本发明属于海水养殖网箱养殖的技术领域，特别涉及一种改善海水养殖网箱局部环境及再利用污染物的装置。
背景技术：
近海传统海水鱼类海水养殖网箱养殖规模庞大，为人们带来大量海水鱼产品。但海水养殖网箱养殖产生大量的残饵、粪便及鱼类排泄物，这些物质都直接排入海区，既导致水体污染又反过来影响海水养殖网箱鱼类健康生长。已有研究报道，海水养殖箱养殖水域氮、磷等污染物含量一般高于非养殖水域，而水体的透明度和溶解氧低于对照水域。海水养殖网箱养殖水体营养物质丰富也造成了过多的附着生物附在海水养殖网箱的网衣上，阻碍海水养殖网箱内外的水流交换。另外，近海传统海水养殖网箱养殖区中往往有几十至过千个规模不等的鱼排，每个鱼排属于不同的海水养殖网箱养殖户，这些养殖户根据自身情况，设置十几个至几百个不同的海水养殖网箱。在这种组合体中，海水养殖网箱与海水养殖网箱之间、鱼排与鱼排之间的空隙有时很窄，并且随着渔排不时的移动、互换位置，这些空隙大小随时变化。另外，这些鱼排尽管可以移动，但养殖区一旦碰到突发性海面漂浮物污染时，基本难有见效快的临时应对措施。因此，如何在开放海域中给这些空隙间隔不固定并且有时很窄的海水养殖网箱改善局部水质环境是一个很难处理的问题。
为了控制海水养殖网箱养殖给当地海域环境带来的污染问题，国内外学者利用不同营养级的水生生物综合养殖来改善养殖区环境。在综合养殖系统中常会利用食物链中多种生物生长过程，将有机废物的营养物转化为海藻、贝类(或统称生物滤器)等养殖副产品，最后通过收获这些养殖副产品来回收海水养殖网箱养殖污染物质。常用的方法有这几类：1)陆基生态修复，即在海边陆地上设置不同功能(养殖不同营养级生物滤器)的海水污染处理区，一级级地净化海水，并生产出副产品(abreuetal,2011)，不过，虽然这类方法提取了海水中的营养污染物，但对在开放海域移动的海水养殖网箱的保护算是鞭长莫及；2)在海水养殖网箱养殖区有一定距离的外围海域通过片区式大规模养殖大型海藻、贝类等吸收营养物质(chopin,2015),但这类方法没法对海水养殖网箱进行近距离保护；3)将生物滤器固定在海水养殖网箱周边或海水养殖网箱内(wuetal,2015)，这类方法目前对于海水养殖箱保护算是比较实用，但其缺点是位置相对固定，放在海水养殖网箱内的生物滤器可能与养殖主品种竞争养殖空间，放在海水养殖箱外的无法应对海水养殖网箱与海水养殖网箱之间、鱼排与鱼排之间的空隙时宽时窄、渔排间有时有船通过、渔排位置不时调整等情况。并且这几类方法都没有应对突发性海面漂浮物污染事件的作用。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种改善海水养殖网箱局部环境及再利用污染物的装置，既有助于改善海水养殖网箱养殖水环境，又能通过收获藻类增收，有效提高海水鱼类海水养殖网箱养殖综合效益，有较大的产业化应用前景。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明是一种用于改善海水养殖网箱局部环境的藻帘装置，包括支撑杆、侧杆、横杆、拉杆以及海藻夹苗绳；所述支撑杆上设有活动连接关节，所述活动连接关节可在支撑杆上固定或移动位置；所述侧杆通过活动连接关节设置在支撑杆上；所述侧杆、横杆组成矩形框架，通过接驳装卸可使矩形框架增大或缩小，所述矩形框架内绑缚若干海藻夹苗绳，生物滤器被固定在所述海藻夹苗绳上；所述侧杆、横杆、海藻夹苗绳、被固定的生物滤器组成片状藻帘，可根据生物滤器的情况来改变海藻夹苗绳的密度；所述拉杆用于控制片状藻帘的展开以及向上、向下收放；主要通过手动调节，也可用电动绞绳调节，因为有时要根据海水养殖网箱的环境(如藻帘是否阻碍经过船只、藻帘阻碍网箱水交换等)来调整藻帘位置。
作为优选的技术方案，当需要调节片状藻帘在水中的位置时，通过调节活动连接关节以使得侧杆在支撑杆上滑动。
作为优选的技术方案，所述支撑杆上设有水下摄像机，所述水下摄像机可在支撑杆上滑动以观察片状藻帘位置与水下情况。
作为优选的技术方案，所述支撑杆、侧杆、横杆以及拉杆都可通过接驳装卸的方式进行伸长或缩短。
作为优选的技术方案，所述支撑杆、侧杆和横杆上标记有刻度供准确调整片状藻帘位置。
作为优选的技术方案，所述生物滤器包括海藻、贝类或生物膜。
本发明还提供了一种复合藻帘装置，包括多个上述的藻帘装置，多个藻帘装置通过水平排列、竖直排列或水平竖直混合排列的方式进行组合，组合后的藻帘装置设置在养殖网箱的周围及内部，在外部可形成封闭的空间围住网箱。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、与现有改善海水养殖网箱养殖海域环境方法相比，本发明能针对传统海水养殖网箱的结构特点近距离改善海水养殖网箱局部水环境。藻帘装置可自由收放、伸缩、变换位置的藻帘装置，在不与养殖主品种竞争养殖空间的前提下，可放在海水养殖网箱的上下前后左右各位置，灵活应对海水养殖网箱与海水养殖网箱之间、鱼排与鱼排之间的空隙时宽时窄及渔排位置不时调整等情况，并且可设置封闭式藻帘阵列来阻挡水面漂浮物进入海水养殖网箱内。
2、与目前实际生产中大部分海水养殖网箱只靠海水自净作用相比，藻帘装置有较好清除营养废物的作用。室内实验结果显示，海藻藻帘使海水养殖网箱局部水环境中的活性磷酸盐减少45％、总磷减少34％、总氮减少60％。现场海区实验结果显示：海水流过红藻江蓠属龙须菜藻帘后，水体活性磷减少近80％，水体氨氮减少超过40％；红藻江蓠藻帘使养殖海水养殖网箱污损附着生物的生物量减少70％。
附图说明
图1(a)是本发明单片藻帘在海水养殖网箱外展开的侧视图；
图1(b)是本发明单片藻帘在海水养殖网箱外展开的俯视图；
图1(c)是本发明单片藻帘在海水养殖网箱外向上收起的侧视图；
图1(d)是本发明单片藻帘在海水养殖网箱外向下收起的侧视图；
图2(a)是本发明单片藻帘在海水养殖网箱上面展开的侧视图；
图2(b)是本发明单片藻帘在海水养殖网箱上面展开的俯视图；
图3(a)是本发明单片藻帘在海水养殖网箱下面展开的侧视图；
图3(b)是本发明单片藻帘在海水养殖网箱下面展开的俯视图；
图4(a)是本发明两片藻帘在海水养殖网箱外水平排列的侧视图；
图4(b)是本发明海水养殖网箱外一片复合藻帘水平展开示意图。
附图标号说明：1、支撑杆；2、侧杆；3、横杆；4、拉杆；5、海藻夹苗绳；6、活动连接关节；7、水下摄像头。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明设计了能适应传统海水养殖网箱的结构特点的藻帘装置，可灵活放置在海水养殖网箱的上下前后左右各位置，随时收放伸缩，多种摆设组合，可应对海水养殖网箱与海水养殖网箱之间、鱼排与鱼排之间的空隙时宽时窄及渔排位置不时调整等情况。藻帘中的藻类等生物滤器及时吸收海水养殖网箱内排放的营养废物，通过光合作用提高水中溶氧，改善海水养殖箱局部水环境，而封闭式藻帘组合可临时应对突发性海面污染。
如图1(a)-图1(d)所示，本发明的藻帘装置主要由支撑杆1、侧杆2、横杆3、拉杆4、海藻夹苗绳5组成，其中支撑杆与侧杆之间是活动连接关节6，活动连接关节可在支撑杆1上固定或移动位置。所述侧杆2、横杆3组成矩形框架，矩形框架内绑缚若干海藻夹苗绳5，海藻被固定在海藻夹苗绳上；所述侧杆、横杆、海藻夹苗绳、被固定的海藻组成片状藻帘。所述拉杆4用于控制片状藻帘的展开、向上、向下收放。所述侧杆可在支撑杆表面上下滑动以调节藻帘在水中的位置。有水下摄像机7可在支撑杆上滑动以观察藻帘位置与水下情况。所述支撑杆、侧杆、横杆、拉绳(或拉杆)都可通过接驳装卸等方式进行伸长或缩短。支撑杆、侧杆、横杆上有刻度供准确调整藻帘。
藻帘装置的位置摆设及上下活动情况见图2(a)-图2(b)、图3(a)-图3(b)。藻帘装置可灵活地摆设在海水养殖网箱前后左右的外面，也可摆放在海水养殖网箱上下两面，并根据情况可向下收起或向下收起。当藻帘装置在海水养殖箱上面时，如需要海藻置于海水养殖箱中部，海藻夹苗绳要加长并在两边坠重物，海藻夹苗绳不穿过网衣的网孔，因为如果这样难以快速移动藻帘。
藻帘装置除可养海藻外，藻帘侧杆与横杆上还可挂小海水养殖网箱或其他结构养殖其他生物滤器，还可将海藻夹苗绳换成横杆挂养生物滤器或悬挂复合藻帘。复合可由若干片藻帘水平排列、垂直排列、水平垂直混合排列。复合藻帘(可用布料等物代替海藻)能在海水养殖网箱周围的水表面形成较封闭的空间，可临时阻挡突发性海面漂浮污染物。藻帘的复合排列例子见图4(a)-图4(b)。
下面结合具体的实际应用来对本发明做进一步的阐述：
实施例1：藻帘对海水养鱼海水养殖网箱环境影响的室内模拟研究
研究目的：
以花鲈和龙须菜为实验材料，在室内可控条件下进行室内模拟海水养殖网箱花鲈养殖，同时在模拟海水养殖网箱四周以藻帘的方式养大型海藻龙须菜，探究藻帘对养殖水质的控制作用。
材料与方法：
实验材料均取自汕头南澳县白沙湾的养殖场，花鲈取自渔民花鲈养殖海水养殖网箱，龙须菜来自龙须菜养殖区。挑选体表无损伤、规格相近、活动能力较强的花鲈，注意抓鱼时不要损伤鱼体。挑选表观粗壮的龙须菜，去除表面显眼的附着物及其它藻类，并用干净海水清洗，注意龙须菜清理时不要损伤藻体。实验材料取回后，在暨南大学水生经济动物实验室内暂养2d，暂养期间鱼和龙须菜各自分开，在光照强度100μmol/(m2·s)、光周期12l:12d、水体盐度32、水体温度21℃、连续曝气以保证溶解氧充足的条件下进行。实验用水用海宝牌海水素与自来水调配，充分曝气后经过滤棉过滤备用。
实验容器为200l的玻璃纤维养殖桶(半径43cm，高45cm)，中间放置小海水养殖网箱(小海水养殖网箱由长宽高为20cm×20cm×35cm的玻璃钢支架外套上网目数为16的网衣)，海水养殖网箱内养鱼，海水养殖网箱四周各设置1个藻帘(藻帘的框架是长宽为20cm×10cm的玻璃钢支架，然后将龙须菜夹于苗绳上，之后将夹苗绳固定在框架上)。在养殖桶上方20cm的高度，由pc管架支撑光照系统(由5根长1.2m、额定功率20w的led灯管组成)。分有藻帘鱼类海水养殖网箱组与无藻帘鱼类海水养殖网箱组。
实验养殖周期15d，实验期间将冰鲜饵料鱼沙丁鱼剪碎并用绞肉机制成鱼糜，每天投喂两次，日投喂量约为花鲈体质量6％～8％。采集水样，测定水体的活性磷酸盐、总磷，亚硝氮、硝氮、氨氮、总氮的含量。
研究结果：
无藻帘鱼类海水养殖网箱组的活性磷酸盐含量总体上随养殖时间累积增高，实验结束时为2.25±1.04μmol/l；有藻帘鱼类海水养殖网箱组的活性磷酸盐含量总体下降，实验结束时为1.23±0.10μmol/l。实验结束时，海藻藻帘使海水养殖网箱局部水环境中的活性磷酸盐减少45％。实验结束时，无藻帘鱼类海水养殖网箱组的总磷含量为6.07±0.68μmol/l，有藻帘鱼类海水养殖网箱组的总磷含量为4.03±0.96μmol/l，海藻藻帘使海水养殖网箱局部水环境中的总磷减少34％。实验结束时，无藻帘鱼类海水养殖网箱组的总氮含量约为170μmol/l，有藻帘鱼类海水养殖网箱组的总氮含量为65μmol/l，海藻藻帘使海水养殖网箱局部水环境中的总氮减少约60％。
实施例2：藻帘对海水养鱼海水养殖网箱环境影响的海区现场实验研究
研究目的：
海水养殖网箱养殖区内是养殖排污的源头区域，然而现场实际生产中，由于海水养殖网箱及渔排间位置窄及变化大，海水养殖网箱养殖区内部基本没有相应的净化处理措施。藻帘装置能灵活摆设在海水养殖网箱周围，藻帘装置中养殖海藻能有效吸收海水养殖网箱排放废物。本研究设置红藻龙须菜藻帘装置于自然海域的海水养殖网箱养殖区中，测定藻帘装置旁侧水质指标以及海水养殖网箱网衣的附着物，以验证藻帘装置的生产现场实际效果。
料与方法：
在汕头南澳岛的白沙湾海区的海水养殖网箱养殖区的某海水养殖网箱养殖的空置鱼排内进行现场实验。用pvc管制成藻帘侧杆与横杆，将夹苗绳等距固定在框架内，将藻帘固定在海水养殖网箱旁，用牵引绳子的方式实现藻帘在不同水层的升降。将藻帘竖直放置，可将藻帘插养在海水养殖网箱与海水养殖网箱之间狭窄的间隙空间，体现藻帘设置的灵活性。当船只经过布有藻帘的区域时，收起藻帘从平放改为竖放，从而实现藻帘的快速改向以减少占地面积给经过船只让道。待船只经过之后，藻帘恢复平放。有水下摄像机上下移动以观察调节藻帘位置与观察水下情况。
藻帘内海藻为红藻龙须菜，海水养殖网箱内鱼类为当时海水养殖网箱内养殖品种篮子鱼。分有藻帘鱼类海水养殖网箱组与无藻帘鱼类海水养殖网箱组。实验时间为15天。采集水样测定氮、磷指标，采集海水养殖网箱网衣上的附着生物，测定其质量。
研究结果：
水体经过藻帘之后，部分营养盐明显下降：活性磷酸盐含量有下降趋势(p<0.01)，最高可从约0.8μmol/l下降至约0.2μmol/l，减少约80％；氨氮的含量有下降趋势(p<0.01)，最高可从约1.7μmol/l下降至约1μmol/l，减少约40％。无藻帘鱼类海水养殖网箱组中网衣附着物的湿重234.1±18.0g，有藻帘鱼类海水养殖网箱组中网衣附着物的湿重71.0±6.9g，藻帘能使海水养殖网箱中网衣附着物的重量显著下降(p<0.01)，平均下降率为70％。龙须菜可作为蓝子鱼的饵料，因此，龙须菜藻帘能把蓝子鱼养殖海水养殖网箱的排放营养废物转化为饵料喂养海水养殖网箱内的蓝子鱼。
通过上述实施例可知，本发明设计的藻帘装置，利用固定在装置上的海藻有效利用从鱼类网箱排出的营养物，该装置可设置于海水养殖网箱与海水养殖网箱之间狭窄的间隙，装置上的海藻可近距离吸收养殖排放的氮、磷，阻止海水养殖网箱网衣附着生物生长，并且海藻通过光合作用放氧，改善了海水养殖网箱的局部水环境。在遭遇海面大规模海面漂浮物污染突发事件时，增加藻帘对网箱的封闭性能缓冲水面污染物进入海水养殖网箱从而为抢救养殖损失赢得时间。同时装置中藻类可方便地随时播种或收获，藻类也有一定的经济效益，部分海水养殖网箱养殖鱼类也以藻类为食。本发明既有助于改善海水网箱养殖水环境，又能通过收获藻类增收，有效提高海水鱼类网箱养殖综合效益，有较大的产业化应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。