【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(jìn)行擴(kuò)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(jìn)行開發(fā)利用的基礎(chǔ)。 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(shè)計研制了一套由計算機(jī)閉環(huán)控制的 包括高溫高壓反應(yīng)釜和循環(huán)流動裝置等設(shè)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(jìn)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(shè)計,電控系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,設(shè)計研制了微流量 超高壓海水比例溢流閥并設(shè)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(jìn)行了分析和實驗研究:最后將研究成果應(yīng)用到了國家“863”計劃 資助項目“高溫高壓化學(xué)傳感器試驗校正平臺”、中國大洋“十五攻關(guān)”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(xué)院儀器研制項目“極端海底環(huán)境分子 生物地球化學(xué)多級模擬反應(yīng)和監(jiān)測系統(tǒng)研制”三個項目的開發(fā)工作中進(jìn)行了模擬平臺的 實驗研究。現(xiàn)場實驗表明,控制系統(tǒng)的性能達(dá)到并超過了設(shè)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(lǐng)域國內(nèi)外性能指標(biāo)領(lǐng)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(lǐng)域的研究開 發(fā)背景,從深海極端環(huán)境模擬監(jiān)控技術(shù)的角度闡述了國內(nèi)外在該領(lǐng)域的科研設(shè)備等支撐 技術(shù)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(shù)目前的研究應(yīng) 用情況,提出了論文研究的目的、內(nèi)容、主要技術(shù)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(shè)計原理。按照系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(guān)模 塊的設(shè)計方案,分析了存在的關(guān)鍵技術(shù)難點,并在此基礎(chǔ)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(chǔ)上,針對深海極端環(huán)境模 擬監(jiān)控平臺的技術(shù)要求,從材料、設(shè)計和加工制造這三大關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)方面入手分析提
【圖文】：

浙江大學(xué)碩士學(xué)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(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景【2，。目前有關(guān)深海微生物的分子生物學(xué)研究、基因工程學(xué)研究及其與環(huán)境關(guān)系的分子生物地球化學(xué)研究等相關(guān)領(lǐng)域的研究正逐漸成為國際上一個富有活力的新型交叉學(xué)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(shù)和國外先進(jìn)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(shù)裝備90%以上是進(jìn)口的。特別是在深海領(lǐng)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(lǐng)域的研究提供完善的實驗平臺和技術(shù)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(jì)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?zé)嵋旱V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(xì)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(xì)菌(如圖1一3)覆蓋在底面上。這些細(xì)菌與一些蠕蟲和雙殼類動物一起共生，構(gòu)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(xì)菌群落主要依靠化學(xué)合成生產(chǎn)有機(jī)物質(zhì)。這就說明地球上不僅有我們所習(xí)慣的，在常溫和有光的環(huán)境下通過光合作用生產(chǎn)有機(jī)物質(zhì)的’有光食物鏈‘，還存在著依靠地球內(nèi)源能量即地?zé)嶂С�，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(jī)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(jìn)化初期(前寒武紀(jì)早期)的海洋環(huán)境很類似，一些科學(xué)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(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH137

【引證文獻(xiàn)】

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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(shè)計[J];電子設(shè)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(shù)研究[D];浙江大學(xué);2006年

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本文編號：2616361