亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：陆生微宇宙试验系统装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种陆生微宇宙试验系统装置，适用于研究农药等化学物质进入 陆生生态系统后的环境行为和生态效应。
背景技术：
微宇宙技术(Microcosm)是指应用小型生态系统或实验室模拟生态系统进行试 验的技术。近年来，该技术在生态学研究领域得到越来越广泛的应用。应用微宇宙技术不 仅可以研究一般生态系统，而且便于对那些人们难于到达的沙漠、远洋和火山口等特殊生 态系统进行研究。人们甚至设计了包括人类在内的微宇宙系统，例如，1992年美国亚利桑那 州的“第二生物圈(Biosphere 2) ”，用来模拟研究地球生态系统，对于保护全球生态环境做 出了重大贡献。由此可见，微宇宙的设计、研究和应用具有重要意义。微宇宙技术是生态毒理学研究中很有价值的试验方法，因为它提供了在人工控制 条件下模拟研究生态系统对污染物反应的可能性。微宇宙总体可分为三大类，即陆生、水生 和水陆生(湿地)微宇宙。微宇宙系统比单一生物实验提供更完整的信息，可同时提供暴露和效应的信息， 它不仅能提供母体化合物的、而且能提供降解产物的信息。所以，近年来在农药及其它毒物 的生态风险评价中，微宇宙系统的应用越来越普遍。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种陆生微宇宙试验系统装置，该装置可 以在人工控制条件下模拟研究农药等有毒物质进入陆生生态系统后的环境行为和生态效 应，以更好地评价农药对生态环境产生的风险。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下陆生微宇宙试验系统装置，它包括取土装置、模拟试验装置和推土装置；取土装置包括圆筒外壳、圆筒内胆和上盖；圆筒外壳为空心结构，两端不封闭，一 端成刀刃状，另一端与上盖配合；上盖可与圆筒外壳拆卸；圆筒内胆为空心结构，两端不封 闭，圆筒内胆的外径与圆筒外壳的内径配合，圆筒内胆的高度不高于圆筒外壳的高度，圆筒 内胆置于圆筒外壳内且可与圆筒外壳拆卸；模拟试验装置为具有控温功能的厢式结构，厢内垂直置有2 40个内孔，内孔结 构与取土装置中的圆筒内胆配合，可将圆筒内胆置于内孔内，每个内孔底端分别对应一个 布氏漏斗，布氏漏斗上铺有一层玻璃棉，每个布氏漏斗分别与一个淋出液收集瓶相连通；推土装置包括压力系统、推杆和槽板；推杆一端与压力系统相连，另一端具有活塞 结构，活塞外径与取土装置中的圆筒内胆内径配合，可将圆筒内胆中的土芯推出；槽板具有 半圆槽结构，半圆槽内径与圆筒内胆外径配合，可将圆筒内胆置于半圆槽中。其中，所述的圆筒外壳材质为不锈钢。其中，所述的圆筒内胆材质为高密度聚乙烯(HDPE)。[0013]其中，所述的模拟试验装置为底部有轮的厢式结构。其中，所述的槽板材质为不锈钢。有益效果1、本实用新型装置方法简便易行，可操作性强。本系统装置通过热能转换系统控 制厢式推车内温度，设备结构简单、连接管路简单、制造和维护方便。2、本实用新型装置应用特制的取土装置，取出耕作层以下45cm的土层并保持田 间原有性状，包括土壤动物的生存状态，试验期间通过热能转换系统控制厢式推车的温度， 以模拟自然条件的地温。解决了常规的盆栽试验或一般的生态模拟试验无法模拟实际地温 的难题。3、试验结束，应用退土装置使土芯整体推出后，能实现真实分层采样，克服了常规 分层采样的困难。

图1为取土装置结果示意图。图2为模拟试验装置即厢式推车结构示意图。图3为土芯微宇宙系统剖示图。图4为模拟试验装置中的热能转换系统示意图。图5为推土装置结构示意图。其中，1、上盖；2、土芯；3、圆筒内胆；4、把手；5、圆筒外壳；6、承圆筒内胆的结构； 7、刀刃结构；8、厢体结构；9、可开关门；10、轮；11、布氏漏斗；12、玻璃棉；13、淋出液收集 瓶；14、表层土(耕作层土，0 15cm) ； 15、下层土(原状土，16 60cm) ； 16、密封圈；18、温 控系统；19、搅拌器；20、热管；21、水箱；22、致冷管；23、致冷压缩机；24、水泵；25、热交换 管((pl2cm紫铜管)；26、槽板；27、推杆；28、小型空压机；29、气动液压管。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。本领域的技术人员容易理解，实施 例仅用于说明本实用新型，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本实用新型。实施例1 装置。本实用新型的陆生微宇宙试验系统装置，包括取土装置、模拟试验装置和推土装置。图1为取土装置的结构示意图，如图所示，取土装置包括圆筒外壳5、圆筒内胆3和 上盖1 ；圆筒外壳5为空心结构，两端不封闭，由5mm厚不锈钢板卷制并烧焊而成，高70cm， 内径18cm，上盖高10cm，下端成锋利的刀刃状7，上端与上盖1配合；上盖1可与圆筒外壳5 拆卸；圆筒内胆3为空心结构，为高密度聚乙烯管(HDPE管)，其两端不封闭，高65cm，外径 为17cm，供贮土芯，圆筒内胆3置于圆筒外壳5内且可与圆筒外壳5拆卸。图2为模拟试验装置的结构示意图，如图所示，模拟试验装置为具有控温功能的 推车厢式结构，厢体由不锈钢方管为骨架焊制而成，规格为IOOcmX 60cmX IOOcm，厢体夹层 内填充轮泡类保温材料，厢内垂直置有6个内孔3，内孔3结构与取土装置中的圆筒内胆3 配合，可将圆筒内胆3置于内孔3内，每个内孔3底端分别对应一个布氏漏斗11，布氏漏斗
411上铺有一层玻璃棉12，每个布氏漏斗11分别与一个淋出液收集瓶13相连通；箱体底部 有胶轮10便于移动。所述具有控温功能的箱体为具有热能转换系统的箱体，即具有致冷和 致热功能，厢内置有直径12mm，长约70cm的热能转换管；用以控制推车厢内温度(模拟地 温)，热能转换系统与厢式推车通过软管连接，用阀门控制厢体内水循环用以控制推车厢内 温度，当然本实用新型的控温系统不局限于上述热能转换系统，任何能够实现控温功能的 系统都在本实用新型的保护范围内。图5为推土装置结构示意图，如图所示，推土装置包括压力系统、推杆27和槽板 26 ；推杆27 —端与压力系统相连，另一端具有活塞结构，活塞外径与取土装置中的圆筒内 胆3内径配合，推杆27在压力系统的作用下可通过活塞将圆筒内胆3中的土芯整体推出； 槽板具有半圆槽结构，材质为不锈钢，半圆槽内径与圆筒内胆3外径配合，可将圆筒内胆3 置于半圆槽中。实施例2:操作和安装。按试验要求选定土壤类型，本次采集江苏常州的水稻土和江苏海安的高砂土。用 原状土芯取土器按下列程序采集原状土芯(1)各取土点，先将表层0 15cm 土壤去除，并置于采样袋内。(2)将取土装置安妥，放入HDPE管，盖上钢盖，即用大铁锤捶打盖顶，致使取土装 置入土，连续捶打，当取土装置入土深度达50cm，即HDPE管内土芯高45cm时，停止捶打，用 铲挖去周边土壤，即可抬出取土装置；如土壤较为坚实，为便于取土装置入土及抬出，必要 时可用小水壶在取土装置外面浇少许水，使之润滑。(3)用金属钩串于HDPE管顶端小孔(图中未画出，在HDPE管管壁顶部穿孔)，稍 加用力转动HDPE管，然后将其取出，置于平地，用塑料袋套于两端并扎紧；运输过程中应垂 直安放，不宜平置，以免因震动而致土芯变形而呈现裂缝造成淋溶时与实际情况不符。(4)内贮土芯的HDPE管运抵温室后，及时安置于模拟试验装置中。取回的表层土， 经风干，破碎呈小粒状后，分别添加于HDPE管上层，添加高度为15cm。并在HDPE管上端与 厢体间套上密封圈，以免浇水时水进入厢内。(5)HDPE管安妥后，启动热能转换系统，使厢内土芯维持一定温度，以模拟实际地(6)平衡5 10d，大水淋溶一次，使土芯保持一定温度，当淋溶正常，即可播种或 移栽作物或进行施药。实施例3 农药淋溶试验。(1)种植作物本案例试验作物为玉米，采用育苗移栽，最后留苗1株；为保证作物正常生长需 要，在播种或移植前施基肥；生长过程中视植株生长状况，必要时施追肥。(2)施药处理供试农药为40%乐果乳油。在玉米处于苗期时按40%乐果乳油的最大田间用量 对玉米进行处理，每种土 17个重复，同时每种土设1个空白对照。40%乐果乳油的最大田间用量为IOOmL制剂/亩，换算成单位面积有效成分含量 为0. 06g/m2，土柱内径为17cm，计算求得面积为226. 8cm2,即每根处理土柱需1. 36mg乐果 有效成分。喷洒施用时的具体做法为，量取IOmL水于喷雾器中，吸取3. 6微升40%乐果乳油溶于喷雾器水中，混勻后于玉米苗上方将药液均勻喷洒在土柱内。(3)模拟降雨农药施用2h后按常州、南通两地累年6、7、8月份平均降雨量平均值(161. 4mm)的 一半模拟降雨，其后第1周、第2周再以相同的降雨量模拟两次降雨。模拟降雨时按降雨量 及土柱的面积计算出所需的水量，计算公式如下 其中，V水为模拟降雨时每根土柱所需水量(L)，d为土柱的内径(17cm)。将土柱 内径代入公式，计算得到模拟降雨时每根土柱需1. 8L水。(4)样品采集每次模拟降雨后收集淋出液，定容并检测其中的农药浓度。(5)样品处理取200mL水样(不足200mL的记下实际体积)，滤纸过滤除去杂质，滤液过C18柱 (C18柱先用5mL甲醇活化)，5mL甲醇洗脱，N2吹干，2mL正己烷定容(初始水样不足200mL 的，按实际体积的100分之一定容)，待气相色谱测定。(6)样品分析Agilent6890气相色谱仪，氮磷检测器；色谱柱 HP-1701 (15. OmX 530 μ mX 1. 0 μ m)；柱温，从 180°C 始，保留 2min，5°C /min 升至 240 °C 止，保留2min ；进样口温度，250°C ；检测器温度，330°C ；气体载气(N2) 2mL · mirT1，空气 60mL · mirT1，氢气 3mL · mirT1 ；进样体积1 μ L0(J)试验周期本次试验周期为14d，试验期间对作物进行常规管理。(8)结果分析表1为供试农药乐果在淋溶水样中的浓度。表1淋溶水样中乐果的浓度(mg/L)采样时间高砂土水稻土[0061]2h0. 070. 61[0062]7d0. 040. 31[0063]14d0. 0060. 05[0064]CKNDND一般来说，水中溶解度大、土壤吸附系数小的农药，容易随地表径流流失或淋溶进 入地下水。本案例中，供试农药乐果在水中的溶解度较大、土壤吸附性较弱，因此，施药后2h 淋溶，在水样中的检出浓度较高，但相对于高砂土，乐果在水稻土中的淋溶浓度要高得多， 主要原因在于高砂土在雨后或泡水后，容易淀浆板结。同时，施药后14d淋溶，淋溶水样中 农药浓度降低迅速，这与乐果在土壤中降解较快这一特性有关。试验结果与受试农药特性相吻合，说明本装置能够满足研究农药进入陆生生态系 统后环境行为的需要。
6[0067] 本实用新型陆生微宇宙试验系统不仅很好地模拟了陆生生态系统，而且操作方 便，是模拟研究农药在陆生生态系统中的环境行为和生态效应的实用装置。
权利要求陆生微宇宙试验系统装置，其特征在于它包括取土装置、模拟试验装置和推土装置；取土装置包括圆筒外壳(5)、圆筒内胆(3)和上盖(1)；圆筒外壳(5)为空心结构，两端不封闭，一端成刀刃状(7)，另一端与上盖(1)配合；上盖(1)可与圆筒外壳(5)拆卸；圆筒内胆(3)为空心结构，两端不封闭，圆筒内胆(3)的外径与圆筒外壳(5)的内径配合，圆筒内胆(3)的高度不高于圆筒外壳(5)的高度，圆筒内胆(3)置于圆筒外壳(5)内且可与圆筒外壳(5)拆卸；模拟试验装置为具有控温功能的厢式结构，厢内垂直置有2～40个内孔(3)，内孔(3)结构与取土装置中的圆筒内胆(3)配合，可将圆筒内胆(3)置于内孔(3)内，每个内孔(3)底端分别对应一个布氏漏斗(11)，布氏漏斗(11)上铺有一层玻璃棉(12)，每个布氏漏斗(11)分别与一个淋出液收集瓶(13)相连通；推土装置包括压力系统、推杆(27)和槽板(26)；推杆(27)一端与压力系统相连，另一端具有活塞结构，活塞外径与取土装置中的圆筒内胆(3)内径配合，可将圆筒内胆(3)中的土芯推出；槽板具有半圆槽结构，半圆槽内径与圆筒内胆(3)外径配合，可将圆筒内胆(3)置于半圆槽中。
2.根据权利要求1所述的陆生微宇宙试验系统装置，其特征在于所述的圆筒外壳(5) 材质为不锈钢。
3.根据权利要求1所述的陆生微宇宙试验系统装置，其特征在于所述的圆筒内胆(3) 材质为高密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的陆生微宇宙试验系统装置，其特征在于所述的模拟试验装置 为底部有轮的厢式结构。
5.根据权利要求1所述的陆生微宇宙试验系统装置，其特征在于所述的槽板材质为不 锈钢。
专利摘要本实用新型公开了一种陆生微宇宙试验系统装置，它包括取土装置、模拟试验装置和推土装置。本实用新型装置方法简便易行，可操作性强。本系统装置通过热能转换系统控制厢式推车内温度，设备结构简单、连接管路简单、制造和维护方便。本系统装置应用特制的取土装置，取出耕作层以下45cm的土层并保持田间原有性状，包括土壤动物的生存状态，试验期间通过热能转换系统控制厢式推车的温度，以模拟自然条件的地温。解决了常规的盆栽试验或一般的生态模拟试验无法模拟实际地温的难题。试验结束，应用推土装置使土芯整体推出后，能实现真实分层采样，克服了常规分层采样的困难。
文档编号G01N33/00GK201662570SQ20102014511
公开日2010年12月1日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者单正军, 卜元卿, 周军英, 孔德洋, 林小丽, 程燕, 续卫利, 陈祖义 申请人:环境保护部南京环境科学研究所