传统海洋环境底栖生物采集装置改进研究

薛彬++李铁军++郭远明

摘要 鉴于传统阿氏拖网等海洋底栖生物采集装置实际工作中存在的不足，研制了一种新型采样装置，试验研究表明该装置具有以下优点：一是有效采集栖息在海底表面或底泥表层内的底栖生物；二是有效解决完成采集后，在拖网装置往上拉起的过程中底栖生物由拖网装置的端口脱离的问题；三是有效保证在采集洋底栖生物的过程中，拖网装置中至少有一部分网孔保持畅通，从而有效采集底栖生物。

关键词 海洋；底栖生物；采集；方法

中图分类号 Q178.532 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）16-0228-02

海洋底栖生物的调查是海洋科学基础综合调查的重要组成部分，尤其是目前由于受人类活动影响，近岸海底沉积物数量不断增多，严重影响到生存在海底基质上的底栖生物群落组成及生物量。因此，对于海洋底栖生物的调查研究逐渐受到重视[1-4]。目前针对海洋底栖生物的采样方法及工具的研制还停留在20世纪60年代的水平，制约了相关研究的发展，鉴于此研制新的采样方法及装置具有现实和科学的双重意义[5-15]。

1 阿氏拖网装置存在的问题

目前采集海洋底栖生物时，通常采用的装置为“阿氏拖网装置”，在实际的底栖生物拖网采集过程中，通常是将拖网装置通过2根绳索直接悬挂系于调查船只的船舷边上，通过调查船只拖动阿氏拖网装置进行底栖生物的采集操作[5-9，13]。装置在采集海洋底栖生物时存在以下几个方面的不足：一是在船只拖动阿氏拖网装置过程中，由于绳索斜向上拖动，使得阿氏拖网装置受到斜向上的拉力，因而阿氏拖网装置往往容易被绳索往上拖起，导致位于海底上方，无法采集栖息在海底表面或底泥表层内的底栖生物。二是由于阿氏拖网装置的端口（即采集口）始终处于敞开状态，这使得装置完成采集后，在往上拉起的过程中，网内的底栖生物容易受海流及水流影响，导致底栖生物由装置的端口脱离。三是在船只拖动阿氏拖网装置的过程中，随底栖生物一同进入拖网内的海底沉积物容易将拖网的网孔堵塞，造成水流难以穿过拖网，导致阿氏拖网装置难以采集底栖生物。

2 改进装置结构与工作过程

2.1 装置结构

鉴于上述情况，设计了一种采集海洋底栖生物的拖网装置，包括拖拽绳索，拖网箱、平衡杆及配重杆，拖网箱包括端部开口的V形箱体，V形箱体由V形箱体框架及箱体4个侧面上的网状隔层构成，平衡杆设置在靠近V形箱体底边的V形箱体框架上，且平衡杆与V形箱体底边相平行，V形箱体的端部开口的中部设有安装板，该安装板两侧的V形箱体端部开口处分别形成拖网箱的采集入口，安装板的相对两侧边处分别设有封遮两采集入口的端盖，两端盖分别通过第一铰接轴铰接在安装板上，且第一铰接轴与平衡杆相平行；两端盖与V形箱体之间分别设有用于开闭端盖的自动开闭端盖机构；所述安装板中部设有过渡连接杆，配重杆的一端通过第二铰接轴铰接在过渡连接杆端部，且第二铰接轴与平衡杆相平行；拖拽绳索的端部固定在配重杆的另一端（图1）。

研究表明通过平衡杆、过渡连接杆及配重杆的配合作用，在船只拖动拖网装置的过程中通过配重杆抵消绳索斜向上的拉力，有效避免在船只拖动拖网装置的过程中拖网装置容易被绳索往上拖起，使阿氏拖网装置位于海底上方的问题；保证拖网箱沿海底拖动，从而可有效采集栖息在海底表面或底泥表层内的底栖生物。

另一方面，由于本方案拖网装置的2个采集入口分别设有端盖，在拖网装置沿海底拖动，采集底栖生物的过程中端盖打开，使底栖生物由采集入口进入拖网箱内；而在拖网装置完成采集并往上拉起的过程中，可以通过端盖封遮2个采集入口，从而有效地防止完成采集工作后，在拖网装置往上拉起的过程中底栖生物由拖网装置的端口脱离的问题。

与此同时，自动开闭端盖机构包括固定設置在端盖上、并靠近第一铰接轴的第三铰接轴，通过第四铰接轴铰接在V形箱体框架上的受力板及连杆，所述第三及第四铰接轴与第一铰接轴相平行，且第四铰接轴位于V形箱体侧面上并靠近端盖，所述受力板与平衡杆相平行，受力板的端部还设有与第一铰接轴相平行的第五铰接轴，所述连杆的一端铰接在第三铰接轴上，另一端铰接在第五铰接轴上，且连杆V形箱体外侧；当受力板绕第四铰接轴旋转并抵靠在V形箱体的侧面上时，端盖将绕第一铰接轴旋转开启采集入口；当拖拽绳索将拖网箱提起后，所述端盖将绕第一铰接轴旋转关闭采集入口。

本方案的自动开闭端盖机构可以实现当拖网装置下沉到海底后，自动开闭端盖机构自动开启两端盖，从而在拖网装置沿海底拖动的过程中，使底栖生物由采集入口进入拖网箱内，从而实现对底栖生物的采集；而在拖网装置完成采集并往上拉起的过程中，自动开闭端盖机构可以关闭端盖，从而封遮两采集入口，可以有效防止完成采集后，在拖网装置往上拉起的过程中底栖生物由拖网装置的端口脱离的问题。

V形箱体中部的V形箱体框架上设有与平衡杆相平行的第一栅格状防护隔层，且第一栅格状防护隔层表面上设有过滤网；所述各网状隔层位于第一栅格状防护隔层与V形箱体上端口之间的V形箱体框架上，所述V形箱体框架上、位于第一栅格状防护隔层与平衡杆之间设有可使第一栅格状防护隔层上的过滤网保持畅通的防堵塞装置，该防堵塞装置包括通过转轴可转动设置在V形箱体框架上的滚筒，若干设置在滚筒表面上的刷毛及分别固定设置在滚筒两侧的转轴上的驱动轮，所述转轴与平衡杆相平行，所述刷毛沿转轴径向延伸，且第一栅格状防护隔层上的过滤网与转轴之间的间距小于刷毛端部与转轴之间的间距；所述两驱动轮位于V形箱体框架外侧，且两驱动轮的表面上周向均布若干径向延伸的阻力板。

2.2 工作过程

拖网装置在沿海底拖动的过程中，驱动轮在其阻力板作用下将带动滚筒及刷毛转动，而由于第一栅格状防护隔层上的过滤网与转轴之间的间距小于刷毛端部与转轴之间的间距，因而在滚筒及刷毛转动的过程中可以不断的对第一栅格状防护隔层上的过滤网进行刷洗，有效保证在采集洋底栖生物的过程中，第一栅格状防护隔层上的过滤网保持畅通，从而有效采集底栖生物（图2）。

转轴与阻力板端部之间的间距大于转轴与V形箱体侧面之间的间距。本方案结构保证拖网装置在沿海底拖动的过程中，阻力板可以与海底基质或底泥接触，从而带动驱动轮转动，进而带动滚筒及刷毛转动。

V形箱体上、与平衡杆相平行的V形箱体的两侧面上的网状隔层均由设置在V形箱体框架上的第二栅格状防护隔层与设置在第二栅格状防护隔层内侧的过滤网构成；V形箱体上、另外两侧面的网状隔层直接由过滤网构成。由于拖网装置下沉到海底后，V形箱体上与平衡杆相平行的V形箱体的两侧面中的一侧面将成为与海底直接接触的侧面，因而本方案在这两侧面上设置第二栅格状防护隔层来保护过滤网，有效避免拖网装置在沿海底拖动的过程中，过滤网直接与海底基质或底泥接触而使过滤网磨损。将安装板设计成矩形，且安装板与平衡杆相平行。

3 结论

新型海洋底栖生物采集方法及装置具有3个主要优点：有效采集栖息在海底表面或底泥表层内的底栖生物；有效解决完成采集后，在拖网装置往上拉起的过程中底栖生物由拖网装置的端口脱离的问题；有效保证在采集洋底栖生物的过程中，拖网装置中至少有一部分网孔保持畅通，从而有效采集底栖生物。

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