一种用于模拟气候变暖调整水体pH的装置

摘要

本发明公开了一种用于模拟气候变暖调整水体pH的装置，包括供应二氧化碳气体的钢瓶、输送气体的分气排装置、输出气体装置和电子PH计；用于多路输出二氧化碳气体的分气排装置与钢瓶连接，分气排装置通过输出气体装置与电子pH计相连。本发明中的分气排装置能够将一路气体分成多路，减少实验成本和占地空间，简单易用、易于组装、各结构部分可拆分、方便在实验地点之间进行转移；输出气体装置和电子pH计可精确控制和测量不同的pH值梯度；本发明中的装置能模拟温室效应改变水体pH值，实用性强、灵敏度高，可有效模拟真实的温室效应情况下海洋生物以及生态系统的响应。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于模拟气候变暖调整水体pH的装置，属于水产生物研究技术领域。 

背景技术

近百年来全球的气候正在逐渐变暖，人为因素造成地球大气和海洋温度逐步上升，人类燃烧煤、油、天然气和树木，产生大量二氧化碳和甲烷进入大气层后使地球升温，碳循环失衡，改变了地球生物圈的能量转换形式。世界范围内认为可能是由于温室气体（二氧化碳）排放过多所造成的。温室效应不仅影响着地球上的温度，对海洋的影响不仅限于温度的上升，受到温室效应的影响，海洋吸收大气中过量二氧化碳(CO₂)，使海水正在逐渐变酸，这就是海洋酸化。 

工业革命以来，海水pH值下降了0.1，海水酸性的增加，将改变海水化学的种种平衡，使依赖于化学环境稳定性的多种海洋生物乃至生态系统面临巨大威胁。所有海洋生物都将面临着来自酸化的巨大威胁。海洋酸化不仅会影响初级生产者的外观结构，还会改变其细胞内的C、N元素比和光合作用能力。科学家们正在试图对海洋酸化改变海洋生态系统的情况进行系统评估。实验过程中往往会用到对酸化环境的模拟，目前，对于调整水体pH值的方法主要是通过加入酸碱液体使水体达到设定的pH值，该种方法不能很好的模拟水体中由于二氧化碳的溶解造成的水体pH值降低，由于方法受限，实验得出的结果并不能真实的表征温室效应影响下对海洋生物以及生态系统的影响。根据上述现状，研究一种能够于模拟温室效应改变水体pH值的装置迫在眉睫。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题针对现有模拟温室效应改变水体pH值的装置存在的技术缺陷，提供一种用于模拟气候变暖调整水体pH装置，改变传统的采用酸碱加入改变水体pH值的方式，可有效模拟真实的温室效应情况下海洋生物以及生态系统的响应，该装置连接方便、简单易行、可控制不同的pH值梯度。 

本发明是通过下述技术方案实现的： 

一种用于模拟气候变暖调整水体pH的装置，包括供应二氧化碳气体的钢瓶、输送气体的分气排装置、输出气体装置和电子PH计，其特征在于，所述用于多路输出二氧化碳气体的分气排装置与钢瓶连接；所述的分气排装置通过输出气体装置与电子pH计相连，所述的电子pH计的探头置于实验水体中。 

进一步的，上述的分气排装置包括两端密封的主管道、焊接于主管道一侧中间部位的进气口和焊接于主管道另一侧的分支管道，进气口与提供二氧化碳的钢瓶相连，分支管道与输出气体装置相连。 

进一步的，上述的输出气体装置包括用于降低二氧化碳气体压强的减压器和与减压器连接、用于控制电路开合的电磁阀；所述的电磁阀插头一端与电子pH计相连，另一端通过气管与浸泡于水体中的气泡石相连；所述的电磁阀上安装用于微量调整二氧化碳输气量的微调阀；所述的减压器与分气排装置的分支管道相连。 

进一步的，上述的进气口配备进气口活接螺母，通过进气口活接螺母与钢瓶相连；进气口活接螺母的螺纹粗细、直径与钢瓶的螺纹粗细、直径相同。 

进一步的，上述的分支管道表面采用车床锻造一段螺纹，螺纹的粗细、直径与减压器的螺纹、直径相同；所述的每个分支管道配有避免气体泄漏的密封螺母和密封垫，用于该分支管道未使用到时密封之用。 

进一步的，所述的钢瓶为二氧化碳专用钢瓶，内充二氧化碳气体；所述的减压器为二氧化碳专用的双表减压器。 

本发明中用于模拟气候变暖调整水体pH的装置，其中分气排装置能够将一路气体分成多路，减少实验成本和占地空间，简单易用、易于组装、各结构部分可拆分，方便在实验地点之间进行转移；此外，当试验水体pH值超过电子pH计设定的值后，电磁阀自动启动通电、气路打开，开始向实验容器中输入二氧化碳气体，当实验容器中的水体pH值低于设定值后，电磁阀关闭、气路关闭，停止向水体中输入二氧化碳，可精确控制不同的pH值梯度；本发明中的装置能模拟温室效应改变水体pH值，实用性强、灵敏度高，可有效模拟真实的温室效应情况下海洋生物以及生态系统的响应。 

附图说明

图1：用于模拟气候变暖调整水体pH的装置的整体结构示意图； 

图2：用于模拟气候变暖调整水体pH的装置使用状态示意图； 

图3：分气排装置的结构示意图； 

图4：输出气体的减压器、电磁阀和微调阀结构示意图； 

图5：多路输出二氧化碳气体状态示意图。 

其中：1主管道2进气口3分支管道4减压器5电磁阀6微调阀7电子pH计8进气口活接螺母9分支管道的密封螺母10气泡石11电子pH计的探头。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明用于模拟气候变暖调整水体pH的装置进行详细的描述。 

如图1所示，一种用于模拟气候变暖调整水体pH的装置，包括供应二氧化碳气体的钢瓶、输送气体的分气排装置、输出气体装置和电子pH计7；用于多路输出二氧化碳气体的分气排装置与充满二氧化碳气体的专用钢瓶连接；分气排装置通过输出气体装置与电子pH计7相连，电子pH计7的探头11浸泡于试验水体中可以检测水体的pH值。 

如图3所示，分气排装置由两端密封的主管道1、焊接于主管道一侧中间部位的进气口2和焊接于主管道另一侧的分支管道3组成，进气口2与钢瓶相连，分支管道3与输出气体装置相连。进气口2配备进气口活接螺母8，通过进气口活接螺母8与钢瓶相连，进气口活接螺母8的螺纹粗细、直径与钢瓶的螺纹粗细、直径相同。分支管道3表面用车床锻造一段螺纹，螺纹的粗细、直径与减压器4的螺纹、直径相同；每个分支管道3配有避免气体泄漏的密封螺母9和密封垫，不使用该装置的某一些分支管道3时，可用密封螺母和密封垫将其密封。 

如图4所示，输出气体装置包括用于降低二氧化碳气体压强的减压器4和连接于减压器4上、用于控制电路开合的电磁阀5；电磁阀5的插头一端与电子pH计7相连，微调阀6连接电磁阀；另一端的出口连接气管，该气管与浸泡于水体中的气泡石10相连，气泡石10可以均匀的将二氧化碳输入到水体中，保证水体pH的均一性；减压器4与分气排装置的分支管道3相连；所述的减压器4优选为二氧化碳气体专用的双表减压器。当设定很多对照组或者不同pH梯度时，可以在分排装置多个分支管3上分别连接减压器4，如图5所示。 

如图2所示，使用本发明装置时，将分气排装置的进气口2与通过进气口活结螺母8与充满气体的钢瓶相连，分支管道3与减压器4相连，电子pH计7与电磁阀5相连，将pH计探头11和气泡石10置于试验水体中；设定电子pH计7的pH值，当试验水体pH值超过电子pH计设定的值后，电磁阀5自动启动通电、气路打开，开始向实验容器中输入二氧化碳气体；当实验容器中的水体pH值低于设定值后，电磁阀5关闭、气路关闭，停止向水体中输入二氧化碳。 

下面结合具体实施例对本发明用于模拟气候变暖调整水体pH的装置的使用进行详细的描述： 

实施例1： 

2009年12月使用此装置开展了海洋酸化对栉孔扇贝生理活动影响的实验，在实验过程中，设置了pH8.1、pH7.9、pH7.6、pH7.3、pH7.0五个pH梯度实验组，pH8.1组直接采用胶州湾近岸海水，将气泡石、pH计的探头浸泡于上述水体中。此装置有效的将海水pH控制到了目标要求，精度为0.06，当水体CO₂溢出，水体pH上升0.06左右时候，装置控制CO₂进入水体，随着水体pH下降，当水体pH低于目标要求0.05左右时候，装置终止气体进入。最终装置长时间维持水体pH平均处于目标要求水平，有效的模拟了海洋酸化。 

试验结果： 

表1为栉孔扇贝在不同pH条件下的钙化率G（μmol.FW g^-1.h^-1）、二氧化碳呼出率RC（μmol.FW g^-1.h^-1）、耗氧率RO（μmol.FW g^-1.h^-1）、以及呼吸熵RQ。根据统计分析，发现G与RC受酸化影响极其显著，RO与RQ影响显著。G、RC、RO都随着酸化的变强，出现了不同程度的下降，特别是G在pH7.3附近趋近于0，随着酸性的进一步变强将变成负值。分别对G、RC、RO、RQ与pH对其进行曲线拟合，发现G与pH负线性相关，RC、RO、RQ并没有随着pH降低出现线性下降。RQ在pH8.1—7.3范围内并没有显著变化，只在pH7.0时明显低于其它各组。 

表1栉孔扇贝在不同pH下的钙化率、呼吸率以及呼吸熵 

上述说明并非是对本发明专利的限制，在发明专利也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或替换也应属于本发明的保护范围。