专利名称：一种富营养化水体生态修复生物材料的筛选方法
技术领域：
本发明属于环境污染的修复生物材料诱导筛选工艺，特别是以水生生物为材料诱导筛选修复富营养化水体的生物材料的方法。技术背景水体富营养化是水质极度恶化的重要标志之一，也是当今全世界水污染中的严重问题。随着工农业的发展，人民生活和工农业生产等方面产生的NP等污染物质愈来多愈多地进入水体，使水生浮游生物尤其是藻类大量繁殖，造成严重的富营养化现象并引起一系列的恶性循环，使得一些河流、池塘及水库因富营养化严重而完全丧失利用功能。池塘水库建成之后，水流速度减缓，水体自净能力降低，如果不加重视，将进一步加重水体富营养化的程度，使耗资巨大的水资源难以持续利用。因此，如何诱导筛选合适的生物材料对富营养化水体进行科学有效的修复，对于改善江河、湖泊、水库和堰塘的水质，使之化害为宝，以提高人类的生活质量及生存环境，这是人类所迫切期望的，也是加强水资源保护，保证人类可持续发展的一个重要前提。
治理水体富营养化一直是环境治理中的一个难题，国内外治理富营养化水体的技术大致可以分为两类，一是工程措施，二是生物措施，二者各有长短。工程措施投资大，能耗高，只适宜小规模小范围治理；生物措施则相反，投资少，只要方法和材料选择得当，更有利于大面积进行生态修复。世界富营养化水体在城镇周围和在水产养殖发达的湖库地区面积大、分布广。所以，如何采用合适有效的诱导筛选方法筛选出理想的生物修复材料，从而有效地对富营养化水体进行生态修复就成为生态修复更为重要的措施之一。研究表明，集约化水产养殖和农田面源污是染造成水体富营养化的主要原因。大量的氮磷和有机质进入水体之后，使藻类过度繁殖，有机质增加，溶解氧减少，水体逐步丧失使用功能。在当前，要想彻底地不使用或少使用化肥，彻底地切断农业生产产生的各种面源污染物及工业与生活废水，这对于当前的生产及现有的技术来说是不可能的。重要的是要根据富营养化发生的机理及其表现，进行巧妙、科学的治理，从而形成一个有利于各项事业持续发展的良性循环。针对水体富营养化是由于NP输入过量而引起藻类大量繁殖，有机悬浮物增多，细菌含量过高等导致最后水体水质的恶化这一表现，分析其机理则是由于取食这些物质的高一级食物链生物在富营养化过程中因过度敏感而使种群数量减少和消亡，从而造成初级生产过剩所致。因此治理富营养化的技术核心就是要用科学有效的方法筛选出具有优良耐性和繁殖能力及捕食能力较强的生物材料，以适应富营养化水体低氧、高NP以及毒物质条件下，更有效地修复或替代已经被削弱或切断的生物链，重新建立水体生态系统中初级生产者(藻类)_初级消费者(浮游动物)_次级消费者(鱼类)及分解者(细菌)这一关键性食物链的生态平衡，从而使水体中的大量氮磷物质，在太阳光能的作用下，经过藻类的光合转化，通过该生物材料的传递，最终在有效地控制水体藻类、细菌、有机悬浮物的数量、获得较好的水质的同时，使有害物质NP转化为人类所需的主要经济产品(鱼类及畜禽)。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效诱导并筛选优良生物修复材料的方法，采用该方法获得的生物材料可以在对富营养化水体进行有效快速生态修复的同时，增加水体生态系统生物的多样性，并给人类提供大量经济产品，且选择效率高，成本低、选择速度快，所得材料生物学特性及生态特性较为稳定等。本发明的实施方案是将水生浮游动物(淡水枝角类等)培养于已经充分自然脱氯并经充氧机充氧至饱和的培养液中，培养液PH7. O 8. 0，培养时只需对该生物材料每日投加适量新鲜绿藻浓缩液至培养液淡绿，培养温度推荐在20 25°C，每周换水2 7次，每次换掉1/2的水，光照周期10 16小时，培养密度控制在10 250只/L即可，在每一诱导阶段，分别加入各阶段对应的诱导物，所加浓度按从低浓度以等对数间距增加直至达到前述规定的最大浓度时，当在最大诱导物浓度下，生物材料连续3代的7天死亡率不超过20%时，结束该诱导物的诱导阶段，转入下一个诱导物的新一轮诱导阶段，在新的诱导阶段，仍然维持上一诱导物的最高浓度，同时按上一诱导物的添加方法逐渐将新诱导物的浓度每隔一代提高一个等间距对数浓度，直到所有诱导阶段全部结束时，所得生物材料即可以适应较高NP离子浓度，较低溶氧及较高重金属浓度的溶液中的环境，将用该方法选择得到的生物材料在实际富营养化水体中培养时，观察其生物学特性及生态学特性，其表现结果较好。需要指出的是，在用重金属诱导时，米用的顺序为Zn-Cu-CM或Cu_Zn-(M。
本发明对生物修复材料的筛选方法具有诱导和筛选效率较高，筛选出的生物材料对富营养化下的水体条件的耐性好，后代性状稳定等特点，所获得的的材料与天然材料之间在对较富营养化水体条件及适量重金属与低氧等的耐性方面有着极显著的差异，尤其适合富营养化水体导致同营养级敏感生物消失时作该生物链的替补或修复者。试验证明用本方法诱导筛选的生态修复生物材料对富营养化水体有较强的修复功能，修复效果较好，水中的生物多样性提高，水体水质大大改善，修复后的水体能在较长时间内保持稳定。氮磷是绿藻生长繁殖过程中需要量最大的必需营养元素，根据植物细胞吸收矿质养分的酶动力学原理及实际观察表明，当水中的氮磷浓度超过三类水质的标准时，藻类就可以吸收氮磷元素并大量生长，使水体中的氮磷物质消耗而低于三类水质的标准。藻类的生长为水潘的生长和繁殖提供了丰富的食物和氧气，而水潘的大量繁殖，又为鱼类或畜禽动物提供了优质的高蛋白饲料。因此，用本方法筛选出的生物材料治理富营养化水体将会产生重大的生态效益、社会效益和经济效益。
权利要求
1.一种富营养化水体生态修复生物材料的筛选方法，其特征在于，利用重金属逐步诱导，金属硫蛋白的表达，并在低氧浓度和PEG渗透剂选择下，经过多代选育与纯培养，获得了对重金属及农药有相当耐性，耐低氧，耐较高浓度NP且繁殖率高，生长速度快与捕食量大的、专用于富营养化水体生物修复材料，其用于富营养化水体后可对水体中的藻类、细菌及有机悬浮物进行快速有效的去除，从而起到净化水体的作用，将经过筛选和训练的水生浮游动物作为下浮生物放养于富营养化水体中，让其在I 5周的短时间内迅速增殖，新生的下浮生物大量取食并消耗水体中的藻类、细菌及有机悬浮物，使水质得到净化。当修复生物达到一定数量时，放养一定数量调控生物进行自动调控或人工定期取出。对于尚未发生富营养化现象但NP含量较高的水体，可先加入引发生物进行引发，然后再加入修复生物。
2.根据权利要求I所述的生物修复材料筛选方法，其特征在于所说的修复生物材料优先选取适应性好、繁殖量高及捕食能力强的枝角类。、
3.根据权利要求I所述的生物修复材料筛选方法，其特征在于，所用筛选组分的搭配及诱导顺序为金属硫蛋白诱发物-渗透剂诱发物-低氧训化，其诱导浓度分别为0. 0 2mg/L 0 100mg/L 2 6mg/L ;各阶段诱导时间分别为I 10 I 10 I 10。诱导程序为每一个诱导阶段所用诱导组分均包含上一阶段的诱导组分。在用重金属诱导时，米用的顺序为Zn-Cu-Cd或Cu-Zn-Cd。
4.根据权利要求I所述的生物修复材料筛选方法，其特征在于所说的引发生物优先选取对Cu、Zn、Cd三种重金属水溶性二价盐。
5.根据权利要求I所述的生物修复材料筛选方法，其特征在于所说的渗透剂优先选聚乙二醇PEG6000。
6.根据权利要求I所述的生物修复材料筛选方法，其特征在于所说的低氧训化优先选用物理法适度脱氧的培养水。
全文摘要
本发明涉及了一种富营养化水体生态修复生物材料的筛选方法，它是利用从自然界中筛选的水生浮游生物作为生物原材料，通过利用重金属诱导金属硫蛋白的表达，并在低氧浓度和PEG渗透剂下，经过多代选育与纯培养，获得了对重金属及农药有相当耐性，耐低氧，耐较高浓度NP且繁殖率高，生长速度快与捕食量大的、专用于富营养化水体生物修复材料，其用于富营养化水体后可对水体中的藻类、细菌及有机悬浮物进行快速有效的去除，从而起到净化水体的作用。
文档编号C02F3/32GK102849852SQ20111017443
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者吴永贵, 洪冉, 吴宇 申请人:吴永贵