海洋溢油生态效应模拟实验室简介

    海洋溢油生态效应模拟实验室紧紧围绕海洋溢油处置与评估的管理需求,具备模拟海水、海底及岸滩等环境条件,再现海洋动力和海洋生态环境特征的仿真实验能力,为深入开展溢油灾害的应急监测与处置、生态损害评估和修复技术研究提供综合研究平台和成果转化应用基地,为海洋溢油应急响应科学决策提供技术支持。该实验室包括溢油生态效应模拟实验室和溢油环境行为研究实验室两部分。

    一、溢油生态效应模拟实验室

     该实验室可以针对浮游植物、浮游动物、底栖生物、鱼类等各个营养级,从种群、个体、组织、细胞和分子水平上来研究溢油等污染物对海洋生物生理生化、生态过程、生态结构的影响。

     研究内容可概括为三部分:一为污染物对海洋生物的急性毒性实验,主要为48h、96h致死率的实验;二为污染物对海洋生物的慢性毒性实验,主要研究污染物的中长期影响,包括污染物对生物生长、发育、繁殖的影响,对基因表达的影响,污染物在世代间的累积和传递,以及污染物在食物链中的传递和累积等;三为生物标志物对污染物的响应研究和筛选,建立多层次生物标志物的综合生物效应监测评估体系。

     研究的主要目的在于:研究成果可参与制定针对我国海域的溢油对海洋生态损害的监测评价技术标准,为溢油后的生态损害评估提供技术支撑,为溢油后的生态修复提供科学依据。

     包括海水前处理室、浮游植物生态实验室、浮游和底栖生态实验室、鱼类生态实验室、分析实验室5个实验室。

    (1)海水前处理室

     在该区域内设置一套海水净化装置,用于对实验用的天然海水和配置海水进行预处理,其具备的功能包括除氯、杀菌、去除蛋白成分等。

    (2)浮游植物生态实验室

    配备2台光照培养箱、4个藻种一级培养机(可控光照)和2套浮游植物扩增系统。光照培养箱和藻种一级培养机可以进行藻类的保种培养和一次性培养实验,浮游植物扩增系统可以实现藻类的扩增培养,为浮游动物、底栖生物等提供饵料,也可以进行连续培养实验。



    藻种一种培养机和单胞藻连续培养系统

    (3)浮游和底栖生态实验室

     分为培养区和实验区两个部分。培养区用于浮游动物、底栖生物、中小型鱼类、大型藻类等的养殖和暂养。其中浮游生物的培养配备1套可控斑马鱼实验系统(海水)、2套浮游动物培养装置、1台光照培养箱和1套浮游动物摄食装置。浮游动物培养装置可用于浮游动物的驯化培养和扩增培养,为污染物对浮游动物的影响实验和污染物在食物链中的传递实验提供实验材料;浮游动物摄食装置具有自动摇匀的功能,用于浮游动物的摄食实验;光照培养箱用于浮游动物的精细培养和无毒的实验。底栖生物的培养配备2套可控实验系统。

    实验区主要用于浮游动物、底栖生物、中小型鱼类、大型藻类的培养和生态实验。配备1套可控斑马鱼实验系统(海水)、和60个玻璃缸实验水槽。浮游动物、底栖甲壳类、多毛类、软体类,以及中小型鱼类、大型藻类等都可以同时在该实验室进行实验。另配备一套鱼类回避实验装置,可进行鱼类回避实验。



     底栖生物可控实验系统



    浮游动物可控培养、实验系统

    鱼类生态实验室

    鱼类生态实验室也分为培养区和实验区两部分。其中培养区带独立控温循环系统,用于实验鱼类的驯化和暂养。实验区主要用于大中型鱼类的生态实验,设计18个圆桶型水槽,共设6套循环和控温系统,可同时满足6个温度梯度、每组内3个平行的实验要求。



    大型鱼类培养、实验水槽

    (5)分析实验室

     生态效应实验室主要研究方向包括污染物对生物代谢、生殖、发育的影响,污染物对生物基因的损伤、生物标志物对污染物的响应等。实验中需要对光合作用、呼吸率、酶、基因等指标进行测定,配备的仪器设备包括冰箱、显微镜、PCR仪、酶标仪、高速离心机、冷冻切片机、叶绿素荧光仪、呼吸测定仪等。

    二、溢油环境行为研究实验室

    以具备模拟溢油及化学污染物在海水中的物理、化学变化过程的能力为目标,以重点研究溢油在风浪流作用下的垂向扩散过程机理、消油剂对海面溢油迁移扩散(尤其是沉降)过程的影响中亟待解决的技术重点和难点为核心,建设溢油环境行为研究实验室,下设:风浪流模拟实验室,垂直模拟实验室及岸滩溢油风化模拟实验室。

    (1)风浪流模拟实验室

    该实验室主要用于开展溢油及化学污染物入海后受浪、流作用下的输运过程模拟研究。重点开展受海浪卷夹作用下的垂向扩散过程的实验模拟分析;针对当前海上溢油应急处理方式,开展溢油加消油剂后的垂向沉降过程的实验模拟分析。

    该实验室配备海面溢油行为浪流水槽系统。建造的大型浪-流水槽,长32.0m,内宽0.8m,深2.0m;配件包括推板式伺服造波机1台,产生流速在0--0.1m/s内可调的造流系统1套,控制台,配套采样监测设备,包括(1)定点采样设备、(2)三层同时采样设备、(3)激光粒度仪、(4)浪高仪(根据水槽设计指标配备相应的浪高仪)、(5)测流仪;同时应配备储池两个,分别为实验海水储池和实验排水储池,同时加装过滤、油水分离器装置。



    

    风浪流模拟水槽系统

    (2)垂直模拟实验室

    该实验室具备模拟海底溢油在水体中垂向迁移扩散过程的能力,能够开展溢油及化学污染物在水体中风化过程及其机理的相关实验模拟研究,为海底溢油研究提供实验支持。

    以该实验室为基础,还将研究设计沉潜油污的实验室模拟方法,掌握沉潜油污的存在机制及条件;结合国内外有关沉潜油污的监测和研究成果,开展沉潜油污的探测技术研究,给出渤海沉潜油污的存在证据及分布区域;为建立渤海沉潜油污预测预警模型,初步开展沉潜油污的预测预警工作提供实验数据。

    配备具备抗海水腐蚀能力的垂向模拟装置,具体尺寸为:底面1.5m×1.5m,高4m。配备主要设备有:系统底部架设水泵和油污喷射器,配备高速视频摄像机和背光系统,配备计算机控制和数据处理系统。



    溢油扩散垂向模拟水槽

    (3)岸滩溢油风化模拟实验室

    该实验室具备模拟不同岸滩类型上的溢油风化过程的能力,能够开展溢油在不同类型岸滩上的风化过程及其机理的相关实验模拟研究,为溢油漂移扩散模式提供实验支持。

     配套具备抗海水腐蚀能力的小型风化模拟水池2个,尺寸为3m×2m,最深处水深约为1m,配备多款可装卸岸滩板,配备水泵组和蓄水池,配备风机组,可模拟海水的潮汐过程。

    

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