[发明专利]原位培养系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及海底水体探测技术领域，尤其涉及一种耗氧过程中的原位培养系统及其使用方法。

背景技术

长江流域近几十年的经济快速发展，使长江携带的各类营养盐浓度上升了几十倍，使得长江口海域的富营养化程度越来越高。水体富营养化改变了本海域生产力的结构，导致赤潮频繁且大面积的爆发，继而引起夏季底层水体缺氧现象的常态化出现，对我国东海渔业造成了威胁，因此对长江口海底水体缺氧过程的监测、研究和现状评价具有重要的意义。长江口溶解氧的季节性大面站测量开展已有数十年，是了解域内瞬时缺氧状态的重要基础观测，海床基和浮标方式的连续观测展现了缺氧发生、发展和消亡的完整过程，使我们对缺氧的认识更加全面和深入。底层水体溶解氧被有机质分解所消耗并且得不到有效补充是缺氧发生的机理，大面站、海床基和浮标等观测的是水体中溶解氧在各种环境因素综合作用下的即时浓度，它是有机质分解耗氧和垂向混合补氧的相互作用结果，如果能得到不同环境条件下耗氧和补氧过程和速率，那就可以掌握和预测水体缺氧的程度和变化，这对长江口海域生态系统研究具有重要意义。我国由于海洋观测技术研究的基础弱、起步晚，对于海底水体有机质耗氧过程的观测还仅限于实验室模拟培养实验，缺乏进行现场培养实验的平台。尽管模拟实验尽量保持与现场相同的环境，包括温度、盐度和光线，但是想要精确重现现场的自然环境，几乎是不可能的，所以耗氧过程的原位现场观测技术研究显得迫切而有意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可直接放置于海底、在海底生物自然生活环境下使用的水体耗氧过程原位培养系统及其使用方法。

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

本发明提供一种原位培养系统，包括机械结构框架和电控处理模块，所述机械结构框架包括培养容器装置、样液采集装置和升降装置，所述电控处理模块包括电源模块、处理器模块、直流电机电路模块和步进电机电路模块，所述样液采集装置包括注入装置、采样装置、控制台、测量传感器、控制侧板、步进电机、传动带、滚动杆、活动杆、定位器和伸缩弹簧Ⅱ。

其中：所述注入装置是用于向容器内注入预设浓度值的有机质溶液；所述培养容器装置包括用于采集样液的容器，所述升降装置安装在控制台上，所述容器固定安装在控制台下端面，所述升降装置能够带动容器进行上下移动；所述电控处理模块固定设置在升降装置上，步进电机电路模块与步进电机连接；直流电机电路模块和测量传感器与处理器模块连接，处理器模块、直流电机电路模块分别与电源模块连接；所述测量传感器固定安装在控制台，所述采样装置与容器相连通，采样装置用于对容器内采集的样液进行采样处理。

滚动杆通过传动带与步进电机传动连接，所述滚动杆上设有转轮，活动杆的顶端与定位器连接，活动杆的底端能够与转轮相抵，所述定位器从控制侧板的一侧面贯穿到其另一侧面，转轮能够随着滚动杆旋转进行转动，活动杆与控制侧板连接，使得控制侧板能够支撑活动杆的撬动，通过活动杆撬动定位器使得定位器能够沿着垂直于控制侧板的方向上进行伸缩移动；所述采样装置是由采样腔体和采样杆体连接组成，采样腔体通过导管与容器相连通；所述采样腔体固定在控制侧板上，采样杆体顶端能够沿着采样腔体内壁面进行上下滑动，从而实现采样装置的抽拉样液或者挤推试剂；所述采样杆体底端与伸缩弹簧Ⅱ连接，伸缩弹簧Ⅱ的底端固定在控制侧板上，伸缩弹簧Ⅱ的伸缩方向与采样杆体上下移动方向相同；所述定位器的一端上开设有能够用于卡扣采样杆体的槽口；当采样杆体卡扣在定位器上的槽口内，此时伸缩弹簧Ⅱ处于拉伸状态，通过启动步进电机带动滚动杆转动，同时带动滚动杆上的转轮进行转动，转动过程中的转轮能够拨动与该转轮相抵的活动杆，活动杆撬动定位器使得定位器能够沿着垂直于控制侧板的方向上进行伸缩移动，从而使得采样杆体脱离开定位器的槽口，在伸缩弹簧Ⅱ的拉伸作用下采样杆体进行向下运动，实现采样腔体从容器内抽拉样液。

作为优选方案：所述样液采集装置还包括搅拌电机，所述培养容器装置还包括搅拌叶轮，直流电机电路模块与搅拌电机连接，直流电机电路模块分别与电源模块连接；所述搅拌电机固定安装在控制台上，搅拌叶轮设置在容器内，搅拌叶轮与搅拌电机电气连接，搅拌电机用于控制搅拌叶轮对在容器内所采集的样液进行搅拌运动。

作为优选方案：所述培养容器装置还包括与容器相匹配的底座，在底座上设有与连杆底端设有的外螺纹Ⅱ相匹配的螺纹孔，在底座上还设有若干个间距均匀排列的第一底座通孔，这些第一底座通孔在整个装置或系统下放海水试验过程中能够有效地减小海水阻力作用，大大地提高下放速度。