專利名稱：：一種模擬藍(lán)藻水華上浮的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種模擬水華發(fā)生的方法和裝置，更具體的說是一種模擬藍(lán)藻水華上浮的方法和裝置。
背景技術(shù)：
：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與城鄉(xiāng)建設(shè)的加快，沿河湖地區(qū)氮、磷、有機(jī)物等污染物的排放逐年增加，湖泊水環(huán)境的污染問題日趨嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為湖泊水體富營養(yǎng)化和藍(lán)藻水華的暴發(fā)，目前我國長江中下游五大淡水湖和城市湖泊大部分進(jìn)入富營養(yǎng)化階段，太湖、巢湖部分湖區(qū)已進(jìn)入重富營養(yǎng)化階段。水體富營養(yǎng)化是指湖泊等水體接納過量的氮、磷等營養(yǎng)性物質(zhì)，使藻類以及其他水生生物異常繁殖，水體透明度和溶解氧變化，造成湖泊水質(zhì)惡化，加速湖泊老化，從而使湖泊生態(tài)系統(tǒng)和水功能受到阻礙和破壞的現(xiàn)象。河、湖等天然水體的富營養(yǎng)化導(dǎo)致河湖水體藍(lán)藻水華暴發(fā)頻率逐步增加；藍(lán)藻水華，通常是指水體達(dá)到富營養(yǎng)化或嚴(yán)重富營養(yǎng)化狀態(tài)，在一定的光照、溫度等條件下，藍(lán)藻暴發(fā)性繁殖，引起明顯的水色變化，并在水面形成綠色或其他顏色的藻類的漂浮物現(xiàn)象。藍(lán)藻水華發(fā)生的主要原因可分為化學(xué)因素、物理因素、生物因素等1、化學(xué)因素包括湖泊水體富營養(yǎng)化階段藻類生長所需要的主要營養(yǎng)元素氮、磷、微量元素等。氮是藻類自身的組成元素，磷直接參與藻類光合和呼吸作用、酶系統(tǒng)活化和能量轉(zhuǎn)化等過程，兩者都是藻類生長和水華發(fā)生不可缺少的；微量元素也是藻類生長的必要條件。2、物理因素適宜的溫度、光照、風(fēng)力、湖流。藍(lán)藻水華一般在溫度較高、風(fēng)力較小、湖流較緩的夏秋季節(jié)暴發(fā)，一般認(rèn)為藍(lán)藻生長的最佳水溫是28'C。研究表明，光照強(qiáng)度和光暗比對藍(lán)藻的生長有很大的影響。光照時間越長，藍(lán)藻獲得能量越多，有利于合成各種細(xì)胞組成成分，促進(jìn)細(xì)胞生長繁殖。3、生物因素藍(lán)藻具有較強(qiáng)的與其它水生植物、生物競爭機(jī)制，也具有休眠機(jī)制和二氧化碳濃縮機(jī)制等。休眠機(jī)制有的形成厚壁孢子，有的形成藻殖段，有的形成非專性結(jié)構(gòu)的休眠體；環(huán)境適宜時，在底泥中生長，并由底泥上升到水體中，這些休眠體就復(fù)蘇，繁殖，上浮形成水華。水華藍(lán)藻還具有高效吸收利用外源無機(jī)碳的二氧化碳濃縮機(jī)制。在低濃度的C02介質(zhì)中，藍(lán)藻可以通過主動吸收、高效利用外源無機(jī)碳，在細(xì)胞內(nèi)積累比介質(zhì)高幾百到幾千倍的C02濃度。目前，能夠形成水華的藻類最主要的是藍(lán)藻門的種類，其中常見的是微囊藻(/W/cracys〃s)、魚腥藻(/U7abaeA7a)、顫藻(Osc/7/ato〃'a)、平裂藻(/We/"/smopeaf/a)、束絲藻(>Ap/7aA7/zomeA70A7)、項圈藻(/\najbaenops/s)、螺旋藻(Sp/>x///>7a)、擬柱胞藻(Cy//Ac(raspem7ops/s)、節(jié)球藻(A/oc/u/ar/a)、席藻(P/7om7/c(/wm)、鞘絲藻(LyA/)ya)、微鞘藻(M/croco/ews)及浮游顫藻(P/aA7/fto仍A/X)等。我國藍(lán)藻水華優(yōu)勢種主要是微囊藻，其屬藍(lán)藻門藍(lán)藻綱色球藻目色球藻科。在藍(lán)藻水華暴發(fā)機(jī)理研究過程中，通過分離純化轉(zhuǎn)入實驗室培養(yǎng)后，群體形態(tài)上浮特征往往消失，無論其培養(yǎng)條件如何優(yōu)化，卻仍保持單細(xì)胞形態(tài)，難以形成野外水華的群體特征，阻礙了水華形成機(jī)理的研究。藍(lán)藻水華的暴發(fā)危及了我國城鄉(xiāng)居民的身體健康和生態(tài)環(huán)境，是制約社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的限制因素之一。因此，研究藍(lán)藻水華發(fā)生機(jī)理成為當(dāng)前環(huán)境領(lǐng)域的研究重點，然而至今未見有關(guān)模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置的報道。目前，孔繁翔等提出藍(lán)藻生長與水華形成經(jīng)歷越冬休眠、春季復(fù)蘇、生長和集聚上浮并形成水華四階段理論(孔繁翔，生態(tài)學(xué)報，2005)，闡述了藍(lán)藻水華發(fā)生的四個階段；儲昭升等采用室內(nèi)大型湖泊模擬裝置對銅綠微囊藻和孟氏顫藻的生長特征進(jìn)行了研究(儲昭升、金相燦，環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2006);Okada等應(yīng)用湖泊模擬裝置較好地模擬了3m深湖泊中銅綠微囊藻、衣藻、針尖桿藻的生長特征(Okada，JapanJournalofWaterPollutionResearch,1988)。上述研究表明，國內(nèi)外研究工作者已對藍(lán)藻水華發(fā)生機(jī)理進(jìn)行了較為深入的研究，但到目前為止，國內(nèi)外有關(guān)藍(lán)藻水華發(fā)生關(guān)鍵階段一上浮階段裝置的研究尚未有開發(fā)，影響了藍(lán)藻水華發(fā)生機(jī)理的研究進(jìn)展。
發(fā)明內(nèi)容1、要解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有裝置難以模擬藍(lán)藻水華上浮，本發(fā)明提供一種模擬藍(lán)藻水華上浮的方法和裝置，可以有效模擬藍(lán)藻水華上浮的方法，從而可以促進(jìn)原位藍(lán)藻水華發(fā)生機(jī)理的研究。使用該裝置可以調(diào)整不同的物理、化學(xué)、生物因素，研究各因素對藍(lán)藻上浮特性的影響，促進(jìn)對藍(lán)藻水華發(fā)生的環(huán)境條件的研究。2、技術(shù)方案本發(fā)明的原理該圓柱形裝置，每隔一定的距離設(shè)置取樣口。透光性能較好，可以模擬淺水湖泊光照強(qiáng)度的變化，即隨著深度的增加，水下光照強(qiáng)度急劇下降。溶解氧隨水深的增加而降低，在反應(yīng)柱的不同高度會形成包括溶解氧，pH，營養(yǎng)物質(zhì)，生物量等在內(nèi)的一系列變化梯度，從而影響藍(lán)藻的分布。在該裝置不同高度設(shè)置取樣口采樣，通過測量培養(yǎng)液的吸光度或藻的個數(shù)，以及其他的一些生物化學(xué)指標(biāo)，研究藻種的上浮特征，從而可以有效模擬藍(lán)藻水華。本發(fā)明的技術(shù)方案一種模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置，包括反應(yīng)柱和位于反應(yīng)柱頂部外的光源、與反應(yīng)柱有水管連接的加熱水槽，反應(yīng)柱頂部為透明無菌密封結(jié)構(gòu)，反應(yīng)柱柱體外表面從上部往下依次設(shè)置無菌曝氣進(jìn)口、培養(yǎng)液進(jìn)口、無菌攪拌氣流進(jìn)口、循環(huán)水出口，中間設(shè)置取樣口，下部設(shè)置循環(huán)水的進(jìn)口。所述的無菌密封結(jié)構(gòu)為無菌培養(yǎng)封口膜。加熱水槽內(nèi)裝有溫度探頭，溫度探頭外聯(lián)有溫度控制器。光源裝有光強(qiáng)控制器，可以調(diào)節(jié)控制光的強(qiáng)度。反應(yīng)柱外的培養(yǎng)液儲槽通過培養(yǎng)液進(jìn)口與反應(yīng)柱聯(lián)接。光照強(qiáng)度的控制(D.光照培養(yǎng)箱中實驗，是通過設(shè)置光強(qiáng)參數(shù)控制；②.室內(nèi)實驗，裝置采用燈光光源6照射，然后用光強(qiáng)計測量，采用光強(qiáng)控制器5調(diào)節(jié)光源控制光照強(qiáng)度；③.室外實驗采用自然光照，光照強(qiáng)度通可過自動氣象站監(jiān)測獲得實驗數(shù)據(jù)；溫度的控制控制培養(yǎng)液溫度在1050土1'C，.光照培養(yǎng)箱中實驗，通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)箱的參數(shù)即可控制溫度。②.室內(nèi)實驗，釆用恒溫夾套由溫度控制器18進(jìn)行控制溫度；③.室外實驗，溫度可通過自動氣象站監(jiān)測獲得數(shù)據(jù)；溶解氧濃度的控制通過進(jìn)氣泵，由曝氣進(jìn)口穩(wěn)定而緩慢地通入無菌空氣于液面表層。無菌空氣是通過裝有多層孔徑0.45um濾膜的無菌過濾器2過濾得到；攪動的控制通過進(jìn)氣泵，由無菌攪拌氣流進(jìn)口穩(wěn)定而緩慢地通入無菌空氣于液體中。無菌空氣是通過裝有多層孔徑0.45um濾膜的無菌過濾器2過濾得到。一種模擬藍(lán)藻水華上浮的方法(A)藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)；(B)實驗培養(yǎng)液和模擬裝置的滅菌。將配置好的培養(yǎng)液放入高壓滅菌鍋，在12rc進(jìn)行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌消毒；(C)將(B)中已經(jīng)滅菌好的培養(yǎng)液，放置到(B)己滅菌模擬裝置的反應(yīng)柱中；(D)將(A)中處于對數(shù)期的藍(lán)藻接種到(C)己經(jīng)放置培養(yǎng)液模擬裝置的反應(yīng)柱里面，并用無菌培養(yǎng)容器專用封口膜進(jìn)行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到設(shè)置好的環(huán)境條件下，然后定期取樣分析觀察藍(lán)藻的上浮特征，測量藻密度、葉綠素a、吸光度等，觀察藍(lán)藻的上浮特征。本方法實施中裝置密封滅菌和接種，空氣經(jīng)過濾進(jìn)入，培養(yǎng)過程中避免雜菌進(jìn)入。培養(yǎng)液化學(xué)因素pH511，氮濃度0.110mg/L，磷濃度0.0052mg/L，氮磷比150，以及微量元素鐵濃度0.0110mg/L，錳濃度0.00160mg/L，銅濃度0.0011mg/L，鋅濃度0.011mg/L,鉬濃度0.0010.1mg/L，硼濃度0.00卜10mg/L，鎳0細(xì)0.1mg/L。步驟A中的藻種為水華微囊藻M/cracysf/s/7os-aqivae、銅綠微囊藻/W/cracysf/saer"g/nosa、綠色微囊藻/W/cracysf/.s"〃'<^或惠氏微囊藻M/cracysf/s3、有益效果本發(fā)明提供了一種模擬藍(lán)藻水華上浮的方法和裝置，結(jié)合無菌培養(yǎng)，使藻類可以在無菌的環(huán)境中生長，從而減少外界環(huán)境對實驗結(jié)果的干擾。本發(fā)明裝可以控制各種物理、化學(xué)、生物因素，如溫度、光照強(qiáng)度、溶解氧、氮磷濃度、微量元素濃度等，實驗現(xiàn)象明顯，可有效模擬各種因素對藍(lán)藻水華發(fā)生機(jī)理的影響，從而有效模擬藍(lán)藻水華。本發(fā)明裝置集成了無菌過濾系統(tǒng)，通過無菌氣體的通入，對裝置內(nèi)一定水位水體實行攪拌，可以模擬研究湖泊水體風(fēng)浪過程對水體中藍(lán)藻生長狀態(tài)的影響。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易操作，可移動性強(qiáng)，室內(nèi)外均可使用，還可以與光照培養(yǎng)箱配套使用。制作方便，成本低。因此，該發(fā)明是模擬藍(lán)藻水華發(fā)生機(jī)理的有效裝置。圖1.室內(nèi)小試藻密度、葉綠素a、藻吸光度隨反應(yīng)柱高度的變化曲線，一園一藻密度(5x1()4個數(shù)/mL)，一A—葉綠素a(mg/m3)，_—吸光度A680;圖2.吸光度與葉綠素a和藻密度的相關(guān)性分析，一令一藻密度(5><104個數(shù)/mL)，一b—吸光度A680;圖3.室內(nèi)中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應(yīng)柱高度的變化曲線，一A—藻密度(x1()3個數(shù)/mL)，一薩一葉綠素a(mg/m3)，一令一吸光度A680;圖4.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應(yīng)柱高度的變化曲線，一讓一藻密度(xl06個數(shù)/mL)，一▲—葉綠素a(mg/m3)，一—吸光度A680;圖5.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應(yīng)柱高度的變化曲線，一躍一藻密度(x1()6個數(shù)/mL)，一A—葉綠素a(mg/m3)，一令一吸光度A680;圖6.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應(yīng)柱高度的變化曲線，藻密度(x105個數(shù)/mL)，一▲—葉綠素a(mg/m3)，一匿一吸光度A680;圖7.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應(yīng)柱高度的變化曲線，一《—藻密度(x1()6個數(shù)/mL),_▲—葉綠素a(mg/m3)，一令一吸光度A680;圖8.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應(yīng)柱高度的變化曲線，一翻一藻密度(xlos個數(shù)/mL)，一▲—葉綠素a(mg/m3)，一令一吸光度A680;圖9.模擬藍(lán)藻水華上浮裝置結(jié)構(gòu)示意圖，1進(jìn)氣泵，2無菌過濾器，3空氣流量計，4閥門，5光強(qiáng)控制器，6光源，7無菌培養(yǎng)容器封口膜，8無菌曝氣進(jìn)口，9培養(yǎng)液進(jìn)口，10無菌攪拌氣流進(jìn)口，11循環(huán)水出口，12反應(yīng)柱，13取樣口，14循環(huán)水進(jìn)口，15提升泵，16培養(yǎng)液儲槽，17排氣閥，18溫度控制器，19溫度探頭，20加熱水槽。具體實施例方式下面培養(yǎng)液中的化學(xué)組分含量在以下范圍內(nèi)pH511，氮濃度0.110mg/L，磷濃度0.0052mg/L,氮磷比150,以及微量元素鐵濃度0.0110mg/L，錳濃度0.00160mg/L，銅濃度0.0011mg/L，鋅濃度0.01Hmg/L,鉬濃度0.0010.1mg/L，硼濃度0.001~10mg/L,鎳0.0010.1mg/L。實施例1室內(nèi)小試采用的裝置-模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置包括進(jìn)氣泵1，無菌過濾器2，空氣流量計3，闊門4，無菌培養(yǎng)容器封口膜7，無菌曝氣進(jìn)口8，培養(yǎng)液進(jìn)口9，無菌攪拌氣流進(jìn)口10,反應(yīng)柱12，取樣口13，提升泵15，培養(yǎng)液儲槽16和光照培養(yǎng)箱。由于使用光照培養(yǎng)箱可以控制光強(qiáng)和溫度，光強(qiáng)控制器5、光源6、循環(huán)水進(jìn)口14、出口11、排氣閥17、溫度控制器18、溫度探頭19、加熱水槽20在此實施例不設(shè)置。反應(yīng)柱12柱體外表面距上部4cm和8cm處分別設(shè)置無菌曝氣進(jìn)口8和無菌攪拌氣流進(jìn)口10，取樣口13距離底部的距離分別為21cm、29cm、37cm、45cm。智能光照培養(yǎng)箱型號為Pax-25013。實驗方法步驟(A)藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)，采用藻種是水華微囊藻M/crocysf/sf/os-aquae,由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進(jìn)的BG11培養(yǎng)基；(B)實驗培養(yǎng)液和模擬裝置的滅菌。該裝置由于體積較小，和配置好的培養(yǎng)液500mL—起放入高壓滅菌鍋，在121'C進(jìn)行高溫滅菌2030分鐘；(C)將(B)中已經(jīng)滅菌好的培養(yǎng)液，放置到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數(shù)期的水華微囊藻接種到(C)已經(jīng)放置培養(yǎng)液的模擬反應(yīng)柱里面，接種量約5><104個數(shù)/1711_，并用無菌培養(yǎng)容器專用封口膜7進(jìn)行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到設(shè)置好的光照培養(yǎng)箱里面，光照培養(yǎng)箱的參數(shù)設(shè)置光周期12h/12h;光照強(qiáng)度4000Lux;溫度25土rC。然后定期取樣分析觀察藍(lán)藻的上浮特征。培養(yǎng)約10天，形成藍(lán)藻水華上浮現(xiàn)象。實驗結(jié)果見表1和圖1，隨著反應(yīng)柱深度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是降低的；在反應(yīng)柱的表面還可以清楚的看到藍(lán)藻聚集形成的顆粒。圖2顯示了吸光度與葉綠素a和藻密度的相關(guān)性，吸光度與葉綠素a的相關(guān)系數(shù)為0.8393，吸光度與藻密度的相關(guān)系數(shù)為0.8649，所以，吸光度與葉綠素a和藻密度的有非常好相關(guān)性，可以通過測量吸光度，推算藻密度和葉綠素a的含量，從而簡化實驗，節(jié)省時間。表1.藍(lán)藻上浮特征指標(biāo)編號取樣口的高度吸光度藻密度葉綠素a(cm)A680(5x104個數(shù)/mL)(mg/m3)1450.177550.1222370.16460.1103290.142450.0994210.137380.075步驟(A)中改進(jìn)的BG11培養(yǎng)基配制方法(1)改進(jìn)的BG11配方如表2，配成5個母液:表2.BG11配方母液藥品名稱質(zhì)量定容編號(分析純)(g)(ml_)檸檬酸0.3Stock1檸檬酸鐵胺0.3100EDTANa20.05K2HP044.0Stock21000Na2C032.0Stock3CaCI2-2H203.58100Stock4MgS04'7H207.01000Stock5H3B032.861000MnCI2.4H201.81ZnS04'7H200.222Na2Mo042H200.391CuS04-5H200.079Co(N03)26H200.049(2)配制按下列比例分別取上述母液①⑤(③除外)，然后加入己溶解1.5gNaN03的溶液中，定容到1000mL，調(diào)節(jié)其pH值為7.1。滅菌后在超凈臺里再按比例加入試劑③。Stock1取用2mL;Stock2取用10mL;Stock3取用1mL;Stock4取用10mL;Stock5取用1mL;總定容1000mL。其中，將氯化鈣的母液單獨滅菌，在配制好BG11的工作液并滅菌之后，按無菌操作法將氯化鈣加入滅過菌的工作液中。實施例2室內(nèi)中試采用的裝置模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置包括進(jìn)氣泵1，無菌過濾器2，空氣流量計3，閥門4,光強(qiáng)控制器5，氙燈6，無菌培養(yǎng)容器封口膜7，無菌曝氣進(jìn)口8，培養(yǎng)液進(jìn)口9，無菌攪拌氣流進(jìn)口10,循環(huán)水出口11，反應(yīng)柱12，取樣口13，循環(huán)水進(jìn)口14，提升泵15，培養(yǎng)液儲槽16，排氣閥17,溫度控制器18，溫度探頭19，加熱水槽20。反應(yīng)柱的規(guī)格為直徑50cm，高2.2m，每隔50cm設(shè)取樣口13，反應(yīng)柱材質(zhì)為有機(jī)玻璃。其特征在于反應(yīng)柱12頂部為透明無菌密封結(jié)構(gòu)，反應(yīng)柱12柱體外表面從上部往下依次設(shè)置無菌曝氣進(jìn)口8、培養(yǎng)液進(jìn)口9、無菌攪拌氣流進(jìn)口10、循環(huán)水出口11，距離頂部的距離分別是4cm，8cm,15cm，20cm;取樣口13距離底部的距離分別為10cm、60cm、110cm、160cm、210cm;下部設(shè)置循環(huán)水的進(jìn)口14，距底部的距離為5cm。實驗方法步驟(A)藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)，采用藻種是水華微囊藻M/crocysfe/tos-aqruae，由中科院武漢水生生物研究所提供。采用BG11培養(yǎng)基，配置方法同實施例1;(B)實驗培養(yǎng)液和模擬裝置的滅菌。配置好的培養(yǎng)液放入高壓滅菌鍋，在12rc進(jìn)行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中已經(jīng)滅菌好的培養(yǎng)液，提升泵15打入到(B)己滅菌的模擬反應(yīng)柱中；(D)將(A)中處于對數(shù)期的水華微囊藻接種到(C)已經(jīng)放置培養(yǎng)液的模擬裝置里面，接種量約2x1(^個數(shù)/mL，并用無菌培養(yǎng)容器專用封口膜7進(jìn)行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到設(shè)置好的室內(nèi)環(huán)境條件下，光源采用氙燈6，光周期12h/12h;光照強(qiáng)度4000Lux(由光強(qiáng)控制器5控制)；溫度25土VC(夾套恒溫水浴由溫度控制器18控制)。然后定期取樣分析觀察藍(lán)藻的上浮特征。通過進(jìn)氣泵1進(jìn)行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強(qiáng)度；通過提升泵15將培養(yǎng)液儲槽16中的滅菌培養(yǎng)液打入反應(yīng)柱12;光照采用氙燈6照射，由光強(qiáng)控制器5調(diào)節(jié)氮燈控制光照強(qiáng)度；反應(yīng)柱12由無菌培養(yǎng)容器封口膜7密封；溫度由溫度控制器18控制，加熱水槽20里面的水溫由溫度探頭19感應(yīng)。培養(yǎng)約10~18天，形成藍(lán)藻水華上浮現(xiàn)象，在反應(yīng)柱的表面還可以清楚的看到藍(lán)藻聚集形成的顆粒；定時采用無菌氣體通入，模擬進(jìn)行湖泊水體風(fēng)浪對藍(lán)藻上浮的影響實驗，實驗結(jié)果見表3和圖3，隨著反應(yīng)柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的。表3.藍(lán)藻上浮特征指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實施例3野外中試采用的裝置模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置包括進(jìn)氣泵1，無菌過濾器2，空氣流量計3，閥門4，無菌培養(yǎng)容器封口膜7，無菌曝氣進(jìn)口8，培養(yǎng)液進(jìn)口9，無菌攪拌氣流進(jìn)口10，反應(yīng)柱12，取樣口13，提升泵15，培養(yǎng)液儲槽16。反應(yīng)柱的規(guī)格為直徑50cm，高2.2m，每隔50cm設(shè)取樣口13，反應(yīng)柱材質(zhì)為有機(jī)玻璃，由于是野外中試，不設(shè)置光強(qiáng)控制器5、光源6和加熱裝置。其特征在于反應(yīng)柱12頂部為透明無菌密封結(jié)構(gòu)，反應(yīng)柱12柱體外表面從上部往下依次設(shè)置無菌曝氣進(jìn)口8、培養(yǎng)液進(jìn)口9、無菌攪拌氣流進(jìn)口10，距離頂部的距離分別是4cm，8cm，15cm;取樣口13距離底部的距離分別為10cm、60cm、110cm、160cm、210cm。實驗方法步驟(A)藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)，采用藻種是銅綠微囊藻/W/crocysfcaemgZ/70sa,由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進(jìn)的BG11培養(yǎng)基，配置方法同實施例1;(B)實驗培養(yǎng)液和模擬裝置的滅菌。配置好的培養(yǎng)液放入高壓鍋，在121'C進(jìn)行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中巳經(jīng)滅菌好的培養(yǎng)液，提升泵15打入到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數(shù)期的銅綠微囊藻接種到(C)己經(jīng)放置培養(yǎng)液的模擬裝置里面，接種量約2x10S個數(shù)/mL，并用無菌培養(yǎng)容器專用封口膜7進(jìn)行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環(huán)境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進(jìn)行氣象要素檢測，光照強(qiáng)度約80000LUX;平均氣溫30'C。然后定期取樣分析觀察藍(lán)藻的上浮特征。通過進(jìn)氣泵1進(jìn)行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強(qiáng)度；通過提升泵15將培養(yǎng)液儲槽16中的滅菌培養(yǎng)液打入反應(yīng)柱12;反應(yīng)柱12由無菌培養(yǎng)容器封口膜7密封。培養(yǎng)1019天，形成藍(lán)藻水華上浮現(xiàn)象；定時采用無菌氣體通入，模擬進(jìn)行湖泊水體風(fēng)浪對藍(lán)藻上浮的影響實驗，實驗結(jié)果見表4和圖4，隨著反應(yīng)柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應(yīng)柱的上表面還可以清楚的看到藍(lán)藻聚集形成的顆粒。表4藍(lán)藻上浮特征指標(biāo)編號取樣口的高度(cm)吸光度A680藻密度(xl()6個數(shù)/mL)葉綠素a(mg/m3)12100.243350.16621600.186270.12831100.165230.1144600.149220.1035100.147220.102實施例4野外中試采用的裝置模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置包括進(jìn)氣泵1，無菌過濾器2，空氣流量計3，閥門4，無菌培養(yǎng)容器封口膜7,無菌曝氣進(jìn)口8,培養(yǎng)液進(jìn)口9，無菌攪拌氣流進(jìn)口10，反應(yīng)柱12，取樣口13，提升泵15，培養(yǎng)液儲槽16。反應(yīng)柱的規(guī)格為直徑200cm，高5m，每隔80cm設(shè)置取樣口13，反應(yīng)柱材質(zhì)為玻璃鋼，由于是野外中試，不設(shè)置光強(qiáng)控制器5、光源6和加熱裝置。其特征在于反應(yīng)柱12頂部為透明無菌密封結(jié)構(gòu)，反應(yīng)柱12柱體外表面從上部往下依次設(shè)置無菌曝氣進(jìn)口8、培養(yǎng)液進(jìn)口9、無菌攪拌氣流進(jìn)口10，距離頂部的距離分別是20cm，1440cm，60cm;取樣口13距離底部的距離分別為50cm、130cm、210cm、290cm、370cm、450cm。實驗方法步驟(A)藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)，采用藻種是綠色微囊藻M/crocysfev^/d/s，由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進(jìn)的BG11培養(yǎng)基，配置方法同實施例1;(B)實驗培養(yǎng)液和模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置滅菌。配置好的培養(yǎng)液放入高壓滅菌鍋，在121"進(jìn)行高溫滅菌20~30分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中已經(jīng)滅菌好的培養(yǎng)液，提升泵15打入到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數(shù)期的綠色微囊藻接種到(C)已經(jīng)放置培養(yǎng)液的模擬裝置里面，接種量約4x1(^個數(shù)/mL，并用無菌培養(yǎng)容器專用封口膜7進(jìn)行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環(huán)境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進(jìn)行氣象要素檢測，光照強(qiáng)度約90000LUX;平均氣溫25'C。然后定期取樣分析觀察藍(lán)藻的上浮特征。通過進(jìn)氣泵1進(jìn)行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強(qiáng)度；通過提升泵15將培養(yǎng)液儲槽16中的滅菌培養(yǎng)液打入反應(yīng)柱12;反應(yīng)柱12由無菌培養(yǎng)容器封口膜7密封。培養(yǎng)12~20天，形成藍(lán)藻水華上浮現(xiàn)象；定時采用無菌氣體通入，模擬進(jìn)行湖泊水體風(fēng)浪對藍(lán)藻上浮的影響實驗，實驗結(jié)果見表5和圖5，隨著反應(yīng)柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應(yīng)柱的上表面還可以清楚的看到藍(lán)藻聚集形成的顆粒。表5.藍(lán)藻上浮特征指標(biāo)編號取樣口的高度(cm)吸光度A680藻密度(x1()6個數(shù)/mL)葉綠素a(mg/m3)14500.3551180.32223700.321050.31532900.255820.28942100.16480.1251300.16480.0936500.15460,089實施例5野外中試采用的裝置同實施例4實驗方法步驟(A)藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)，采用藻種是銅綠微囊藻M/crocysfoaemgf/nosa，由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進(jìn)的BG11培養(yǎng)基，配置方法見實施例1;(B)實驗培養(yǎng)液和模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置滅菌。配置好的培養(yǎng)液放入高壓滅菌鍋，在12rC進(jìn)行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中已經(jīng)滅菌好的培養(yǎng)液，提升泵15打入到(B)己滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數(shù)期的銅綠微囊藻接種到(C)已經(jīng)放置培養(yǎng)液的模擬裝置里面，接種量約4x1(^個數(shù)/mL，并用無菌培養(yǎng)容器專用封口膜7進(jìn)行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環(huán)境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進(jìn)行氣象要素檢測，光照強(qiáng)度約70000LUX;平均氣溫25'C。然后定期取樣分析觀察藍(lán)藻的上浮特征。通過進(jìn)氣泵1進(jìn)行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強(qiáng)度；通過提升泵15將培養(yǎng)液儲槽16中的滅菌培養(yǎng)液打入反應(yīng)柱12;反應(yīng)柱12由無菌培養(yǎng)容器封口膜7密封。培養(yǎng)1220天，形成藍(lán)藻水華上浮現(xiàn)象；定時采用無菌氣體通入，模擬進(jìn)行湖泊水體風(fēng)浪對藍(lán)藻上浮的影響實驗，實驗結(jié)果見表6和圖6，隨著反應(yīng)柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應(yīng)柱的上表面還可以清楚的看到藍(lán)藻聚集形成的顆粒。表6.藍(lán)藻上浮特征指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>實施例6野外中試采用的裝置同實施例4實驗方法步驟-(A)藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)，采用藻種是惠氏微囊藻M/cracysfewesenberg//,由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進(jìn)的BG11培養(yǎng)基，配置方法見實施例1;(B)實驗培養(yǎng)液和模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置滅菌。配置好的培養(yǎng)液放入高壓滅菌鍋，在12rc進(jìn)行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中已經(jīng)滅菌好的培養(yǎng)液，提升泵15打入到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數(shù)期的惠氏微囊藻接種到(C)已經(jīng)放置培養(yǎng)液的模擬裝置里面，接種量約5x1()S個數(shù)/mL，并用無菌培養(yǎng)容器專用封口膜7進(jìn)行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環(huán)境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進(jìn)行氣象要素檢測，光照強(qiáng)度約85000Lux;平均氣溫20'C。然后定期取樣分析觀察藍(lán)藻的上浮特征。通過進(jìn)氣泵1進(jìn)行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強(qiáng)度；通過提升泵15將培養(yǎng)液儲槽16中的滅菌培養(yǎng)液打入反應(yīng)柱12;反應(yīng)柱12由無菌培養(yǎng)容器封口膜7密封。培養(yǎng)1220天，形成藍(lán)藻水華上浮現(xiàn)象；定時采用無菌氣體通入，模擬進(jìn)行湖泊水體風(fēng)浪對藍(lán)藻上浮的影響實驗，實驗結(jié)果見表7和圖7，隨著反應(yīng)柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應(yīng)柱的上表面還可以清楚的看到藍(lán)藻聚集形成的顆粒。表7.藍(lán)藻上浮特征指標(biāo)編號取樣口的高度(cm)吸光度A680藻密度(x1()6個數(shù)/mL)葉綠素a(mg/m3)14500.3452460.28123700.3301690.27332900.2751630.24442100.135570.07451300.127560.0636500.120560.062實施例7野外中試采用的裝置同實施例4實驗方法步驟(A)藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)，采用藻種是水華微囊藻M/cracysfe/tos-ac7uae，由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進(jìn)的BG11培養(yǎng)基，配置方法見實施例1;(B)實驗培養(yǎng)液和模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置滅菌。配置好的培養(yǎng)液放入高壓滅菌鍋，在12rC進(jìn)行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；18(C)將(B)中已經(jīng)滅菌好的培養(yǎng)液，提升泵15打入到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數(shù)期的水華微囊藻接種到(C)已經(jīng)放置培養(yǎng)液的模擬裝置里面，接種量約7x1(^個數(shù)/mL，并用無菌培養(yǎng)容器專用封口膜7進(jìn)行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環(huán)境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進(jìn)行氣象要素檢測，光照強(qiáng)度約70000Lux;平均氣溫27'C。然后定期取樣分析觀察藍(lán)藻的上浮特征。通過進(jìn)氣泵1進(jìn)行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強(qiáng)度；通過提升泵15將培養(yǎng)液儲槽16中的滅菌培養(yǎng)液打入反應(yīng)柱12;反應(yīng)柱12由無菌培養(yǎng)容器封口膜7密封。培養(yǎng)12~20天，形成藍(lán)藻水華上浮現(xiàn)象；定時采用無菌氣體通入，模擬進(jìn)行湖泊水體風(fēng)浪對藍(lán)藻上浮的影響實驗，實驗結(jié)果見表8和圖8，隨著反應(yīng)柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應(yīng)柱的上表面還可以清楚的看到藍(lán)藻聚集形成的顆粒。表8.藍(lán)藻上浮特征指標(biāo)編號取樣口的高度(cm)吸光度A680藻密度(x1()5個數(shù)/mL)葉綠素a(mg/m3)14500.3652400.23223700.3302250.22132900.2451750.21442100.155470.05451300.150390.0536500.150350.049權(quán)利要求1.一種模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置，包括反應(yīng)柱(12)和位于反應(yīng)柱頂部外的光源(6)、與反應(yīng)柱有水管連接的加熱水槽(20)，其特征在于反應(yīng)柱(12)頂部為透明無菌密封結(jié)構(gòu)，反應(yīng)柱(12)柱體外表面從上部往下依次設(shè)置無菌曝氣進(jìn)口(8)、培養(yǎng)液進(jìn)口(9)、無菌攪拌氣流進(jìn)口(10)、循環(huán)水出口(11)，中間設(shè)置取樣口(13)，下部設(shè)置循環(huán)水的進(jìn)口(14)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置，其特征在于所述的無菌密封結(jié)構(gòu)為無菌培養(yǎng)封口膜(7)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置，其特征在于加熱水槽(20)內(nèi)裝有溫度探頭(19)，溫度探頭(19)外聯(lián)有溫度控制器(18)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置，其特征在于光源(6)裝有光強(qiáng)控制器(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置，其特征在于位于反應(yīng)柱(12)外的培養(yǎng)液儲槽(16)通過培養(yǎng)液進(jìn)口(9)與反應(yīng)柱連接。6.根據(jù)權(quán)利要求13中任一項所述的模擬藍(lán)藻水華上浮的裝置，其特征在于反應(yīng)柱光照強(qiáng)度控制范圍0-120000Lux,培養(yǎng)液溫度10-50土TC，光暗比0.6~1.67。7.—種模擬藍(lán)藻水華上浮的方法，其步驟為(A)藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)；(B)實驗培養(yǎng)液和模擬裝置的滅菌將配置好的培養(yǎng)液放入高壓鍋，在121'C進(jìn)行高溫滅菌20-30分鐘；采用紫外輻射方法滅菌消毒；(C)將(B)中已經(jīng)滅菌好的培養(yǎng)液，放置到(B)已滅菌模擬裝置的反應(yīng)柱中；(D)將(A)中處于對數(shù)期的藍(lán)藻接種到(C)已經(jīng)放置培養(yǎng)液模擬裝置的反應(yīng)柱中，并用無菌培養(yǎng)容器專用封口膜進(jìn)行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到設(shè)置好的環(huán)境條件下，經(jīng)過培養(yǎng)形成藍(lán)藻上浮，然后定期取樣分析。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模擬藍(lán)藻水華上浮的方法，其特征在于調(diào)節(jié)培養(yǎng)液化學(xué)因素pH5-",氮濃度0.1~10mg/L，磷濃度0.005-2mg/L，氮磷比1~50,以及微量元素鐵濃度0.01~10mg/L,錳濃度0.001~60mg/L，銅濃度0.001~1mg/L,鋅濃度0.0卜1mg/L，鉬濃度0.00卜0,1mg/L,硼濃度0.00卜10mg/L,鎳0細(xì)0.1mg/L。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的模擬藍(lán)藻水華上浮的方法，其特征在于裝置密封滅菌和接種，空氣經(jīng)過濾進(jìn)入，培養(yǎng)過程中避免雜菌進(jìn)入。10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的模擬藍(lán)藻水華上浮的方法，其特征在于步驟A中的藻種為水華微囊藻M/cracysf/'s/7os-aqrwae、銅綠微囊藻M/'crocysfoaerug/A70sa、綠色微囊藻/W/'cracysf/'sWr/cZ/s或惠氏微囊藻M/crocysfewese/7￡ergf/7。全文摘要本發(fā)明提供了一種模擬藍(lán)藻水華上浮的方法和裝置，屬于水環(huán)境領(lǐng)域。包括反應(yīng)柱和位于反應(yīng)柱頂部外的光源、加熱水槽，反應(yīng)柱頂部無菌密封，反應(yīng)柱外表面設(shè)置無菌曝氣進(jìn)口、培養(yǎng)液進(jìn)口、無菌攪拌氣流進(jìn)口、循環(huán)水出口，中間設(shè)置取樣口，下部設(shè)置循環(huán)水的進(jìn)口。方法步驟為藻種的擴(kuò)大培養(yǎng)；培養(yǎng)液和模擬裝置的滅菌；將培養(yǎng)液放置到反應(yīng)柱中；將藍(lán)藻接種到反應(yīng)柱里面進(jìn)行密封；設(shè)置環(huán)境條件，然后定期取樣分析觀察藍(lán)藻的上浮特征。本發(fā)明使藻類可以在無菌的環(huán)境中生長，可有效模擬藍(lán)藻水華。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易操作，可移動性強(qiáng)，室內(nèi)外均可使用，還可以與光照培養(yǎng)箱配套使用。制作方便，成本低。文檔編號C12M1/42GK101638620SQ200910184529公開日2010年2月3日申請日期2009年8月28日優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日發(fā)明者馮露露,凱吳,李正魁,王月明,石魯娜,陳祈春申請人:南京大學(xué)