CN207649987U - 适用于水体中悬浮颗粒物和浮游生物的分离*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于水体中悬浮颗粒物和浮游生物的分离***。本实用新型包括浮游生物收集装置、静置容器、水体收集容器、移液装置、抽滤装置、冷冻装置、除杂装置和分离液容器，应用本***对浮游生物和悬浮颗粒物样本成功进行分离处理操作，可以实现连续地将河流水体中的浮游动物、浮游植物、悬浮颗粒物依次进行有效地分离，本实用新型结构紧凑，适于标准化操作，并可以与水体检测仪器对接，具有适用面广、操作简单等优点，为大尺度开放水体的环境生态学研究提供了重要的技术手段。

Description

适用于水体中悬浮颗粒物和浮游生物的分离***

技术领域

本实用新型涉及河流水体中浮游生物生态研究技术领域，更具体地，涉及一种适用于水体中浮游动植物快速分离的***。

背景技术

浮游生物间存在捕食关系，浮游动物对浮游植物和颗粒物的捕食作用使这三者之间存在营养级的差异，这种差异会直接导致在同位素、有机污染物以及重金属残留等检测过程中，浮游植物、浮游动物和颗粒物间的检测结果会产生较大的差异，如同位素从高营养级至低营养级的分馏作用使得浮游动物的氮同位素值远高于浮游植物和颗粒物，而在有机物染检测过程中因不同营养级的生物累积效应，也使得浮游动物体内的有机污染物含量远高于作为基础食物来源的浮游植物和颗粒物。因此，对浮游植物、浮游动物和颗粒物的分离十分必要。

但是，大型河流水体中的浮游植物、浮游动物和悬浮颗粒物往往混合在一起，其中小粒径的颗粒物为上游或者沿岸带大分子有机质的降解，如死亡的植物、动物，由于浮游生物和颗粒物的粒径都在相似范围内（45 µm～1000 µm），用传统的浮游生物网所采集的样品基本都混合在一起，很难进行进一步的分离。

目前，已有的分离浮游植物、浮游动物、有机颗粒物的方法十分复杂且效率低，例如国外较为先进的方法是采用二氧化硅先吸附浮游植物和颗粒物后再与浮游动物进行分离，除此之外，还有较多的科研工作者采用多层套网（不同孔径）逐级过滤的方式对不同粒径的浮游生物和悬浮颗粒物进行筛分，这些方法最大的问题是耗材价格较昂贵，如高纯度的二氧化硅吸附剂价格昂贵，多从国外购买所得，而多层套网的方式虽然降低了成本，但是在收集和分离的过程中样本损失量大，难以满足科学研究中对大样本量的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有分离浮游植物、浮游动物、有机颗粒物技术的不足，提供一种适用于水体中悬浮颗粒物和浮游生物的分离***。

提供一种适用于水体中浮游生物和颗粒物的分离***，包括浮游生物收集装置、静置容器、水体收集容器、移液装置、抽滤装置、冷冻装置、除杂装置和分离液容器；浮游生物收集装置通过输送管连接静置容器，静置容器下部设有出口连接水体收集容器1，所述出口设有控制开关；静置容器上部设有开口，移液装置1经静置容器上部的开口将近表层水体移至水体收集容器2，水体收集容器2设有进液口连接分离液容器，分离液容器设置有控制开关；水体收集容器2下部设有出口连接水体收集容器3，所述出口设有控制开关；水体收集容器2上部设有开口，移液装置2经水体收集容器2上部的开口将近表层水体移至水体收集容器4；水体收集容器3和水体收集容器4分别连接抽滤装置，抽滤装置经输送管道连接冷冻装置，所述冷冻装置经输送管道连接除杂装置，除杂装置分别连接纯样收集器和杂质收集容器。

优选地，所述浮游生物收集装置连接脱滤装置。

优选地，所述分离液容器连接分离液添加量的计量器。

优选地，所述浮游生物收集装置为网孔径为0.064 mm的浮游生物网。

可选地，所述抽滤装置、冷冻装置、除杂装置分别为2个，水体收集容器3和水体收集容器4分别和1个抽滤装置、1个冷冻装置、1个除杂装置依次连接。

优选地，所述抽滤装置采用0.45µm孔径玻璃纤维滤膜。

优选地，所述冷冻装置设置的温度是-40℃。

本实用新型***在应用的时候，具体是采用浮游生物收集装置收集水体中的浮游生物和悬浮颗粒物，将收集到的含有悬浮颗粒物的浮游生物的样品转移至于静置容器中，静置5～10分钟后，经静置操作后的悬浮颗粒物会缓慢沉淀到容器底部，而浮游动、植物依旧以悬浮态保留在水体近表层，具体静置时间根据样品中浮游生物和悬浮颗粒物的量而定。经移液装置转移近表层水体至新的水体收集容器，对收集到的包含有浮游植物和浮游动物的水样进一步分离，加入当前水体体积比例1%的甲醛-水溶液（甲醛:水，体积比5：95），利用甲醛的毒性效应使浮游动物死亡下沉，而浮游植物细胞密度因与水接近，会继续保留在中上层水体。

对第一步分离出的悬浮颗粒物和浮游植物样本进行轻微震荡，观察是否有明显的浮游动物残留，若观察到有浮游动物残留则需重复上述两步操作以纯化样品，直至肉眼观察不到浮游植物和颗粒物收集样品中有明显的浮游动物运动。

将分离后的样本采用抽滤方式去除水分，抽滤隔膜采用0.45 µm孔径玻璃纤维滤膜，将抽滤后的样品保存于玻璃纤维滤膜中，再用锡纸包裹，于4℃条件保存。

将已经分离的浮游动、植物以及有机颗粒物样品采用冷冻装置在-40℃条件下对浮游动、植物及颗粒物样本进行冷冻干燥，干燥后的样本经除杂装置筛选，挑拣出个体相对较大的浮游动物，从而降低检测过程中因营养级的差异而产生的实验误差。

本实用新型所述水体包括河流、湖泊、水库或海洋等。

本实用新型所述浮游生物指生活在水中呈浮游状态的无脊椎动物动和低等植物，其中，浮游动物主要包括原生动物、节足动物、桡足类、鳃足类、轮形动物等，浮游植物主要包括蓝藻门、绿藻门、硅藻门、金藻门、黄藻门、甲藻门、隐藻门和裸藻门八大类。浮游生物涉及浮游植物、原生生物和轮虫。

所采集浮游生物粒径范围在45 μm（拖网孔径 < 45 μm）以上，根据浮游生物的体形大小，该采集范围内的浮游生物类型可分为大型浮游生物（2 cm～6 cm）、中型浮游生物（0.1 cm～2 cm）、小型浮游生物（0.06 mm ～1.0 mm）、微型浮游生物（5μm～60 μm）、超微型浮游生物（5μm以下，包括细菌）。

本实用新型所述悬浮颗粒物包括粒度大于1纳米（nm）的所有微粒实体，其上限可达数十到上百微米。具体包括但不限于矿物微粒，无机和有机的胶体、高分子，有生命的细菌、藻类等。

本实用新型方法在分析浮游生物间存在捕食关系、浮游动物对浮游植物和颗粒物的捕食作用方面的应用或在水体同位素、有机污染物以及重金属残留检测方面的具有可预期的良好应用。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过设计科学的装置***结构，首先通过静置容器经沉降方式分离水体中的悬浮颗粒物和浮游生物，静置沉降一定时间后依旧为悬浮态的主要是浮游生物，而沉降的则基本为悬浮颗粒物；然后再利用根据浮游动、植物对甲醛毒性的耐受程度不同，加入合理、针对性稀释的毒性分离液，将浮游动、植物进一步分离，浮游动物因较快被杀死而沉降于水体，浮游植物会继续悬浮在水体中上层；进一步重复上述两个步骤，至肉眼观察不到浮游植物和颗粒物收集样品中有明显的浮游动物运动，并将分离后的样本采用抽滤方式去除水分，保存于玻璃纤维滤膜中；后续可以对浮游动、植物及颗粒物样本进行冷冻干燥，干燥后的样本更容易挑拣出个体相对较大的浮游动物，减少实验误差。通过以上操作，可以连续地将河流水体中的浮游动物、浮游植物、悬浮颗粒物依次进行有效地分离。

本实用新型***结构紧凑，适于标准化操作，具有适用面广、操作简单等优点，容易与分析浮游生物间存在捕食关系、浮游动物对浮游植物和颗粒物的捕食作用方面的实验***，以及水体同位素、有机污染物以及重金属残留检测***无缝对接，具有可预期的良好应用，为大尺度开放水体的环境生态学研究提供了重要的技术支持。

附图说明

图1 本实用新型***结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本实用新型。下述实施例仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。除非特别说明，下述实施例中使用的试剂为常规市购或商业途径获得的试剂，除非特别说明，下述实施例中使用的方法和设备为本领域常规使用的方法和设备。实施例中涉及的采样地点和水样仅为说明本实用新型思想而提供，并不因此将本实用新型限定于所述水体。

实施例1

本实施例提供一种适用于水体中浮游生物和颗粒物的分离***，如附图1所示，包括浮游生物收集装置、静置容器、水体收集容器、移液装置、抽滤装置、冷冻装置、除杂装置和分离液容器；浮游生物收集装置通过输送管连接静置容器，静置容器下部设有出口连接水体收集容器1，所述出口设有控制开关；静置容器上部设有开口，移液装置1经静置容器上部的开口将近表层水体移至水体收集容器2，水体收集容器2设有进液口连接分离液容器，分离液容器设置有控制开关；水体收集容器2下部设有出口连接水体收集容器3，所述出口设有控制开关；水体收集容器2上部设有开口，移液装置2经水体收集容器2上部的开口将近表层水体移至水体收集容器4；水体收集容器3和水体收集容器4分别连接抽滤装置，抽滤装置经输送管道连接冷冻装置，所述冷冻装置经输送管道连接除杂装置，除杂装置分别连接纯样收集器和杂质收集容器。

所述浮游生物收集装置还可以连接脱滤装置。

所述分离液容器连接分离液添加量的计量器，控制分离液的添加量。

所述浮游生物收集装置可以采用网孔径为0.064 mm的浮游生物网。

所述抽滤装置、冷冻装置、除杂装置可以分别设置为2个，水体收集容器3和水体收集容器4分别和1个抽滤装置、1个冷冻装置、1个除杂装置依次连接。

所述抽滤装置采用0.45 µm孔径玻璃纤维滤膜。

所述冷冻装置设置的温度是-40℃。

实施例2本实用新型***的应用试验

1、流溪河-珠江水体中浮游生物和颗粒物的分离应用

本实施例以在广州市流溪河下游至珠江河段对水体中的浮游生物和悬浮颗粒物采集分离进行说明。样点选择根据《淡水浮游生物研究方法》，采样方法根据《水与废水监测分析方法（第四版）》中对浮游生物和悬浮颗粒物样品采集的要求。

S1.采用浮游生物收集装置收集混合有浮游生物和悬浮颗粒物水体，脱滤后输送至静置容器进行静置沉降，分别用水体收集容器1和水体收集容器2收集含颗粒物的中下层水体和含悬浮态的浮游生物的近表层水体；

S2.打开分离液控制开关，从分离液容器中往水体收集容器2的近表层水体中加入分离液，利用分离液的毒性效应使浮游动物下沉到中下层水体，浮游植物以悬浮态保留在水体近表层；分别用水体收集容器3和水体收集容器4收集含浮游动物的中下层水体和含浮游植物的近表层水体；

S3.对步骤S1收集的含颗粒物的中下层水体、步骤S2收集的含浮游植物的近表层水体进行轻微震荡，观察是否有明显的浮游动物残留，若观察到有浮游动物残留，分别重复步骤S1和步骤S2的操作，直至肉眼观察不到含颗粒物的中下层水体、含浮游植物的近表层水体中有明显的浮游动物运动；

S4. 将分离收集的含浮游动物的中下层水体含浮游植物的近表层水体分别进行抽滤，去除水份，保留纯样；

S5. 将步骤S4所得的纯样经冷冻装置冷冻干燥，输送至除杂装置进行去杂质，实现分离水体中浮游生物和颗粒物。

采用45 µm孔径拖网进行采集后，将含有高密度浮游生物和颗粒物的水样转移至2L的广口玻璃瓶中，静置8分钟后（具体静置时间根据样品中浮游生物和悬浮颗粒物的量而定），待悬浮颗粒物缓慢沉淀到玻璃瓶底部，将中上层含有较高密度浮游动、植物的水体转移至备好的1 L广口玻璃瓶中（视转移水体的体积可选择小号玻璃瓶）。

对分离后的包含有浮游植物和浮游动物的进行水样进一步分离，加入当前瓶中水体体积比例1%的甲醛-水溶液（甲醛:水，体积比5：95），利用甲醛的毒性效应使浮游动物死亡下沉，而浮游植物细胞密度因与水接近，会继续保留在中上层水体。

对第一步分离出的悬浮颗粒物和浮游植物样本进行轻微震荡，观察是否有明显的浮游动物残留，若观察到有浮游动物残留则需重复上述两步操作以纯化样品，直至肉眼观察不到浮游植物和颗粒物收集样品中有明显的浮游动物运动。

将分离得到的纯化样品采用抽滤方式去除水分，抽滤隔膜采用0.45 µm孔径玻璃纤维滤膜，将抽滤后的样品保存于玻璃纤维滤膜中，再用锡纸包裹，于4℃条件保存。

将已经分离的浮游动、植物以及有机颗粒物样品带回实验室，在-40℃条件下对浮游动、植物及颗粒物样本进行冷冻干燥，干燥后的样本更容易挑拣出个体相对较大的浮游动物，降低检测过程中因营养级的差异而产生的实验误差。

分离的结果如下：对经过网滤、分离、冻干后所得的浮游动物、浮游植物和悬浮颗粒物样本分别称重，所测得干重分别为18.7 mg、6.5 mg、176.8 mg，三者间重量比为2.88：1：27.20，较高的悬浮颗粒物含量是流动性的河流水体的典型特征。此外，为证实此结果与该处水体的实际生态情况相符，同时在显微镜下对水体中的浮游动物、浮游植物和悬浮颗粒物的体积比例进行检测分析，发现三者间比例约为2.8：1：27.1，与重量比的结果十分接近，说明本发明所述的分离***效果可靠。

2、大沙河水库水体中浮游生物和颗粒物采集与分离应用

本实施例以在江门市大沙河水库对水体中的浮游生物和悬浮颗粒物进行采集分离进行说明。样点选择根据《淡水浮游生物研究方法》，采样方法根据《水与废水监测分析方法（第四版）》中对浮游生物和悬浮颗粒物样品采集的要求。采集和分离的***和具体操作过程同流溪河-珠江水体中浮游生物和颗粒物的分离应用试验。不同于流溪河至珠江段，大沙河水库水体中悬浮颗粒物较少，浮游植物（蓝藻门、绿藻门）和浮游动物的密度较大，所收集的高密度浮游生物呈现暗绿色，主要为引起水库轻微“水华”的微囊藻所致。本实施例中所采集样本主要用于种类鉴定和同位素检测，由于水库中颗粒物较少，而浮游植物较多，因此，本实例忽略颗粒物沉降的过程，直接采用稀甲醛溶液将浮游植物和浮游动物分离，带回实验室后用于同位素和有机污染物检测。

分离的结果如下：对经过网滤、分离、冻干后所得的浮游动物、浮游植物和悬浮颗粒物样本分别称重，所测得干重分别为49.4 mg、64.5 mg、236.9 mg，三者间重量比为1：1.30：4.79，较高的浮游生物量是流动性较弱的水库水体的典型特征。此外，为证实此结果与该处水体的实际生态情况相符，同时在显微镜下对水体中的浮游动物、浮游植物和悬浮颗粒物的体积比例进行检测分析，发现三者间比例约为1：1.37：4.65，与重量比的结果十分接近，说明本发明所述的分离***效果可靠。

Claims (7)

1.一种适用于水体中浮游生物和颗粒物的分离***，其特征在于，包括浮游生物收集装置、静置容器、水体收集容器、移液装置、抽滤装置、冷冻装置、除杂装置和分离液容器；浮游生物收集装置通过输送管连接静置容器，静置容器下部设有出口连接水体收集容器1，所述出口设有控制开关；静置容器上部设有开口，移液装置1经静置容器上部的开口将近表层水体移至水体收集容器2，水体收集容器2设有进液口连接分离液容器，分离液容器设置有控制开关；水体收集容器2下部设有出口连接水体收集容器3，所述出口设有控制开关；水体收集容器2上部设有开口，移液装置2经水体收集容器2上部的开口将近表层水体移至水体收集容器4；水体收集容器3和水体收集容器4分别连接抽滤装置，抽滤装置经输送管道连接冷冻装置，所述冷冻装置经输送管道连接除杂装置，除杂装置分别连接纯样收集器和杂质收集容器。

2.根据权利要求1所述适用于水体中浮游生物和颗粒物的分离***，其特征在于，所述浮游生物收集装置连接脱滤装置。

3.根据权利要求1所述适用于水体中浮游生物和颗粒物的分离***，其特征在于，所述分离液容器连接分离液添加量的计量器。

4.根据权利要求1所述适用于水体中浮游生物和颗粒物的分离***，其特征在于，所述浮游生物收集装置为网孔径为0.064mm的浮游生物网。

5.根据权利要求1所述适用于水体中浮游生物和颗粒物的分离***，其特征在于，所述抽滤装置、冷冻装置、除杂装置分别为2个，水体收集容器3和水体收集容器4分别和1个抽滤装置、1个冷冻装置、1个除杂装置依次连接。

6.根据权利要求1或5所述适用于水体中浮游生物和颗粒物的分离***，其特征在于，所述抽滤装置采用0.45µm孔径玻璃纤维滤膜。

7.根据权利要求1或5所述适用于水体中浮游生物和颗粒物的分离***，其特征在于，所述冷冻装置设置的温度是-40℃。