船舶壓載水藻類溶液抽真空法快速濃縮檢測設(shè)備設(shè)計(jì)

摘要：本文闡述某些特種船舶由于?？繒r間的限制需要快速檢測(例如集裝箱船)，壓載水的藻類溶液需要做快速濃縮的問題，基于UtermAKohl方法以及結(jié)合前人研究的設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，設(shè)計(jì)了利用抽真空方法濃縮藻類溶液并基于設(shè)想的接合計(jì)數(shù)框進(jìn)行試驗(yàn)，減少由于液體轉(zhuǎn)移帶來的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度下降。最終達(dá)到快速準(zhǔn)確的得到需要的數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：UtermAKo¨hl；浮游生物；濃縮；抽真空；設(shè)備

中圖分類號：U664.9；X736.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：16717953(2009)03000703

1 壓載水藻類溶液濃縮問題

隨著國際貿(mào)易的提高，從事于國際運(yùn)輸?shù)拇皵?shù)量激增，其攜帶的船舶壓載水給當(dāng)?shù)厣飵砹似茐男缘挠绊?。所以對于船舶壓載水的處理和檢驗(yàn)成為了具有海域國家在進(jìn)行物種入侵研究和保護(hù)時的重點(diǎn)。《國際船舶壓載水及沉淀物控制與管理公約》中對壓載水排放性能標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的≥50μm的微生物要少于10個/m3 ，濃度非常低，遠(yuǎn)低于檢測極限，所以需要對樣品進(jìn)行濃縮。 對于大部分的船舶，特別是集裝箱船，由于港口裝卸設(shè)備和船舶集裝箱的標(biāo)準(zhǔn)化，使得其裝卸貨時間十分的短暫，這時又要滿足船舶關(guān)于壓載水的檢測，快速性也就成了船舶檢驗(yàn)壓載水的瓶頸。壓載水的快速濃縮是利用外力在不破壞生物活性的同時達(dá)到快速檢測的效果，其研究一直是一個人們關(guān)注又相對比較難以解決的問題。

2 實(shí)驗(yàn)的設(shè)想及創(chuàng)新

本實(shí)驗(yàn)設(shè)備是基于國際上較流行采用自然沉降的方法進(jìn)行樣本濃縮的UtermAKo方法和T. Lovegrove發(fā)表的《用倒置顯微鏡觀測的沉降設(shè)備的一種改進(jìn)方法》以及受到南澳的佛林德斯大學(xué)的Rosemary Paxinos 和 James G.Mitchell通過在標(biāo)準(zhǔn)的UtermAKo方法上，運(yùn)用活塞式壓縮藻類溶液使沉降的時間縮短的啟發(fā)，但是國際上通用的UtermAKo方法其準(zhǔn)確性雖已得到了認(rèn)可，但是其試驗(yàn)的時間超過24個小時；南澳佛林德斯大學(xué)的Rosemary Paxinos 和 James G.Mitchell的壓縮改進(jìn)式UtermAKo¨hl方法其在時間上縮短為2個小時，但由于多次的轉(zhuǎn)移樣品，造成了檢測中需要儀器準(zhǔn)確性和操作人員素質(zhì)要求高的需求，同時由于活塞環(huán)為了防止溶液的通過，使得產(chǎn)生了較大的壓縮壓力，對于某些藻類將可能致死或變形。

本實(shí)驗(yàn)利用負(fù)壓法快速抽取上清液的方法來達(dá)到快速濃縮的目的，同時由于本實(shí)驗(yàn)結(jié)合了可拆卸的底部裝置(如圖一中a和b通過凡士林涂沫連接，若用正壓壓縮，將破壞連接)，必須使用負(fù)壓真空法濃縮。從而達(dá)到大幅度的縮短樣品的濃縮時間又不破壞樣品，并且能使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的目的。其中運(yùn)用T. Lovegrove發(fā)表的《用倒置顯微鏡觀測的沉降設(shè)備的一種改進(jìn)方法》的主體部分，圖一為未修改過的主體部分，a為一個有機(jī)玻璃管嵌入在一塊有機(jī)玻璃板的中心位置，并且保證它們結(jié)合處的密封及使其底部平齊；b為一塊中心開孔，孔徑的尺寸為有機(jī)玻璃管內(nèi)徑的尺寸，并且在底部用載玻片連接，形成一個小沉降聚集室。并且具有個凸臺，底部還用氯仿連接兩塊支撐臺；c為操作底部。整套機(jī)體的操作過程是在a底面涂上凡士林，在用力使a和b結(jié)合在一起，形成良好的密封；并把它們放入c中；再將需要沉降液體倒入管中，通過長時間的靜置沉降，最后使得需沉降物聚集在b中所形成的小室的載玻片上；通過移除a部分，在把b取出，放入倒置顯微鏡下觀測，通過計(jì)數(shù)，得到最后的數(shù)據(jù)和結(jié)果。本試驗(yàn)通過改進(jìn)，使得b中薄板的厚度變?yōu)?.1cm，這樣通過固定劑固定的藻類溶液，可以沉淀在b的底部。同時把b底部連接的載玻片改為合適的計(jì)數(shù)框；然后通過正置的顯微鏡就可以觀測到并且計(jì)數(shù)。圖二和圖三是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，主體的正視圖以及左視圖。

其中抽真空的部分采用的是類似活塞的形式，其材質(zhì)為不銹鋼。活塞頭部擁有兩道活塞環(huán)，第一道用于保證活塞的密封效果，由于是抽真空，所以第一道環(huán)可以根據(jù)需要，用內(nèi)部纏繞玻璃帶的方式調(diào)節(jié)松緊的效果。第二道環(huán)主要是為了保證良好的對中效果而設(shè)計(jì)的。在抽真空活塞的上部，擁有一個可以調(diào)節(jié)的卡環(huán)，其目的是為了在控制活塞頭部下行的距離，使得b中濃縮的液體不會被抽走?；钊^部設(shè)計(jì)有可拆卸的卡片，其上有6-8個孔，它的主要作用是把帶有紗布的過濾薄膜固定，并且能讓上清液從小孔中通過，起到過濾得效果。其整體的效果圖，用正視圖表示，如圖三。

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3 實(shí)驗(yàn)

3.1操作過程

本試驗(yàn)選擇的藻為異灣藻，主要是由于它活性在同類藻中是較強(qiáng)的；培養(yǎng)液為f/2；選用孔徑10μm過濾膜。操作的過程為：先在a的底部涂抹凡士林，然后和b中的孔進(jìn)行對中，在輕輕用力，使a和b得到良好的密封效果；其次把結(jié)合的a和b部分放入底座c中，再在有機(jī)玻璃管中倒入需要濃縮的藻類液體，把已調(diào)整好的抽真空活塞部分放入有機(jī)玻璃管中，(已調(diào)整好的意思是卡環(huán)7調(diào)整道具活塞頭頂部的位置與有機(jī)玻璃管一樣的長度，然后鎖緊；同時活塞環(huán)的松緊度已經(jīng)通過抽水試驗(yàn)調(diào)整合適；并且，帶有紗布支撐的過濾薄膜已經(jīng)由活塞頭卡片8固定)；再次，在抽真空橡膠管結(jié)合口處用橡膠管連接到三通閥上，再將三通閥連接到抽真空機(jī)上。最后，通過三通閥調(diào)整真空度，以進(jìn)行抽真空濃縮的時間調(diào)節(jié)，達(dá)到緩慢勻速，并且盡可能不破壞細(xì)胞的活性。當(dāng)活塞下行至卡環(huán)卡在有機(jī)玻璃管邊緣時，即關(guān)閉真空機(jī)，緩慢的移出a部分，并且取出b部分進(jìn)行觀測計(jì)數(shù)。

3.2試驗(yàn)結(jié)果

先對培養(yǎng)藻類的液體進(jìn)行計(jì)數(shù)，使用血細(xì)胞計(jì)數(shù)框(選用容量為1ml的)，先取樣品進(jìn)行計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)通過對血細(xì)胞計(jì)數(shù)框四個中格進(jìn)行讀數(shù)，同時通過進(jìn)行三次對同一樣品進(jìn)行讀數(shù)，取其和值。然后再取出2ml樣品在培養(yǎng)液中稀釋成為20ml，在進(jìn)行抽真空試驗(yàn)，本次試驗(yàn)活塞頭緩慢移動濃縮的時間為30分鐘，主要是為了讓溶液中的藻細(xì)胞能盡量少得依附在膜及活塞頭卡片上，同時保證細(xì)胞的活性。然后取其濃縮后的樣本進(jìn)行讀數(shù)，同時也對同種樣本進(jìn)行三次讀數(shù)，取其和值。通過對比兩個值得到，相似度的數(shù)據(jù)。設(shè)原樣品的計(jì)數(shù)和值為a，單位為個；濃縮后的樣品計(jì)數(shù)和值為b單位為個；相似度為c。

公式：(濃縮后的樣品計(jì)數(shù)和值÷2)÷原樣品的計(jì)數(shù)和值=相似度FL)

4 結(jié)論

本檢測設(shè)備通過在同種條件(藻類的種類，培養(yǎng)的天數(shù)，溫度等)下，對比UtermAKo方法和本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，試驗(yàn)時間總體縮短為1-1.5個小時，相似程度達(dá)到80-85%，基本達(dá)到了本試驗(yàn)預(yù)定的效果。同時這種裝置設(shè)計(jì)簡單，可操作性強(qiáng)，由于b部分底部采用了特別制作的計(jì)數(shù)框，就可以不通過移動液體，從而減少了試驗(yàn)中的誤差，并且在真空度調(diào)節(jié)上也能針對不同的藻類樣品進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，以達(dá)到不破壞藻細(xì)胞和試驗(yàn)準(zhǔn)確的最優(yōu)化效果。

應(yīng)指出本實(shí)驗(yàn)存在下列問題：實(shí)驗(yàn)精度存在誤差，包括人為操作誤差；取樣誤差；實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不規(guī)范引起的誤差，計(jì)數(shù)誤差，實(shí)驗(yàn)本身所具有的誤差(如細(xì)胞會產(chǎn)生掛壁等)。所以對于需要高精度檢測時，必須改進(jìn)設(shè)備的材料及設(shè)備的精度，以及通過大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)，引入一些修正系數(shù)，來進(jìn)一步減小誤差。

參考文獻(xiàn)

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