專利名稱：一種快速的天然水體中生物膜的培養(yǎng)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污染監(jiān)測與評價和生態(tài)恢復領域，用于生態(tài)監(jiān)測，可實現快速的 天然水體中生物膜的培養(yǎng)和采集。
背景技術：
生物膜可以生長在水中的任何交界面上，如石頭、沉積物、各種水生植物等，主要 由藻類、細菌、真菌和微型生物以及粘多糖基質組成。生物膜由于分布廣，體積小，生命周期 短，對各種人為干擾敏感，近年來逐漸成為水質生物監(jiān)測與評價的重要手段。而生長在天然 基質上的生物膜雖然易于獲得，但由于基質的差異往往造成生物膜結構組成的差異，容易 造成水質監(jiān)測與評價中的誤差，所以目前應用于生態(tài)監(jiān)測研究以人工基質暴露培養(yǎng)為主， 應用最為廣泛的基質為普通玻璃板、有機玻璃或尼龍網、碎石等。但采用這些基質培養(yǎng)生 物膜所需時間較長才可收集到足夠的生物量可以用于測試確定水質和生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)。 Findlay和Sinsabaugh (2006)采用碎石作為基質在河流中暴露培養(yǎng)5_6周收集生物膜評價 生物代謝的變化；Duong等(2006)采用玻璃片在城市河流中暴露4周收集生物膜用來評價 城市污染對硅藻群落的影響；Fellows等(2006)采用尼龍網暴露4周收集生物膜用于確定 河流的底棲代謝評價生態(tài)系統(tǒng)健康。董德明等人公開號為CN2461930的專利中公開了一種 玻璃載體的生物膜批量培養(yǎng)裝置。但以玻璃、尼龍或碎石為基質培養(yǎng)收集天然水體中的生 物膜用于水質評價時具有以下兩方面劣勢(1)需要暴露培養(yǎng)時間較長，不利于快速反映 水環(huán)境污染變化；(2)由于生物膜生長與光照、溫度等條件密切相關，因此，研究水體中不 同深度生物膜結構、功能變化具有重要意義，而現有的生物膜培養(yǎng)采集裝置不能同時批量 采集水體中不同深度的生物膜。本發(fā)明的目的就是為了克服上述不足，構建一套快速的天然水體生物膜批量培養(yǎng) 采集裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可以快速培養(yǎng)天然水體中生物膜的裝置。此裝置可以解 決天然水體中生物膜培養(yǎng)耗時長，以及同一裝置不能采集不同深度水體生物膜的問題。為達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案快速的天然水體中生物膜的培養(yǎng)裝置由圓盤載體和活性炭固定裝置兩部分構成。 圓盤載體由聚甲基丙烯酸甲酯制成，包括圓盤(1)和固定柱(2)組成，多個固定柱(2)均勻 的粘連在圓盤⑴外圍，在固定柱⑵上鉆出穿繩孔(3)，穿繩孔(3)的高度要比環(huán)形墊片 (5)厚度略高一點，以便于固定活性碳纖維固定盤，在圓盤(1)外側鉆四個連接孔(4)，用來 串聯(lián)多個培養(yǎng)裝置?；钚蕴祭w維固定盤由環(huán)形墊片(5)和活性碳纖維(7)組成，環(huán)形墊片 (5)由聚甲基丙烯酸甲酯制成，在環(huán)形片上均勻打4個固定孔(6)，用以安裝活性碳纖維。將 活性碳纖維(7)塞入固定孔(6)中，然后將固定好活性碳纖維(7)的環(huán)形墊片(5)套在固 定柱(2)上，將固定繩(8)依次通過穿繩孔(3)將活性炭固定盤固定在圓盤載體上，再用線繩將多個圓盤通過連接孔串聯(lián)起來，可以用來培養(yǎng)天然水體中不同深度的生物膜。本發(fā)明的效果和益處是，由于活性碳纖維(7)具有多孔性，比表面積大的特點，可 以快速的吸附天然水體中的附著生物，解決了天然水體中生物膜培養(yǎng)時間長的難題。由于 采用的均為透明材質，光線可以自由透過，更接近自然狀態(tài)，利于生物膜生長。本發(fā)明中可 以將多個圓盤串聯(lián)起來，并可以根據需要調節(jié)所需要的深度進行生物膜培養(yǎng)。本發(fā)明結構簡單、實用性強，與其他功能類似的裝置相比具有成本低廉、方便快捷 等特點。可以廣泛應用于各種天然水體的生物膜培養(yǎng)，適用于環(huán)境科學與生態(tài)監(jiān)測領域。


圖1中給出了本發(fā)明的裝置圖，圖2為圓盤載體的俯視圖，圖3為環(huán)形墊片俯視 圖。其中，1為圓盤 2為固定柱 3為穿繩孔4為連接孔5為環(huán)形墊片 6為固定孔 7為活性碳纖維 8為固定繩
具體實施例方式下面基于附圖詳細敘述本發(fā)明的原理和實施實例。本發(fā)明由圓盤(1)、固定柱(2)、穿繩孔(3)、連接孔(4)、環(huán)形墊片(5)、固定孔 (6)、活性碳纖維(7)和固定繩(8)組成。圖1是兩組可裝20條2cmX IOcm活性碳纖維的 快速的生物膜培養(yǎng)裝置。圖2中圓盤(1)由聚甲基丙烯酸甲酯制成，直徑30cm，其上粘連5 個有機玻璃制成的固定柱(2)，并在靠近圓盤邊緣Icm的位置鉆4個連接孔(4)，可以用來 將圓盤彼此連接起來或與浮板等連接起來，固定柱(2)底面直徑lcm，高2cm，在固定柱(2) 距圓盤0. 6cm高度處鉆穿繩孔(3)，圖3中環(huán)形墊片(5)由有機玻璃制成，外徑6cm，內徑約 1.2cm，厚度0.5cm，可以套在固定柱(2)上，在環(huán)形墊片(5)上距離外緣0. 5cm的位置均勻 鉆4個固定孔(6)，孔直徑為0. 5cm?；钚蕴祭w維(7)比表面積為1500m2/g被剪成長IOcm 寬2cm的長方形小條，將其一端塞入到環(huán)形墊片(5)上的4個固定孔(6)中，再將其套在固 定柱(2)上，用固定繩(8)依次通過穿繩孔(3)并打結，將其固定在圓盤載體上，讓活性炭 纖維自然懸垂，將多個圓盤通過連接孔(4)連接起來，并可以通過固定繩(8)將本發(fā)明固 定在浮標或其他固定物上，使本裝置懸浮在天然水體中。實施例在北京市某條河流，利用本發(fā)明作為生物膜培養(yǎng)裝置，與現有的生物膜人 工基質培養(yǎng)方法進行比較，監(jiān)測時間為8月到9月，測試期間氣溫為26-34°C，由于河流較 淺，只懸掛一層圓盤，將各生物膜培養(yǎng)裝置掛于水面下20cm處。其生物膜培養(yǎng)效果如表1 和表2所示表1不同基質附著生物膜生物量(灰份干重)比較(g/m2)
4 30天活性炭纖維上生物膜平均生長速率為1. 04mg (AFDff)/m2 · cf1，是涂抹玻璃膠 的玻璃上生物膜生長速率的3. 5倍，是有機玻璃基質的1. 7倍?；钚蕴坷w維7天培養(yǎng)后的 生物量的灰份干重已高出涂抹玻璃膠的玻璃上生物膜，可將培養(yǎng)時間大大縮短。表2不同基質附著生物膜的藻密度比較(萬個/cm2) 活性碳纖維富集藻類能力要遠遠高于玻璃，甚至在第一天時富集藻類的數量就是 涂膠玻璃片30天富集個數的2倍以上，采用活性炭纖維可以迅速富集天然水體中的藻類， 并用于水質監(jiān)測。表3不同基質附著生物膜的藻類結構分布比較(％ ) 通過表3中不同基質附著生物膜中藻類結構分布可以看出，活性炭纖維作為基質 培養(yǎng)生物膜用于生態(tài)監(jiān)測雖然富集迅速，培養(yǎng)時間短，但并沒有改變附著藻類的結構，優(yōu)勢 藻仍是以水綿為主。使用SPSS13. 0對活性碳纖維與涂膠玻璃和有機玻璃上藻類結構分布 進行顯著性差異分析，得到P = 0. 135和ρ = 0. 223, ρ > 0. 1，說明活性炭纖維與涂膠玻璃、 有機玻璃藻類結構分布沒有顯著差異。
權利要求
一種快速的天然水體中生物膜培養(yǎng)裝置，其特征在于在各種天然水體中，構建一種天然水體生物膜的快速培養(yǎng)裝置，在圓盤載體上設置活性碳纖維固定盤，將活性碳纖維通過環(huán)形墊片固定在圓盤載體上，利用活性碳纖維比表面積大，吸附能力強的特點，使得天然水體中的藻類、細菌、原生生物快速附著在活性碳纖維上。
2.根據權利要求1所述的快速天然水體中生物膜培養(yǎng)裝置是由圓盤(1)，固定柱(2)， 穿繩孔(3)，連接孔(4)，環(huán)形墊片(5)，固定孔(6)，活性碳纖維(7)和固定繩(8)構成。所 述的圓盤載體由聚甲基丙烯酸甲酯制成的圓盤(1)和均勻粘連在圓盤(1)上的5個固定 柱⑵和均勻分布在圓盤外側的4個連接孔⑷以及固定柱⑵上的穿繩孔(3)和固定繩 (8)組成；活性炭固定盤由環(huán)形墊片(5)和活性碳纖維(7)組成，環(huán)形墊片(5)上包含4個 碳纖維固定孔(6)?；钚蕴祭w維(7)通過固定孔(6)懸掛在環(huán)形墊片上，將固定了活性碳纖 維的環(huán)形墊片(6)放在固定柱(2)上，用固定繩(8)依次通過固定柱(2)上的穿繩孔(3)， 將懸掛了活性碳纖維的環(huán)形墊片固定在圓盤上，再將多個圓盤(1)用固定繩(8)通過連接 孔(4)彼此連接起來，則可以用來同時培養(yǎng)不同深度水體中的生物膜。
3.根據權利要求1和2所述，天然水體生物膜快速培養(yǎng)方法，其特征在于采用活性碳纖 維作為基質培養(yǎng)生物膜。
4.根據權利要求1和2所述，活性碳纖維通過環(huán)形墊片固定在圓盤載體上，可以批量培 養(yǎng)多組生物膜，且活性碳纖維間彼此保持一定的距離(4到4. 5厘米左右)，有利于生物膜的 生長，使生物膜長得更均勻。
5.根據權利要求1和2所述，由于采用透明材質制成，光線可以自由透過，更接近自然 狀態(tài)，利于生物膜生長。
6.根據權利要求1和2所述，圓盤可以通過連接孔串聯(lián)起來，培養(yǎng)不同水深的生物膜， 并可以根據需要調節(jié)繩長，以便獲取所需要深度的生物膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然水體生物膜快速培養(yǎng)裝置。它由圓盤載體和活性炭纖維固定盤組成，圓盤載體由圓盤(1)、固定柱(2)、穿繩孔(3)、連接孔(4)構成，活性碳纖維固定裝置由環(huán)形墊片(5)、固定孔(6)和活性碳纖維(7)構成，并通過固定繩(8)通過穿繩孔(3)將活性碳纖維固定盤固定在圓盤載體上，圓盤之間用固定繩(8)通過連接孔(4)連接起來。本發(fā)明主要用于天然水體中快速批量培養(yǎng)生物膜。本發(fā)明可以培養(yǎng)出均勻、接近自然條件的、高質量的生物膜用于生態(tài)監(jiān)測，可將培養(yǎng)時間縮短20余天，并可以同時培養(yǎng)水體中不同深度的生物膜。
文檔編號C02F3/34GK101928059SQ20101000118
公開日2010年12月29日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權日2010年1月15日
發(fā)明者劉靜玲, 王雪梅, 馬牧源 申請人:北京師范大學