本发明专利技术的一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置，包括底板，所述底板的上方设有培养缸，培养缸中设有生物泥沙培养槽；底板上设有角度调节装置和调节轴；培养缸通过调节轴转动连接在底板上，培养缸依靠调节轴转动；培养缸上连接有进水管，进水管上设置有水泵；生物泥沙培养槽上固定有水位传感器；水泵连接有定时开关一；进水管上设置有电磁阀门一；培养缸上连接有出水管，出水管上设置有电磁阀门二；电磁阀门二连接有定时开关二；培养缸上方设有灯管，培养缸上设有支撑单元，灯管连接定时开关三。还包括一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养方法。本装置和方法能模拟出潮汐环境，培养出与自然界相同的生物泥沙。界相同的生物泥沙。界相同的生物泥沙。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置及方法
[0001]本专利技术属于海岸微生物泥沙培养装置领域，具体涉及一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置及方法。
技术介绍
[0002]潮滩是海岸带的重要地貌单元，也是海陆相互作用研究的热点区域，具有显著的生态、经济及工程意义。泥沙是潮滩的基本水文要素，其运动输移过程影响着潮滩系统演变过程。近年来，随着对潮滩泥沙性质认识的不断加深及交叉学科的发展，微生物作用对潮滩泥沙运动输移过程的影响得到了越来越多的关注。研究表明，潮滩底栖微藻及细菌等微生物能够通过分泌大量EPS（由荚膜、粘液层及其他表面物质组成）等有机物与泥沙颗粒结合形成“生物泥沙”，不仅能够显著提升泥沙的起动切应力、降低泥沙侵蚀潜力，还能够影响泥沙的横向输运及沉降特性，从而改变潮滩地貌演变过程。因此，亟需加强对于潮滩生物泥沙的认识。
[0003]室内控制实验是研究生物泥沙的重要方法之一。与传统理化泥沙的研究不同，生物泥沙运动输移特性的研究需要预先将“干净沙”，即不含有微生物的泥沙，置于培养装置中利用富含微生物的培养液进行一定时间的培养，从而使微生物与泥沙充分结合。
[0004]在当前的研究中，进行生物泥沙的培养时，由于缺少恰当的培养装置，多采用泥沙长期浸没在培养液内的方式培养潮滩生物泥沙。实际条件下，由于潮汐涨落潮作用，潮滩泥沙往往间歇性处于淹没与空气暴露两种状态。因此，忽略潮汐造成的间歇性淹没或者露滩这一重要条件而培养的生物泥沙与天然潮滩生物泥沙的结构和性质必然存在较大区别，后续进行的泥沙侵蚀实验也无法得到潮滩泥沙的实际运动规律。因此，亟需一种在室内可以模拟潮汐作用影响下生物泥沙培养的实验装置及培养方法，以推进对潮滩生物泥沙的室内实验研究。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术中的不足，本专利技术提出一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置及方法，为主要为了解决如何模拟出潮汐环境，使培养的生物泥沙与天然潮滩的生物泥沙尽可能相同的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置，包括底板，所述底板的上方设有培养缸，培养缸中设有生物泥沙培养槽；生物泥沙培养槽中放置有用于装载干净沙的第一沙盒和第二沙盒；底板上设有用于调节培养缸倾斜角度的角度调节装置和调节轴，角度调节装置和调节轴分别位于培养缸的两端；培养缸通过调节轴转动连接在底板上，在角度调节装置的驱动下，培养缸依靠调节轴转动；培养缸上连接有进水管，进水管的一端与生物泥沙培养槽连通，另一端连接有营养液桶，进水管上设置有用于驱动营养液进入到生物泥沙培养槽中的水泵；生物泥沙培养槽的内壁上固定有水位传感器；水泵连接有定时开关一；进水管上设置有电磁阀门一；水位传感器与水泵、定时开关一和电磁阀
门一均电性连接；培养缸上连接有出水管，出水管的一端与生物泥沙培养槽连通，另一端连接有废液桶，出水管上设置有电磁阀门二；电磁阀门二连接有定时开关二；培养缸上方设有灯管，培养缸上设有用于提高灯管高度的支撑单元，灯管连接定时开关三。
[0007]进一步地，所述生物泥沙培养槽中分为培养区和进水缓冲区，第一沙盒和第二沙盒放置在培养区；进水管和出水管连接在进水缓冲区；在进水缓冲区的内壁上固定有上消能板，上消能板的下端不与进水缓冲区的下端接触。
[0008]通过上消能板来缓冲进入到培养区的水流，避免水流对干净沙冲击，造成干净沙被冲散的情况。
[0009]进一步地，所述进水缓冲区的下表壁低于培养区的下表壁，进水缓冲区的下表壁与培养区的下表壁交汇处呈斜坡设置，记为下消能坡。
[0010]利用下消能坡进一步消除水流对干净沙冲击，进一步避免干净沙被冲散。
[0011]进一步地，所述培养区的下表壁上固定有用于固定第一沙盒和第二沙盒的第一支座和第二支座；以俯视角度看，第一支座呈“L”形；第一支座的上表壁向下切削形成一个“L”形的第一卡部，第一卡部的两端分别延伸至第一支座的两端；第一卡部的内侧延伸至第一支座的内侧；第一沙盒或者第二沙盒拐角处的外边缘与第一卡部侧壁贴合；以俯视角度看，第二支座呈“十”形，第二支座由四个第一支座组成；四个第一支座的外边缘表壁相互接触并固定连接。
[0012]利用第一支座和第二支座对第一沙盒和第二沙盒进行限位，避免第一沙盒和第二沙盒在水流的冲击下发生移动。
[0013]进一步地，所述培养区的内壁上固定有用于给微生物增氧的增氧泵。
[0014]利用增氧泵来给微生物供氧，避免微生物缺氧死亡。
[0015]还包括一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养方法，包括以下步骤，S1：前往潮滩现场进行观测；勘测并记录潮滩的坡度、一个潮汐过程中淹没期与露滩期的交替周期、昼夜交替时间和潮滩的日平均光照强度；并采集若干潮滩现场表层富含藻类、细菌的泥沙样品和海水样品；S2：根据S1中获取的数据，通过角度调节装置调整生物泥沙培养槽的倾斜角度，使其接近潮滩的坡度；通过支撑单元调节灯管的高度，使生物泥沙培养槽受到的光照强度接近观测记录的日平均光照强度；实验室分析海水样品的盐度、总氮和总磷含量，配制与海水的盐度、总氮和总磷含量特性一样的营养液；S3：取50.0g泥沙样品放入到一个容器中，加入200ml去离子水后搅拌15min，在3000g离心力下离心15min，使大颗粒杂质与液体分离，与大颗粒杂质分离后的液体为上清液；取上清液，过滤少量未分离的杂质后，得到泥沙样品的浸出液；将浸出液倒入一个500ml的玻璃容器中，加步骤S2中配制的营养液至500ml，利用氧气泵给营养液中曝气，置于灯管下培养3~5天；期间更换1~2次玻璃容器中的液体，得到微生物富集液；S3中，更换玻璃容器中的液体的方式为：倒出玻璃容器中一半的液体，再在玻璃容器中加入等量的营养液；S4：在培养区放置等数量的第一沙盒与第二沙盒，将干净沙铺满每个第一沙盒和第二沙盒，并向每个第一沙盒和第二沙盒里加水至将刚好浸没干净沙，待第一沙盒和第二
沙盒中干净沙完全润湿后，将干净沙表面抹平；S5：关闭电磁阀门二并打开水泵，向生物泥沙培养槽内输入营养液，营养液和水的总体液位达到水位传感器高度后，水泵关闭；此时，营养液和水的总体液位比干净沙表面高；向生物泥沙培养槽中倒入步骤S3制备的微生物富集液，并用玻璃棒搅拌使微生物富集液均匀扩散到S5中营养液和水的总体液位中；打开灯管与氧气泵，灯管照射此时生物泥沙培养槽中的液体，氧气泵给该液体增氧；静置1~2天，使微生物适应实验室的培养条件并能够附着生长在每个沙盒中的干净沙表面，静置期间更换1次生物泥沙培养槽中的液体；S5中更换生物泥沙培养槽内的液体的方式为，倒出生物泥沙培养槽内一半的液体，再加入等量的营养液；S6：S5中的静置阶段结束后，将电磁阀门二打开；生物泥沙培养槽内所有液体经过重力排入到废液桶中后，电磁阀门二关闭；生物泥沙培养槽内模拟露滩期，并持续一段时间，该时间长度与自然界露滩期时间等长；模拟露滩期结束后，电磁阀门一打开，水泵打开并关闭电磁阀门二，水泵向生物泥沙培养槽中输入营养液至水位传感器高度后关闭，模拟淹没期并持续一段时间，该时间与本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置，包括底板，其特征在于，所述底板的上方设有培养缸，培养缸中设有生物泥沙培养槽；生物泥沙培养槽中放置有用于装载干净沙的第一沙盒和第二沙盒；底板上设有用于调节培养缸倾斜角度的角度调节装置和调节轴，角度调节装置和调节轴分别位于培养缸的两端；培养缸通过调节轴转动连接在底板上，在角度调节装置的驱动下，培养缸依靠调节轴转动；培养缸上连接有进水管，进水管的一端与生物泥沙培养槽连通，另一端连接有营养液桶，进水管上设置有用于驱动营养液进入到生物泥沙培养槽中的水泵；生物泥沙培养槽的内壁上固定有水位传感器；水泵连接有定时开关一；进水管上设置有电磁阀门一；水位传感器与水泵、定时开关一和电磁阀门一均电性连接；培养缸上连接有出水管，出水管的一端与生物泥沙培养槽连通，另一端连接有废液桶，出水管上设置有电磁阀门二；电磁阀门二连接有定时开关二；培养缸上方设有灯管，培养缸上设有用于提高灯管高度的支撑单元，灯管连接定时开关三。2.根据权利要求1所述的一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置，其特征在于，所述生物泥沙培养槽中分为培养区和进水缓冲区，第一沙盒和第二沙盒放置在培养区；进水管和出水管连接在进水缓冲区；在进水缓冲区的内壁上固定有上消能板，上消能板的下端不与进水缓冲区的下端接触。3.根据权利要求2所述的一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置，其特征在于，所述进水缓冲区的下表壁低于培养区的下表壁，进水缓冲区的下表壁与培养区的下表壁交汇处呈斜坡设置，记为下消能坡。4.根据权利要求2所述的一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置，其特征在于，所述培养区的下表壁上固定有用于固定第一沙盒和第二沙盒的第一支座和第二支座；以俯视角度看，第一支座呈“L”形；第一支座的上表壁向下切削形成一个“L”形的第一卡部，第一卡部的两端分别延伸至第一支座的两端；第一卡部的内侧延伸至第一支座的内侧；第一沙盒或者第二沙盒拐角处的外边缘与第一卡部侧壁贴合；以俯视角度看，第二支座呈“十”形，第二支座由四个第一支座组成；四个第一支座的外边缘表壁相互接触并固定连接。5.根据权利要求2所述的一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置，其特征在于，所述培养区的内壁上固定有用于给微生物增氧的增氧泵。6.一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养方法，用于权利要求1
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5任意一项所述的一种模拟潮汐作用下生物泥沙培养装置，其特征在于，包括以下步骤，S1：前往潮滩现场进行观测；勘测并记录潮滩的坡度、一个潮汐过程中淹没期与露滩期的交替周期、昼夜交...
【专利技术属性】
技术研发人员：白宇宁，葛冉，陈雪，龚政，周曾，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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