专利名称：一种利用水质改善间隙进行沉水植被快速修复的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用水质改善间隙进行沉水植被快速修复的方法。属 于富营养化湖泊生态修复技术领域。
背景技术：
湖泊富营养化已经成为一个全球性重大水环境问题，2007年中国更是 暴发了一场湖泊水华灾害。藻华暴发恶化水质，破坏生态，藻毒素的释放 更是间接或直接威胁到人类的健康和安全。生态修复是目前治理富营养化湖泊的主要手段之一。现已公开的关于 富营养化水体的植物修复方法中，有关于水生植被的选择组合方法(CN 1602657A,CN 1590319A)，有关于水生植物的种植方法(CN1480411),有 引入可改善富营养化水体透明度先锋植物的方法(CN 1530336A)，有以湿 生和挺水植物辅以浮叶和漂浮植物建立生物篱笆，用来改善富营养化水体 局部环境的方法(CN 1426966A),有向水体投加氧化杀藻杀鱼剂改善水质 环境的方法(CN 1623935A)，有采用大型浮游动物提高透明度的方法(CN 1597568A)，有利用凤眼莲治理富营养化水体中的蓝藻(CN1406880)，有 采用苦草治理富营养化的方法(CN1590319)，有采用菱治理富营养化水体 的方法(CN1602657)，有采用大茨藻来修复富营养化湖泊生态系统的方法 (CN1623935)，还有采用漂浮植物-鹅-鱼系统来净化富营养化水体的方法 (CN1683258)，也有利用黑麦草吸收水体中氮磷的方法(CN1762855)。这 些传统的水生植物修复方法大都采用水生植物直接吸收水体中氮磷等污染 物，降低氮磷含量并最终实现生态恢复的目的，这种方法不但费时费力和 耗资巨大(一般需数月至数年，而且一般只能用人工操作)，由于没有同时 大面积改善水质配套技术，只利用水生植物本身吸收、清除污染物，无法 在重度水华的水体中恢复沉水植物。所以研究具有大面积水质改善配套技 术的水生植物生态修复技术是目前富营养化湖泊治理的研究方向。近年来，在淡水湖泊水华治理方面，本发明人(潘纲)提出了一系列新的方法(英国专利，GB2337749; CN1417136; CN1418825)，将黏土除藻技术成功的应用的淡水水华的治理中，并通过高分子聚合物的改 性使当地土壤治理当地水体成为可能，实现原料的本土化，降低了成本 (Pan,G..etal., Environmental Pollution, 2006,连续三篇系列论文)。为了解 决沉降藻细胞的腐烂分解耗氧和底泥污染物释放问题，潘纲等相继提 出了增氧固磷技术(CN200310113305.5， CN200510063410.1 )，有效的 改善了水底厌氧环境，并降低了沉积物磷释放量。2005年潘纲等将改 性当地土壤除藻技术同生态方法相结合，提出了可快速清除水华并将 藻华在水底转化为沉水植被的方法(CN1769198A)，并申请了国际专 利，这种方法不但解决了除藻后藻细胞的泛起和底泥的二次污染，而 且利用改性当地土壤除藻提供的生境条件，达到了恢复沉水植被的目 的。2006年潘纲等发明了一种完成上述淡水湖泊水华治理方法的藻华 清除和生态修复的车/船载多功能播撒装置(CN1821100A)，进而使 这些方法能应用于大面积的水华治理和生态恢复中。上述一系列专利 的申请逐步使黏土凝聚除藻成为一种天然、无毒能够标本兼治的、能 够在大面积水域中实施的富营养化综合治理技术。利用改性当地土壤除藻技术与生态恢复技术相结合，改性当地土壤除 藻技术可快速去除水华、降低水体氮磷浓度、提高水体透明度，提高水体 生境条件，因此在这个复合技术中，水生植物恢复的成功率大大提高。但 改性当地土壤除藻技术实施后，水质改善是有时间效应的，即在一段时间 内水质得到改善，之后由于沉降藻细胞腐烂分解，造成营养盐释放，水体 营养盐含量的提高会导致大量附着生物生长，进而影响水生植物的光合作 用，抑制其生长，严重时会导致水生植物的死亡。因此如何在改性当地土 壤除藻水质改善间隙，根据各种水生植物对水体环境的适应能力，通过人 工调控技术快速恢复水生植物，使其在水体中占据主体，并能抵抗水体环 境的变化，最终达到恢复富营养化湖泊沉水植被的目的是本发明的主要解决的问题。 发明内容本发明提供一种利用水质改善间隙进行沉水植被快速修复的方法。具 体地说，就是利用改性当地土壤技术快速去除水华、降低水体氮磷浓度、 提高水体透明，使富营养化湖泊水质在短期内得以改善、产生水质改善间 隙，根据水质改善的不同程度，选择不同种类的水生植物种子或经过不同 方法处理过的种子及其产物，沉水植物在水质改善间隙能快速生长，最终 达到恢复富营养化湖泊沉水植被的目的。本发明是通过改性当地土壤的絮凝沉降藻细胞，达到快速去除水华、 降低水体氮磷浓度，提高水体透明度，产生水质改善间隙。本发明播种的水生植物种子及其产物是经过晒种、浸种和培育获得的 处于不同生长阶段的水生植物的种子、根块、芽植体或苗，每一种水生植 物都具有处于不同生长阶段的种子或根块或芽植体、幼苗、苗、成熟的植 株，以用于不同的水体环境。本发明提供的水生植物恢复方法就是利用改性当地土壤除藻产生的水 质改善间隙，播种经过上述处理方法处理过的水生植物的种子、根快、芽 植体或处于不同生长阶段的水生植物的苗，利用水质改善间隙，使水生植 物快速生长，在水体中占据主体，进而能够抵抗由于藻细胞营养盐的释放 等造成的水体环境的变化。本发明采用的水生植物可以为苦草、狐尾藻、菹草、大茨藻，马来眼 子菜、竹叶眼子菜、微齿眼子菜、伊乐藻、金鱼藻、黒藻、水毛莨等中的 一种或几种，通过播种不同生态位水生植物，使水体全年都有水生植物生 长。春季可播种苦草、大茨藻、马来眼子菜、竹叶眼子菜、微齿眼子菜、 黒藻、金鱼藻、水毛莨、狐尾藻等中一种或几种，秋季播种菹草、伊乐藻 等。本发明播种的沉水植被种子及其产物可以与改性当地土壤相混合直接投加，也可在改性当地土壤除藻后投加。本发明产生水质改善间隙的改性当地土壤除藻技术可以通过具有表层 机械收藻、自动喷洒改性土壤絮凝剂沉藻、底层机械吸藻、舱内集中净藻 及自动储藻等功能的自动化除藻船实施，达到同步絮凝除藻和生态恢复的 目的。本发明提供的利用水质改善间隙进行沉水植被快速修复的方法可用于 富营养化湖泊、河流、景观水体的沉水植物生态修复中。
图1实施例1中改性当地土壤除藻水质改善时间及效果 图2实施例1中水生植物恢复情况图3实施例2中改性当地土壤除藻水质改善时间及效果图4实施例2中水生植物恢复情况具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的方法加以详细说明。 实施例l:本实施例中水体叶绿素-a含量为0.2mg/L，换算成藻浓度为3X 109cells/L，水体pH为8.2,藻细胞聚集颗粒较大，漂浮到水面，湖水体 积为lm3，当地清洁土壤是湖泊岸边未被浸泡的土壤，过3mmX3mm的筛 后备用，壳聚糖为济南海得贝生物公司生产的食品级壳聚糖。改性当地土 壤投加量为43mg/L (3mg/L的壳聚糖，40mg/L的当地清洁土壤)，24h后 除藻率达到90%，除藻后，除藻箱体浊度由原来的76NTU下降到8NTU， 透明度提高80cm, TN由原来的6.2mg/L下降到2.3mg/L、 TP由原来的 0.27mg/L下降到0.07mg/L，水-沉积物界面氧浓度含量增加2mg/L，除藻后 水体环境得到改善，并在连续监测的15天内水质没有大的变化，产生了水 质改善间隙(见图1)。根据水质改善效果，在除藻后1天播种经过预发芽处理的苦草幼苗，苦草生长良好，快速在水中占据主体(图2)，实现了生 态恢复的目的。实施例4:本实施例中水体叶绿素-a含量为0.4mg/L，换算成藻浓度为4.3X 109cellS/L，水体pH为8.3，藻细胞聚集颗粒较大，漂浮到水面，湖水体 积为lm3，当地清洁土壤是湖泊岸边未被浸泡的土壤，过3mmX3mm的筛 后备用，壳聚糖为济南海得贝生物公司生产的食品级壳聚糖。改性当地土 壤投加量为50mg/L (2mg/L的壳聚糖，48mg/L的当地清洁土壤)，24h后 除藻率达到90%，除藻后，除藻箱体浊度由原来的46NTU下降到9NTU， 透明度提高70cm， TN由原来的10.23mg/L下降到4.03mg/L、 TP由原来的 0.28mg/L下降到0.08mg/L，除藻后水体环境得到改善，并在连续监测的30 天内水质没有大的变化，产生了水质改善间隙(图3)。根据水质改善效果， 在除藻后1天播种处于对数生长期的、高度为10cm左右的菹草苗，菹草生 长良好，快速在水中占据主体(图4)，实现了生态恢复的目的。
权利要求
1.本发明提供一种利用水质改善间隙进行沉水植被快速修复的方法。具体地说，就是利用水华治理技术产生水质改善间隙，根据水质改善的不同程度，选择不同种类的水生植物种子或经过不同方法处理过的种子及其产物，沉水植物在水质改善间隙能快速生长，最终达到恢复富营养化湖泊沉水植被的目的。
2. 根据权利要求l所述的利用水质改善间隙进行沉水植被快速修复的方法，其 特征在于水质改善间隙的产生是利用改性当地土壤或黏土絮凝除藻降低水 体氮磷浓度、提高水体透明度。
3. 根据权利要求1所述的利用水质改善间隙进行沉水植被快速修复的方法，其 特征在于所述的水生植物种子及其产物是经过一定培育方法获得的处于不 同生长阶段的水生植物的种子、根块、芽植体或苗。
4. 根据权利要求3所述的水生植物为苦草、狐尾藻、菹草、大茨藻，马来眼子菜、竹叶眼子菜、微齿眼子菜、伊乐藻、金鱼藻、黒藻和水毛莨等中的一种 或几种。
5. 根据权利要求l所述的利用水质改善间隙进行沉水植被快速修复的方法，其 特征在于所述的沉水植被种子及其产物可以与改性当地土壤相混合直接投 力口，也可在改性当地土壤除藻后投加。
全文摘要
本发明提供一种利用水质改善间隙进行沉水植被快速修复的方法。具体的说，就是利用改性当地土壤除藻技术去除水华、降低水体氮磷浓度、提高水体透明，使富营养化湖泊水质在短期内得以改善，产生水质改善间隙，根据水质改善的不同程度，选择不同种类的水生植物种子或经过不同方法处理过的种子及其产物，沉水植物在水质改善间隙能快速生长，最终达到恢复富营养化湖泊沉水植被的目的。这一技术可应用于富营养化湖泊、河流、景观水体的沉水植物生态修复中。
文档编号C02F3/32GK101234822SQ20081010143
公开日2008年8月6日 申请日期2008年3月6日 优先权日2008年3月6日
发明者张木兰, 垒 李, 波 杨, 纲 潘, 田秉晖 申请人:中国科学院生态环境研究中心