本发明专利技术提出了一种快开式便携培养装置，包括沉积物取芯、由釜盖和釜身形成的封闭结构：釜盖上设置有取样口；釜身内部设置有压力表；在深海甲烷渗漏区进行空间划分采样，由沉积物取芯进行插管采样，获取插管沉积物；将获取的插管沉积物转移到培养釜中进行培养；通过取样口向培养釜内注入甲烷和氮气，由压力表检测培养釜内压力，还原压力培养环境后，将培养釜进行降温，还原温度培养环境；最后由取样口进行采样研究。本方案还提供该快开式便携培养装置的深海沉积层原位空间模拟方法，可以获得深海甲烷渗漏区附近不同甲烷通量和不同电子受体分布的甲烷厌氧氧化空间分布特性，极大提高深海土著微生物的可培养性，还原深海原位环境的甲烷厌氧氧化过程。甲烷厌氧氧化过程。甲烷厌氧氧化过程。
【技术实现步骤摘要】
快开式便携培养装置及其深海沉积层原位空间模拟方法
[0001]本专利技术涉及海洋资源与环境领域，特别是涉及一种快开式便携培养装置及其深海沉积层原位空间模拟方法。
技术介绍
[0002]甲烷渗漏广泛存在于深海沉积环境中，在深海高压、低温的冷泉区和高压、高温的热液活动区域，孕育了依靠渗漏甲烷生活的繁茂的冷泉生态系统和热液生态系统。在自然环境中，80％以上深部地层渗漏的甲烷在沉积层中通过厌氧氧化或者有氧氧化过程被消耗，从而阻滞甲烷进一步进入上覆水体和大气环境。因此，深海沉积层的甲烷氧化在调节海洋碳循环和全球气候变化中扮演关键角色，其中，厌氧氧化是甲烷氧化的主要途径。研究表明，甲烷厌氧氧化通常是在微生物介导下，以硫酸盐、硝酸盐、铁和锰等金属离子为电子受体，将甲烷氧化成溶解性无机碳，进而转化为生物有机碳。过去几十年，甲烷厌氧氧化的机理和特性受到了研究者的广泛关注，但相关机理尚无统一清晰的认识。其中重要的原因是甲烷厌氧氧化的机理效率与甲烷的通量以及沉积层中的电子受体的种类、浓度和分布密切相关，缺乏相关的空间模拟技术，来反演深海原位环境随甲烷浓度空间分布和不同电子受体空间分布的甲烷氧化特性的能力。
[0003]另一方面，传统的深海甲烷厌氧氧化研究主要是通过重力柱、箱式样取样或者借助ROV插管取样等方式获取深海沉积物样品，样品获取至科考船后，进行分割处理、冷冻然后转运至实验室环境，将冷冻后的沉积物样品在实验室环境进行活化，在模拟的高压环境进行以甲烷为碳源的微生物介导的甲烷厌氧氧化模拟研究。但是从科考船到实验室环境的时间往往较长，沉积物样品里面的深海土著微生物一直处于释压环境，且冷冻、解冻的过程容易导致样品可培养性差，为详细研究甲烷厌氧氧化研究带来困难。
[0004]公开号为CN104215622A的中国专利申请于2014年12月17日公开了一种深海沉积物中水合物地球化学参数原位探测模拟系统，包括激光拉曼光谱探测系统、深海环境模拟系统、液压系统和参数实时监控处理系统，深海环境模拟系统分别与激光拉曼光谱探测系统、参数实时监控处理系统电气连接，液压系统设置在深海环境模拟系统内，其可以消除取样和非原位测定产生的不确定性，可安全地获取高压模拟舱内的高保真信息，但其仅可实现对深海沉积物中的天然气水合物形成和分解过程进行实验模拟和对过程中形成的沉积物孔隙水离子浓度变化进行原位监测，并未结合实际的深海沉积物样品进行试验，难以揭示原位环境的深海甲烷厌氧氧化机理，缺乏相关的空间模拟技术，无法反演深海原位环境随甲烷浓度空间分布和不同电子受体空间分布的甲烷氧化特征。
技术实现思路
[0005]本专利技术为了解决以上至少一种技术缺陷，提供一种快开式便携培养装置及其深海沉积层原位空间模拟方法，在深海甲烷渗漏区进行空间划分采样，可以还原深海的压力、温度环境，实现不同甲烷通量和电子受体种类的深海沉积环境甲烷氧化空间特性和机理的研
究。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]快开式便携培养装置，包括沉积物取芯、培养釜；培养釜包括釜盖和釜身，釜盖卡接在釜身端部形成一个封闭的结构：其中：釜盖上设置有取样口，取样口上设置有调节阀；釜身内部设置有压力表；在深海甲烷渗漏区进行空间划分采样，由沉积物取芯进行插管采样，获取插管沉积物；将获取的插管沉积物转移到培养釜中进行培养；通过取样口向培养釜内注入甲烷和氮气，由压力表检测培养釜内压力，还原压力培养环境后，将培养釜进行降温，还原温度培养环境；最后由取样口进行采样研究。
[0008]上述方案中，通过插管采样对深海甲烷渗漏区的沉积环境进行一定距离的空间划分采样，并且对获取的单个沉积物的不同样品进行划分培养，从而获得深海甲烷渗漏区附近不同甲烷通量和不同电子受体分布的甲烷厌氧氧化空间分布特性；同时，本方案可以还原至深海的压力和温度环境，极大提高深海土著微生物的可培养性，还原深海原位环境的甲烷厌氧氧化过程。
[0009]上述方案中，通过调节阀释放培养釜内的气体，方便采样研究过程中进行采样操作。
[0010]其中，所述釜盖为旋转卡扣结构。
[0011]上述方案中，培养釜要求便携且能够快速打开，便于迅速的装入沉积物和培养液，且在培养过程中便于取样测试，将釜盖设置为旋转卡扣结构，便是一种快开连接方式。从而实现样品从深海底采样至科考船后，迅速地还原至其原位的高压环境。该结构只需要旋转特定的角度即可连接好，现有的螺纹连接需要旋转很多圈。此外，该结构受力情况和螺纹对比，其剪切厚度是所有螺纹牙根厚的总和，即其强度也一样安全可靠。它的密封形式是径向密封，因此只需要将釜盖插入釜身内部，旋转即可有效密封，无需过度拧紧。
[0012]其中，在釜盖下方设置有过滤板，过滤板固定设置在釜身上。
[0013]上述方案中，过滤板也可设置在取样口，可以有效避免取样过程中取样口堵塞的情况发生。
[0014]其中，所述沉积物取芯设置有若干个，分别对深海甲烷渗漏区划分的不同空间进行采样。
[0015]上述方案中，通过沉积物取芯对不同空间进行采样，可以对不同空间的样本进行培养和研究，深度还原了深海原位环境的甲烷厌氧氧化过程。
[0016]其中，釜身底部设置有凹陷结构，所述压力表安装在所述凹陷结构的内部空间内。
[0017]上述方案中，通过在述凹陷结构的内部空间内设置小体积的压力表，保证从密封的培养釜到整个实验的过程中，全程均能进行培养釜内部的压力监测。另外，这种凹陷的结构能够保证培养釜可以以竖、横等方式任意堆叠摆放，多个培养釜同时堆叠存放过程中，不造成互相缠绕和干扰，保证培养釜的安全性。
[0018]其中，还提供一种快开式便携培养装置的深海沉积层原位空间模拟方法，包括以下步骤：
[0019]S1：根据研究需要选择深海冷泉活动区，对深海甲烷渗漏区进行空间划分；
[0020]S2：利用沉积物取芯在深海甲烷渗漏区进行采样，获取插管沉积物；
[0021]S3：将插管沉积物放入培养釜中并倒入含营养液的海水液体培养基；
[0022]S4：关闭培养釜，由取样口注入甲烷和氮气，使培养釜中的压力与深海一致，还原压力培养环境；
[0023]S5：对培养釜进行降温，还原温度培养环境；
[0024]S6：对培养釜静置培养，定期由取样口取出液体进行组分检测，完成深海沉积层原位空间的模拟。
[0025]其中，在步骤S1中，对深海甲烷渗漏区进行空间划分的过程具体为：
[0026]根据研究需要选择深海冷泉活动区，选择甲烷渗漏的发育有繁茂冷泉生物的区域作为深海甲烷渗漏区；在甲烷渗漏喷口的中心区域布局若干层采样圈；在每层采样圈上确定采样点，完成深海甲烷渗漏区的空间划分；最后通过沉积物取芯在采样点上进行采样，获取插管沉积物。
[0027]其中，在步骤S3中，通过无菌离心管插取插管沉积物顶部、中部和底部三个位置样品，分别放入培养釜中进行培养。
[0028]其中，在步骤S4中，通过设置在培养釜中的压力表实现对培养本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.快开式便携培养装置，其特征在于，包括沉积物取芯(1)、培养釜(2)；培养釜(2)包括釜盖(21)和釜身(22)，釜盖(21)卡接在釜身(22)端部形成一个封闭的结构：其中：釜盖(21)上设置有取样口(211)，取样口(211)上设置有调节阀(212)；釜身(22)内部设置有压力表(221)；在深海甲烷渗漏区进行空间划分采样，由沉积物取芯(1)进行插管采样，获取插管沉积物；将获取的插管沉积物转移到培养釜(2)中进行培养；通过取样口(211)向培养釜(2)内注入甲烷和氮气，由压力表(221)检测培养釜(2)内压力，还原压力培养环境后，将培养釜(2)进行降温，还原温度培养环境；最后由取样口(211)进行采样研究。2.根据权利要求1所述的快开式便携培养装置，其特征在于，所述釜盖(21)为旋转卡扣结构。3.根据权利要求1所述的快开式便携培养装置，其特征在于，在釜盖(21)下方设置有过滤板(23)，过滤板(23)固定设置在釜身(22)上。4.根据权利要求1所述的快开式便携培养装置，其特征在于，所述沉积物取芯(1)设置有若干个，分别对深海甲烷渗漏区划分的不同空间进行采样。5.根据权利要求1所述的快开式便携培养装置，其特征在于，釜身(22)底部设置有凹陷结构，所述压力表(221)安装在所述凹陷结构的内部空间内。6.快开式便携培养装置的深海沉积层原位空间模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据研究需要选择深海冷泉活动区，对深海甲烷渗漏区进行空间划分；S2：利用沉积物取芯(1)在深海甲烷渗...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯景春，杨志峰，张偲，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州，
类型：发明
国别省市：
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