本发明涉及一种基于生物富集城市水体铜离子并循环利用的方法，用槐叶萍富集河道铜离子并用于大棚育苗霜霉病防治。
背景技术：
随着社会经济的高速发展，人民的财富不断积累，民众已对人居环境提出了更高的要求，“天更蓝，水更清，景更美”也已成为各地政府努力的方向。国家近年来投入了大量的资金对城市河道进行了综合治理；各相关企业也正在对水体水质综合治理投入了巨大的人力物力。但目前发现，各相关企业对城市河道多发的、活性极强的蓝绿藻、褐藻的控制，大都是采取投药控制的方法，而目前各种净水药剂中效果最好持续时间最长的当属硫酸铜净水剂（蓝绿藻、褐藻的光和作用明显地受到铜的抑制,它在含铜0.5mg/L时,水中光合作用抑制率达到60%。此外,在酸性水体中和处于最适宜温度时,铜离子毒性相应增加光合作用抑制率。尽管硫酸铜（CuSO4•5H2O）具有很好的杀菌作用，但如果含水铜含量过高，可能会同时引起植物安全性的问题。对水体危害也很大）。但是，当投放大量硫酸铜净水剂后，水体中的重金属铜离子将会急剧超标，无色无味的铜离子严重影响水体水质，一旦民众误食了富集重金属铜离子鱼虾、螺蛳、河蚌后，极易对身体内的脏器造成负担，特别是肝和胆，当这两种器官出现问题后，维持人体内的新陈代谢就会出现紊乱，肝硬化，肝腹水甚至死亡。因此研发一种纯生态、可持续的富集重金属铜离子生物并加以综合利用便成为我们研究的对象。本课题经过本公司研发中心近5年的探索，在对杭州近郊8条Cu、Pb、Cd、Zn和Mn5种重金属污染严重的城市河道，23种浮水植物富集能力进行对比筛选后发现，槐叶浮萍（Salvinia natans(L.)All. 槐叶苹科槐叶萍属）具有相对最大超富集河道铜离子的能力。研究结果表明, 近郊城市河道水体污染依然严重,重金属含量严重超标（尽管政府已在6-7年前关停并转了几乎全部沿河的小电镀厂、小印染厂、小油漆涂料厂，并进行了换水、清淤、截污纳管等整治工程，但重金属污染的危害已渗入地下水，非3-5年能逆转）,水体 Cu、Pb、Cd、Zn含量平均值分别为标准值的7.22倍、4.13倍、3.52倍、和3.14倍（以《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）ⅴ类水最大可溶性重金属含量mg/L为标准）; 23种浮水植物的重金属积累量均较大,其中尤以槐叶浮萍茎叶的富集的Cu含量最高,为水体中重金属Cu浓度的13.59倍,明显高于其它22种浮水植物对铜离子的富集。研究结果还表明,在Cu、Pb和Zn等重金属复合污染水域的植物治理中, 槐叶浮萍、水鳖、中华慈姑、空心莲子草等植物生态聚集有害重金属有着较大的发展潜力和应用前景。
中国专利公开号“101338367”本发明公开了一种富集与提纯镍、钴或铜离子的方法,其特征在于,将含有镍、钴或铜离子中的一种或几种的溶液中的杂质离子生成沉淀,使用树脂吸附镍、钴或铜离子中的一种或几种,酸洗树脂,即可富集与提纯镍、钴或铜离子。本发明的有益效果为,无需加热,能耗低,无需使用化学药剂(NA2S、NAOH),采用低廉的CACO3或MGO粉末,并用高选择性鳌合树脂吸附NI、CO、CU离子,有价金属的收率高,而且分离余液NA含量低,废水处理后能够循环使用,减少环境污染。而且生产成本低,综合经济效益高。上述技术方案为化学方法，并不适用于河道、水塘等生态环境下使用，容易造成二次污染。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种能够解决现有技术中存在的上述问题，通过对水生植物进行筛选，筛选出最为稳定的，对水体重金属铜离子的富集能力最大的植物，并加以培育和生态利用；槐叶萍不仅有净化水质的作用，能吸收水中的氨氮磷等营养物质，实验测定还有极强的富集重金属铜的能力，此外，还可以利用槐叶萍汁液制成的霜霉病抗剂。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种基于生物富集城市水体铜离子并循环利用的方法，其特征是，依次包括以下步骤：
1）培育槐叶萍的步骤；
2）在需要治理的河道内投放槐叶萍的步骤；
3）河道内加装围护装置，在装置内投放槐叶萍的步骤；
4）对生长后的槐叶萍进行打捞、清移、更换的步骤；
5）打捞的槐叶萍搅碎碾压取其汁液保存的步骤；
6）利用槐叶萍汁液制成霜霉病抗剂的步骤。
作为优选，步骤1）所述培育槐叶萍的步骤包括：
（1）选取槐叶萍，洗净后自然晾干；
（2）建水塘，灌水备用；
（3）在水塘中投放碳酸盐；
（4）取晾干的槐叶萍用高锰酸钾溶液浸泡后，将槐叶萍原种均匀抛洒于水塘；
（5）等待槐叶萍原种的孢子发芽，长出嫩叶。
作为优选，步骤1）所述培育槐叶萍的步骤进一步为：
（1）每年的12月中上旬，于野外无污染的水田、沟、塘内打捞野生槐叶萍，捡去杂质和枯枝烂叶，用水反复冲洗后在阳光充足的通风处自然晾干；
（2）建立500平方米，水深40-60公分的水塘，在4月间用150公斤生石灰均匀抛洒灭菌一周后，灌入水备用；
（3）在水塘中投放碳酸盐，控制硬度：2°-15°dH，酸碱度：pH值6-8；
（4）在4月中上旬提取自然晾干槐叶萍若干按拟扩繁水域0.25公斤/平方米计，用百万分之二为2ppm的高锰酸钾浸泡0.5小时，将浸泡0.5小时后的槐叶萍原种均匀抛洒于种苗扩繁水塘；
（5）当平均气温大于18°，一周左右槐叶萍原种的孢子就会正常发芽，长出嫩叶，1个月左右成苗就能投放于需治理的河道。
作为优选，步骤2）中在需要治理的河道，计算投放面积：水体铜离子含量1-3mg/L投放面积为水体表面积的1/5；3-5mg/L投放面积为水体表面积的1/4；5-8mg/L投放面积为水体表面积的1/3。
作为优选，步骤3）在围护装置内投放槐叶萍量为100-120株/平方米。
作为优选，步骤4）是在气温25-35度的条件下，平均45天达到富集水体铜离子的峰值，这时为最佳清移、更换时段。
作为优选，步骤4）的打捞、清移、更换的时间为每年的6月中旬、8月上旬、9月中旬、11月上旬。
作为优选，步骤5）进一步为：打捞的富集水体铜离子的槐叶萍既可马上搅碎碾压取其汁液保存，也可自然晾干保存。
作为优选，步骤6）进一步为：获取的汁液富含可溶性重金属铜离子，利用铜离子对植物霜霉病的抑制作用，兑水制成生物抗菌剂，用于草本植物大棚育苗霜霉病的防治。
作为优选，步骤6）获取的汁液按照1 L原液︰25 L清水兑水制成生物抗菌剂。
与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
1、通过对水生植物进行筛选，筛选出最为稳定的，对水体重金属铜离子的富集能力最大的植物，并加以培育和生态利用，最终选择槐叶萍；
2、槐叶萍不仅有净化水质的作用，能吸收水中的氨氮磷等营养物质，实验测定还有极强的富集重金属铜的能力；
3、利用槐叶萍汁液制成的霜霉病抗剂，完全可替代目前市场上的甲霜铜、铜大师、绿乳铜乳剂等抗菌剂，废物利用并节约了资金。
具体实施方式
以下结合具体实施例来说明本发明，下列实施例仅用于说明本发明的技术方案，并不限定本发明的保护范围。
实施前的研发过程：
1、利用浮水植物对水体重金属铜离子的富集能力及浮水植物能随时、便捷地清除，后续能再生态再利用的特点，从常见的23种浮水植物（槐叶萍、茶菱、莼菜、大薸、凤眼莲(水葫芦)、浮萍、两栖蓼、满江红、水鳖、田字萍、水禾、布袋莲、青萍、水萍、紫萍、无根萍、黄花菱、萍蓬草、荇菜、王莲、革命草、黄花水龙、香姑草）中，经5年不同环境城市河道重金属铜离子富集测定、对比（目前测定铜离子含量的方法很多，主要有电化学方法、分光光度分析法、原子吸收法、色谱法等，其中由于分光光度分析不需要昂贵的仪器，操作较为简便而得到广泛应用。本次实验就是采用分光光度分析法测定所选植物铜含量），筛选出最为稳定的，对水体重金属铜离子的富集能力最大的植物，并加以培育和生态利用
2、选取的野生槐叶萍在江浙一带的生长期为每年的4月中上旬-12月中上旬270天。常生长于水田、沟、塘内。本研发选用的是生命力极强的野生槐叶萍为母本扩繁，特性：为一年生浮水水生无根性低等蕨类植物，水下根状体为沉水叶假根；外型： 槐叶萍茎叶细长，横走，无根，密被褐色节状短毛。叶3片轮生，二片漂浮水面，一片细裂如丝，在水中形成假根，密生有节的粗毛，水面叶在茎两侧紧密排列，形如槐叶，叶片长圆形或椭圆形，长8-13厘米，宽5-8毫米，先端圆钝头，基部圆形或略皇心形，中脉明显，侧脉约20对，脉间有5~9个突起，突起上生一簇粗短毛，全缘，上面绿色，下面灰褐色，生有节的粗短毛，叶柄长约2毫米。孢子果4~8.枚聚生于水下叶的基部。有大小之分，大孢子果小，少数有短柄的大孢子囊各含大孢子1个3小孢子果略大，多数具长柄的小孢子囊，各有64个小孢子。
3、繁殖方法：槐叶萍的繁殖为无性孢子繁殖，利用带孢子侧枝可形成独立植株。
4、作用；槐叶萍不仅有净化水质的作用，能吸收水中的氨氮磷等营养物质，实验测定还有极强的富集重金属铜的能力。
5、生物抗菌剂；定期及时打捞富集重金属铜离子的槐叶萍，研磨取其汁液，兑水制成生物抗菌剂，用于草本植物大棚育苗霜霉病的防治
具体实施方法：
1、每年的12月中上旬，于野外无污染的水田、沟、塘内打捞一定量的野生槐叶萍，捡去杂质和枯枝烂叶，用自来水反复冲洗后在阳光充足的通风处自然晾干。
2、在合适的区域建立500平方米，水深40-60公分的水塘。在4月间用150公斤生石灰均匀抛洒灭菌一周后，灌入自来水备用。
3、在水塘中投放碳酸盐，控制硬度：2°-15°dH，酸碱度（pH值）：6-8，必要时添加微量元素。
4、在4月中上旬提取自然晾干槐叶萍若干（按拟扩繁水域0.25公斤/平方米计），用百万分之二(2ppm)的高锰酸钾（高锰酸钾溶液具有提高孢子活力和降低孢种细菌的显著效果）浸泡0.5小时。将浸泡0.5小时后的槐叶萍原种均匀抛洒于种苗扩繁水塘
5、当平均气温大于18°，一周左右槐叶萍原种的孢子就会正常发芽，长出嫩叶。1个月左右成苗就能投放于需治理的河道
6、在需治理的河道，首先取样测定河道可溶性重金属铜离子含量，根据《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）ⅴ类水最大可溶性重金属铜离子含量1mg/L的规定，计算投放面积（水体铜离子含量1-3mg/L投放面积为水体表面积的1/5，3-5mg/L投放面积为水体表面积的1/4，5-8mg/L投放面积为水体表面积的1/3）
7、根据计算的投放面积，在需治理的河道安装浮水植物围护装置（由于槐叶萍生长、繁衍得特别迅速，可能会成为水中一害。所以需要围护装置控制其范围，否则它们就会覆盖整个水面）。在装置内投放槐叶萍(Salvinianatans)100-120株/平方米
8、气温越高槐叶萍生长越旺盛，富集水体铜离子的能力也越强。在气温25-35度的条件下，平均45天达到富集水体铜离子的峰值。这时为最佳清移、更换时段。
9、打捞、清移、更换时间为每年的6月中旬、8月上旬、9月中旬、11月上旬。
10、打捞的富集水体铜离子的槐叶萍（含水90.5%）既可马上搅碎碾压取其汁液保存，也可自然晾干保存（含水12%），在需要时加水浸泡碾压取其汁液。
10、获取的汁液富含可溶性重金属铜离子（平均含量为12-15mg/L），可利用铜离子对植物霜霉病的抑制作用，兑水制成生物抗菌剂（1 L原液︰25 L清水），用于草本植物大棚育苗霜霉病的防治。
11、霜霉病是观赏植物危害损失较重的一类病害，种类繁多，主要侵染叶片，引起叶片枯黄提早脱落，也可危害根、茎枝、花和果等，轻则影响花木美观，降低观赏价值，重则出现大量枯叶，甚至全株枯死。由于冬季大棚育苗始终处于高温高湿的状态，一品红、一串红、红掌等冬季园艺花卉极易发生霜霉病害。利用槐叶萍汁液制成的霜霉病抗剂（经实践效果良好）可定期用喷雾的方法喷洒，以达到防治草本植物大棚育苗霜霉病的目的
12、利用槐叶萍汁液制成的霜霉病抗剂，完全可替代目前市场上的甲霜铜、铜大师、绿乳铜乳剂等抗菌剂。废物利用并节约了资金。