富营养化水体水华污染生物防治方法

专利名称：富营养化水体水华污染生物防治方法
技术领域：
本发明涉及水华污染环境治理领域，应用于淡水富营养化水体的 水华防治及水体的生态修复，具体地，涉及一种富营养化水体水华污 染生物防治方法。
背景技术：
近年来由于工业化的发展，人类生产活动的不断加剧，大量有机 物不断排入湖泊、河流并在其中不断积累，致使湖泊和河流产生了富 营养化现象。水体富营养化的日益加剧导致藻类大量繁殖，形成日趋 严重的水华污染。"水华"现象频繁发生，大大降低了水体质量，破 坏了水体生态系统平衡，影响了水产养殖等，已经严重妨碍了对这些 水体作为资源的利用，造成了环境和经济的重大损失。更为严重的是， 形成水华的藻类尤其是蓝藻，藻细胞破裂后会释放出多种藻毒素。这 些藻毒素有害人体健康，其中微囊藻毒素是强烈的肝癌促进剂。藻毒 素引起的野生动物、家禽和家畜等中毒或死亡的事件已有许多报道。 因此，控制富营养化水域藻类生长、治理水华污染成为急需开展的迫 切任务。
目前，物理、化学、生态的方法都不同程度地应用在治理水体富 营养化和控藻方面，但是在效果和生态安全上各自有着自身的局限 性。目前国内外研究中水华防治措施主要集中在防止人类各种不合理 的活动，减少和切断营养盐来源和通道，并主动采取各种生态协调技术等方面。国内对富营养化及水华防治技术是近几年才开始的。国内
所采用的方法归纳起来主要包括(1)控制氮、磷等营养物的流入；(2) 物理方法治理(3)化学方法防治(4)生态方法防治；(5)生物方法防 治。
但在控制水域藻类生长、治理水域富营养化方面，物理方法及化 学方法有很大的局限性。另外生态法种植水生湿地植物法降低氮磷 等，工程巨大，耗时较长。物理方法有很大的局限性，是将污染转移 到别的地方而且成本显然相当的高，不宜大规模提倡。化学方法利用 硫酸铜、二氧化氯等杀藻剂，有时是雪上加霜，会使水中增加影响鱼 类健康的新化学物质，会带来二次污染，不宜提倡；生态方法引入合 适的其他生物，是一种长期预防的有效方法。但还要结合短期治理， 并且存在引入生物数量的问题在某一特定水域引入多少数量的生物
能使水体生态系统不至于被破坏，过量的引入其他生物对水体生态系 统本身会有严重的影响。
而生物防治方法则具有效率高、成本低以及无二次污染等显著优 点，与当今世界提倡的人与自然和谐发展不谋而合，因此这项技术也
成为当前水环境技术的研究开发的方向。目前在中国市场上应用的技 术有-
1、原位物理、生物、生态修复技术(BIOSS系统技术)该技术
在日本由应微研公司掘内勋在日本申请了"水产动物传染病防治及池
水污染防治"，专利号2047353。他们采用微生物水处理技术，通过 微生物来分解水源中的大量营养成分，使水质贫营养化，从而阻断蓝绿藻产生的"生物链"。
参考文献丁永良，陈玉华，朱保远，赵锦华，2007,原位物理、 生物、生态修复技术(BIOSS系统技术)在上海市延中绿地景观湖的 应用.现代渔业信息，22(7): 3-8.
该技术主要包括三项内容①微生物载体，称为"生物棚"或"生 物包"，将微生物固定附着在载体上，通过微生物消化及氧化分解水 中污染物从而净化水质；②用微生物营养剂，激发污染水源中"土著" 微生物的生长，从而增强分解能力；O用水下射流增氧机，向水底输 氧，有利于聚磷菌繁殖，吸收固化水中的磷。
该技术存在的不足和局限 引入了外来微生物，有生物安全隐 患；②用水下增氧机对于面积较大的水域(如太湖和三峡库区等)实 施困难，并且不太现实，该技术只适用于小型水体，如水塘、公园景 观水等。
2、生物激活剂生物修复技术
该技术使用生物激活剂对污水进行处理。 一种生物激活剂由美国 生产，台湾能邦科技公司代理大陆销售。另一种为美国另一家公司 Probiotic Solutions研制的水体净化促生液(Bio-energizer,简 称BE)。两种产品主要成分接近，主要有氨基酸、尿素、腐殖酸、酶、 维生素、酵母膏等50种以上的有机复合营养物，不含微生物。他们 的主要原理也相同产品提供好氧微生物所需酵素、氧份及生长活动 刺激剂，促进好氧微生物消化分散作用，加速去除污水中的有机污染 物，提升水体溶氧。参考文献唐玉斌，郝永胜，陆柱，赵庆祥.2003.景观水体的 生物激活剂修复.城市环境与城市生态.16 (4): 37-39;郝永胜， 谢曦，唐玉斌，陆柱.2004.
该技术方案的不足之处是其产品在促进好氧微生物的同时也会
促进藻类光合作用，虽然不会形成水华，但会使藻类生长超过对照， 导致水体透明度降低。并且显效时间慢，通常要十天以上。
3、发酵稻草提取液(BFA)抑藻产品为上海强微生物技术有限
公司生产，由废弃稻秆经生物发酵而成，含有酚羟基、羧基和甲氧基 等活性基团的氨基酸、多糖、多元有机酸和维生素等组成的生化复合 液，用以提高微生物的活性，强化对污染水体生物修复的效果。
该技术方案的缺陷和不足是该方法目前只适用于浅层水体，对 于长江三峡等的大型水域则不太适用；另外，其对于实际自然水体的 抑藻长期效应还有待证实；该发酵液的抑藻作用具有特异性，对鱼腥 藻和念珠藻有显著抑制效果，而对小球藻的抑制效果不明显；实验表 明，灭菌后的发酵液没有抑藻效果，表明是其中的微生物起主要抑藻 作用。所以将其应用到自然水体中也会引入外来微生物，具有生物安 全隐患。现有很多市售及专利产品的生物抑藻剂(如，上海林瑞水景 园艺有限公司专利产品生物抑藻剂)都含有细菌，有着同样的生态安 全问题。
参考文献方一丰，林逢凯，陆柱.生化黄腐酸对污染水体生物 修复的强化作用；吴小平，张平静.2006.发酵稻草抑藻机理研究. 生态环境，15: (1): 20—22.4、 大麦秆控藻
文献出处吴为中，芮克俭，刘永.2005.大麦秆控藻研究进
展.生态环境.14(6): 972-975; Andrews. Ball, Matthew Williams, David Vincent, James Robinson. 2001. Algal growth control by a barley straw extract. Bioresource Technology 77: 177—181.
该方案的抑藻机理比较复杂，目前还没有彻底弄清。它是一种环 境友好，生态安全、经济适用的有效控藻物质。但它在实际应用中不 足之处在于影响水体美观，妨碍水体的部分娱乐功能；并在大麦秆 投放一定时间(一般为6-12月)后就不再具有抑藻效应；而且对它 的后期处置问题也未有很好的解决途径。
5、 生物制剂H:由清华大学开发，由木屑、麸皮等发酵而成。 具有一定的抑藻效果，但作用较弱；并有一定色度，影响水色美观。
6、 植物提取物抑藻是一类利用植物化感物质抑制藻类生长的
方法。 一种是直接投放水生植物材料，如清华大学胡洪营，李锋民， 申欢的专利，将水生植物粉碎后投入水体，杀灭藻类。不足之处是与 大麦秆一样，影响美观，并且后期处置麻烦。另一种是将抑藻物质从 植物中提取出来，如天津农学院将黄莲煮后的药剂用于抑藻，存在有 颜色问题，会使水变黄。
7、 生化复合除藻剂由三爱公司刘光钊发明，采用天然抑藻材
料(由天然作物提取)，加上一定的化学物质和微生物菌群，制作成圣
A—3缓冲综合型除藻剂。它能适当适量改变有害藻类生长环境中的
电解状态，诱导蓝藻超常光合作用，加快代谢，导致细胞破裂而死亡，同时促进消耗磷和其他养分，达到有效控制蓝藻生长的目的。但其中 也含有微生物，也具有引入外来生物的生物安全性问题。也是治标不 治本，方法单一，只适于短期抑藻。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种富营养化水体水华污染 生物防治方法，该方法从生态防治方面多层次，多系统、多种生物防 治方法相结合综合治理富营养化水体水华污染，对水体进行生态修 复，恢复良性生态系统平衡，所采用的植物抑藻剂价格低廉，对环境 友好，无二次污染，无毒性，抑藻效果好，易于实施，既适用于小型 封闭水体，又适用于缓流大型水域，因此具有良好的环境效益、经济 效益和社会效益，对于水资源保护具有重大的现实意义和巨大价值。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是 一种富营养化水体 水华污染生物防治方法，包括下述步骤，根据水体水文情况和水华情 况，对水体喷洒天然植物抑藻剂，所述天然植物抑藻剂组分及质量百
分含量为抑藻剂为仙鹤草水浸提取物60%-80%，维生素C 10-20%,氨 基酸5-10%，拧檬酸5-20%。
首先根据自然水体水文情况和水华情况，采取适当方式对水体喷 洒上述的天然植物抑藻剂，能直接抑制藻类生长；同时，其中的有效 成分能螯合藻类所需金属离子及其它营养盐，限制藻类的营养吸收； 另一方面抑藻剂中的植物成分含有藻类不能吸收利用却能促进水中 好氧微生物生长的物质，通过竞争性抑制限制藻类过剩繁殖；抑藻剂 具有絮凝作用，能使死亡藻类沉到水底，从而消除水华，达到短期应急抑藻效果。抑藻所采用的植物抑藻剂为天然植物提取物，价格低廉， 几十元一公斤；对环境友好，半衰期仅几天，短期内可生物降解， 不引入外来生物，无毒性。毒性实验表明，本抑藻剂对锦鲫96h的 LC50为680mgL—、而常用作用浓度为2-3mg L—\因而对水生生物具 有可靠的生物安全性。且抑藻效果好、作用迅速，三天可见效，七 天可消除水华；长期维护的水体不长水华。此抑藻剂用量少，操作 容易，简便、经济、实用，是一种新颖的生物抑藻剂。
进一步地，在上述水体中放置有用于种植水生植物的生物浮岛。 单个生物浮岛最大可制作成20米X20米方型，面积400M2，或直径 15米的圆型等各种形状。生物浮岛面积根据处理水体积或面积来定， 一般来说，占水体面积的1/10-1/5。在城市湖泊风浪较小的水域可 制作生物浮岛的联体，这里所述的生物浮岛联体设置是指将若干个生 物浮岛通过连接索连接在一起。对湖泊水域深度超过2米以上的可采 用水下抛锚法固定生物浮岛，这里所述的水下抛锚法是指将与生物浮 岛以锚链或锚索连接的锚抛入水中着地，并使其啮入土中，锚产生的 抓力与水底固结起来，将生物浮岛牢固地系留在预定的位置，根据不 同的水域、气象条件和作业要求、锚的抛投方法有所不同。该方法可 抵御风浪，有效使用寿命三年以上。在水体上游两岸加拦网，拦住两 岸垃圾，并及时清理。
如将浮岛安置在离岸较远的地方形成水中岛景，可成为真正意义 上的生态浮岛。在浮岛上配以每平米20株左右的季节花卉满足景观 空间形态的需求，综合岸线景观和湖面倒影，水面植物进行适当的配置，形成一幅优美的水面画巻，具有较高的观赏价值。浮岛中种植当 地具有经济实用价值的水生植物，利用水生植物改善水质，如空心菜， 菖蒲等。利用水生植物发达的根须吸收水中营养物质，如N、 P，使 水体富营养化程度降低，能帮助净化水质，遮挡部分阳光，夺走藻类 所需环境资源，切断藻类生长来源，从而从根本上消除了藻类水华发 生的主要因素。空心菜生命力强，生长旺盛，枝条蔓延到水中，有很
好的遮光效果和除N、 P效果。同时，空心菜是蔬菜，可采收食用和
植物根须在水中成为浮游生物和鱼虾类的栖息地，形成一个生物链从 而达到改善水质。
本专利技术采用的是生态防治方法，是一种长期预防的有效 方法。采用治标并治本，抑藻与水质净化同时进行，生物制剂直接 抑藻与植物生态防治工程多种方法结合，短期抑藻与长期维护相结合 的综合治理方法，具有良好的生态系统调节功能，从而达到生态修复 的长期效果。该技术具有效率高、成本低以及无二次污染等显著 优点，易于实施，既适用于小型封闭水体，又适用于缓流大型水域。
因此，用此专利进行水华污染治理是一种安全、高效、经 济、环保和实用的水华防治方法，具有重要的应用价值。
综上，本发明的有益效果是
1、 本发明所用生物抑藻剂为天然植物提取物，短期内可生 物降解，实验表明其半衰期为七天左右，因此不会给环境带来 二次污染，也没有后期处置问题。
2、 本专利所采用的抑藻方法，抑藻效果好，作用迅速，三天见效，七天使水华消失，长期维护水体没有水华发生。已用于三峡上游实验 水体，取得很好效果。实验研究表明在藻生长的指数增长期可使藻密
度七天后下降47.3%，并可使水中藻毒素含量下降。
3、 本发明方法对生态系统具有修复作用。户外实验证明本方法可 使D0和PH值下降，在37天后藻密度只有对照的1/3;并且大型藻 类消失，小型藻类减少，小型水生生物减少，大型浮游动物增加，水 体透明度增加，因此促进了水生生态系统的恢复。
4、 本发明的生物抑藻剂价格低廉。本发明方法所用国产生物抑 藻剂仅几十元一公斤，而同样的国外产品为二百多一公斤，因此本发 明的生物抑藻剂适宜普及推广。
5、 适用性广，既适用于小型封闭水体，如池塘，景观水体，水库， 也适用于大型自然缓流水体，如大型湖泊，长江三峡库区。
6、 岛上种植水生植物既有净化水质的功能，又有美观的绿化效果， 并且浮岛植物如空心菜可食用、菖蒲可药用和观赏等，因此具有经济 和实用价值。
7、 本发明采用生态防治与生物制剂抑藻多种方法相结合，进行综 合治理，既治标又治本，在目前国内是独创的，具有其它产品和方法 所没有的优越性。


图1是在实验室相同条件培养的微囊藻中加入植物抑藻剂后对 藻类抑制的示意图。
具体实施例方式
ii本发明的富营养化水体水华污染生物防治方法包括下述步骤，根 据水体水文情况和水华情况，对水体喷洒天然植物抑藻剂，所述天然 植物抑藻剂组分及质量百分含量为抑藻剂为仙鹤草水浸提取物
60%-80%，维生素C 10-20%，氨基酸5-10%,拧檬酸5-20%;在所述 水体中放置有用于种植水生植物的生物浮岛，生物浮岛的面积占水体 面积的1/10-1/5。
将上述方法应用于三峡库区支流高岚河水华污染应急治理研究 中，进行了围隔现场抑藻实验，目前已经取得了良好效果。该方法具 体实施如下
1生物浮岛制作、安装浮岛用聚乙烯材料制作，上有数个直径3 厘米左右小孔，木方作龙骨，大小为2米X1米，水下抛锚固定， 放置数个于两边沿岸浅水区，每个间隔5米，用绳索串连。
2. 水生植物种植选择生长良好的空心菜枝条和菖蒲幼苗，将根茎
用软泡沫包住部分植入浮岛小孔中，使根部伸入河水中。在冬季 或无苗期则将水生植物种子包于软泡沫中再放入浮岛小孔中。
3. 直接抑藻
(1) 水质监测工作于加药前取水样检测藻密度，叶绿素含量，水 生动物种群数量及各项水质指标
(2) 加药根据水质检测结果，确定加药剂量。如在藻类指数增长 期水面尚无水华发生，每周加1次植物抑藻剂，使水中终浓度为2ppm
左右(需根据7天的半衰期和水体体积确定药剂所需质量)；如已发
生水华则每周加1-2次抑藻剂，使水中终浓度为3-4ppm，进行水面均匀喷洒。水华消失后，根据气候和水质水文情况每1-2周加一次抑 藻剂使水中终浓度为l-2ppm，进行水质维护。在冬季无需加药。 4。结论及成果 4. 1抑藻效果
4.1. l实验室抑藻效果参见图1所示，植物抑藻剂加入实验室相同 条件培养的微囊藻中，在48小时后有明显的抑制效果，但并不是将 藻完全杀死。
4. 1. 2现场抑藻效果加入药剂的池和有植物的池中没有水华发生， 而空白对照中有水华发生。并且显效较快，为一周左右。加了药剂的 水体总藻数和蓝藻数量下降了一个数量级，而对照总藻数没有较大变 化，蓝藻数量增加一个数量级(见附表)。
Cl()5个/L) 20081006 20081013 20081020 微囊藻 3,32 0,60 0.46
实验水体
总藻数
230,93 359.12
134。05
20081103 0. 63 11,03
对照 微囊藻 0.561.03 6,99 5.41
总藻数 933.421265.26893.54 442,71
(2)浮岛植物生长旺盛，对水质净化效果较好，有植物的水体中水 质清澈。菖蒲和彩叶草可越冬，春天重生，不用重新种植 药剂生物安全性
*本实验阶段中(半年)试验水体中无放养鱼死亡，水生植物生长 旺盛，证明所用抑藻药剂有可靠的生物安全性。
*实验室对锦鲫的急性毒性实验表明其96小时半致死浓度为580ppm，
远远高于作用浓度，因此是安全的。
权利要求
1、富营养化水体水华污染生物防治方法，其特征在于，包括下述步骤，根据水体水文情况和水华情况，对水体喷洒天然植物抑藻剂，所述天然植物抑藻剂组分及质量百分含量为抑藻剂为仙鹤草水浸提取物60％-80％，维生素C 10-20％，氨基酸5-10％，柠檬酸5-20％。
2、 根据权利要求1所述的富营养化水体水华污染生物防治方法， 其特征在于，在所述水体中放置有用于种植水生植物的生物浮岛。
3、 根据权利要求2所述的富营养化水体水华污染生物防治方法， 其特征在于，所述生物浮岛的面积占水体面积的1/10-1/5。
4、 根据权利要求2或3所述的富营养化水体水华污染生物防治 方法，其特征在于，所述生物浮岛采用水下抛锚法固定。
5、 根据权利要求2或3所述的富营养化水体水华污染生物防治 方法，其特征在于，所述生物浮岛数量为一个以上，上述若干个生物 浮岛联体设置。
全文摘要
本发明涉及一种富营养化水体水华污染生物防治方法。该方法包括下述步骤，根据水体水文情况和水华情况，对水体喷洒天然植物抑藻剂，所述天然植物抑藻剂组分及质量百分含量为抑藻剂为仙鹤草水浸提取物60％-80％，维生素C 10-20％，氨基酸5-10％，柠檬酸5-20％。本发明所用生物抑藻剂为天然植物提取物，短期内可生物降解，实验表明其半衰期为七天左右，因此不会给环境带来二次污染，也没有后期处置问题；且本发明的生物抑藻剂价格低廉，仅几十元一公斤，适宜普及推广。
文档编号C02F1/54GK101591040SQ20091005985
公开日2009年12月2日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者李小兰 申请人:四川宜可环保技术有限公司