一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体

摘要

本发明公开了一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体，包括框架平台、牺牲阳极块、珊瑚悬挂器；其中框架平台采用碳钢+涂层材料制成，珊瑚悬挂器安装在框架平台上，牺牲阳极块通过框架平台与珊瑚悬挂器电连接，牺牲阳极块与珊瑚悬挂器空间分离。本发明利用牺牲阳极块与珊瑚悬挂器在海水中优先发生原电池反应，作为阴极的珊瑚悬挂器发生吸氧反应，使得周围海水环境中的OH‑离子浓度升高及HCO3‑离子转化为CO32‑离子，提高了珊瑚周边CO32‑离子浓度，促进了造礁石珊瑚的钙化生长；珊瑚悬挂器被CaCO3、MgCO3等覆盖后电流消耗降低，牺牲阳极可继续为碳钢框架平台提供阴极保护。

说明书

【技术领域】

本发明涉及珊瑚礁生态修复技术领域，具体涉及一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体。

【背景技术】

珊珊瑚礁生态系统因其具有极高的生物多样性，被认为达到了海洋生态系统发展的上限，因此也常被冠以“海底花园”、“蓝色沙漠中的绿洲”或“海洋中的热带雨林”的美誉。近年来，由于全球气候变化、人类活动以及敌害生物的影响，珊瑚礁生境严重退化。造礁石珊瑚生长以及珊瑚礁的自然恢复过程缓慢，大大阻碍了珊瑚礁生态修复的工作进展。因此人们开始研究促进珊瑚生长的技术，以加快恢复和重建退化的珊瑚礁生态系统。

人工珊瑚礁体能模仿并实行与天然礁石相同的功能，比如提供稳定的支撑、构建起伏的地形、为珊瑚礁生物提供庇护等，甚至可以起到促进珊瑚生长的作用。WolfHilbertz和Goreau Thomas等人于20世纪70年代最先建造了以钢结构作为阴极，钛合金、石墨或铅作为阳极，太阳能电池板、潮流涡轮发电机或陆地电网作为外部供给电源的人工珊瑚礁结构——生态岩石(Biorock)，该结构明显加快珊瑚生长速度，提高珊瑚礁适应全球气候变化的能力。同样基于阴极保护技术原理，国内多名学者设计了无需外部电源的牺牲阳极类型的人工礁体，但这些设计往往忽视牺牲阳极所能够输出的有效电流和电量，而这会直接影响人工礁体促进珊瑚生长作用。现已有相关的研究，例如中国专利申请号CN201610013044.7，公开了一种提高造礁石珊瑚生长速度的方法和装置，该装置由铝镁合金网格覆盖在不锈钢主体框架上，构成了原电池系统，以此提供电流、促进不锈钢主体框架上的珊瑚生长；但是，该专利所述铝镁合金和不锈钢主体框架为直接电接触，作为阴极的不锈钢主体框架表面发生如下反应：

O

除了不锈钢主体框架外，反应产生的CaCO

【发明内容】

针对现有技术中采用成本昂贵的不锈钢制作人工礁体，导致成本高的问题，本发明提供了一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体，阳极利用率高、造价低廉、防腐性优，能够促进造礁石珊瑚的钙化生长的电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体，可用于珊瑚礁退化区域大规模珊瑚培育和珊瑚移植等珊瑚礁生态修复工程。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体，包括框架平台、牺牲阳极块、珊瑚悬挂器以及导线，其中框架平台由表面有涂层材料的碳钢制成，珊瑚悬挂器悬挂于框架平台上部，牺牲阳极块与珊瑚悬挂器空间分离；珊瑚悬挂器、牺牲阳极块分别与框架平台通过导线电连接；珊瑚悬挂器与牺牲阳极块在海水中优先组成原电池，珊瑚悬挂器作为原电池的主阴极区。

本发明中：

所述的框架平台，是采用碳钢制成，呈圆台形，其上部由内环条、外环条同轴心排布，其下部由1-5条折弯件沿轴心等弧度排布，每一折弯件与内外环条各有两处搭接。

所述的涂层材料，选自电绝缘有机涂层材料，优选环氧树脂。

所述的牺牲阳极块，为铝合金或锌合金材质，提供给珊瑚悬挂器和框架平台的电流密度为50-300mA/m

所述的牺牲阳极块与珊瑚悬挂器空间分离，牺牲阳极块通过导线电连接至框架平台的折弯件着地端，以避免电流分布不均。

所述的珊瑚悬挂器，为电极电位较高的单一材质金属或碳钢+镀层复合材料，由孔径3-8cm的金属固定环和连接杆组成，安装于框架平台上，电连接性良好，在海水不易腐蚀，其电极电位比碳钢的高0.2-0.6V，其中的金属固定环为不锈钢、铜合金，或者是表面经镍基、铬基、铜基电镀或化学镀处理的碳钢。

所述的珊瑚悬挂器与框架平台外表面积之比为2-8％，以便于在牺牲阳极消耗殆尽时将珊瑚悬挂器对碳钢框架平台的电偶腐蚀作用降低，尽可能延长人工礁体的使用寿命。

和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明所述的一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体，使用价格低廉、比强度高的碳钢原材料和国标铝合金、锌合金牺牲阳极，方便人工礁体的制作和降低珊瑚礁生态修复资金投入。

2、本发明所述的一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体，牺牲阳极与珊瑚悬挂器空间分离，解决牺牲阳极被沉淀物覆盖导致电流输出减少、牺牲阳极有效利用率下降问题；珊瑚悬挂器选用电极电位较高的金属或金属镀层材质，原电池输出的电流更高，造礁石珊瑚钙化生长作用更明显；碳钢框架平台电绝缘涂层防腐+牺牲阳极保护设计，牺牲阳极在为珊瑚钙化生长提供输出电流的同时，增加人工礁体的环境耐久性，提高了牺牲阳极的有效利用率。

【附图说明】

图1是本发明实施例1的一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体的结构示意图；

图2是本发明实施例1的一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体的框架平台布置图及接线示意图。

附图标记：

1、框架平台；11、内环条；12外环条；13、第一折弯件；14、第二折弯件；15、第三折弯件；2、牺牲阳极块；3、珊瑚悬挂器；31、金属固定环；32、连接杆；4、珊瑚断片；5、电导线。

【具体实施方式】

以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。

实施例：

如图1所示，一种电刺激造礁石珊瑚生长的人工礁体，包括框架平台1、牺牲阳极块2、珊瑚悬挂器3以及电导线5；

如图2所示，其中框架平台1由表面有涂层材料的碳钢制成，框架平台1数量为4个，具体依据牺牲阳极输出电流而定；框架平台1相邻紧靠、绑扎固定连成一体，在保证珊瑚未来生长空间的同时，可增强抵御海浪冲击的能力；

珊瑚悬挂器3悬挂于框架平台1上部，牺牲阳极块2与珊瑚悬挂器3空间分离；珊瑚悬挂器3、牺牲阳极块2分别与框架平台1通过电导线5连接；珊瑚悬挂器3与牺牲阳极块2在海水中优先组成原电池，珊瑚悬挂器3作为原电池的主阴极区；

本实施例中，框架平台1呈圆台形，其上部由内环条11、外环条12同轴心排布，下部由第一折弯件13、第二折弯件14、第三折弯件15沿轴心等弧度排布；第一折弯件13、第二折弯件14、第三折弯件15的规格尺寸相同，每一折弯件与内环条11、外环条12各有两处搭接；内环条11、外环条12的直径分别为50cm和80cm，折弯件高度和总长度分别为80cm和160cm；内环条11、外环条12和第一折弯件13、第二折弯件14、第三折弯件15都是φ8mm的热轧光圆碳钢钢筋制成，表面涂装环氧树脂；

本实施例中，牺牲阳极块2采用GB/T 4948《铝-锌-铟系合金牺牲阳极》铝合金材质或GB/T 4950《锌-铝-镉合金牺牲阳极》锌合金材质，牺牲阳极块2以φ6.5mm螺纹钢为轴芯浇铸成直径6cm、长度50cm的圆柱体，安放于距离框架平台组10米以外，通过电导线5将牺牲阳极块2连接至各框架平台1的折弯件着地端，以避免电流分布不均；

本实施例中，珊瑚悬挂器3由孔径3cm金属固定环31和连接杆32组成，金属固定环31为不锈钢、铜合金，或者是表面经镍基、铬基、铜基电镀或化学镀处理的碳钢，为节省电流消耗，珊瑚悬挂器3与框架平台1外表面积之比限制为8％；

人工礁体投入使用前，对牺牲阳极块2、珊瑚悬挂器3分别与框架平台1的接触电阻进行检测，确保接触电阻小于0.05Ω；

本实施例中，人工礁体体积、重量适中，用塑料扎带将珊瑚断片4固定于珊瑚悬挂器3后由1-2名潜水员搬运至预定地点，为防止人工礁体受风浪发生移动倾覆，采用加固基底或者相互绑扎连成一体。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。