油去浸泡，直接采用易容于水的甘油浸泡尼龙网后晾晒制作，通风效果好，网眼又保证能粘附花粉，又便于实验室分析提取，既省时省力又提高了研究数据精度。克服了原有风标式收集网用硅油浸泡后在实验室用浓硫酸腐蚀处理流程复杂、难度大、效果差的缺点；

（6）本发明装置所需的电能只需要几节南孚电池即可提供，简单高效，节约成本，定时器采用间歇式振荡充放电工作模式，可灵活设定采集时间间隔和周期（在降雨稀少西北干旱区可设计为太阳能电池供电）；

（7）本发明装置的收集网筛部分与上面防雨罩和过滤网部分以及下面轴流风机部分是直接插接在通风管上的，可以很方便的安装和拆卸，能够多次重复使用；

（8）本发明的花粉收集和处理方法克服了原有风标式收集网用硅油浸泡后在实验室用浓硫酸腐蚀处理流程复杂、难度大、效果差的缺点，既省时省力又提高了研究数据的精度。

本发明的设计在各大科研机构及高校学科研究中应用前景极好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、底座；2、立柱；3、通风管；4、控制器；5、轴流风机；6、收集网筛；7、过滤网；8、防雨罩；9、排气口。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括支架、通风管3、控制器4、轴流风机5、收集网筛6、过滤网7以及防雨罩8。

其中支架包括底座1和立柱2，在底座1上安装配重以使装置稳定，立柱2竖直安装在底座1上，通风管3竖直安装在立柱2的上端。支架也可以为三脚架，能够适应各种地形。支架的高度可以调节，从而调节通风管3上端口的高度。

通风管3竖直设置于支架上，用于气体流通以及安装各组件。轴流风机5安装在通风管3内的下部，用于驱动空气向下流动，从而将外界空气从通风管3的上端口吸入。收集网筛6设置于通风管3内的上部，用于将通过通风管3的气流中的花粉粘附收集。通风管3为多节插接式结构，通风管3分为上、中、下三节，收集网筛6插接在上、中两节通风管3之间，轴流电机插接在中、下两节通风管3之间，过滤网7插接在通风管3的上端口，过滤网7插接在上节通风管3的上端口内，过滤网7、收集网筛6以及轴流风机5都能很方便的拆卸以及安装，为更换或清洗提供了方便。

过滤网7设置于通风管3的上方，与通风管3的上端口相连接，用于将空气中大于花粉粒径的杂质过滤掉。防雨罩8设置于过滤网7的上方，用于防止雨水等进入通风管3。过滤网7是圆筒状的，其下端插接在通风管3的上端口内，其上端与防雨罩8焊接在一起，使气流只能从过滤网7的网眼通过，保证了其过滤性能。

控制器4用于为轴流风机5提供电力以及控制通风时间。控制器4可以安装在通风管3的内部，也可以安装在通风管3的外部或支架上，为了防止其淋雨短路，最好是设在通风管3的内部。控制器4包括定时器与电源，定时器用于控制轴流电机的启停时间和周期，电源为轴流风机5提供电能。轴流电机所需的电能只需要几节南孚电池即可提供，简单高效，节约成本，在降雨稀少西北干旱区可设计为太阳能电池供电。定时器采用间歇式振荡充放电工作模式，可灵活设定采集时间间隔和周期。

收集网筛6的材质为尼龙网且是经过甘油浸泡后掠干的。因为在装置的顶部安装了防雨罩8，不仅能够使装置避免淋雨，同时还能够遮阳，网筛无需再用硅油去浸泡，直接采用易溶解于水的甘油浸泡尼龙网后晾晒制作，通风效果好，网眼又保证能粘附花粉，又便于实验室分析提取，既省时省力又提高了研究数据精度。

通风管3的下端口密封，且在通风管3的底部开有排气口9。因为采用轴流风机5主动定时吸入式的方法，排除了受外来气流的干扰，根据仪器测定排气口9排风量，结合风扇工作时间计算，有利于精确计算采集的气体体积，保证了空气花粉浓度的定量化计算的精度，不受采样点天气变化的影响。

根据空气花粉的粒径大小，设计采用经甘油浸泡的单层尼龙网材质制作收集网筛6，筛孔直径为7微米，同时在通风管3的上端安装了过滤网7，过滤网7是一个金属材质的粗筛（铜质或不锈材料），孔径在150微米，能够有效地将空气中的树叶、羽毛、粉尘等过滤，从而避免堵塞尼龙的收集网筛6。

本发明还公布了一种花粉的收集与处理方法，包括以下步骤：

a.在野外设置权利要求1所述的花粉收集装置；

b.控制器4控制轴流风机5运转，使外界空气进入通风管3，过滤网7将粗粒径杂质过滤后收集网筛6将花粉吸附收集；

c.待轴流风机5运转设定周期后，将收集网筛6取下；

d.将从花粉收集装置上取下的收集网筛6放入超声波清洗机中用纯净水超声5分钟；

e.将超声后的混合液沉淀8小时以上；

f.将沉淀后溶液的上层清液抽取，剩下混有花粉的浑浊液；

g.将剩余的浑浊液倒入试管用离心机进行脱水后即可在生物光学显微镜下进行观察分析。

其中，在f步骤中抽取上层清液时使用的是橡胶软管。本发明采用的收集网筛6经甘油浸泡，直接摘下来后到实验室在超声波清洗机用水清洗就能较好地分离花粉，然后再沉淀8小时后抽水，最后离心脱水，达到浓缩提取的目的，本装置的收集筛网可循环使用，本方法克服了原有风标式收集网用硅油浸泡后在实验室用浓硫酸腐蚀处理流程复杂、难度大、效果差的缺点，既省时省力同时又提高了研究数据的精度。