[发明专利]一种湿地水生态系统健康状况的模拟监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生态环境模拟监测装置，特别是关于一种模拟河湖湿地水生态系统，并且对模拟出的河湖湿地水生态系统的健康状况进行监测的装置。

背景技术

湿地被誉为“地球之肾”，其分布广泛，类型繁多，具有巨大的环境调节功能、广泛的生态功能和环境生态效益，是一种多功能的生态系统。在污水净化方面，湿地被认为是“天然的污水净化器”，越来越多的研究充分证实了湿地对污染物去除的重要作用。湿地对污染物的处理过程综合了物理、化学和生物的三重协同作用，在这个过程中微生物起着重要作用。微生物是环境中污染物的主要分解者，对于污染物在环境中迁移转化及去除影响很大。在自然界中，90％以上的微生物是以附着状态而不是以游离状态存在于生长环境中，微生物通常附着到固体基质表面形成生物膜。生物膜是一个开放的动力学系统，生物膜的形成和组分处于动态的变化中，水环境中各种成分在生物膜上发生着合成、聚结、转化、降解等作用，成为生物膜的一部分，但是部分生物膜也会脱落到水环境中成为新的污染源，因此生物膜的发育程度直接影响到湿地系统的处理效率。

湿地系统的健康与生物膜的生长状况有着密切的关系。监测和评价水生态系统的健康状况最直接和有效的方法就是对生态系统中的生物膜状态进行监测。在水生态系统中，生物膜作为微生物聚集的集合体处于上覆水和沉积物之间，可以综合反映水体和沉积物的状态；并且生物膜具有分布范围广，体积小；生长速度快，生命周期短；可以附着到任何基质上，能够准确反映栖息地的真实情况；膜上物种丰富，且其上生成的各种生物体的生理差异大；易于采集等优点使其具有作为快速生态监测对象的优势，因此整合生物膜上各生物参数有望建立适宜的湿地生态健康评价指标体系。

天然生物膜基质的差异性往往会造成生物膜结构组成上的差异，容易造成湿地健康评价中的误差。国内外研究者通过试验表明采用人工基质培养是比较好的模式，它可以从横向和纵向等多角度研究生物膜生长特征。目前针对基质的类型主要有两种生物膜培养装置：一种为董德明等人在公开号为CN2461930的专利中的生物膜批量培养装置；另一种为刘静玲等人在公开号为CN101928059A的专利中的快速的在天然水体中的生物膜培养装置。总体而言，系统功能单一，难以满足系统测试生物膜以及水生态系统健康状况受多种环境要素和局部地区水动力学条件的影响的研究。实际上，生物膜的生长和发育受周围环境条件影响很大，研究发现：适宜的温度有利于生物膜的生长，当温度低于4℃，很难在基质上获得生物膜；光照的强弱直接或间接影响膜中微生物的生长和活性；水中的悬浮颗粒与生物膜具有许多相似的特征和组成，有可能在一定程度上影响生物膜的生长。除此之外，水动力条件等因素都有可能对生物膜的形成有影响。因此，更全面的了解各种环境因素以及不同水动力条件下生物膜的生长特征，以及根据生物膜的生长状况评价水生态系统健康程度成为目前需进一步解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够系统地模拟出自然环境因素、水动力行为、湿地运行方式以及各种生物操纵措施等的变化，并且能够精确可控地监测出这些因素的改变对湿地水生态系统健康状况影响的模拟监测装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种湿地水生态系统健康状况的模拟监测装置，其特征在于：它包括湿地环境信息采集与调控装置、湿地生态系统模拟装置、湿地水动力环境模拟装置和水生态健康监测装置；所述湿地环境信息采集与调控装置包括温室，所述温室的四周墙壁上设置有温室入口、风机、侧窗；所述温室的顶棚上设置有天窗；所述温室的顶棚上采用悬挂的方式设置有荧光灯、温度传感器和光照传感器；所述温室内设置有加热装置，所述温室外部设置有工作台和控制柜，所述工作台上设置有计算机；所述湿地生态系统模拟装置包括设置在所述温室内的种植槽，所述种植槽内铺设有底泥，所述底泥上种植有水生植物，所述种植槽上连接排水管；所述种植槽的外侧设置有自动补水系统；所述湿地水动力环境模拟装置包括底泥再悬浮自动升降动力装置和水流推进器；所述底泥再悬浮自动升降动力装置包括若干间隔设置在所述温室顶棚上的电机，各所述电机均通过变速箱连接一底泥再悬浮自动升降轴，各所述底泥再悬浮自动升降轴上均缠绕有悬索，各所述悬索的另一端垂下，均连接一水流推进器；所述水流推进器由设置在所述种植槽外侧的水流推进器电器控制箱控制；所述水生态健康监测装置包括水生态健康监测自动升降动力装置和生物膜培养装置；所述水生态健康监测自动升降动力装置包括设置在所述温室顶棚上的电机，所述电机通过变速箱连接一悬索缠绕轴，所述悬索缠绕轴上缠绕有一悬索，所述悬索的另一端垂下连接生物膜培养装置。