加(图2和图3)，实验结束时高密度网片组附着生物的生物量((3.93±0.38) g)高于低密度网片组((1.93±0.59)g) (/X0.05)。附着生物生物量的增长率在实验的第一周缓慢增加，第二周迅速增加，之后增长率逐步下降(图2)，其中，低密度网片组的增长率变化较大，最高为(0.99±0.0)g.cm_2.Cf1，高密度网片组相对较缓慢，增长率最高为(0.53 + 0.10)
_2 」_1g.cm ^d0
[0024]结果显示模拟期间各处理组水体中叶绿素a浓度均逐步升高(图4)，实验结束时对照组、低密度网片组与高密度网片组的叶绿素a浓度分别为(66.32±5.06) yg.L'(56.49±3.91) yg.L—1与(32.67±2.98) yg.L'统计分析表明，对照组与低密度网片组水体中的叶绿素a含量没有显著差异，而高密度网片组水体中的叶绿素a含量明显低于对照组与低密度网片组(代0.05)，高密度网片组对浮游植物的抑制率达到40%。可见，通过布设网片可以抑制水体中浮游植物的生长。
[0025]结果显示模拟期间水体中TDN和NH4+-N浓度的变化趋势见图5和图6。随着实验时间的延长，各处理组水体中TDN浓度呈增加趋势，而且对照组与网片组的差距越来越大，有网片组水体中TDN浓度明显低于对照组(K0.05)。实验结束时，对照组、低密度网片组与高密度网片组水体中TDN浓度分别为(0.88±0.03)mg.L'(0.56±0.03) mg.Γ1与(0.55±0.02) mg.Γ1，有网片组水体TDN浓度比对照组低约30%。各处理组水体中NH4+-N浓度的变化规律较一致，除了在第7天浓度比较高外，其他时间比较稳定，第四周略有下降。实验结束时，对照组、低密度网片组与高密度网片组水体中nh4+-n浓度分别为(0.15±0.0Omg.L'(0.117±0.0Omg.Γ1 与(0.093±0.001) mg.L ―1，高密度网片组和低密度网片组水体中NH4+-N浓度明显低于对照组(代0.05)。可见，通过布设网片可以降低水体氮浓度。
[0026]结果显示模拟期间各处理组水体中磷浓度的变化趋势见图7和图8。各处理组水体中TDP的浓度在第一周迅速下降，第二、三周缓慢下降，第四周逐步上升，实验结束时对照组、低密度网片组与高密度网片组水体中TDP浓度分别为(77.59±3.30) yg- L'(75.39±2.26)4 8.171与(68.27±2.30) μ g吨-1，各处理间没有显著差异。与TDP浓度的变化不同，各处理组水体中Ρ043_-Ρ浓度在第一周迅速下降，之后维持在一定营养盐水平，实验结束时对照组、低密度网片组与高密度网片组水体中Ρ043_-Ρ的浓度分别为(28.32±1.85)Ug.L'(29.22±2.5) μ g.Γ1 与(28.45±3.46) μ g.Γ1，各处理间差异不显著。
[0027]由本发明的模拟方法可得，高密度网片对水质的净化效果明显，如对浮游植物的抑制率达到40%，对氮的去除率达到30%，但对磷的去除效果不明显。高密度网片组换算成单位水面面积的网片则为:每平方米水面布设网片2.5平方米。因此，本专利要求聚乙烯网片的布设面积为每平方米水面布设网片2.5平方米以上。考虑到成本因素以及净化效果，本专利要求聚乙烯网片的布设密度最大为每平方米水面布设网片5.0平方米。
[0028]实施例3湖泊富营养水体修复中的应用
在无锡长广溪的河道生态修复示范工程中，示范工程面积2000平方米，2014年5月开始施工，6月份布设聚乙烯生物膜网片，其中生物膜网片的布设方式的为:布设密度为每平方米水面布设网片2.5-5.0平方米，布设时将网剪裁为宽50cm的网片，垂直放入水体中，布设在水面下0-50cm ;8月份工程完成后，水体透明度从原来的30厘米改善到60厘米以上，水体清澈，水质良好。
【主权项】
1.一种利用生物膜网片改善富营养水体水质的模拟方法，其特征在于，所述的模拟方法包括水环境准备、网片布设、生态模拟和数据采集。
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述的模拟方法具体为: (O水环境的准备:取规格一致的蓝色聚乙烯塑料桶，桶高56cm，上下底直径分别为50,38cm,桶内铺设4cm厚的细沙；所述的桶内装满东太湖水，所述的东太湖水经过300目滤网过滤，模拟期间水温变化范围30-36 °C ； (2)网片布设:在桶中布设规格为20cm*40cm、材料为聚乙烯的网片，所述网片的网孔直径为1_2.5mm ； (3)生态模拟和数据采集:模拟时间为期一个月，期间每天桶中添加氮、磷营养盐，氮盐为硝酸钾，磷盐为磷酸二氢钾，添加量为太湖外源营养盐负荷(磷为5Pg.I71.(Γ1，氮为130μδ.L-1.Cf1)的1.5倍；每天用软毛刷轻涮桶壁，去除桶壁上的附着生物；整个实验期间每隔7天采一次样，共采集水样与附着生物样品4次；每次采样结束后及时补充水位至加满实验桶，以保证水量不变。
3.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，步骤(I)中所述的细沙平均粒径为0.25-0.35 mm，并用经过300目滤网过滤后的湖水洗净。
4.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤(I)中的桶放置在水深50cm的室外水泥池中。
5.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)中还包括布设3cmX40cm的聚乙烯网条，用铁丝固定，等距垂直悬挂在实验桶中，与网片等距间隔放置，互不遮挡光线。
6.根据权利要去5所述的模拟方法，其特征在于，所述的网片数分别设置为高密度组(6片/桶)、低密度组(2片/桶)以及对照组(O片/桶)。
【专利摘要】本发明提供了一种利用生物膜网片改善富营养水质的模拟方法，该模拟方法包括水环境准备、网片布设、生态模拟和数据采集。其中网片的布设为实验桶中布设规格为20cm*40cm、材料为聚乙烯的网片，网片的网孔直径为1-2.5mm，网片数分别设置为高密度组（6片/桶）、低密度组（2片/桶）以及无网片的对照组（0片/桶）。本发明实现了对生物膜网片改善水质的精确模拟，获得了利用生物膜网片改善水质的方法，本方法具有安全、成本低等特点。
【IPC分类】C02F3-00, G01N33-18
【公开号】CN104820080
【申请号】CN201510228585
【发明人】李宽意, 黄晓峰, 宁晓雨, 谷娇, 谈冰畅
【申请人】中国科学院南京地理与湖泊研究所
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月7日