一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置及其使用方法与流程

本发明涉及微生物富集培养，具体涉及海底沉积物的采样装置。

背景技术：

1、甲烷是重要的温室气体，其增温效率比co2强28倍，对全球温室效应的贡献在20％以上。甲烷厌氧氧化作用(aom)是抑制沉积物甲烷向大气排放的重要屏障，可消耗沉积物中90％以上向上迁移的甲烷，海洋沉积物中含有丰富且高丰度的甲烷氧化菌。然而，由于海底环境高压且复杂，微生物生长慢，甲烷氧化菌难以在实验室条件下进行富集，从而导致对甲烷氧化菌的代谢效率和机制不明确。

2、目前缺乏一种可以原位进行沉积物甲烷氧化菌富集采样装置。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，已解决上述至少一个技术问题。

2、本发明的技术方案是：一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，包括一采样管，其特征在于，所述采样管的底部螺纹连接有一插入头部，所述插入头部远离所述采样管的端部为针尖结构或者齿状结构；

3、所述采样管的下端开口，所述采样管的下端连接有向上隆起的花瓣阀；

4、以所述采样管内腔为样品富集室，所述采样管的内壁固定有竖直设置的毛细管，所述毛细管上沿着轴向依次开设有出孔；

5、所述采样管的上端连接有壳体，所述壳体内设置有周向排布的子腔室，每个子腔室包括上下设置且通过活塞隔板分隔的驱动腔以及存储腔，至少一个子腔室的存储腔为用于存放甲烷氧化菌富集营养液的第一腔室，至少一个子腔室的存储腔为用于存储甲烷气体混合物的第二腔室；

6、每个子腔室的驱动腔内设置有用于带动活塞隔板挤压存储腔的驱动源；

7、每个存储腔的底部均开设有一导出口，且所述导出口安装有阀门；

8、所述导出口通过一中转腔与所述毛细管对接导通，所述中转腔的底部开设有与所述毛细管对接导通的通孔，所述中转腔的顶部与所述导出口一一对接；

9、所述壳体的中央开设有一排液口，所述排液口滑动连接有一排水管，所述排水管上安装有一阀门。

10、本发明通过优化采样装置的结构，便于实现原位富集甲烷氧化菌。通过存储腔导出富集培养的营养液，进而实现微生物的富集培养。

11、通过排水管，便于导出采样管内的海水。

12、进一步优选地，第一腔室的每升营养液中包括0.075g的kh2po4、0.165g的mgcl2·7h2o、0.3g的cacl2·2h2o,、0.2ml的碱性微量元素溶液以及0.5ml的酸性微量元素溶液；

13、每升碱性微量元素溶液包含0.067g的seo2、0.050g的na2wo4·2h2o以及0.242g的na2moo4；

14、每升酸性微量元素溶液包含2.085g的feso4·7h2o、0.068g的znso4·7h2o、0.12g的cocl2·6h2o、0.5g的mncl2·4h2o、0.32g的cuso4、0.095g的nicl2·6h2o以及0.014g的h3bo3。

15、甲烷气体混合物体积百分比为ch4:co2:n2＝18:1:1。

16、进一步优选地，至少一个腔室是用于存储甲烷氧化所需的电子受体，所述电子受体是硝酸盐、亚硝酸盐或硫酸盐。

17、硝酸盐可以是10.2mg/l硝酸钠。亚硝酸盐可以是6.9mg/l亚硝酸钠。硫酸盐可以是423mg/l硫酸钠。

18、作为一种优选方案，所述驱动源是气源，所述驱动源连接输气管路，所述输气管路的端部安装有一阀门，所述输气管路可拆卸连接有一气泵；

19、所述输气管路上设置有用于可拆卸连接浮球以及配重锚链的连接件。

20、便于实现输气管路的浮设。

21、便于工作人员定期输气进行营养液。通过浮球以及配重锚链，便于输气管路在海面上的定位。

22、作为另一种优选方案，所述驱动源是电动驱动机构，所述电动驱动机构包括电机、控制电路板以及电源，所述控制电路板的电能输入端连接所述电源，所述控制电路板控制连接所述电机。

23、便于通过控制电路板控制电机工作，导出存储室。

24、进一步优选地，所述电机是直线电机，所述直线电机的伸缩轴与所述活塞挡板相连。

25、或者，所述电机是旋转电机，所述电机的动力输出轴连接齿轮，所述齿轮与滑动连接所述驱动腔的直齿条啮合，直齿条与所述活塞挡板相连。

26、便于实现活塞挡板的运动。

27、进一步优选地，所述花瓣阀包括周向排布的至少五个不锈钢阀瓣，所述不锈钢阀瓣从下至上弧形向内延伸。

28、便于插入底泥后，不锈钢阀瓣受力打开，底泥从相邻不锈钢阀瓣之间导入。并在不锈钢阀瓣的弹性力作用下，回弹复位闭合。

29、一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

30、步骤一，通过插入头部将采样管插入沉积物内；

31、步骤二，第一腔室的溶液输出，致使营养液输送到毛细管中，从而释放溶液到沉积物中；

32、步骤三，第二腔室的气体输出，致使甲烷气体混合物输送到毛细管中，从而释放甲烷气体混合物到沉积物中；

33、步骤四，第三腔室的溶液输出，致使电子受体输送到毛细管中，从而释放电子受体到沉积物中。

34、进一步优选地，第一腔室的溶液每3个月输出一次，每次输出的溶液体积为10ml，第二腔室的甲烷气体混合物持续输出，输出体积为2ml/天；第三腔室的电子受体每1个月输出一次，每次输出的溶液体积为5ml。

35、有益效果：

36、本装置可以原位富集甲烷氧化菌，解决了实验室富集无法真实模拟海底环境的问题；分层位定期注射底物，不仅保证了微生物的长期所需的底物营养，而且可对比发现不同深度微生物的差异性。同时，能够让不同位置的沉积物充分接触底物溶液，提高富集效率。

技术特征：

1.一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，包括一采样管，其特征在于，所述采样管的底部螺纹连接有一插入头部，所述插入头部远离所述采样管的端部为针尖结构或者齿状结构；

2.根据权利要求1所述的一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，其特征在于：第一腔室的每升营养液中包括0.075g的kh2po4、0.165g的mgcl2·7h2o、0.3g的cacl2·2h2o,、0.2ml的碱性微量元素溶液以及0.5ml的酸性微量元素溶液；

3.根据权利要求1所述的一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，其特征在于：甲烷气体混合物体积百分比为ch4:co2:n2＝18:1:1；

4.根据权利要求1所述的一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，其特征在于：所述驱动源是气源，所述驱动源连接输气管路，所述输气管路的端部安装有一阀门，所述输气管路可拆卸连接有一气泵；

5.根据权利要求1所述的一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，其特征在于：所述驱动源是电动驱动机构，所述电动驱动机构包括电机、控制电路板以及电源，所述控制电路板的电能输入端连接所述电源，所述控制电路板控制连接所述电机；

6.根据权利要求1所述的一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，其特征在于：所述驱动源是电动驱动机构，所述电动驱动机构包括电机、控制电路板以及电源，所述控制电路板的电能输入端连接所述电源，所述控制电路板控制连接所述电机；

7.根据权利要求1所述的一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，其特征在于：所述花瓣阀包括周向排布的至少五个不锈钢阀瓣，所述不锈钢阀瓣从下至上弧形向内延伸。

8.根据权利要求3所述的一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置的使用方法，其特征在于：第一腔室的溶液每3个月输出一次，每次输出的溶液体积为10ml，第二腔室的甲烷气体混合物持续输出，输出体积为2ml/天；第三腔室的电子受体每1个月输出一次，每次输出的溶液体积为5ml。

10.根据权利要求3所述的一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置及其使用方法。一种海底沉积物甲烷氧化菌富集采样装置，包括采样管；以采样管内腔为样品富集室，采样管的内壁固定有竖直设置的毛细管，毛细管上沿着轴向依次开设有出孔；采样管的上端连接有壳体，壳体内设置有周向排布的子腔室，每个子腔室包括上下设置且通过活塞隔板分隔的驱动腔以及存储腔，至少一个子腔室的存储腔为用于存放甲烷氧化菌富集营养液的第一腔室，至少一个子腔室的存储腔为用于存储甲烷气体混合物的第二腔室；每个存储腔的底部均开设有一导出口，且导出口安装有阀门；导出口通过一中转腔与毛细管对接导通，中转腔的底部开设有与毛细管对接导通的通孔，中转腔的顶部与导出口一一对接。技术研发人员：张亭亭,刘汉奇,赵丽侠,邓邦平,季晓,宋绵昊,程升明,冯宇,顾正阳,朱林受保护的技术使用者：国家海洋局东海环境监测中心技术研发日：技术公布日：2024/11/18