【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程与地球科学，特别是涉及一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置。
技术介绍
1、近几十年来，随着人类活动不断增强，导致陆地和海洋生态系统中的氮输入量增加了一倍。其中，大约有20～30％的氮元素以硝态氮的方式输入到近海地区，对近海水环境的生态健康造成不断威胁。先前的研究表明，近海区域的水体-沉积物是发生脱氮过程的重要场所，然而当前的研究表明海冰的生成过程一定程度上阻断了水体与空气的交换，改变了近海水体与营养盐的交换过程，并对近海水体-沉积物的脱氮过程带来了显著的变化。因此，针对海冰生成过程对脱氮过程的潜在影响需要开展深入的研究。
2、目前，对于水体-沉积物脱氮过程的研究方法比较系统，往往需要进行河流或海洋现场观测与原位样本的采集分析，但在海冰生成过程中的水体-沉积物原位样本的采集难以实现。此外，尽管实验室内对于开展的海冰物理过程模拟研究较为成熟，但涉及到海冰-水体-沉积物一体化的物理与地球化学过程模拟，则缺乏科学合理的室内模拟装置与方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置及实验方法，以解决海冰生成下的脱氮过程监测问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，包括顶部开口的水槽、圆柱体以及接液桶，所述水槽侧底部密封连接并连通有两根第一连接管，两根所述第一连接管对称设置，各所述第一连接管位于所述水槽外部的一端均设置有一止
4、优选的，所述第一连接管包括能够伸入至所述水槽内部的有机玻璃圆管以及套设于所述有机玻璃圆管位于所述水槽外部一端的弹性硅胶软管，所述弹性硅胶软管上设置有所述止水阀。
5、优选的，各所述有机玻璃圆管与所述水槽底部之间距离均为5cm。
6、优选的，所述有机玻璃圆管位于所述水槽内部的一端与所述水槽轴线之间距离为3cm，所述有机玻璃圆管位于所述水槽外的一端长5cm。
7、优选的，所述圆柱体包括圆筒以及分别密封盖设于所述圆筒顶底两端的顶盖和底盖，所述顶盖上开设有进水孔和出水孔，所述圆筒侧壁上开设有采样孔。
8、优选的，所述进水孔处和所述出水孔处均设置有一弹性氟胶管，各弹性氟胶管内部均穿设有一耐压毛细管，各耐压毛细管均能够伸入至所述圆柱体内部，所述出水孔处的耐压毛细管形成所述第三连接管，所述第二连接管为与所述弹性硅胶软管密封连接并连通的蠕动泵管，所述蠕动泵管另一端与所述进水孔处的耐压毛细管密封连接并连通，所述蠕动泵管上设置有所述蠕动泵。
9、优选的，所述进水孔处的耐压毛细管伸入至所述圆柱体内部的长度为35mm，所述出水孔处的耐压毛细管伸入至所述圆柱体内部的长度为5mm。
10、优选的，所述保温层为保温棉。
11、优选的，所述保温层厚度为100mm。
12、优选的，位于所述水槽外侧的保温棉上开设有观察口，所述观察口处设置有可拆卸保温棉条。
13、本专利技术还提供任意一项如上所述的海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置的实验方法，包括如下步骤：
14、步骤一：向所述圆柱体中加入沉积物直至没过所述采样孔，然后向所述圆柱体中加入采集的原位水体或人工海水，避免所述圆柱体内留存空气；
15、步骤二：将采集的原位水体或人工海水加满所述水槽，打开与所述蠕动泵管连接的止水阀并启动蠕动泵，以1.2ml/min的流速将所述水槽中的水体泵入至所述圆柱体中，以此状态运行24小时，检测装置运行稳定性；
16、步骤三：若24小时后装置未出现漏水漏液，运行情况稳定，则将所述水槽中水体补满，并将向其中添加15n-kno3，使得15n-no3-最终浓度约为100μmol/l，最终15n的at％为90-99％；
17、步骤四：完成上述实验准备工作后，将室内温度调整至野外温度，开始模拟海冰生成过程，定期通过观察口观测海冰生成厚度，按照实验设计进行样品采集；
18、步骤五：在需要采集样本时，打开所述水槽底部的止水阀对海冰生成过程中的底部水体进行采集，用于水体环境指标的测量与分析。打开所述采样孔处的密封盖，利用药勺对沉积物进行采集，用于沉积物环境指标测定、泥浆实验及微生物技术分析。从所述接液桶中取出出水孔处的耐压毛细管，用labco玻璃瓶(12ml)采集，并向其中注入0.2ml饱和氯化汞溶液，用于测定水体中的29n2和30n2，进一步结合沉积物泥浆实验结果，分析反硝化与厌氧氨氧化过程速率；
19、步骤六：定期倾倒所述接液桶，实验结束后，关闭所述止水阀与蠕动泵，将温度调至零上等海冰融化后清理实验装置，可反复使用。
20、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
21、本专利技术提供的海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置及实验方法，利用蠕动泵以及各管路不断将冰下水体输送至沉积物上层，实现上覆水体的不断更新，解决海冰-水体-沉积物一体化模拟装置的问题，同时，该方法实验前可在海水中添加同位素，并在实验开始后随时进行的水体、沉积物等样本进行采集与测定，以解决海冰生成下的脱氮过程监测问题。
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1.一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：所述第一连接管包括能够伸入至所述水槽内部的有机玻璃圆管以及套设于所述有机玻璃圆管位于所述水槽外部一端的弹性硅胶软管，所述弹性硅胶软管上设置有所述止水阀。
3.根据权利要求2所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：各所述有机玻璃圆管与所述水槽底部之间距离均为5cm。
4.根据权利要求3所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：所述有机玻璃圆管位于所述水槽内部的一端与所述水槽轴线之间距离为3cm，所述有机玻璃圆管位于所述水槽外的一端长5cm。
5.根据权利要求1所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：所述圆柱体包括圆筒以及分别密封盖设于所述圆筒顶底两端的顶盖和底盖，所述顶盖上开设有进水孔和出水孔，所述圆筒侧壁上开设有采样孔。
6.根据权利要求5所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：所述进水孔处和所述出水孔处均设置有一
7.根据权利要求6所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：所述进水孔处的耐压毛细管伸入至所述圆柱体内部的长度为35mm，所述出水孔处的耐压毛细管伸入至所述圆柱体内部的长度为5mm。
8.根据权利要求1所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：所述保温层为100mm厚的保温棉。
9.根据权利要求8所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：位于所述水槽外侧的保温棉上开设有观察口，所述观察口处设置有可拆卸保温棉条。
10.一种基于权利要求1～9任意一项所述海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置的实验方法，其特征在于：包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：所述第一连接管包括能够伸入至所述水槽内部的有机玻璃圆管以及套设于所述有机玻璃圆管位于所述水槽外部一端的弹性硅胶软管，所述弹性硅胶软管上设置有所述止水阀。
3.根据权利要求2所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：各所述有机玻璃圆管与所述水槽底部之间距离均为5cm。
4.根据权利要求3所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：所述有机玻璃圆管位于所述水槽内部的一端与所述水槽轴线之间距离为3cm，所述有机玻璃圆管位于所述水槽外的一端长5cm。
5.根据权利要求1所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在于：所述圆柱体包括圆筒以及分别密封盖设于所述圆筒顶底两端的顶盖和底盖，所述顶盖上开设有进水孔和出水孔，所述圆筒侧壁上开设有采样孔。
6.根据权利要求5所述的一种海冰-水体-沉积物体系脱氮模拟装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋长春，董梁，辛卓航，白昕，李佳欣，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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