本實用新型屬于環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于室內(nèi)模擬天然水環(huán)境中生物膜批量培養(yǎng)的裝置。

背景技術(shù)：

自然水體生物膜是一種由生命物質(zhì)(細(xì)菌、微藻等微生物)和非生命物質(zhì)(腐殖質(zhì)、礦物顆粒等)組成的復(fù)合體。其可以覆蓋于天然水環(huán)境中的幾乎所有固相表面，其具有較大的比表面積及生物活性，對水中各類污染物的吸附、降解等遷移轉(zhuǎn)化過程具有重要的影響。因此，一直以來是環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點之一。

開展自然水體生物膜的研究，首先就需要獲取大批量性狀均一的生物膜，已有多位研究人員開發(fā)了數(shù)個適用于野外和實驗室內(nèi)的生物膜培養(yǎng)裝置(如公開號為CN2461930的專利等)，然而這些裝置通常受尺寸、容量的限制，不適宜于在同一裝置中一次性培養(yǎng)大批量生物膜。而溫度、溶解氧等影響生物膜生長的關(guān)鍵性因素在培養(yǎng)裝置內(nèi)部分布的不均勻是造成生物膜培養(yǎng)裝置尺寸及容量受限的主要原因。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對于現(xiàn)有裝置的不足，旨在提供一套溫度、溶解氧等分布均勻的較大尺寸的可以在實驗室內(nèi)模擬天然水環(huán)境條件培養(yǎng)大批量生物膜的裝置，提供了一種自然水體生物膜培養(yǎng)裝置。

本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種自然水體生物膜培養(yǎng)裝置，包括一個無蓋的矩形的玻璃缸，玻璃缸的每個直角處均從下至上層疊放置有多個直角三角形板狀的三角體支架，玻璃缸每個直角處疊放的三角體支架數(shù)量相同，在每一層的四個三角體支架之間均放置有一個矩形板狀的生物膜培養(yǎng)板，每個三角體支架在相同的位置均有兩個空心圓孔，玻璃缸每個直角處的多層三角體支架的兩個空心圓孔構(gòu)成的兩個圓柱形空心孔中分別插入一個可控溫加熱棒和一個曝氣充氧裝置的氣泡棒，三角體支架和生物膜培養(yǎng)板均采用透光材質(zhì)制成。

進(jìn)一步的技術(shù)方案包括：

所述的三角體支架的材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃中的一種，所述的生物膜培養(yǎng)板的材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃中的一種。

所述的曝氣充氧裝置包括一個氣泡棒，氣泡棒通過一根皮管連接一個氣泵的出氣口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是：

(1)通過合理布設(shè)可控溫加熱棒和曝氣充氧裝置，使得溫度和溶解氧在較大尺寸的生物膜培養(yǎng)裝置內(nèi)部分布均勻；

(2)本裝置實現(xiàn)了溫度、含氧量的均勻分布，使得同一批次培養(yǎng)的生物膜的物理化學(xué)及生物等特征高度相似，便于后續(xù)開展重復(fù)性實驗研究。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明：

圖1為本實用新型所述的一種自然水體生物膜培養(yǎng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中省去了可控溫加熱棒和曝氣充氧裝置；

圖2為本實用新型所述的一種自然水體生物膜培養(yǎng)裝置中玻璃缸直角處層疊放置三角體支架和三角體支架中放置了可控溫加熱棒和曝氣充氧裝置的構(gòu)造示意圖；

圖3為本實用新型所述的一種自然水體生物膜培養(yǎng)裝置的三角體支架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4：為本實用新型所述的一種自然水體生物膜培養(yǎng)裝置的內(nèi)部構(gòu)造俯視圖，圖中隱去了可控溫加熱棒和曝氣充氧裝置；

圖中：1.玻璃缸、2.三角體支架、3.空心圓孔、4.生物膜培養(yǎng)板、5.可控溫加熱棒、6.曝氣充氧裝置、7.氣泡棒、8.皮管、9.氣泵。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)的描述：

如圖1所示，一種自然水體生物膜培養(yǎng)裝置，包括一個無蓋的矩形的玻璃缸1，玻璃缸1的每個直角處均層疊放置有多個直角三角形板狀的三角體支架2，玻璃缸1每個直角處疊放的三角體支架2數(shù)量相同，在每一層的四個三角體支架2之間均放置有一個矩形板狀的生物膜培養(yǎng)板4，如圖3所示，每個三角體支架2在相同的位置均有兩個空心圓孔3，如圖1和圖2所示，玻璃缸1每個直角處的多層三角體支架2的兩個空心圓孔3構(gòu)成的兩個圓柱形空心孔中分別插入一個可控溫加熱棒5和一個曝氣充氧裝置6的氣泡棒7，三角體支架2和生物膜培養(yǎng)板4均采用透光材質(zhì)制成。

所述的三角體支架2的材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃中的一種，所述的生物膜培養(yǎng)板4的材質(zhì)為為玻璃或有機(jī)玻璃中的一種。

如圖2所示，曝氣充氧裝置6包括一個氣泡棒7，氣泡棒7通過一根皮管8連接一個氣泵9的出氣口。

本實用新型所述的一種自然水體生物膜培養(yǎng)裝置的制作、裝配和使用過程如下：

按圖1所示，先制作出內(nèi)長、內(nèi)寬均為40cm、內(nèi)高為35cm的玻璃材質(zhì)的玻璃缸1，玻璃缸1采用無蓋設(shè)計，確保生物膜能在開放體系中生長，同時透明材質(zhì)便于陽光的透射，模擬了自然水體環(huán)境中光的影響作用。然后按圖3所示，制作出玻璃材質(zhì)的三角體支架2，其俯視圖中兩個直角邊長度均為12cm，正視圖中高為5cm。空心圓孔3直徑為3cm、高為1cm。按五組三角體支架2(每組4個、共計20個)與一個玻璃缸1進(jìn)行配套，依次序從下到上將五組三角體支架2疊放到玻璃缸1的四個直角處，以三角體支架2緊貼玻璃缸1內(nèi)壁為宜。接著將五塊材質(zhì)為有機(jī)玻璃的生物膜培養(yǎng)板4按次序放入每組三角體支架2所形成的空間中并調(diào)整其至平穩(wěn)狀態(tài)，即生物膜培養(yǎng)板4的四個直角能恰好置于三角體支架2內(nèi)部并且不會阻擋空心圓孔3的通透性(如圖1、4)。生物膜培養(yǎng)板4的規(guī)格為：長與寬均為34cm、厚度為0.5cm。然后將野外采集到的水樣倒入玻璃缸1中，使水面高度到達(dá)30cm為宜，即應(yīng)完全淹沒三角體支架2。然后加入事先配制好的微量礦物鹽溶液。再將四個可控溫加熱棒5(高為28cm、加熱部分直徑為2.2cm、功率為25W、溫控范圍為20-32℃、電壓為220V)置入五組疊放好的三角體支架2中空心圓孔3所形成的八個圓柱形空心孔中的四個圓柱形空心孔內(nèi)，每個直角處對稱放置一個并設(shè)置溫度為26℃，可避免水體溫度不均而影響生物膜的正常生長。同時將曝氣充氧裝置6(由氣泡棒7、皮管8、氣泵9組成)的皮管8上接入氣泡棒7，將四個氣泡棒7分別對稱放置于余下的四個圓柱形空心孔內(nèi)，使水體含氧量分布均勻，避免局部生物膜旺盛繁殖。曝氣充氧裝置6的規(guī)格如下：氣泡棒7長和寬均為2cm、高為25cm；皮管8內(nèi)直徑為4mm、外直徑為6mm、長度為60cm；氣泵9功率為2W、電壓為220V(如圖2)。將裝置組裝完成并接通電源后放置于室內(nèi)接受自然光照良好的環(huán)境下培養(yǎng)生物膜。

在實驗室內(nèi)用本實用新型生物膜培養(yǎng)裝置與現(xiàn)有普通培養(yǎng)裝置同時培養(yǎng)生物膜，一段時間后通過測量不同位置、不同深度的溫度來衡量二者溫度的分布狀況。

兩種裝置尺寸相近、溫度均控制為26℃、曝氣充氧裝置規(guī)格也相同。本實用新型生物膜培養(yǎng)裝置內(nèi)平均分布四個可控溫加熱棒5，用溫度計測量這四個位置不同深度共八組數(shù)據(jù)，分別為26℃、25℃、26℃、26℃、26℃、26℃、25℃、26℃，其標(biāo)準(zhǔn)差為S₁＝0.433(n＝8)；現(xiàn)有普通培養(yǎng)裝置只在一個角落處放置一個可控溫加熱棒5，同樣用溫度計測量四個位置不同深度共八組數(shù)據(jù)，分別為26℃、23℃、21℃、22℃、26℃、24℃、23℃、21℃，其標(biāo)準(zhǔn)差為S₂＝1.854(n＝8)。由于S₁顯著小于S₂，說明本實用新型生物膜培養(yǎng)裝置可以使溫度分布均勻，為同一批次培養(yǎng)大批量性狀相似的生物膜提供可能。