一种利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，预先培养水生浮游生物，并执行如下步骤：将前述培养好的水生浮游生物向目标水域中投入预定的数量，由所述水生浮游生物进食目标水域中的蓝藻、并抑制蓝藻的再生长，使水体保持透明状态；对目标水域中的沉水植物进行恢复，使水体保持稳定清澈状态；向目标水域中投放土著水生动物，以增强水体生物学多样性，并维持当前水体的生态稳定性。本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法中，利用生态方法形成良好的水生态系统，恢复原有的生态系统服务功能。
【专利说明】一种利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种净化富营养化水体的方法，尤其涉及一种利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法。
【背景技术】
[0002]现在，富营养化及由此而引起的藻类水华爆发、水生态系统退化不仅制约了湖泊资源的可利用性，而且直接影响了人类的健康生存与社会经济的持续发展，已经是一个全球性的重大环境问题，退化水生态系统的修复也是一个全球性的大难题， [0003]迄今为止还没有出现可以大规模推广的成熟技术，生态系统是一个复杂的开放的巨系统，系统的数量庞大的组成单元之间有着复杂的线形和非线形联系，可在不同层次上表现出结构与功能的多样性、自组织性及复杂性。因此，很难找到一种不加改进而普遍适用的技术，针对不同的湖泊应该有独特的设计，任何单一的技术都难以达到持久而稳定的效果，有时不仅难以控制富营养化藻类种群爆发，甚至还会导致藻类生物量增加、富营养化呈现加重趋势。
[0004]据研究，微囊藻更适应于在富营养化的环境中生长，在接近或者达到超重富营养状态下，微囊藻仍然可以维持生物量的增长。在适当的营养条件和光照条件下，微囊藻大量繁殖，然后通过伪空胞的调控作用上升到水面，暴发成水华。水华暴发后，透明度进一步下降，水体光强进一步减弱，而蓝藻是适应低光的有机体，其浮力调节可以使其滞留在水体透光层中的任何位置，光是水生植物、藻类竞争的唯一能量来源。这样蓝藻逐渐占据优势地位，后果是沉水植被逐渐消失，水体进一步浑浊并稳定的保持这一状态。沉水植被的减少，导致溶解氧下降，引起附植生物和着生动物的减少。而且由于蓝藻大量繁殖，大量死亡分解而大量消耗水中的溶解氧，致使需氧高的鱼类死亡。水体DO的下降导致湖泊底部趋于厌氧、氧化还原电位急剧下降，表层底泥不断被转化处于还原状态，再促使深藏于底泥中的营养物质以还原态释放出来，加入水体和营养的循环，更进一步加重水体富营养化，更有利于蓝藻的产生。
[0005]蓝藻具有特殊的蓝藻胶和多糖类物质，各单胞状的蓝藻又十分容易联接成团、成片，大多数种类的滤食性动物缺乏对这些蓝藻胶和多糖类物质专一的消化酶，因而消化吸收困难，易导致食物短缺而饥饿死亡；而且蓝藻可食性差、可消化吸收营养价值低，故难以成为初级消费者所喜好的食物；此外蓝藻产生的毒素可以杀死鱼类、野生动物、甚至危及人类。水体中蓝藻一旦死亡、分解，其毒素就释放至水体中，对水体造成很大污染。综合这些因素使得蓝藻一旦形成水体优势种群，在没有有效的外来干预的情况下，水体陷入一种恶性循环，成为不断退化的生态系统。
[0006]富营养化不断加剧所造成的蓝藻水华暴发，严重影响水生态系统服务功能的发挥。蓝藻水华的暴发成了富营养化水生态系统的癌症，控制蓝藻暴发也成了世界性的难题。国内外对于富营养化水体的生态恢复和抑制蓝藻暴发进行了大量的艰难的探索和实践，所采取的方法大致分为三种，即化学法、物理法、生物学法。[0007]其中，化学法包括使用无机和有机化学试剂除藻、用无机化学药剂封闭底泥、用由天然生物中提取的活性化学物质抑藻。
[0008]化学处理是解决藻类污染最方便的解决方法，但在生态学上，这是最坏的方法，因为化学药品和它们的分解产物会通过生物链最终积累到人体内，即使用化学药剂会造成水生态系统的二次污染。重要的是，化学处理并不能消除营养过多这一基本问题，一旦化学药品被分解、稀释，藻类的大量繁殖就会再次发生，需要持续不断地化学处理，所以化学药剂除藻只能作为应急措施使用而不是作为长期使用的有效措施。
[0009]总之，使用化学药剂治理水体藻类污染还须特别注意其长期的负面效应，用化学药剂絮凝藻类、封闭底泥的技术将会对水体造成严重的二次污染，严重影响湖泊的供水、娱乐功能发挥，公众难以接受。
[0010]物理法包括外源截污、引流冲污、底泥疏浚、曝气复氧、机械除藻、人力捕捞除藻、电磁法除藻、plocher能量系统除藻、改道导流、富营养水灌溉等。
[0011]外源截污是从控制外源营养源入手，实际上，很多重富营养化的湖泊即使在外源营养盐被完全截断后，其底泥中积存的营养盐仍会向水体中释放，水体的重富营养化仍会持续相当长时间，因为底泥实际上是一个巨大的营养库，所以在极其漫长的时间里水体仍然会藻类水华频繁暴发，仅靠控制外源营养盐输入难以从根本上在不太长的时间里改善湖泊的富营养化状态，必须辅之以其它控制内源污染的措施，但是控制外源污染的措施又是 治理湖泊富营养化的前提，如果不控制外源污染，任何措施都难以保持长期稳定的效果。
[0012]总之，物理法中引流冲污、曝气复氧、外源截污、底泥疏浚、构建湖滨沿岸带湿地等措施，是从降低蓝藻生长、繁殖所需营养盐入手达到暂时缓解蓝藻水华的发生，但这些物理性措施都无法使水中的营养成分彻底降低到水中不产生藻类的极限要求，大量的实践证明，物理性方法实施后不久，随着藻类数量的逐年积累，最终还是会暴发蓝藻的，因此物理法还必须及时辅之以其它生态恢复的措施。
[0013]生物法包括生物制剂法、生态工程法、生物控制法等三大类。
[0014]从以上分析可以看出，湖泊富营养化防治走过了从控制营养盐、直接除藻、到生物调控、生态恢复的艰难历程，花费了巨额代价，但收效甚微。单纯营养盐控制难以凑效，它忽视了湖泊内部营养盐循环及生物之间的相互作用，而且还由于内循环及外源污染难以彻底控制，但控制营养盐又是治理富营养化的前提，外源点源污染不彻底截断，外源面源污染不适度控制，即使再好的治理富营养化的措施都会无效。化学药剂或物理方法直接除藻也难以达到治理富营养化的良好效果，而且由于化学药剂释放到水体会引起二次污染，故只能应急，其对生态系统的长期毒理效果还必须一直监测，以免引发生态灾难，单纯除藻是治标不治本的方法。
【发明内容】
[0015]本发明针对现有技术的弊端，提供一种利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法。
[0016]本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法中，预先培养水生浮游生物，并执行如下步骤:
[0017]步骤一，将前述培养好的水生浮游生物向目标水域中投入预定的数量，由所述水生浮游生物进食目标水域中的蓝藻、并抑制蓝藻的再生长，使水体保持透明状态；
[0018]步骤二，对目标水域中的沉水植物进行恢复，使水体保持稳定清澈状态；
[0019]步骤三，向目标水域中投放土著水生动物，以增强水体生物学多样性，并维持当前水体的生态稳定性。
[0020]本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法中，所述预先培养水生浮游生物时，选取目标水域所在地、且其口径大于预定值的水生浮游生物进行培养。[0021 ] 本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法中，所述预先培养水生浮游生物时，将水生浮游生物放入预先准备的养殖容器，并在该养殖容器中投放颗粒大于所述口径预定值的藻类，以淘汰口径小于预定值的水生浮游生物并获得口径大于预定值的水生浮游生物。
[0022]本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法中，所述预先培养水生浮游生物时，待养殖容器中的口径大于预定值的水生浮游生物的密度大于预设值时，即将养殖容器中的水生浮游生物取出。
[0023]本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法的步骤一中，根据目标水域的水质数据和施工周期而确定向目标水域中投入的水生浮游生物的数量。
[0024]本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法的步骤一中，在每吨目标水域中投入300头水生浮游生物。
[0025]本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法的步骤二中，利用种子泼洒、和/或插秧法、和/或鸟巢法、和/或下沉法恢复沉水植物。
[0026]本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法的步骤三中，根据目标水域的水体环境而确定投放土著水生动物的种类和数量。
[0027]本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法中，先由浮游生物吃掉蓝藻，并产生弱酸性抑制蓝藻的再次生长，使水体较长时间保持透明状态；继而恢复沉水植被,沉水植被恢复后水体持续变清,并通过他感作用抑制蓝藻发生；沉水植物的生长又可吸收水中的营养；沉水植被又通过光合作用把大量的溶解氧带入底泥，使淤泥中的氧化还原电位升高，促进底栖生物包括水生昆虫、蠕虫、螺、贝的滋生，进而使底泥生态恢复自净，进一步使湖水水体保持稳定清澈状态；最后放入鱼、虾、蟹等原有土著水生动物，增加水体生物学多样性，形成良好的水生态系统，恢复原有的生态系统服务功能，并源源不断地向人们输出绿色生态的优质水产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明所述利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0030]生态系统的退化还必须用生态的方法来治理。富营养化藻型水体的表观显著特征是浮游植物大量繁殖，进而造成水质恶化、水体功能下降，水生生物死亡等灾难性后果。水体修复不仅简单除藻来解决表面问题，还必须解决根本问题一受损水体的生态恢复。水域生态系统恢复的目的就是要再现一个自然的、能自我维持和调节的生态系统，使其与所在的自然景观形成一个完整的统一体。本发明依据生态学基本原理，采取适当的技术对策，使水体最大限度接近受损前的水平，调整和改善结构和功能实现该系统顺向生态演替的目标。
[0031 ] 本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法中，需要对水生浮游生物进行预先培养，而后利用该培养的水生浮游生物、结合沉水植物、土著水生动物等对水体进行修复。
[0032]本发明中，在预先培养水生浮游生物时，可选取目标水域所在地、且其口径大于预定值的水生浮游生物进行培养。具体而言，可将水生浮游生物放入预先准备的养殖容器，并在该养殖容器中投放颗粒大于所述口径预定值的藻类，以淘汰口径小于预定值的水生浮游生物并获得口径大于预定值的水生浮游生物。当养殖容器中的口径大于预定值的水生浮游生物的密度大于预设值时，即可将养殖容器中的水生浮游生物取出待用。
[0033]如图1所示，本发明所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，包括如下步骤:
[0034]步骤101，将前述培养好的水生浮游生物向目标水域中投入预定的数量，由所述水生浮游生物进食目标水域中的蓝藻、并抑制蓝藻的再生长，使水体保持透明状态。
[0035]本步骤中，可根据目标水域的水质数据和施工周期而确定向目标水域中投入的水生浮游生物的数量，例如，在每吨目标水域中投入300头水生浮游生物。
[0036]在投入水生浮游生物后，水生浮游生物会进食目标水域中的蓝藻，以抑制蓝藻的再生长。
[0037]步骤102，对目标水域中的沉水植物进行恢复，使水体保持稳定清澈状态。
[0038]本步骤中，可利用种子泼洒、和/或插秧法、和/或鸟巢法、和/或下沉法恢复沉水植物。
[0039]其中，种子泼洒即是把沉水植物种子催芽后拌泥浆均匀撒在需要播种的区域内。
[0040]插秧法，是当水位在80厘米以内时，把沉水植物像插秧一样插在底泥中。
[0041]鸟巢法，是当水位在80厘米以内时，把沉水植物做成鸟巢状，放在底泥上用泥块或者砖瓦块压在鸟巢状的沉水植物中间。
[0042]下沉法，是当水位高于1米时，由于此时站在水中很难作业，因此把沉水植物放在船上，再把沉水植物做成鸟巢状，中间用绳子绑砖块，轻轻放入水中，让沉水植物沉到水底。
[0043]所述沉水植物尽量选取乡土品种，以确保能够适应本地的水文地理环境，同时，可酌情根据景观需求而确定色彩搭配，并综合考虑对水质的净化作用。
[0044]对目标水域中的沉水植物进行恢复后，可使水体保持稳定清澈状态。所述清澈，即太阳光能直接照到水体底部则可视为是清澈状态。
[0045]步骤103，向目标水域中投放土著水生动物，以增强水体生物学多样性，并维持当前水体的生态稳定性。
[0046]本步骤中，可根据目标水域的水体环境而确定投放土著水生动物的种类和数量。
[0047]相对于现有的富营养化水体处理方法，本发明所述的方法效果好，可形成水体生态链自净，达到水清见底。同时，处理的成本低廉，由于是利用浮游动物、植物、微生物治理水域环境污染，既不需巨资的硬件建设，也不需大量的电能，更不需任何化学药品试剂等，这种方法完全依靠生物与生物之间食物链接关系，形成生态系统良性循环，能源主要靠太阳能和少量的电能增氧维持。仅在前期启动时需要一定的投入，启动后，还可以依靠自身产生的效益来维持一定的运行。
[0048]而且，本发明所述方法无生物副作用，不产生二次污染。因为浮游动物是最低级的初级消费者，处于食物链的底层，任何杂食性和肉食性的动物都可以以它作为基础饵料。因此，浮游动物很容易被消灭，不存在任何生物安全问题。应用浮游动物治理水域蓝绿藻污染，主要是通过生物链能量传递的方式将水中的氮、磷等营养盐富集到高等动植物体上，达到彻底提出水中营养的目的，最终实现生态系统良性循环和自净，因此，不存在二次污染。
[0049]本发明所述方法应用浮游动物引导水体生态修复，一旦建立“浮游动物——水下森林”共生生态，就十分容易进行水下观赏植物的种植和造景，不但可以净化水质，还可以建设五光十色的美妙水下自然景观。并且，本发明所述方法变废为宝，可产生可观的经济效益。经测定，浮游动物摄食蓝绿藻和有机质后本身也就富集了十分丰富的营养，其高级不饱和脂肪酸和多种氨基酸等活性物质含量是一般肉类食品的3倍，是一般蔬菜类食品的20倍，可以给鱼、虾、蟹和畜禽类动物提供最适口、最全面的营养物质。
[0050]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示 出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，其特征在于，预先培养水生浮游生物，并执行如下步骤: 步骤一，将前述培养好的水生浮游生物向目标水域中投入预定的数量，由所述水生浮游生物进食目标水域中的蓝藻、并抑制蓝藻的再生长，使水体保持透明状态； 步骤二，对目标水域中的沉水植物进行恢复，使水体保持稳定清澈状态； 步骤三，向目标水域中投放土著水生动物，以增强水体生物学多样性，并维持当前水体的生态稳定性。
2.如权利要求1所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，其特征在于，所述预先培养水生浮游生物时，选取目标水域所在地、且其口径大于预定值的水生浮游生物进行培养。
3.如权利要求2所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，其特征在于，所述预先培养水生浮游生物时，将水生浮游生物放入预先准备的养殖容器，并在该养殖容器中投放颗粒大于所述口径预定值的藻类，以淘汰口径小于预定值的水生浮游生物并获得口径大于预定值的水生浮游生物。
4.如权利要求3所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，其特征在于，所述预先培养水生浮游生物时，待养殖容器中的口径大于预定值的水生浮游生物的密度大于预设值时，即将养殖容器中的水生浮游生物取出。
5.如权利要求1所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，其特征在于，所述步骤一中，根据目标水域的水质数据和施工周期而确定向目标水域中投入的水生浮游生物的数量。
6.如权利要求1所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，其特征在于，所述步骤一中，在每吨目标水域中投入300头水生浮游生物。
7.如权利要求1所述的利用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，其特征在于，所述步骤二中，利用种子泼洒、和/或插秧法、和/或鸟巢法、和/或下沉法恢复沉水植物。
8.如权利要求1所述的利 用水生动物、植物、微生物净化富营养化水体的方法，其特征在于，所述步骤三中，根据目标水域的水体环境而确定投放土著水生动物的种类和数量。
【文档编号】C02F9/14GK103739174SQ201410049608
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】韩晋京, 罗贤华, 黄灏峰 申请人:韩晋京, 罗贤华, 黄灏峰