[發(fā)明專利]輕簡化流水式pH控制系統(tǒng)及其使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711136568.6
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107748578A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣增杰;塞繆爾·拉斯特里克;房景輝;杜美榮;高亞平;方建光;王曉芹;王軍威;張義濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所
• 主分類號: G05D21/02
• 分類號: G05D21/02
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司37212
• 代理人: 鞏同海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輕簡化流水式pH控制系統(tǒng)及其使用方法，屬于生物學(xué)研究設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

記錄地球大氣CO₂濃度變化的著名的“基林曲線”表明，大氣中CO₂濃度在持續(xù)上升，并在近年來呈現(xiàn)加速上升的趨勢，大氣中CO₂濃度從工業(yè)革命前的280ppm增加到2016年的超過400ppm，并且仍在以每年約0.5％的速度增加，自人類在大約250年前開始大量使用化石燃料時起，大氣中的CO₂水平已經(jīng)增長了超過40％。地球表面積的2/3被海洋覆蓋，通過海-氣界面交換，每年都有大量的CO₂從大氣圈進入海洋，研究表明，海洋在過去的200年里，吸收了全球大約50％的CO₂，海洋對調(diào)節(jié)大氣CO₂濃度起到了重要的作用。隨著大氣CO₂濃度的不斷升高，海洋吸收的CO₂也持續(xù)增加，直接后果就是海水pH值降低，研究結(jié)果表明，工業(yè)革命以來，海洋大量吸收CO₂，已導(dǎo)致上層海洋H+濃度增加了30％，pH下降了0.1個單位。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)預(yù)測，至2100年，表層海水pH將繼續(xù)下降0.3～0.4個單位，表層海水酸度平均上升100-150％，如果CO₂的排放量未受到控制，到2300年時，pH可能將繼續(xù)下降0.7-0.8個單位。

2003年，Caldeira等學(xué)者在英國著名雜志《Nature》上發(fā)表文章，首次提出海洋酸化(Ocean acidification，OA)一詞，隨后，“海洋酸化”問題引起了世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前海洋酸化的觀點已經(jīng)被科學(xué)界廣泛接受，海洋研究科學(xué)委員會(SCOR)、政府間海洋學(xué)委員會(IOC)和國際原子能機構(gòu)(IAEA)海洋環(huán)境實驗室等國際組織已將海洋酸化問題研究列為國際合作的重點領(lǐng)域，并相繼啟動了歐盟海洋酸化計劃(EPOCA)、海洋生物地球化學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)綜合研究(IMBER)、海洋酸化的生物學(xué)影響(BIOACID)等多項海洋酸化研究計劃，研究結(jié)果證實了海洋酸化問題已經(jīng)不再是一種推測，而是不爭的事實。CO₂濃度升高引起的海洋酸化，使得海水碳酸鹽系統(tǒng)發(fā)生變化，引起pCO₂、H+和HCO₃-濃度增加，CO₃²-濃度下降，這使得海水中不同類型無機碳(CO₂、HCO₃-和CO₃²-)濃度的比例及總?cè)芙鉄o機碳濃度發(fā)生變化，使依賴于化學(xué)環(huán)境穩(wěn)定性的多種海洋生物乃至海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡面臨巨大威脅。

目前關(guān)于海洋酸化對海洋生物影響的研究多以實驗室內(nèi)小水體靜水培養(yǎng)和現(xiàn)場封閉圍隔實驗為主，采用的方法一般用HCL，NaCO₃進行酸堿調(diào)節(jié)和進行CO₂充氣兩種形式進行酸化脅迫的模擬，從而獲得目標(biāo)pH的調(diào)控，隨后將實驗生物放入不同pH梯度的酸化條件下持續(xù)一段時間(通常幾個小時到幾天)，通過實驗前后的總堿度、溶解氧、鹽度、溫度等生理化學(xué)指標(biāo)來揭示海洋酸化對實驗生物的影響。但這類實驗非常致命的缺點在于：實驗室和圍隔實驗所用的水體是靜水，一方面在于實驗生物自身的代謝活動會影響并改變水體的pH，這就導(dǎo)致封閉體系實驗水體的pH通常會有非常大的變動，后期實驗結(jié)果分析中僅僅利用培養(yǎng)前后的pH平均值來探討不同pH梯度下得到的實驗數(shù)據(jù)所反映的科學(xué)問題是非常不嚴謹?shù)模虼耍@類實驗所得到的研究結(jié)果的可信度以及對海洋酸化研究的參考意義非常有限。在這種背景下，研發(fā)一種既能夠長時間穩(wěn)定控制水體pH又能反映真實海洋環(huán)境的酸化系統(tǒng)對于推進海洋酸化對海洋生物的研究就顯得非常必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種新的輕簡化流水式pH控制系統(tǒng)及其使用方法，系統(tǒng)既能夠長時間穩(wěn)定控制水體pH又能反映真實海洋環(huán)境的酸化情況，使用方法簡單快捷。