【摘要】：將深海海底熱液活動環(huán)境在陸上實驗室再現(xiàn),以實現(xiàn)在實驗室內(nèi)對采集的深海微生 物進行擴增及培養(yǎng)研究,不僅可以了解深海中存在的微生物種類而且可以隨時觀察溫度 和壓力等因素對深海微生物生長繁殖的影響,也是對深海微生物進行開發(fā)利用的基礎。 論文根據(jù)目前國內(nèi)外深海微生物培養(yǎng)研究的現(xiàn)狀,設計研制了一套由計算機閉環(huán)控制的 包括高溫高壓反應釜和循環(huán)流動裝置等設備的深海極端環(huán)境模擬平臺,可以模擬深海微 生物生長的各種不同環(huán)境并進行控制,用于生物基因工程的開發(fā)與研究。 論文從總體方案論證,液壓系統(tǒng)設計,電控系統(tǒng)設計、控制策略研究和軟件實現(xiàn)等 角度論述了深海極端環(huán)境模擬平臺系統(tǒng)的設計原理。重點針對深海極端環(huán)境的高壓微流 動特點,在分析了目前海、淡水液壓元件的研究應用現(xiàn)狀的基礎上,設計研制了微流量 超高壓海水比例溢流閥并設計實現(xiàn)了模擬平臺的電液比例壓力控制系統(tǒng);同時對壓力控 制系統(tǒng)的控制策略進行了分析和實驗研究:最后將研究成果應用到了國家“863”計劃 資助項目“高溫高壓化學傳感器試驗校正平臺”、中國大洋“十五攻關”課題“模擬深 海極端環(huán)境的船載微生物培養(yǎng)裝置”以及中國科學院儀器研制項目“極端海底環(huán)境分子 生物地球化學多級模擬反應和監(jiān)測系統(tǒng)研制”三個項目的開發(fā)工作中進行了模擬平臺的 實驗研究�，F(xiàn)場實驗表明,控制系統(tǒng)的性能達到并超過了設計要求,依此所研制的模擬 平臺,是目前在深海微生物培養(yǎng)領域國內(nèi)外性能指標領先的一套微生物培養(yǎng)系統(tǒng)。 全文分為七章。 第一章介紹了國內(nèi)外目前在深海海底熱液作用與極端生態(tài)系統(tǒng)研究領域的研究開 發(fā)背景,從深海極端環(huán)境模擬監(jiān)控技術的角度闡述了國內(nèi)外在該領域的科研設備等支撐 技術方面的研究現(xiàn)狀,介紹了微流量海、淡水液壓系統(tǒng)比例壓力控制技術目前的研究應 用情況,提出了論文研究的目的、內(nèi)容、主要技術難點和意義。 第二章總體闡述了深海極端環(huán)境模擬平臺的設計原理。按照系統(tǒng)的結構組成,詳盡 地介紹了循環(huán)培養(yǎng)系統(tǒng)和監(jiān)測控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案及工作原理,同時給出了其它相關模 塊的設計方案,分析了存在的關鍵技術難點,并在此基礎上提出了可行性的解決方案。 第三章在分析海、淡水作為液壓介質(zhì)存在的優(yōu)缺點的基礎上,針對深海極端環(huán)境模 擬監(jiān)控平臺的技術要求,從材料、設計和加工制造這三大關鍵基礎技術方面入手分析提
【圖文】：

浙江大學碩士學位論文相伴生。更為有趣的是熱液活動區(qū)往往發(fā)育有大量不靠太陽能而依賴熱液營生的自養(yǎng)型深海海底微生物群落(如圖1一l)。其中的深海海底微生物基因資源是國際海底的一種新型資源，在工業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保、國防等領域都具有廣泛的應用前景【2，。目前有關深海微生物的分子生物學研究、基因工程學研究及其與環(huán)境關系的分子生物地球化學研究等相關領域的研究正逐漸成為國際上一個富有活力的新型交叉學科研究方向。圖1一1海底熱液活動區(qū)的“煙筒狀”礦體和深海生物群落但是，由于多種原因使然，我國在熱液活動研究中的支撐技術和國外先進水平相比還有較大的差距。國內(nèi)目前使用的海洋高新技術裝備90%以上是進口的。特別是在深海領域，科研裝備幾乎一片空白。如何將深海海底熱液活動區(qū)在陸上實驗室再現(xiàn)，實現(xiàn)深海海底熱液活動區(qū)極端環(huán)境的真實模擬，為我國在此領域的研究提供完善的實驗平臺和技術手段皆是本論文旨在探討和解決得主要內(nèi)容。1.2深海熱液作用和極端生態(tài)系統(tǒng)研究開發(fā)背景20世紀60年代在紅海發(fā)現(xiàn)高熱鹵水以及Atlnatisn海淵熱液多金屬軟泥揭開了現(xiàn)代海底熱液活動研究的序幕13，。在隨后的大洋調(diào)查中，首先在大洋中脊取得了一系列重要發(fā)現(xiàn):70年代，在大西洋的ATG熱液區(qū)發(fā)現(xiàn)了海底熱泉和低溫熱液礦床

深海底“黑煙囪”和熱泉生態(tài)系統(tǒng)是極端環(huán)境下生態(tài)系統(tǒng)的典型代表，另外在海底熱液生物群體外，也存在生活在低溫冷泉口這一特殊海洋環(huán)境中的細菌群，如在墨西哥灣3270米處海底，發(fā)現(xiàn)大量密集成層的白色細菌(如圖1一3)覆蓋在底面上。這些細菌與一些蠕蟲和雙殼類動物一起共生，構成了海底特殊的生物群落。這些生活在海底極端環(huán)境下的細菌群落主要依靠化學合成生產(chǎn)有機物質(zhì)。這就說明地球上不僅有我們所習慣的，在常溫和有光的環(huán)境下通過光合作用生產(chǎn)有機物質(zhì)的’有光食物鏈‘，還存在著依靠地球內(nèi)源能量即地熱支持，在深海黑暗和高溫的環(huán)境下，通過化合作用(。hmeosynthesis)生產(chǎn)有機物質(zhì)的‘黑暗食物鏈’【.7日，。從熱液口和冷泉口的環(huán)境特征來看，它們與地球表面生物圈進化初期(前寒武紀早期)的海洋環(huán)境很類似，一些科學家據(jù)此推論地球上的生命可能來源于與熱液口狀況相似的環(huán)境條件之下。因此，極端環(huán)境下微生物的發(fā)現(xiàn)對地球生命起源提出了新的研究課題。同時深海極端微生物面臨三個極端環(huán)境:低溫(或高溫)、高壓和低營養(yǎng)水平，這些菌種具有嗜冷(或嗜熱)、耐壓(或嗜壓)、抗毒等一系列特點
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TH137

【引證文獻】

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1 劉敬喜;王敏;;深海環(huán)境模擬實驗裝置壓力控制系統(tǒng)設計[J];電子設計工程;2012年04期

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1 李世倫;深海超臨界高溫高壓極端環(huán)境模擬與監(jiān)控技術研究[D];浙江大學;2006年

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1 滿莉;變頻液壓站控制系統(tǒng)設計[D];中國海洋大學;2010年

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本文編號：2616361