專利名稱：：一種模擬藍藻水華上浮的方法和裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種模擬水華發生的方法和裝置，更具體的說是一種模擬藍藻水華上浮的方法和裝置。
背景技術：
：隨著我國經濟的快速發展與城鄉建設的加快，沿河湖地區氮、磷、有機物等污染物的排放逐年增加，湖泊水環境的污染問題日趨嚴重，主要表現為湖泊水體富營養化和藍藻水華的暴發，目前我國長江中下游五大淡水湖和城市湖泊大部分進入富營養化階段，太湖、巢湖部分湖區已進入重富營養化階段。水體富營養化是指湖泊等水體接納過量的氮、磷等營養性物質，使藻類以及其他水生生物異常繁殖，水體透明度和溶解氧變化，造成湖泊水質惡化，加速湖泊老化，從而使湖泊生態系統和水功能受到阻礙和破壞的現象。河、湖等天然水體的富營養化導致河湖水體藍藻水華暴發頻率逐步增加；藍藻水華，通常是指水體達到富營養化或嚴重富營養化狀態，在一定的光照、溫度等條件下，藍藻暴發性繁殖，引起明顯的水色變化，并在水面形成綠色或其他顏色的藻類的漂浮物現象。藍藻水華發生的主要原因可分為化學因素、物理因素、生物因素等1、化學因素包括湖泊水體富營養化階段藻類生長所需要的主要營養元素氮、磷、微量元素等。氮是藻類自身的組成元素，磷直接參與藻類光合和呼吸作用、酶系統活化和能量轉化等過程，兩者都是藻類生長和水華發生不可缺少的；微量元素也是藻類生長的必要條件。2、物理因素適宜的溫度、光照、風力、湖流。藍藻水華一般在溫度較高、風力較小、湖流較緩的夏秋季節暴發，一般認為藍藻生長的最佳水溫是28'C。研究表明，光照強度和光暗比對藍藻的生長有很大的影響。光照時間越長，藍藻獲得能量越多，有利于合成各種細胞組成成分，促進細胞生長繁殖。3、生物因素藍藻具有較強的與其它水生植物、生物競爭機制，也具有休眠機制和二氧化碳濃縮機制等。休眠機制有的形成厚壁孢子，有的形成藻殖段，有的形成非專性結構的休眠體；環境適宜時，在底泥中生長，并由底泥上升到水體中，這些休眠體就復蘇，繁殖，上浮形成水華。水華藍藻還具有高效吸收利用外源無機碳的二氧化碳濃縮機制。在低濃度的C02介質中，藍藻可以通過主動吸收、高效利用外源無機碳，在細胞內積累比介質高幾百到幾千倍的C02濃度。目前，能夠形成水華的藻類最主要的是藍藻門的種類，其中常見的是微囊藻(/W/cracys〃s)、魚腥藻(/U7abaeA7a)、顫藻(Osc/7/ato〃'a)、平裂藻(/We/"/smopeaf/a)、束絲藻(>Ap/7aA7/zomeA70A7)、項圈藻(/\najbaenops/s)、螺旋藻(Sp/>x///>7a)、擬柱胞藻(Cy//Ac(raspem7ops/s)、節球藻(A/oc/u/ar/a)、席藻(P/7om7/c(/wm)、鞘絲藻(LyA/)ya)、微鞘藻(M/croco/ews)及浮游顫藻(P/aA7/fto仍A/X)等。我國藍藻水華優勢種主要是微囊藻，其屬藍藻門藍藻綱色球藻目色球藻科。在藍藻水華暴發機理研究過程中，通過分離純化轉入實驗室培養后，群體形態上浮特征往往消失，無論其培養條件如何優化，卻仍保持單細胞形態，難以形成野外水華的群體特征，阻礙了水華形成機理的研究。藍藻水華的暴發危及了我國城鄉居民的身體健康和生態環境，是制約社會經濟可持續發展的限制因素之一。因此，研究藍藻水華發生機理成為當前環境領域的研究重點，然而至今未見有關模擬藍藻水華上浮的裝置的報道。目前，孔繁翔等提出藍藻生長與水華形成經歷越冬休眠、春季復蘇、生長和集聚上浮并形成水華四階段理論(孔繁翔，生態學報，2005)，闡述了藍藻水華發生的四個階段；儲昭升等采用室內大型湖泊模擬裝置對銅綠微囊藻和孟氏顫藻的生長特征進行了研究(儲昭升、金相燦，環境科學學報，2006);Okada等應用湖泊模擬裝置較好地模擬了3m深湖泊中銅綠微囊藻、衣藻、針尖桿藻的生長特征(Okada，JapanJournalofWaterPollutionResearch,1988)。上述研究表明，國內外研究工作者已對藍藻水華發生機理進行了較為深入的研究，但到目前為止，國內外有關藍藻水華發生關鍵階段一上浮階段裝置的研究尚未有開發，影響了藍藻水華發生機理的研究進展。
發明內容1、要解決的技術問題針對現有裝置難以模擬藍藻水華上浮，本發明提供一種模擬藍藻水華上浮的方法和裝置，可以有效模擬藍藻水華上浮的方法，從而可以促進原位藍藻水華發生機理的研究。使用該裝置可以調整不同的物理、化學、生物因素，研究各因素對藍藻上浮特性的影響，促進對藍藻水華發生的環境條件的研究。2、技術方案本發明的原理該圓柱形裝置，每隔一定的距離設置取樣口。透光性能較好，可以模擬淺水湖泊光照強度的變化，即隨著深度的增加，水下光照強度急劇下降。溶解氧隨水深的增加而降低，在反應柱的不同高度會形成包括溶解氧，pH，營養物質，生物量等在內的一系列變化梯度，從而影響藍藻的分布。在該裝置不同高度設置取樣口采樣，通過測量培養液的吸光度或藻的個數，以及其他的一些生物化學指標，研究藻種的上浮特征，從而可以有效模擬藍藻水華。本發明的技術方案一種模擬藍藻水華上浮的裝置，包括反應柱和位于反應柱頂部外的光源、與反應柱有水管連接的加熱水槽，反應柱頂部為透明無菌密封結構，反應柱柱體外表面從上部往下依次設置無菌曝氣進口、培養液進口、無菌攪拌氣流進口、循環水出口，中間設置取樣口，下部設置循環水的進口。所述的無菌密封結構為無菌培養封口膜。加熱水槽內裝有溫度探頭，溫度探頭外聯有溫度控制器。光源裝有光強控制器，可以調節控制光的強度。反應柱外的培養液儲槽通過培養液進口與反應柱聯接。光照強度的控制(D.光照培養箱中實驗，是通過設置光強參數控制；②.室內實驗，裝置采用燈光光源6照射，然后用光強計測量，采用光強控制器5調節光源控制光照強度；③.室外實驗采用自然光照，光照強度通可過自動氣象站監測獲得實驗數據；溫度的控制控制培養液溫度在1050土1'C，.光照培養箱中實驗，通過調節培養箱的參數即可控制溫度。②.室內實驗，釆用恒溫夾套由溫度控制器18進行控制溫度；③.室外實驗，溫度可通過自動氣象站監測獲得數據；溶解氧濃度的控制通過進氣泵，由曝氣進口穩定而緩慢地通入無菌空氣于液面表層。無菌空氣是通過裝有多層孔徑0.45um濾膜的無菌過濾器2過濾得到；攪動的控制通過進氣泵，由無菌攪拌氣流進口穩定而緩慢地通入無菌空氣于液體中。無菌空氣是通過裝有多層孔徑0.45um濾膜的無菌過濾器2過濾得到。一種模擬藍藻水華上浮的方法(A)藻種的擴大培養；(B)實驗培養液和模擬裝置的滅菌。將配置好的培養液放入高壓滅菌鍋，在12rc進行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌消毒；(C)將(B)中已經滅菌好的培養液，放置到(B)己滅菌模擬裝置的反應柱中；(D)將(A)中處于對數期的藍藻接種到(C)己經放置培養液模擬裝置的反應柱里面，并用無菌培養容器專用封口膜進行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到設置好的環境條件下，然后定期取樣分析觀察藍藻的上浮特征，測量藻密度、葉綠素a、吸光度等，觀察藍藻的上浮特征。本方法實施中裝置密封滅菌和接種，空氣經過濾進入，培養過程中避免雜菌進入。培養液化學因素pH511，氮濃度0.110mg/L，磷濃度0.0052mg/L，氮磷比150，以及微量元素鐵濃度0.0110mg/L，錳濃度0.00160mg/L，銅濃度0.0011mg/L，鋅濃度0.011mg/L,鉬濃度0.0010.1mg/L，硼濃度0.00卜10mg/L，鎳0細0.1mg/L。步驟A中的藻種為水華微囊藻M/cracysf/s/7os-aqivae、銅綠微囊藻/W/cracysf/saer"g/nosa、綠色微囊藻/W/cracysf/.s"〃'<^或惠氏微囊藻M/cracysf/s3、有益效果本發明提供了一種模擬藍藻水華上浮的方法和裝置，結合無菌培養，使藻類可以在無菌的環境中生長，從而減少外界環境對實驗結果的干擾。本發明裝可以控制各種物理、化學、生物因素，如溫度、光照強度、溶解氧、氮磷濃度、微量元素濃度等，實驗現象明顯，可有效模擬各種因素對藍藻水華發生機理的影響，從而有效模擬藍藻水華。本發明裝置集成了無菌過濾系統，通過無菌氣體的通入，對裝置內一定水位水體實行攪拌，可以模擬研究湖泊水體風浪過程對水體中藍藻生長狀態的影響。本發明裝置結構簡單，體積小，易操作，可移動性強，室內外均可使用，還可以與光照培養箱配套使用。制作方便，成本低。因此，該發明是模擬藍藻水華發生機理的有效裝置。圖1.室內小試藻密度、葉綠素a、藻吸光度隨反應柱高度的變化曲線，一園一藻密度(5x1()4個數/mL)，一A—葉綠素a(mg/m3)，_—吸光度A680;圖2.吸光度與葉綠素a和藻密度的相關性分析，一令一藻密度(5><104個數/mL)，一b—吸光度A680;圖3.室內中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應柱高度的變化曲線，一A—藻密度(x1()3個數/mL)，一薩一葉綠素a(mg/m3)，一令一吸光度A680;圖4.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應柱高度的變化曲線，一讓一藻密度(xl06個數/mL)，一▲—葉綠素a(mg/m3)，一—吸光度A680;圖5.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應柱高度的變化曲線，一躍一藻密度(x1()6個數/mL)，一A—葉綠素a(mg/m3)，一令一吸光度A680;圖6.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應柱高度的變化曲線，藻密度(x105個數/mL)，一▲—葉綠素a(mg/m3)，一匿一吸光度A680;圖7.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應柱高度的變化曲線，一《—藻密度(x1()6個數/mL),_▲—葉綠素a(mg/m3)，一令一吸光度A680;圖8.野外中試藻密度、葉綠素a、吸光度隨反應柱高度的變化曲線，一翻一藻密度(xlos個數/mL)，一▲—葉綠素a(mg/m3)，一令一吸光度A680;圖9.模擬藍藻水華上浮裝置結構示意圖，1進氣泵，2無菌過濾器，3空氣流量計，4閥門，5光強控制器，6光源，7無菌培養容器封口膜，8無菌曝氣進口，9培養液進口，10無菌攪拌氣流進口，11循環水出口，12反應柱，13取樣口，14循環水進口，15提升泵，16培養液儲槽，17排氣閥，18溫度控制器，19溫度探頭，20加熱水槽。具體實施例方式下面培養液中的化學組分含量在以下范圍內pH511，氮濃度0.110mg/L，磷濃度0.0052mg/L,氮磷比150,以及微量元素鐵濃度0.0110mg/L，錳濃度0.00160mg/L，銅濃度0.0011mg/L，鋅濃度0.01Hmg/L,鉬濃度0.0010.1mg/L，硼濃度0.001~10mg/L,鎳0.0010.1mg/L。實施例1室內小試采用的裝置-模擬藍藻水華上浮的裝置包括進氣泵1，無菌過濾器2，空氣流量計3，闊門4，無菌培養容器封口膜7，無菌曝氣進口8，培養液進口9，無菌攪拌氣流進口10,反應柱12，取樣口13，提升泵15，培養液儲槽16和光照培養箱。由于使用光照培養箱可以控制光強和溫度，光強控制器5、光源6、循環水進口14、出口11、排氣閥17、溫度控制器18、溫度探頭19、加熱水槽20在此實施例不設置。反應柱12柱體外表面距上部4cm和8cm處分別設置無菌曝氣進口8和無菌攪拌氣流進口10，取樣口13距離底部的距離分別為21cm、29cm、37cm、45cm。智能光照培養箱型號為Pax-25013。實驗方法步驟(A)藻種的擴大培養，采用藻種是水華微囊藻M/crocysf/sf/os-aquae,由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進的BG11培養基；(B)實驗培養液和模擬裝置的滅菌。該裝置由于體積較小，和配置好的培養液500mL—起放入高壓滅菌鍋，在121'C進行高溫滅菌2030分鐘；(C)將(B)中已經滅菌好的培養液，放置到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數期的水華微囊藻接種到(C)已經放置培養液的模擬反應柱里面，接種量約5><104個數/1711_，并用無菌培養容器專用封口膜7進行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到設置好的光照培養箱里面，光照培養箱的參數設置光周期12h/12h;光照強度4000Lux;溫度25土rC。然后定期取樣分析觀察藍藻的上浮特征。培養約10天，形成藍藻水華上浮現象。實驗結果見表1和圖1，隨著反應柱深度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是降低的；在反應柱的表面還可以清楚的看到藍藻聚集形成的顆粒。圖2顯示了吸光度與葉綠素a和藻密度的相關性，吸光度與葉綠素a的相關系數為0.8393，吸光度與藻密度的相關系數為0.8649，所以，吸光度與葉綠素a和藻密度的有非常好相關性，可以通過測量吸光度，推算藻密度和葉綠素a的含量，從而簡化實驗，節省時間。表1.藍藻上浮特征指標編號取樣口的高度吸光度藻密度葉綠素a(cm)A680(5x104個數/mL)(mg/m3)1450.177550.1222370.16460.1103290.142450.0994210.137380.075步驟(A)中改進的BG11培養基配制方法(1)改進的BG11配方如表2，配成5個母液:表2.BG11配方母液藥品名稱質量定容編號(分析純)(g)(ml_)檸檬酸0.3Stock1檸檬酸鐵胺0.3100EDTANa20.05K2HP044.0Stock21000Na2C032.0Stock3CaCI2-2H203.58100Stock4MgS04'7H207.01000Stock5H3B032.861000MnCI2.4H201.81ZnS04'7H200.222Na2Mo042H200.391CuS04-5H200.079Co(N03)26H200.049(2)配制按下列比例分別取上述母液①⑤(③除外)，然后加入己溶解1.5gNaN03的溶液中，定容到1000mL，調節其pH值為7.1。滅菌后在超凈臺里再按比例加入試劑③。Stock1取用2mL;Stock2取用10mL;Stock3取用1mL;Stock4取用10mL;Stock5取用1mL;總定容1000mL。其中，將氯化鈣的母液單獨滅菌，在配制好BG11的工作液并滅菌之后，按無菌操作法將氯化鈣加入滅過菌的工作液中。實施例2室內中試采用的裝置模擬藍藻水華上浮的裝置包括進氣泵1，無菌過濾器2，空氣流量計3，閥門4,光強控制器5，氙燈6，無菌培養容器封口膜7，無菌曝氣進口8，培養液進口9，無菌攪拌氣流進口10,循環水出口11，反應柱12，取樣口13，循環水進口14，提升泵15，培養液儲槽16，排氣閥17,溫度控制器18，溫度探頭19，加熱水槽20。反應柱的規格為直徑50cm，高2.2m，每隔50cm設取樣口13，反應柱材質為有機玻璃。其特征在于反應柱12頂部為透明無菌密封結構，反應柱12柱體外表面從上部往下依次設置無菌曝氣進口8、培養液進口9、無菌攪拌氣流進口10、循環水出口11，距離頂部的距離分別是4cm，8cm,15cm，20cm;取樣口13距離底部的距離分別為10cm、60cm、110cm、160cm、210cm;下部設置循環水的進口14，距底部的距離為5cm。實驗方法步驟(A)藻種的擴大培養，采用藻種是水華微囊藻M/crocysfe/tos-aqruae，由中科院武漢水生生物研究所提供。采用BG11培養基，配置方法同實施例1;(B)實驗培養液和模擬裝置的滅菌。配置好的培養液放入高壓滅菌鍋，在12rc進行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中已經滅菌好的培養液，提升泵15打入到(B)己滅菌的模擬反應柱中；(D)將(A)中處于對數期的水華微囊藻接種到(C)已經放置培養液的模擬裝置里面，接種量約2x1(^個數/mL，并用無菌培養容器專用封口膜7進行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到設置好的室內環境條件下，光源采用氙燈6，光周期12h/12h;光照強度4000Lux(由光強控制器5控制)；溫度25土VC(夾套恒溫水浴由溫度控制器18控制)。然后定期取樣分析觀察藍藻的上浮特征。通過進氣泵1進行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強度；通過提升泵15將培養液儲槽16中的滅菌培養液打入反應柱12;光照采用氙燈6照射，由光強控制器5調節氮燈控制光照強度；反應柱12由無菌培養容器封口膜7密封；溫度由溫度控制器18控制，加熱水槽20里面的水溫由溫度探頭19感應。培養約10~18天，形成藍藻水華上浮現象，在反應柱的表面還可以清楚的看到藍藻聚集形成的顆粒；定時采用無菌氣體通入，模擬進行湖泊水體風浪對藍藻上浮的影響實驗，實驗結果見表3和圖3，隨著反應柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的。表3.藍藻上浮特征指標<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實施例3野外中試采用的裝置模擬藍藻水華上浮的裝置包括進氣泵1，無菌過濾器2，空氣流量計3，閥門4，無菌培養容器封口膜7，無菌曝氣進口8，培養液進口9，無菌攪拌氣流進口10，反應柱12，取樣口13，提升泵15，培養液儲槽16。反應柱的規格為直徑50cm，高2.2m，每隔50cm設取樣口13，反應柱材質為有機玻璃，由于是野外中試，不設置光強控制器5、光源6和加熱裝置。其特征在于反應柱12頂部為透明無菌密封結構，反應柱12柱體外表面從上部往下依次設置無菌曝氣進口8、培養液進口9、無菌攪拌氣流進口10，距離頂部的距離分別是4cm，8cm，15cm;取樣口13距離底部的距離分別為10cm、60cm、110cm、160cm、210cm。實驗方法步驟(A)藻種的擴大培養，采用藻種是銅綠微囊藻/W/crocysfcaemgZ/70sa,由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進的BG11培養基，配置方法同實施例1;(B)實驗培養液和模擬裝置的滅菌。配置好的培養液放入高壓鍋，在121'C進行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中巳經滅菌好的培養液，提升泵15打入到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數期的銅綠微囊藻接種到(C)己經放置培養液的模擬裝置里面，接種量約2x10S個數/mL，并用無菌培養容器專用封口膜7進行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進行氣象要素檢測，光照強度約80000LUX;平均氣溫30'C。然后定期取樣分析觀察藍藻的上浮特征。通過進氣泵1進行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強度；通過提升泵15將培養液儲槽16中的滅菌培養液打入反應柱12;反應柱12由無菌培養容器封口膜7密封。培養1019天，形成藍藻水華上浮現象；定時采用無菌氣體通入，模擬進行湖泊水體風浪對藍藻上浮的影響實驗，實驗結果見表4和圖4，隨著反應柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應柱的上表面還可以清楚的看到藍藻聚集形成的顆粒。表4藍藻上浮特征指標編號取樣口的高度(cm)吸光度A680藻密度(xl()6個數/mL)葉綠素a(mg/m3)12100.243350.16621600.186270.12831100.165230.1144600.149220.1035100.147220.102實施例4野外中試采用的裝置模擬藍藻水華上浮的裝置包括進氣泵1，無菌過濾器2，空氣流量計3，閥門4，無菌培養容器封口膜7,無菌曝氣進口8,培養液進口9，無菌攪拌氣流進口10，反應柱12，取樣口13，提升泵15，培養液儲槽16。反應柱的規格為直徑200cm，高5m，每隔80cm設置取樣口13，反應柱材質為玻璃鋼，由于是野外中試，不設置光強控制器5、光源6和加熱裝置。其特征在于反應柱12頂部為透明無菌密封結構，反應柱12柱體外表面從上部往下依次設置無菌曝氣進口8、培養液進口9、無菌攪拌氣流進口10，距離頂部的距離分別是20cm，1440cm，60cm;取樣口13距離底部的距離分別為50cm、130cm、210cm、290cm、370cm、450cm。實驗方法步驟(A)藻種的擴大培養，采用藻種是綠色微囊藻M/crocysfev^/d/s，由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進的BG11培養基，配置方法同實施例1;(B)實驗培養液和模擬藍藻水華上浮的裝置滅菌。配置好的培養液放入高壓滅菌鍋，在121"進行高溫滅菌20~30分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中已經滅菌好的培養液，提升泵15打入到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數期的綠色微囊藻接種到(C)已經放置培養液的模擬裝置里面，接種量約4x1(^個數/mL，并用無菌培養容器專用封口膜7進行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進行氣象要素檢測，光照強度約90000LUX;平均氣溫25'C。然后定期取樣分析觀察藍藻的上浮特征。通過進氣泵1進行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強度；通過提升泵15將培養液儲槽16中的滅菌培養液打入反應柱12;反應柱12由無菌培養容器封口膜7密封。培養12~20天，形成藍藻水華上浮現象；定時采用無菌氣體通入，模擬進行湖泊水體風浪對藍藻上浮的影響實驗，實驗結果見表5和圖5，隨著反應柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應柱的上表面還可以清楚的看到藍藻聚集形成的顆粒。表5.藍藻上浮特征指標編號取樣口的高度(cm)吸光度A680藻密度(x1()6個數/mL)葉綠素a(mg/m3)14500.3551180.32223700.321050.31532900.255820.28942100.16480.1251300.16480.0936500.15460,089實施例5野外中試采用的裝置同實施例4實驗方法步驟(A)藻種的擴大培養，采用藻種是銅綠微囊藻M/crocysfoaemgf/nosa，由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進的BG11培養基，配置方法見實施例1;(B)實驗培養液和模擬藍藻水華上浮的裝置滅菌。配置好的培養液放入高壓滅菌鍋，在12rC進行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中已經滅菌好的培養液，提升泵15打入到(B)己滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數期的銅綠微囊藻接種到(C)已經放置培養液的模擬裝置里面，接種量約4x1(^個數/mL，并用無菌培養容器專用封口膜7進行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進行氣象要素檢測，光照強度約70000LUX;平均氣溫25'C。然后定期取樣分析觀察藍藻的上浮特征。通過進氣泵1進行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強度；通過提升泵15將培養液儲槽16中的滅菌培養液打入反應柱12;反應柱12由無菌培養容器封口膜7密封。培養1220天，形成藍藻水華上浮現象；定時采用無菌氣體通入，模擬進行湖泊水體風浪對藍藻上浮的影響實驗，實驗結果見表6和圖6，隨著反應柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應柱的上表面還可以清楚的看到藍藻聚集形成的顆粒。表6.藍藻上浮特征指標<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>實施例6野外中試采用的裝置同實施例4實驗方法步驟-(A)藻種的擴大培養，采用藻種是惠氏微囊藻M/cracysfewesenberg//,由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進的BG11培養基，配置方法見實施例1;(B)實驗培養液和模擬藍藻水華上浮的裝置滅菌。配置好的培養液放入高壓滅菌鍋，在12rc進行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；(C)將(B)中已經滅菌好的培養液，提升泵15打入到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數期的惠氏微囊藻接種到(C)已經放置培養液的模擬裝置里面，接種量約5x1()S個數/mL，并用無菌培養容器專用封口膜7進行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進行氣象要素檢測，光照強度約85000Lux;平均氣溫20'C。然后定期取樣分析觀察藍藻的上浮特征。通過進氣泵1進行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強度；通過提升泵15將培養液儲槽16中的滅菌培養液打入反應柱12;反應柱12由無菌培養容器封口膜7密封。培養1220天，形成藍藻水華上浮現象；定時采用無菌氣體通入，模擬進行湖泊水體風浪對藍藻上浮的影響實驗，實驗結果見表7和圖7，隨著反應柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應柱的上表面還可以清楚的看到藍藻聚集形成的顆粒。表7.藍藻上浮特征指標編號取樣口的高度(cm)吸光度A680藻密度(x1()6個數/mL)葉綠素a(mg/m3)14500.3452460.28123700.3301690.27332900.2751630.24442100.135570.07451300.127560.0636500.120560.062實施例7野外中試采用的裝置同實施例4實驗方法步驟(A)藻種的擴大培養，采用藻種是水華微囊藻M/cracysfe/tos-ac7uae，由中科院武漢水生生物研究所提供。采用改進的BG11培養基，配置方法見實施例1;(B)實驗培養液和模擬藍藻水華上浮的裝置滅菌。配置好的培養液放入高壓滅菌鍋，在12rC進行高溫滅菌2030分鐘；裝置由于體積較大，采用紫外輻射方法滅菌，在30w的紫外燈下滅菌1小時；18(C)將(B)中已經滅菌好的培養液，提升泵15打入到(B)已滅菌的模擬裝置中；(D)將(A)中處于對數期的水華微囊藻接種到(C)已經放置培養液的模擬裝置里面，接種量約7x1(^個數/mL，并用無菌培養容器專用封口膜7進行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到室外環境條件下，采用FSR-3型移動式自動氣象站進行氣象要素檢測，光照強度約70000Lux;平均氣溫27'C。然后定期取樣分析觀察藍藻的上浮特征。通過進氣泵1進行曝氣和攪動，然后通過無菌過濾器2得到無菌空氣，由空氣流量計3控制曝氣量和攪動強度；通過提升泵15將培養液儲槽16中的滅菌培養液打入反應柱12;反應柱12由無菌培養容器封口膜7密封。培養12~20天，形成藍藻水華上浮現象；定時采用無菌氣體通入，模擬進行湖泊水體風浪對藍藻上浮的影響實驗，實驗結果見表8和圖8，隨著反應柱高度的增加，吸光度、藻密度、葉綠素a三者的值都是升高的；在反應柱的上表面還可以清楚的看到藍藻聚集形成的顆粒。表8.藍藻上浮特征指標編號取樣口的高度(cm)吸光度A680藻密度(x1()5個數/mL)葉綠素a(mg/m3)14500.3652400.23223700.3302250.22132900.2451750.21442100.155470.05451300.150390.0536500.150350.049權利要求1.一種模擬藍藻水華上浮的裝置，包括反應柱(12)和位于反應柱頂部外的光源(6)、與反應柱有水管連接的加熱水槽(20)，其特征在于反應柱(12)頂部為透明無菌密封結構，反應柱(12)柱體外表面從上部往下依次設置無菌曝氣進口(8)、培養液進口(9)、無菌攪拌氣流進口(10)、循環水出口(11)，中間設置取樣口(13)，下部設置循環水的進口(14)。2.根據權利要求1所述的模擬藍藻水華上浮的裝置，其特征在于所述的無菌密封結構為無菌培養封口膜(7)。3.根據權利要求2所述的模擬藍藻水華上浮的裝置，其特征在于加熱水槽(20)內裝有溫度探頭(19)，溫度探頭(19)外聯有溫度控制器(18)。4.根據權利要求1-3中任一項所述的模擬藍藻水華上浮的裝置，其特征在于光源(6)裝有光強控制器(5)。5.根據權利要求1-3中任一項所述的模擬藍藻水華上浮的裝置，其特征在于位于反應柱(12)外的培養液儲槽(16)通過培養液進口(9)與反應柱連接。6.根據權利要求13中任一項所述的模擬藍藻水華上浮的裝置，其特征在于反應柱光照強度控制范圍0-120000Lux,培養液溫度10-50土TC，光暗比0.6~1.67。7.—種模擬藍藻水華上浮的方法，其步驟為(A)藻種的擴大培養；(B)實驗培養液和模擬裝置的滅菌將配置好的培養液放入高壓鍋，在121'C進行高溫滅菌20-30分鐘；采用紫外輻射方法滅菌消毒；(C)將(B)中已經滅菌好的培養液，放置到(B)已滅菌模擬裝置的反應柱中；(D)將(A)中處于對數期的藍藻接種到(C)已經放置培養液模擬裝置的反應柱中，并用無菌培養容器專用封口膜進行密封；(E)將(D)接種后的模擬裝置放到設置好的環境條件下，經過培養形成藍藻上浮，然后定期取樣分析。8.根據權利要求7所述的模擬藍藻水華上浮的方法，其特征在于調節培養液化學因素pH5-",氮濃度0.1~10mg/L，磷濃度0.005-2mg/L，氮磷比1~50,以及微量元素鐵濃度0.01~10mg/L,錳濃度0.001~60mg/L，銅濃度0.001~1mg/L,鋅濃度0.0卜1mg/L，鉬濃度0.00卜0,1mg/L,硼濃度0.00卜10mg/L,鎳0細0.1mg/L。9.根據權利要求7或8所述的模擬藍藻水華上浮的方法，其特征在于裝置密封滅菌和接種，空氣經過濾進入，培養過程中避免雜菌進入。10.根據權利要求7或8所述的模擬藍藻水華上浮的方法，其特征在于步驟A中的藻種為水華微囊藻M/cracysf/'s/7os-aqrwae、銅綠微囊藻M/'crocysfoaerug/A70sa、綠色微囊藻/W/'cracysf/'sWr/cZ/s或惠氏微囊藻M/crocysfewese/7￡ergf/7。全文摘要本發明提供了一種模擬藍藻水華上浮的方法和裝置，屬于水環境領域。包括反應柱和位于反應柱頂部外的光源、加熱水槽，反應柱頂部無菌密封，反應柱外表面設置無菌曝氣進口、培養液進口、無菌攪拌氣流進口、循環水出口，中間設置取樣口，下部設置循環水的進口。方法步驟為藻種的擴大培養；培養液和模擬裝置的滅菌；將培養液放置到反應柱中；將藍藻接種到反應柱里面進行密封；設置環境條件，然后定期取樣分析觀察藍藻的上浮特征。本發明使藻類可以在無菌的環境中生長，可有效模擬藍藻水華。本發明裝置結構簡單，體積小，易操作，可移動性強，室內外均可使用，還可以與光照培養箱配套使用。制作方便，成本低。文檔編號C12M1/42GK101638620SQ200910184529公開日2010年2月3日申請日期2009年8月28日優先權日2009年8月28日發明者馮露露,凱吳,李正魁,王月明,石魯娜,陳祈春申請人:南京大學