附着藻类分离取样装置、附着藻类含量计算系统及方法与流程

本发明属于环境监测设备领域，尤其是涉及一种附着藻类分离取样装置、附着藻类含量计算系统及方法。

背景技术：

工业革命以来，人类活动将大量氮、磷等营养物质排放进入地表水体，导致湖泊富营养化。富营养化条件下，湖泊沉水植物大量消亡、浮游藻类过量生长，并爆发蓝藻水华，已经成为全球重要的生态灾难。研究表明富营养化条件下附着藻类过量增殖，是沉水植物大量消亡的重要机制。附着藻类与沉水植物的关系十分复杂：贫营养条件下二者相互促进，附着藻类缓冲不良外界环境对沉水植物的负面影响、沉水植物为附着藻类提供营养；富营养条件下，附着藻类覆盖沉水植物叶片形成遮阴效应、抑制沉水植物光合作用。

附着藻类取样是评估其与沉水植物相互作用的基础。目前附着藻类取样多采用人工手动操作，将附着藻类与沉水植物叶片或其他附着基质分离，包括软毛刷取样、摇晃取样两种方法。现有取样方法存在取样效率低、分离不彻底、不同样品间容易相互污染等问题，导致附着藻类与沉水植物相互作用的研究误差较大、不同研究之间可比性不足，亟需发展统一、高效、精确的附着藻类取样方法。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在的技术问题，本发明在此的目的在于提供一种能够将附着藻类与沉水植物叶片或其他附着基质彻底分离，且取样效率高的附着藻类分离取样装置。

为实现本发明的目的，在此提供的附着藻类分离取样装置包括取样槽和超声波发生器，所述取样槽用于放置附着基质和蒸馏水；所述超声波发生器，用于向所述取样槽自动发送超声波，利用超声波清洗原理，将附着藻类从附着基质上分离，并进入蒸馏水形成藻液。

本发明提供的附着藻类分离取样装置还包括蒸馏水桶和小型抽水泵，所述蒸馏水桶通过第一水管与所述取样槽连通，所述小型抽水泵，用于将所述蒸馏水桶中的蒸馏水抽到所述取样槽中。通过蒸馏水桶和小型抽水泵实现了自动注水功能，通过小型抽水泵还可以控制注入量以及注水时间。

本发明提供的附着藻类分离取样装置还包括取样瓶和真空抽气泵，所述取样瓶通过第二水管与所述取样槽连通，用于存放取样后的藻液，所述真空抽气泵通过抽气管与所述取样瓶连通，通过抽真空作用在所述取样瓶中造成低压条件，从而将分离后的藻液抽取到取样瓶中。

通过取样瓶和真空抽气泵可以将取样槽取样后的藻液进行保存，便于存放；真空抽气泵抽真空在取样瓶中造成低压条件，实现了自动将取样槽中的藻液抽入取样瓶，更进一步提高了取样效率。

本发明在此的第二个目的在于提供一种附着藻类含量计算系统，该系统包括：

取样装置，用于将附着藻类从附着基质上分离，形成藻液；

扫描装置，用于扫描附着基质生成图片，并自动计算附着基质面积；

数据计算终端，用于存取所述扫描装置扫描到的附着基质图片和面积，并根据取样装置取样过程的用水量、取样装置得到的藻液浓度以及附着基质面积计算附着藻类的含量；

所述取样装置为本发明提供的任何一种附着藻类分离取样装置。

本发明在此的第三个目的在于提供一种基于本发明所提供的附着藻类含量计算系统的附着藻类含量计算方法，该方法将待取样的附着基质平铺于取样装置的取样槽中；向取样槽中注入一定量的蒸馏水，记录注入蒸馏水的总体积v；附着藻类取样同时，扫描装置自动扫描附着基质生成图片，并计算附着基质面积s；每次注入蒸馏水，均根据设定好的取样时间，向取样槽发送超声波，利用超声波清洗原理，将附着藻类从附着基质上分离，并进入蒸馏水形成藻液；藻液中的附着藻类浓度为c，附着基质上附着藻类含量通过以下公式计算：

h＝v×c/s(1)

其中h为附着基质上附着藻类含量，单位为：mg/cm²，v为总计注入的蒸馏水体积，单位为：l，c为藻液中的附着藻类浓度，单位为：mg/l，s为附着基质面积，单位为：cm²。

本发明的有益效果是：本发明提供的附着藻类分离取样装置通过取样槽放置附着基质和蒸馏水，超声波发生器向取样槽自动发送超声波，利用超声波的清洗原理，将附着藻类从附着基质上洗脱至蒸馏水中，实现了附着藻类与附着基质的彻底分离，分离速率快，提高了取样效率；同时解决了传统取样方法中使用毛刷直接接触附着基质导致不同样品间容易互相污染的问题。

本发明提供的计算系统既实现了附着藻类与附着基质的自动分离取样，又实现了附着藻类含量自动计算。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明提供的附着藻类分离取样装置的整体结构示意图；

图2为本发明提供的取样系统的结构示意图；

图3为本发明提供的进水系统的结构示意图；

图4为本发明提供的抽滤系统的结构示意图；

图5为本发明提供的附着藻类含量计算系统的整体结构示意图；

附图中：1-取样系统，2-进水系统，3-抽滤系统，4-取样装置，5-扫描装置，6-数据计算终端，7-数据线，11-取样槽，12-超声波发生器，13-进水口，14-出水口，15-白色盖板，16-数据接口，21-蒸馏水桶，22-小型抽水泵，23-第一水管，31-真空抽气泵，32-抽气管，33-第二水管，34-取样瓶。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能会夸大部分元件的尺寸或加以变形。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、元件等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法或者操作以避免模糊本公开的各方面。

参照图1所示，本文提供的附着藻类分离取样装置包括以下功能部件：

取样系统1，用于将附着藻类从附着基质上分离出来。如图2所示，取样系统1包括取样槽11、超声波发生器12、进水口13和出水口14。其中取样槽11为带刻度的水槽，便于定量；取样槽11是附着藻类取样的场所，用于放置沉水植物叶片等附着基质和蒸馏水；取样槽11底部透明，四周侧面不透明，取样槽11的顶部设置有白色盖板15，能够完全盖住取样槽口。超声波发生器12位于取样槽11周边，用于向取样槽11自动发送超声波，利用超声波的清洗原理，将附着藻类从附着基质上洗脱至蒸馏水中，实现附着藻类分离。进水口13位于取样槽11的侧面，连接进水系统2；出水口14位于取样槽11与进水口13相对的侧面，连接抽滤系统3。

进水系统2，包括蒸馏水桶21和小型抽水泵22。如图3所示，利用第一水管23将蒸馏水桶21与取样系统的进水口13相连接，利用小型抽水泵22将蒸馏水桶21中的蒸馏水抽到取样系统的取样槽11中，实现向装置自动供应蒸馏水。

抽滤系统3，包括真空抽气泵31、抽气管32和取样瓶34。如图4所示，取样瓶34通过第二水管33连接取样系统的出水口14，抽气管32连接取样瓶34和真空抽气泵31，利用真空抽气泵31使取样瓶34中造成低压条件，使取样槽11中的藻液抽滤出取样槽11收集到专用取样瓶34中。

该附着藻类分离取样装置的工作流程为：1.将待取样的附着基质平铺于取样槽中；2.根据设定好的进液量，由进水系统分三次自动向取样槽中注入一定量的蒸馏水；3.每次注入蒸馏水，均根据设定好的取样时间，向取样槽发送超声波，利用超声波清洗原理，将附着藻类从附着基质上分离，并进入蒸馏水形成藻液；4.每次注入蒸馏水、附着藻类分离完成后，开启抽滤系统，将藻液抽滤出取样槽，收集到专用取样瓶中，完成分离取样。

本文中，抽滤系统3中取样瓶34的瓶口处可以根据情况设置滤膜，用于将藻液中的附着藻类从藻液中分离出来；通过滤膜可以将附着藻类固定到滤膜上，将抽滤后不含附着藻类的抽滤液收集到专用取样瓶34中。当然也可以不设置滤膜。

本文提供的附着藻类分离取样装置可以单独应用于对附着藻类的分离取样，实现附着藻类自动取样分离，也可以与其它设备构成附着藻类含量计算系统，如图5所示，本文提供的附着藻类含量计算系统包括：

取样装置4，用于将附着藻类从附着基质上分离，形成藻液；

扫描装置5，用于扫描附着基质生成图片，并自动计算附着基质面积s；

数据计算终端6，用于存取扫描装置5扫描到的附着基质图片和面积s，并根据取样装置4取样过程的用水量v、取样装置4得到的藻液浓度c以及附着基质面积s计算附着藻类的含量；

其中，取样装置4为本文提供的附着藻类分离取样装置。

扫描装置5位于取样槽11底部，用于扫描附着基质生成图片，并利用程序自动计算附着基质面积s，取样槽11上设置有与扫描装置5通信连接的数据接口16，通过数据接口16和数据线7将扫描装置5生成的附着基质图片和附着基质面积s导出到数据计算终端6进行保存。

本文提供的附着藻类含量计算系统的工作流程为：1.将待取样的附着基质平铺于取样槽中；2.根据设定好的进液量，由进水系统分三次自动向取样槽中注入一定量的蒸馏水，注入蒸馏水总体积为v；3.附着藻类取样同时，扫描装置自动扫描附着基质，并计算附着基质面积s，将扫描的图片和计算结果通过数据线自动存储到数据计算终端上；4.每次注入蒸馏水，均根据设定好的取样时间，向取样槽发送超声波，利用超声波清洗原理，将附着藻类从附着基质上分离，并进入蒸馏水形成藻液；5.每次注入蒸馏水、附着藻类分离完成后，开启抽滤系统，将藻液抽滤出取样槽，收集到专用取样瓶中，藻液中的附着藻类浓度为c；6.数据计算终端根据蒸馏水总体积为v、附着藻类浓度c和附着基质面积s计算附着藻类含量，附着藻类含量计算公式为：h＝v×c/s,，其中h为基质附着藻类含量(mg/cm²)、v为总计注入的蒸馏水体积(l)、c为藻液中的附着藻类浓度(mg/l)、s为附着基质面积(cm²)。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。