深海浮游微生物浓缩保压取样技术.pdfVIP

第42卷第3期 机械工程学报 ’v01．42No．3 2006年3月 Mar． 2006 CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING 深海浮游微生物浓缩保压取样技术水 黄中华1刘少军1金波2陈鹰2 (1．中南大学机电工程学院长沙410083； 2．浙江大学流体传动与控制国家重点实验室杭州310027) 摘要：为了获得具有原位特性的深海微生物，研制了一种具有高浓缩比和高保压性能的深海浮游微生物取样器。它采用 微生物滤膜截留海水中的浮游微生物，通过深水泵过流大量海水实现在线浓缩取样；采用预充压力的蓄能器作为压力补 偿器，对取样器采样筒压力进行实时补偿，实现深海浮游微生物的保压取样。分析了实现在线浓缩取样的关键技术，研 究了蓄能器预充压力和采样筒保压效果的关系。模拟试验表明：采用过流技术可以实现浮游微生物在线浓缩取样；当取 000 MPa时，获得的样品6 样水深为6 m，蓄能器预充压力大于25 h内压力下降不超过原位压力的2％。深海试验(试验 水深l900神表明：采用蓄能器作为压力补偿器能可靠实现保压取样。 关键词：深海浮游微生物浓缩保压取样技术 中图分类号：THl37 量的样本，同时不能保持样本原位匪力，已不能满 0l。 0前言 足现代深海微生物研究的要求瞄。1 针对传统深海浮游微生物取样器的不足，本研 海洋覆盖了地球表面积的71％，蕴藏着丰富的 究设计了一种具有在线浓缩和保持样品原位压力功 资源，如锰结核、富钻结壳、热液硫化物和天然气 能的深海浮游微生物取样器。该取样器既可以自主 水合物等。近年来在中国大洋矿产资源研究开发协 控制进行采样，又可以供深海潜器使用，是一种全 会和国家863计划项目资助下，我国科学家们对上 新原理的深海浮游微生物取样器。 述资源的勘探和开采进行了大量的研究，并取得了 很多成果。 1取样器结构和工作原理 在深海还有一种资源——深海浮游微生物，它 们生活在海洋深处(水下几千米至上万米)，能够在 深海浮游微生物浓缩保压取样器结构如图l所 强酸、强碱、极热、极冷、高盐和高压等极端环境 示，主要由深水电动机、深水泵、微生物滤膜、采 下生存和繁衍。科学研究表明：深海微生物能分解 样筒、蓄能器、单向阀、电磁单向阀和控制器构成。 石油，二恶英及多氯化联苯等物质，可以应用到工 其中深水电动机和深水泵用于吸取大量海水过流， 业生产和保护生态环境等领域；可能对海底天然气 微生物滤膜用于截留海水中的浮游微生物，采样筒 水合物的形成起了重要作用；可能是深海锰结核的 用于存储样品，单向阀和电磁单向阀用于密封采样 建造者；能用于深海锰结核和多金属结核中有价金 筒，蓄能器用于取样回收过程中对采样筒进行压力 属的提炼；与陆地微生物比较，可能具备某些不同 补偿，控制器用于控制深水电动机和电磁单向阀的 的代谢途径和遗传背景【l。】。 开启和关闭。 研究极端环境微生物的生存与适应机制有助于 我们了解地球上生命的起源、研制新的基因和药品， 甚至可能为人类生存环境的改善和