一种适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，特别是涉及一种适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置。

背景技术

泥炭地、土壤、海床以及内陆水体沉积物是公认的有机碳库，亦是重要的全球碳汇。内陆水体沉积物中有机碳储量与土壤或海洋沉积物有机碳储量相当甚至更高。二氧化碳(CO

因野外原位观测无法去除沉积物上层水体对沉积物碳排放的干扰，且野外环境影响因素复杂多变，无法固定其他影响因素不变单独研究气候变暖对沉积物碳排放的影响，因此，国内外学者们多利用室内模拟实验研究环境温度变化对沉积物碳排放的影响。然而，目前已存在的实验装置多利用针头插入硅胶塞内取气，容易造成针头堵塞以及长期使用硅胶塞漏气；此外，若需长距离运输送样测试，需将针筒内气体利用针头插入气袋的硅胶垫进样，这将再次面临针头堵塞和气袋漏气的风险，从而影响试验结果的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高试验结果的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置，包括培养容器，还包括能够密封盖设于所述培养容器上的密封盖、采气泵以及气袋，一进气管和一出气管能够穿过所述密封盖并与所述密封盖固定连接，所述进气管和所述出气管与所述密封盖的连接处均密封，所述进气管和所述出气管均能够伸入至所述培养容器内部并与所述培养容器相连通，所述进气管和所述出气管上均设置有开关阀，所述出气管上设置有过滤器；所述采气泵的进气口与所述出气管远离所述培养容器的一端密封连接并连通；所述气袋和所述采气泵的出气口之间通过连接管密封连接并连通。

优选的，所述密封盖上开设有一通孔，所述通孔处固定设置有一垫片，所述进气管和所述出气管均能够穿过所述垫片并与所述垫片固定连接，所述进气管和所述出气管与所述垫片连接处均密封。

优选的，所述垫片为硅胶材质。

优选的，所述进气管和所述出气管的端部均密封连接并连通有一硬质管，所述硬质管能够穿过所述垫片，所述硬质管与所述垫片连接处密封。

优选的，所述硬质管为不锈钢材质。

优选的，所述进气管、所述出气管以及所述连接管均为硅胶材质。

优选的，所述开关阀为止水夹。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置，培养容器和气袋之间通过采气泵和管路直接连接，可将培养容器中的气体直接收集于气袋中，避免使用针头插入硅胶塞取气，防止出现针头堵塞或气袋漏气的问题，保证了试验结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置的结构示意图

图2为实验组与空白对照组CO

图3为CO

图中：1-培养容器；2-密封盖；3-垫片；4-硬质管；5-进气管；6-止水夹；7-出气管；8-过滤器；9-采气泵；10-进气口；11-出气口；12-连接管；13-气袋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置，以解决现有技术存在的问题，能够提高试验结果的准确性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置，如图1所示，于本实施例中，包括培养容器1，还包括能够密封盖2设于培养容器1上的密封盖2、采气泵9以及气袋13，一进气管5和一出气管7能够穿过密封盖2并与密封盖2固定连接，进气管5和出气管7与密封盖2的连接处均密封，进气管5和出气管7均能够伸入至培养容器1内部并与培养容器1相连通，进气管5和出气管7上均设置有开关阀，出气管7上设置有过滤器8；采气泵9的进气口10与出气管7远离培养容器1的一端密封连接并连通；气袋13和采气泵9的出气口11之间通过连接管12密封连接并连通。

本发明提供的适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置，通过将进气管5以及出气管7固定在密封盖2上，在进气管5和出气管7上设置有开关阀，打开开关阀即可实现培养容器1的进气或出气，培养容器1和气袋13之间通过采气泵9和管路直接连接，可将培养容器1中的气体直接收集于气袋13中，避免使用针头插入硅胶塞取气，防止出现针头堵塞或气袋13漏气的问题，保证了试验结果的准确性，本发明提供的适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置可通过向培养容器1内通入氮气开展沉积物厌氧培养实验，如沉积物甲烷排放实验，同时装置结构简单，体积小，可在气候模拟间有限空间内使用。

密封盖2上开设有一通孔，通孔处固定设置有一垫片3，进气管5和出气管7均能够穿过垫片3并与垫片3固定连接，进气管5和出气管7与垫片3连接处均密封，进气管5能够连接氮气罐开展厌氧培养，也可关闭开关阀进行有氧培养。

垫片3为硅胶材质，能够保证密封性，并能够实现进气管5和出气管7的固定。

进气管5和出气管7的端部均密封连接并连通有一硬质管4，能够便于进气管5和出气管7插入垫片3，同时能够防止硅胶垫片3夹紧进气管5或出气管7造成管路堵塞，硬质管4能够穿过垫片3，硬质管4与垫片3连接处密封。

硬质管4为不锈钢材质。

进气管5、出气管7以及连接管12均为硅胶材质，密封性好，同时进行弯折。

开关阀为止水夹6，止水夹6夹紧进气管5可开展有氧培养，在培养期使用止水夹6夹紧出气管7能够防止漏气，在采气期可取下出气管7上的止水夹6进行采气。

本发明提供的适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置，由沉积物培养到气体采集至气袋13中的整个过程，密闭性好，不存在漏气风险，模拟效果和试验结果均较好，培养容器1可为透明容器，用于研究光照时长或强度对沉积物碳排放的影响，培养容器1也可更换成琥珀玻璃瓶，用于研究黑暗条件下，其他因素对沉积物碳排放的影响。

本发明提供的适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置可用于研究沉积物碳排放对气候变暖的响应，具体实施过程如下：

于2021年10月(气温变化范围9～32℃)，在长江流域的6个湖泊、3条河流和3个池塘分别采集10cm表层沉积物，为稳定微生物群落，采集回的表层沉积物密封并于4℃下黑暗保存。沉积物增温模拟实验参照Comer-Warner(2018)等的培养方法；具体如下：模拟实验于1150mL带密封盖的琥珀玻璃瓶中进行，玻璃瓶内由400mL沉积物、500mL超纯水和250mL顶空空气组成，此处使用超纯水代替过滤后的湖泊原水，目的是为了排除湖泊原水中营养物质及微生物对沉积物的影响。此外，还设置含有500mL超纯水但无沉积物的琥珀玻璃瓶作为对照组。为稳定处理温度下的微生物群落，培养容器加入样品后，瓶盖半开，置于气候模拟实验间中，在处理温度下开始为期3天的稳定期。气候模拟实验间的温度分别设置为4℃、10℃、15℃、20℃、30℃和35℃，湿度统一设置为60％，光照条件统一设置为黑暗。湖泊、河流和池塘共采集30个沉积物样品，再加一个含有500mL超纯水但无沉积物的空白对照玻璃瓶，每个样品3个重复，因此每个处理温度下有93个培养容器。

结束3天的微生物稳定期后，将进入0～5h的温室气体采集期，采样时间分别为0h和5h。温室气体采集前，使用多参数水质检测仪(HACH-HQ系列)测量培养容器上层水体DO浓度、pH值和温度。0h时，向培养容器中加入5mL(约14～15ppb)刃天青(Resazurin，Raz)溶液并搅拌，拧紧密封盖；而后使用采气泵和50mL气袋采集顶空气体约20～25mL。5h后，再次使用采气泵采集顶空气体。0～5h气体采集期结束后，打开密封盖，采集15mL水沉积物混合物，经0.45μm滤膜过滤后使用紫外分光光度计测定试卤灵(Resorufin，Rru)浓度。采集20mg沉积物样品，-80℃低温冷冻保存，以便测定微生物群落组成。所有培养容器(6个处理温度下共558个培养容器)重复以上0～5h过程。

利用本发明提供的适用于气候模拟间的沉积物培养与碳排放收集装置测得的沉积物碳排放通量对温度变化的响应特征如下：

在培养实验环境温度变化下，CO

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。