一种实验室模拟海洋酸化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验室研宄用辅助系统，尤其涉及一种模拟海洋酸化的研宄系统。
【背景技术】
[0002]CO2是人类活动产生的最主要的温室气体之一，且人类正在通过化石燃料的燃烧及其他活动持续向大气中输入大量的co2。海洋吸收的CO2对于缓解全球变暖起着重要的作用，但是它破坏了海洋自身碳酸盐的化学平衡，导致海水酸度增加。这种由于海洋吸收了大气中人为CO2引起的海水酸度增加过程，被称为海洋酸化(Ocean Acidificat1n，0A)。与工业革命前相比，表层海水的pH平均值从工业革命开始时的8.2下降到目前的8.1，据政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测，到本世纪末，海水pH值将再降低0.3?0.4个单位，即海水中H+浓度将增加约I?1.5倍，到2250年，pH值会再降低0.7个单位。
[0003]2003年，海洋酸化(Ocean Acidificat1n)这一术语第一次出现在《Nature》杂志中。大气中CO2体积分数持续升高，导致海洋吸收CO2 (酸性气体)的量不断增加，海水pH值下降，这种由大气CO2体积分数升高导致的海水酸度增加的过程被称为海洋酸化。从工业革命以来，海洋大约吸收了三分之一的人为排放的二氧化碳，使表层海水的pH平均值从工业革命开始时的8.2下降到目前的8.1，据政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测，到2100年，海水pH平均值将因此下降约0.3?0.4，至7.8或7.9，到那时，海水酸度将比工业革命开始时约大100%?150%。
[0004]海洋酸化通过影响海洋生物的生存和发展，进而影响到海洋生态系统的稳定，同时也会对人类的海洋经济产生影响。鉴于海洋酸化对海洋环境造成如此大的危害及目前国内外对于海洋酸化研宄还相对有限，因此现在需要一种能够对海洋酸化进行研宄的实验方法或实验装置。目前，国内外获得实验室模拟海水酸化实验的方法主要有PH实时监控和二氧化碳(CO2)分压调节法。其中pH实时监控通过特定程序将计算机、pH监控装置和0)2解压阀连接，以实现实验海水PH值的自动化调节，这种方法虽然具有全自动化、节省人力、操作方便等优点，但PH实时监控体系的建立需要设计专门的程序，同时实验设备复杂，因此其费用相对较高。而CO2分压调节的方法主要有两种，一种是将纯0)2直接通入培养海水中，当达到要求的PH之后进行封闭培养，该方法有操作简单、方便、快捷等优点，但是无法保证实验过程pH值的稳定性。而另一种是将纯0)2气体和空气按一定比例混合后，连续通入培养海水以实现酸化条件，该方法有可维持体系PH值不变，操作简单的优点，但是需要预先制备不同CO2浓度的气体，且在通气过程中需要对海水进行不断的搅拌，这样会对所培养生物的生长、发育造成人为的机械损伤。因此现在需要一种能够解决上述问题的新型实验室模拟海水酸化装置或系统。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单、躁音小和运行稳定的实验室模拟海洋酸化系统。
[0006]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:该实验室模拟海洋酸化系统，其特征在于:包括实验培养箱系统，0)2供气系统，供水系统，水净化系统和水体加热装置，所述实验培养箱系统包括有至少一个养殖槽，所述供水系统包括有储水箱、抽水泵和供水管线，所述水体加热装置包括设置在所述储水箱内的加热棒以及设置在每个养殖槽内的温度计，而所述0)2供气系统包括用于存储CO 2的CO 2气瓶、对CO 2浓度进行自动调节的CO 2加富器、供气管线以及设置在每个养殖槽内的环形纳米曝气管，所述CO2加富器能实现对每个养殖槽持续均匀地泵入特定浓度的0)2气体以达到酸化水体的目的，而所述的水净化系统设置在所述实验培养箱系统和供水系统中间，以使得所述储水箱中的水由抽水泵经由供水系统的进水管输送到每个养殖槽内，再经所述水净化系统处理后回流入所述储水箱中，以实现净化水体的目的。
[0007]进一步地，每个所述养殖槽上设置有出水口，各出水口均与所述供水系统供水管线的第一出水管相连，而所述第一出水管均向上弯折有高度，此高度与所述养殖槽内的水面高度相同。利用“U形连通管”原理，使得第一出水管两端的水位保持相平，以控制所述实验培养箱内的养殖槽水面高度恒定。
[0008]进一步地，各个所述出水口通过三通管接件与各自的第一出水管相连，所述三通管接件包括竖直的主体，所述主体的上下分别开有第一开口和第二开口，所述第一开口连接所述第一出水管，而所述第二开口则连接有用于排污的阀门，所述主体的中部内径均大于第一开口处和第二开口处的内径而形成缓冲腔，所述主体的侧壁设有一个与主体缓冲腔相通的支管，所述支管上设置有用于套设在所述出水口上的第三开口。为了防止从实验培养箱系统中流出的水至第一出水管时会产生漩流，并增加噪声，在实验培养箱系统中养殖槽的出水口与第一出水管之间通过三通管接件相接，由于三通管接件的设计中主体中部的内径均大于第一开口处和第二开口处的内径而形成缓冲腔，从支管流出的水会先在整个三通内形成循环，再慢慢地进入与第一开口相连的第一出水管，进而降低噪声的产生，另外，在实验培养箱系统排污清洗时可开启阀门进行排污。
[0009]进一步地，所述供水系统的进水管为设置在每个养殖槽上方的注水管，所述注水管上套设有能伸入至所述养殖槽内水面下方的喷嘴。所述注水管上加装有加长的喷嘴，该喷嘴伸入至实验培养箱系统中养殖槽内的水面以下，以达到所述供水系统的进水管处水流静音的效果。
[0010]同样地为达到储水箱上方第二出水管处水流静音效果，所述储水箱上方设置有至少一个所述供水系统的第二出水管，所述第二出水管的出水端设置在储水箱的水面以下。
[0011]进一步地，每个所述养殖槽的底部铺设有2?5cm的海沙，且每个养殖槽被分隔板分隔成有至少一个实验格，所述每个养殖槽的出水口前设有挡砂板，所述挡砂板的高度与所述每个实验格的高度相等或所述挡砂板的高度为所述每个实验格高度的1/2?2/3，且所述挡砂板的下边开有透水口。挡砂板的设置是为了防止每个实验格里的海沙从出水口中流出。另外，由于每个养殖槽被分隔板分隔成有至少一个实验格，在每一个实验格里养殖适当数量的底栖类海洋生物(如，梭子蟹、贝类等)。
[0012]为进一步地防止养殖槽里的海沙从挡砂板的透水口中流出，所述透水口处设置有挡砂网。
[0013]进一步地，所述水净化系统包括有箱体及设置在所述箱体内的过滤装置，所述过滤装置由下至上分层设置有海沙、石英砂滤料、珊瑚砂和生化滤棉，所述生化滤棉内部空隙和表面固着有硝化细菌、枯草芽孢杆菌和藻类。通过海沙、石英砂滤料、珊瑚砂和生化滤棉构成的物理性过滤层，以将从实验培养箱系统里净化后的水作进一步的沉降作用，具有操作简单方便的特点。
[0014]进一步地，所述生化滤棉上方设置有紫外灯，所述紫外灯外套设有一管套，且所述管套上开有至少一个通孔。紫外灯可以对养殖筐中流出的水体进行杀菌消毒，且为了防止紫外灯外露对实验人员的伤害，在紫外灯外套设有一开有通孔的管套，管套中部开口与实验培养箱系统中养殖槽的第一出水管相连，通过以上紫外杀菌，物理沉降，过滤，生物降解多种方式将从实验培养箱系统里流出的水经过紫外灯消毒后再经通孔流出。
[0015]进一步地，所述实验培养箱系统、水净化系统和供水系统分别由上至下呈高低排列。其中，实验培养箱系统置于最高处，水净化系统位于中间，而储水箱置于最低处，位于储水箱中的抽水泵不断将水注入实验培养箱系统中的养殖槽，养殖槽中的水在重力的作用下流入水净化系统，通过净化系统净化后回流至储水箱中，且储水箱中的水由抽水泵经由进水口再输送到每个养殖槽的实验格里，实现持续的循环净化流动。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:本实用新型能够根据海洋酸化实验的要求，将CO2气瓶中储存的高浓度CO2经过减压阀减压输出，通过加湿瓶指示流量后，通入0)2加富器进气接口，由CO2加富器进行CO2浓度的自动调节，CO2加富器在运行时既已设定好实验所需的CO2浓度，通过气泵泵入自然空气，中和高浓度CO2以达到预设的CO 2浓度，然后由气泵通过出气接口持续稳定的泵出实验所需的0)2混合气体，使水体pH保持稳定，保证了实验结果的可靠性和可重复性，盘曲固定在实验培养箱系统中养殖槽内壁水面以下的环形纳米曝气管能够最大限度的将CO2气体与实验水体接触，并且纳米曝气管中涌出的气体所形成的气泡密集而又细小，避免了现有实验装置中的机械搅拌对实验对象造成的损伤，本实用新型在储水箱中加装加热棒，在自然水温无法达到实验要求时，可以通过加热棒加热达到所需的水温，且实验水体在与实验对象接触前完成升温，避免了实验对象与加热装置接触而造成的损伤，本实用新型还在实验培养箱系统中的养殖槽后加装水净化系统，水净化系统是通过紫外线，物理沉降，过滤，生物降解的多种方式净化实验水体，显著地提高了本实验室模拟海洋酸化的稳定性，同时也实现系统内水体持续地循环流动，避免了静水式实验培养箱经常出现的水体水质恶化未及时发现而造成的实验对象死亡，或频繁换水的繁琐操作，在视水体蒸发量，补充等量外源洁净自然海水的情况下，实现时长在一个月以内的实验周期稳定进行，本实验室模拟海洋酸化系统的循环水系统操作简单，便于管理，维护方便，并且它的制作工艺简单，制造成本低廉，且本系统运行噪音极小，适合实验室室内运行，因此它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场和科研前景十分广阔。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例的结构示意图；
[0018]图2为图1中A处的结构放大图；
[0019]图3为图1中B处的结构放大图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0021]如图1?3所示，本实验室模拟海洋酸化系统包括实验培养箱系统1，CO2供气系统2，供水系统，水净化系统7和水体加热装置，实验培养箱系统I包括有三个平行排列的养殖槽11，且每个养殖槽11内被两块分隔板12分隔成有三个独立的实验格13，在每一个实验格13里养殖适当数量的底栖类海洋生物(如，梭子蟹、贝类等)，每个养殖槽11的出水口111前设有高度与每个实验格13的高度相等的挡砂板14，挡砂板14的下边开有透水口，且透水口处设置有挡砂网，以防止养殖槽1