本發(fā)明涉及水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得紫根水葫蘆的方法及其應(yīng)用，屬于水體物種的培育改良
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：水葫蘆原產(chǎn)于南美，大約于20世紀初傳入我國，曾于50～60年代作為豬飼料推廣種植，后因飼料工業(yè)的迅猛發(fā)展，逐漸失去利用價值而被人們放棄。水葫蘆被列為世界十大害草之一，但其具有較強的脫氮、除磷、抑藻、除重金屬、放射性物質(zhì)和有機物的能力。因此，在過去的幾十年間，關(guān)于水葫蘆控制(特別是生物控制)和利用(特別是廢水處理或植物修復(fù))的研究非常活躍。從植物修復(fù)的角度看，水葫蘆是一種修復(fù)自然水體和(或)受低濃度Zn、Cr、Cu、Cd、Pb、Ag和Ni污染廢水的理想植物。除上述無機污染物外，水葫蘆也能吸附、富集或降解有機污染物，如硝基苯、苯酚、氰化物、萘、雙酚A。在克藻方面，已發(fā)現(xiàn)水葫蘆能有效抑制雷氏衣藻，已鑒定的主要化感物質(zhì)為N-苯基-1-萘胺、N-苯基-2-萘胺、亞油酸、亞油酸甘油脂、苯并茚酮、非那烯和雙非那烯。紫根水葫蘆，即巨紫根小柄葉水葫蘆，是水葫蘆的改良品種。巨紫根小柄葉水葫蘆比普通水葫蘆的根冠增多了近20倍，且根不易腐爛，能夠分泌化感物質(zhì)，快速吸附并抑滅藍藻，在去除重金屬砷方面，是“吸毒之王”蜈蚣草的52倍。同時會明顯消耗水中溶氧，具有可供氧功能，凈水功能大大提高。巨紫根小柄葉水葫蘆在處理藍藻水污染問題上效果明顯，同時它還有生物能源和能制成纖維板等二次利用的價值。目前，很多水體中還存在大量的野生水葫蘆，若能將其快速改良為紫根水葫蘆，用于削減水華藍藻種群密度、凈化水質(zhì)，將是污染水體改良的重要舉措。技術(shù)實現(xiàn)要素：為發(fā)揮紫根水葫蘆的凈化能力，本發(fā)明提供一種水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得紫根水葫蘆的方法及其應(yīng)用，通過對普通水葫蘆的葉面噴施誘導(dǎo)劑，能將普通水葫蘆誘導(dǎo)培育成紫根水葫蘆，不僅改良期短，而且所得紫根水葫蘆能有效降低水體富營養(yǎng)物，凈化水質(zhì)。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)：一種水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得紫根水葫蘆的方法，經(jīng)過下列操作：每年4～5月，在水葫蘆開始萌芽后，將野生水葫蘆集中至封閉水域，按每畝取4～10kg誘導(dǎo)劑的量，將誘導(dǎo)劑加水稀釋400～2000倍，對野生水葫蘆的葉面進行噴施一次，經(jīng)30～40天后即得到紫根水葫蘆。所得紫根水葫蘆的根系由野生水葫蘆的10cm長至60～65cm，柄葉維持在20～30cm高。所述誘導(dǎo)劑由下列質(zhì)量份的組分組成：紅景天10～20份、打不死10～15份、白花蛇舌草80～100份、大青葉70～100份、黃芪5～10份、連翹15～40份、Fe80～100份、Mn150～200份、Cu80～100份、Zn120～300份、Mo10～20份、B5～10份。所述Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和B均為單質(zhì)元素。所述誘導(dǎo)劑通過下列制備方法制得：(1)按下列質(zhì)量份的組分備料：紅景天10～20份、打不死10～15份、白花蛇舌草80～100份、大青葉70～100份、黃芪5～10份、連翹15～40份、Fe80～100份、Mn150～200份、Cu80～100份、Zn120～300份、Mo10～20份、B5～10份；(2)將步驟(1)中的紅景天、打不死、白花蛇舌草、大青葉、黃芪和連翹進行混合，再加熱至100℃保溫10～15分鐘，待冷卻后進行密封發(fā)酵48～72小時；然后加入步驟(1)中的Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和B，經(jīng)混合粉碎至270～325目后，干燥至水分≤6％，經(jīng)粉碎，即得到誘導(dǎo)劑。所得紫根水葫蘆每月使用誘導(dǎo)培育方法噴施一次以鞏固其性狀。所得紫根水葫蘆用于凈水，具體是按每畝水域移栽12～16噸的紫根水葫蘆，將上述所得紫根水葫蘆移栽至待治理的水域后，每月按每畝取4～10kg誘導(dǎo)劑的量，將誘導(dǎo)劑加水稀釋400～2000倍，對紫根水葫蘆的葉面進行噴施一次，至當年12月底采收打撈，堆放發(fā)酵后做有機肥還田使用。進一步地，水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得的紫根水葫蘆以及凈水后的紫根水葫蘆，打撈后將其根系制成干粉，均能再次用于水凈化。所述干粉的制備方法是經(jīng)過下列操作：打撈紫根水葫蘆，將其柄葉與根系分離，將根系避光陰干脫水至含水率≤20％，再將脫水后根系粉碎至粒度小于300目，即得到根系干粉。所得根系干粉用于水凈化，具體操作是：使用透水布將根系干粉包裝后，按1kg根系干粉凈化5～6立方米的水量，投入待治理的水域，經(jīng)25～30天后完成凈化或更換包裝內(nèi)的根系干粉繼續(xù)凈化。紫根水葫蘆培育針對不同面積水域的治理過程中，為了使其在相當長的時間內(nèi)保持高效抑藻降藻削減富營養(yǎng)物的速率特性，還可酌情在使用不同濃度、不同用量的調(diào)控制劑。所述將誘導(dǎo)劑加水稀釋400～2000倍是在高溫、長光照條件下，可使用400至800倍的誘導(dǎo)劑對葉面進行噴施；在溫度稍低、光照時間稍短的條件下，可使用1200至2000倍的誘導(dǎo)劑對葉面進行噴施；在溫度更低、光照更短的接近普通水葫蘆有效生長低限溫度條件時，又可使用600至800倍的誘導(dǎo)劑對葉面進行噴施。經(jīng)過不同條件情況使用不同濃度的誘導(dǎo)劑的進一步誘導(dǎo)調(diào)控，可以使紫根水葫蘆長時間保持高活性高效率凈化污染水體的功能效果。所述待治理的水域是封閉水域或開放水域。封閉型水域由于相對靜水利于藍藻水華暴發(fā)，但紫根水葫蘆卻能在任何封閉藻型化污染水域快速有效，從常見1～2億個/L到嚴重水華藻生物量達178億個/L，都能在4～20天內(nèi)將其快速削減99％以上。對于開放水域，由于污染有自然擴散和水動力的強擴散交換，但只要首先保證高比速率的凈藻效果，凈化區(qū)內(nèi)有一定作為交換和緩沖的區(qū)域，就可有相對的有效凈化區(qū)域。因此，普通水葫蘆最易因交換面減少減輕污染而產(chǎn)生嚴重水華的近岸，對于紫根水葫蘆剛好因交換面減少而利于累積有效凈化效果開端的最好區(qū)域。本發(fā)明是在葉面噴施誘導(dǎo)劑獲得紫根水葫蘆，誘導(dǎo)劑的主要成分為生長于云南、貴州、西藏野生中草藥紅景天、打不死、白花蛇舌草、大青葉、黃芪、連翹等多味中草藥，經(jīng)發(fā)酵后，再粉碎添加多種礦質(zhì)元素螯合配制而成。其中，紅景天為景天科植物大花紅景天的干燥根和根莖；打不死，即華南馬尾杉，為石杉科馬尾杉屬植物；白花蛇舌草為一年生披散草本，高15～50cm，根細長，分枝，白花；莖略帶方形或扁圓柱形，光滑無毛，從基部發(fā)出多分枝。大青葉，十字花科植物菘藍的葉或枝葉。黃芪為豆科植物蒙古黃芪或膜莢黃芪的根。連翹為落葉灌木，是木犀科連翹屬植物。本發(fā)明具備的優(yōu)點及效果：本發(fā)明的誘導(dǎo)培育方法，能在30～40天內(nèi)即可將普通水葫蘆改良為紫根水葫蘆，且無需將普通水葫蘆打撈或移栽，在水中即可簡單完成改良，操作簡單，改良面積大，所噴施的誘導(dǎo)劑為常規(guī)中藥材配合礦物質(zhì)元素，對水體和植物均無任何污染。改良所得紫根水葫蘆的柄長只有普通水葫蘆的約1/6～1/10，發(fā)達的根系長度約為柄長的4～6倍，有的超過10倍，根長一般為50～80cm，最長可達150cm，其根系以紫色為主，新根尖為白色；纖維木質(zhì)化的根系多、長有粗硬的根毛，根系1年以上不腐爛不發(fā)臭，即使水上部分死亡3～4個月，根系仍不腐爛。所得紫根水葫蘆具有強吸附、消除藍藻的作用，吸附、降解水體中懸浮物質(zhì)(SS)及其所含污染物質(zhì)的作用，能夠?qū)⑺涝宸纸夂蟮腘、P等營養(yǎng)物質(zhì)持續(xù)吸收利用；其繁殖力只有普通水葫蘆的1/5～1/8。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1將水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得紫根水葫蘆，經(jīng)過下列操作：每年4～5月，在水葫蘆開始萌芽后，將野生水葫蘆集中至封閉水域，按每畝取4kg誘導(dǎo)劑的量，將誘導(dǎo)劑加水稀釋400倍，對野生水葫蘆的葉面進行噴施一次，經(jīng)30天后即得到紫根水葫蘆。其中，誘導(dǎo)劑通過下列制備方法制得：(1)按下列質(zhì)量份的組分備料：紅景天10份、打不死10份、白花蛇舌草80份、大青葉70份、黃芪5份、連翹15份、Fe80份、Mn150份、Cu80份、Zn120份、Mo10份、B5份；其中Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和B均為單質(zhì)元素；(2)將步驟(1)中的紅景天、打不死、白花蛇舌草、大青葉、黃芪和連翹進行混合，再加熱至100℃保溫12分鐘，待冷卻后進行密封發(fā)酵48小時；然后加入步驟(1)中的Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和B，經(jīng)混合粉碎至300目后，干燥至水分≤6％，經(jīng)粉碎，即得到誘導(dǎo)劑。所得紫根水葫蘆用于凈水，具體是按每畝水域移栽12噸的紫根水葫蘆，將上述所得紫根水葫蘆移栽至待治理的水域后，每月按每畝取4kg誘導(dǎo)劑的量，將誘導(dǎo)劑加水稀釋400倍，對紫根水葫蘆的葉面進行噴施一次，至當年12月底采收打撈，堆放發(fā)酵后做有機肥還田使用。進一步地，水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得的紫根水葫蘆以及凈水后的紫根水葫蘆，打撈后將其根系制成干粉，均能再次用于水凈化。所述干粉的制備方法是經(jīng)過下列操作：打撈紫根水葫蘆，將其柄葉與根系分離，將根系避光陰干脫水至含水率≤20％，再將脫水后根系粉碎至粒度小于300目，即得到根系干粉。所得根系干粉用于水凈化，具體操作是：使用透水布將根系干粉包裝后，按1kg根系干粉凈化5～6立方米的水量，投入待治理的水域，經(jīng)25～30天后完成凈化或更換包裝內(nèi)的根系干粉繼續(xù)凈化。實施例2將水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得紫根水葫蘆，經(jīng)過下列操作：每年4～5月，在水葫蘆開始萌芽后，將野生水葫蘆集中至封閉水域，按每畝取6kg誘導(dǎo)劑的量，將誘導(dǎo)劑加水稀釋1000倍，對野生水葫蘆的葉面進行噴施一次，經(jīng)32天后即得到紫根水葫蘆。其中，誘導(dǎo)劑通過下列制備方法制得：(1)按下列質(zhì)量份的組分備料：紅景天15份、打不死12份、白花蛇舌草90份、大青葉90份、黃芪9份、連翹30份、Fe88份、Mn180份、Cu9份、Zn200份、Mo18份、B6份；其中Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和B均為單質(zhì)元素；(2)將步驟(1)中的紅景天、打不死、白花蛇舌草、大青葉、黃芪和連翹進行混合，再加熱至100℃保溫10分鐘，待冷卻后進行密封發(fā)酵66小時；然后加入步驟(1)中的Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和B，經(jīng)混合粉碎至270目后，干燥至水分≤6％，經(jīng)粉碎，即得到誘導(dǎo)劑。所得紫根水葫蘆用于凈水，具體是按每畝水域移栽14噸的紫根水葫蘆，將上述所得紫根水葫蘆移栽至待治理的水域后，每月按每畝取6kg誘導(dǎo)劑的量，將誘導(dǎo)劑加水稀釋1000倍，對紫根水葫蘆的葉面進行噴施一次，至當年12月底采收打撈，堆放發(fā)酵后做有機肥還田使用。進一步地，水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得的紫根水葫蘆以及凈水后的紫根水葫蘆，打撈后將其根系制成干粉，均能再次用于水凈化。所述干粉的制備方法是經(jīng)過下列操作：打撈紫根水葫蘆，將其柄葉與根系分離，將根系避光陰干脫水至含水率≤20％，再將脫水后根系粉碎至粒度小于300目，即得到根系干粉。所得根系干粉用于水凈化，具體操作是：使用透水布將根系干粉包裝后，按1kg根系干粉凈化5～6立方米的水量，投入待治理的水域，經(jīng)25～30天后完成凈化或更換包裝內(nèi)的根系干粉繼續(xù)凈化。實施例3將水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得紫根水葫蘆，經(jīng)過下列操作：每年4～5月，在水葫蘆開始萌芽后，將野生水葫蘆集中至封閉水域，按每畝取10kg誘導(dǎo)劑的量，將誘導(dǎo)劑加水稀釋2000倍，對野生水葫蘆的葉面進行噴施一次，經(jīng)40天后即得到紫根水葫蘆。其中，誘導(dǎo)劑通過下列制備方法制得：(1)按下列質(zhì)量份的組分備料：紅景天20份、打不死15份、白花蛇舌草100份、大青葉100份、黃芪10份、連翹40份、Fe100份、Mn200份、Cu100份、Zn300份、Mo20份、B10份；其中Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和B均為單質(zhì)元素；(2)將步驟(1)中的紅景天、打不死、白花蛇舌草、大青葉、黃芪和連翹進行混合，再加熱至100℃保溫15分鐘，待冷卻后進行密封發(fā)酵72小時；然后加入步驟(1)中的Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和B，經(jīng)混合粉碎至325目后，干燥至水分≤6％，經(jīng)粉碎，即得到誘導(dǎo)劑。所得紫根水葫蘆用于凈水，具體是按每畝水域移栽16噸的紫根水葫蘆，將上述所得紫根水葫蘆移栽至待治理的水域后，每月按每畝取10kg誘導(dǎo)劑的量，將誘導(dǎo)劑加水稀釋2000倍，對紫根水葫蘆的葉面進行噴施一次，至當年12月底采收打撈，堆放發(fā)酵后做有機肥還田使用。進一步地，水葫蘆經(jīng)誘導(dǎo)培育獲得的紫根水葫蘆以及凈水后的紫根水葫蘆，打撈后將其根系制成干粉，均能再次用于水凈化。所述干粉的制備方法是經(jīng)過下列操作：打撈紫根水葫蘆，將其柄葉與根系分離，將根系避光陰干脫水至含水率≤20％，再將脫水后根系粉碎至粒度小于300目，即得到根系干粉。所得根系干粉用于水凈化，具體操作是：使用透水布將根系干粉包裝后，按1kg根系干粉凈化5～6立方米的水量，投入待治理的水域，經(jīng)25～30天后完成凈化或更換包裝內(nèi)的根系干粉繼續(xù)凈化。本發(fā)明所得紫根水葫蘆是針對普通水葫蘆的不足和缺陷而研究改進的，其形態(tài)、根系元素、凈化機制、作用效果都彌補了普通水葫蘆的不足。如下表所示：表1紫根水葫蘆與普通水葫蘆比較強大的根面效應(yīng)是紫根水葫蘆不快速生長反而能有超強的廣普凈化污染功能特征的保證。紫根水葫蘆龐大的根系，為水體中的微生物提供棲息的場所和高活性所需要的養(yǎng)分，通過微生物的硝化和反硝化把水體中的氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的氮，釋放到大氣中，以此來快速減少水體中氮的含量。紫根水葫蘆25天的根系放線菌和真菌的生物量是新根的250～1500倍；高活性的龐大根系，雖能分泌更多的抑藍藻化感物質(zhì)，但稀釋后的化感物質(zhì)作用有限，而能快速吸附懸浮、水華藍藻到根系，在高濃度梯度的根面上，才是藍藻能被快速抑制的保證，被集中抑制的藍藻再由強大的根面生物菌迅速降解、吸收，才是紫根水葫蘆在各種嚴重藍藻污染下可快速去除藍藻達99％以上的核心機制。藍藻被快速抑制并生物降解，就從源頭去除了底泥快速向水體釋放富營養(yǎng)物的最有效階梯。去除了內(nèi)源惡性循環(huán)的源頭，僅剩下水體中的富營養(yǎng)物，就可變成簡單數(shù)學(xué)遞減的凈化關(guān)系，在強大根面菌等利用削減為主的良循環(huán)效應(yīng)下，總氮、總磷既可快速去除超過90％，達到Ⅲ類優(yōu)質(zhì)水，甚至還可進一步削減至Ⅱ類可飲用水。上述實施例所應(yīng)用的治理區(qū)總氮、總磷去除率超過60％；藍藻的去除率也超過90％。而且，與普通水葫蘆會明顯消耗水中溶氧相比，紫根水葫蘆根系具有可提高水體中溶氧的現(xiàn)象，凈水功能大大提高。由于紫根水葫蘆在水體中的抗風浪能力較強，又基本不會瘋長和有性繁殖，只要合理管理，適時移出，并無害化、資源化綜合利用，不僅不會污染水體，還能提高水的自凈能力。經(jīng)試驗紫根水葫蘆可有效削減水華藍藻種群密度，并凈化水質(zhì)。高凈化速率和小柄葉的有限擴生速度，使紫根水葫蘆直觀打撈量大幅減少，按可達Ⅲ類水的比凈化生物量計，則要少十倍以上，且資源化利用又有創(chuàng)新。紫根水葫蘆資源化利用除了傳統(tǒng)的作肥、作沼氣等外，還正在研究作為活性有機肥設(shè)施農(nóng)業(yè)無化肥、農(nóng)藥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高效生態(tài)種植。由于其根系不會發(fā)臭，根量又大，因此利于與柄葉分離利用。初步研究發(fā)現(xiàn)，紫根水葫蘆干根粉不需酸調(diào)就能有效吸附水中各種重金屬、有毒物質(zhì)，每公斤干根粉最大吸附砷、鎘、鉛、鋅分別可高達8.6g、80g、131g、180g，遠遠超過普通活性炭粉，并還有提高的可能，這將為高效治理工業(yè)水污染開辟新途徑。紫根水葫蘆干根粉比表面積僅為活性炭的1/53，但對水體中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的凈化吸附量比生物炭質(zhì)、海結(jié)核、海藻株、人類毛發(fā)可高出約11～19倍，并且還有進一步研究提高的可能。研究還發(fā)現(xiàn)，紫根水葫蘆干根粉C、H、O、N四種元素摩爾質(zhì)量的總和超過了98％，但N元素僅占1.98％，O元素則高達44.4％，這不僅可解釋為什么紫根水葫蘆根系不會造成二次污染的物質(zhì)基礎(chǔ)，也解釋了根系微生物能暴發(fā)性增長并持續(xù)產(chǎn)生強大高活性根面效應(yīng)凈污與根系提供大量能量物質(zhì)的重要相關(guān)性。而干凈不會發(fā)臭的根系，其超過96％的C、H、O總量將可能成為制作生物柴油的好原料。培育改良的紫根水葫蘆在治理消除水體富營養(yǎng)化、凈化水體方面具有以下優(yōu)勢：1、紫根水葫蘆的特性培育改良出的紫根水葫蘆與普通水葫蘆相比，具有更龐大的根系，根長一般為50～80cm，最長可達150cm；具有強吸附、消除藍藻的作用，吸附、降解水體中懸浮物質(zhì)(SS)及其所含污染物質(zhì)的作用，能夠?qū)⑺涝宸纸夂蟮腘、P等營養(yǎng)物質(zhì)持續(xù)吸收利用；其繁殖力只有普通水葫蘆的1/5～1/8。2、具有較快吸附、消除藍藻的作用紫根水葫蘆在大量吸附藍藻后能夠分泌大量的化感物質(zhì)，更深層次的破壞藻類細胞結(jié)構(gòu)，降低葉綠素含量，最終消除藍藻。同時實驗也表明，在太湖十八灣，藻密度達5億個細胞/升的藍藻富集水體中，投放一定比例的紫根水葫蘆，12天內(nèi)可將藍藻吸附到根部，水基本變清，30～40天，根部的藍藻被吸收或消解。治理區(qū)域水質(zhì)可以達到Ⅳ類。3、較快降低水體N、P正常情況下，較快降低水體中N、P的速率是普通水葫蘆的6～8倍。如在太湖十八灣投放紫根水葫蘆，其水體的TNTP含量6～10天下降率達60％～75％，20天的下降率可達94％。4、保持或提高水體的DO含量紫根水葫蘆具有特殊的增氧作用，白天能夠明顯改善水體DO含量，水中DO含量可達6～7mg/L，甚至達到飽和狀態(tài)，極有利于水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)；由此也可因硝化反硝化機制削減水中含氮物。能夠明顯改善其覆蓋面下的水體溶解氧(DO)含量，可維持水下生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和功能的完善性，具有良好的生態(tài)安全性。5、可作為恢復(fù)沉水植被的先鋒植物由于紫根水葫蘆具有較快或較強消除藍藻、降低水體N、P、提高透明度的能力，這些能力在已知的植物中是最強的，所以在沉水植被嚴重受損水域可作為恢復(fù)沉水植被的先鋒植物(或稱先導(dǎo)植物)，有利于建設(shè)健康的水生態(tài)系統(tǒng)。6、具有吸附重金屬的能力紫根水葫蘆活體根系能夠迅速凈化水體超標砷，在高濃度砷污染水中(25.2mg/L)，每克干重4天可除去水中5.04mg砷，每克干重每天去除砷效率約為吸毒之王蜈蚣草的52倍。且據(jù)初步研究，其干根粉具有更快的凈化速率。在對含三氧化二砷1mg水凈化3小時，干根粉可使水質(zhì)基本達到中國現(xiàn)行飲用標準，活性炭粉則超標約1.5倍。在對含三氧化二砷10mg水凈化3小時中，干根粉凈化量是活性炭粉的約7.1倍。根據(jù)清華大學(xué)化工院的研究表明，干根粉的最大砷飽合吸附量可達8.62mg/g，其比表面積僅為活性炭粉的約1/53，這是按原有比表面積與吸附效果成正比的經(jīng)典理論所無法解釋的，因此具有極高的研究價值和改性大幅度提高利用價值可能。紫根水葫蘆對含有Pb2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+離子廢水的去除率和去除速率皆優(yōu)于普通水葫蘆，研究發(fā)現(xiàn)，48小時內(nèi)同等生物量紫根水葫蘆去除水中鎘的速率約為普通水葫蘆的130倍，紫根水葫蘆干根粉每公斤能夠快速吸附水中鉛最多可達131克、鎘80克、砷8.63克。清華大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在對含三氧化二砷10mg水凈化3小時過程中，紫根水葫蘆干根粉凈化量是活性炭粉的約7.1倍，且對于大部分重金屬，隨著濃度的增高，去除率增高。另外，紫根水葫蘆干根粉比表面積僅為活性炭的1/53，但對水體中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的凈化吸附量比生物炭質(zhì)、海結(jié)核、海藻株、人類毛發(fā)可高出約11～19倍，并且還有進一步研究提高的可能。紫根水葫蘆干根粉吸附有毒重金屬的原理有悖于傳統(tǒng)高比表面積高吸附能力理論，據(jù)清華大學(xué)在國際著名《化學(xué)工程周刊》發(fā)表的論文表明，紫根水葫蘆根粉比表面積僅為1.8m2/g,活性碳比表面積高達96.37m2/g，活性炭比表面積是紫根水葫蘆根粉的53.54倍，但在不酸調(diào)的自然條件下，紫根水葫蘆根粉凈化水體As2O3的速率卻是活性碳的2.5倍。紫根水葫蘆紫色的根系不僅富含抗氧化能力最高的花青素，而且在有充足光照條件下產(chǎn)生光合效應(yīng)放氧快速提高水體溶氧的作用。而且花青素大幅度增加與相關(guān)基因表達顯著增加相吻合。紫根水葫蘆還能使底泥富營養(yǎng)物部分快速釋放然后被凈化。紫根水葫蘆之所以與普通水葫蘆在形態(tài)和功能產(chǎn)生了巨大的差別不是無本之源，經(jīng)暨南大學(xué)生命工程學(xué)院三年多分子水平艱苦努力研究，終于在今年9月發(fā)現(xiàn)，紫根水葫蘆DNA雖未發(fā)生改變，但在mRNA表達水平上卻發(fā)生了巨大改變，初步研究表達改變的基因約近萬個，其中約3000個發(fā)生了顯著改變。7、具有有效的后續(xù)控藻作用具有延遲性后續(xù)控藻作用，即在當年收獲紫根水葫蘆的封閉水域，以后的一年或數(shù)年仍可起到有效的控藻作用，本水域不會產(chǎn)生藍藻水華暴發(fā)現(xiàn)象。通過誘導(dǎo)技術(shù)培育出的紫根水葫蘆，具有龐大的根系，根長一般為50～80cm，最長可達150cm，能強力吸附和消除聚集或彌散的藍藻及水中懸浮物質(zhì)(SS)，提高水體透明度；其根系分泌大量的化感物質(zhì)能夠更深層次的破壞藻類細胞結(jié)構(gòu)，降低葉綠素a含量，殺死、降解藍藻；紫根水葫蘆能夠快速有效降低水體TN、TP，并將死藻分解后釋放的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)持續(xù)吸收利用或降解；其繁殖力只有普通水葫蘆的1/5～1/8，具有較高的增氧作用，能夠明顯提高其覆蓋面下水體的溶解氧含量，維持水下生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和功能的完善性，具有良好的生態(tài)安全性，起到了在控藻的同時，形成了良好的生態(tài)功能區(qū)。8、安全性紫根水葫蘆調(diào)控制劑是無毒、無副作用和安全的。云南農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所與相關(guān)專業(yè)研究機構(gòu)聯(lián)合，對紫根水葫蘆調(diào)控劑的毒性、毒理進行的研究分析。其中，2001年6月在華西醫(yī)科大學(xué)衛(wèi)生毒理研究室進行了紫根水葫蘆調(diào)控劑毒理學(xué)實驗，結(jié)論表明紫根水葫蘆調(diào)控劑對SD大鼠的急性經(jīng)口LD50>5000mg/kg，屬低毒類；對SD大鼠的急性經(jīng)皮LD50>2000mg/kg,屬于低毒類；濃度為1g/ml的溶液對家兔皮膚、眼粘膜無刺激性。2001年8月在華西醫(yī)科大學(xué)衛(wèi)生毒理研究室進行了皮膚變態(tài)反應(yīng)(致敏)試驗，結(jié)論表明調(diào)控劑溶液屬弱致敏性物質(zhì)。2002年8月在中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院勞動衛(wèi)生與職業(yè)病研究所進行了大鼠亞慢性經(jīng)口毒性(90天喂養(yǎng))試驗，結(jié)論表明攝入高劑量紫根水葫蘆調(diào)控劑可影響大鼠體重增加。經(jīng)90天喂養(yǎng)未見紫根水葫蘆調(diào)控劑對大鼠血液指標、尿液指標有明顯影響。喂養(yǎng)結(jié)束血清生化指標未見有毒理學(xué)意義變化。未見與喂養(yǎng)紫根水葫蘆調(diào)控劑相關(guān)的組織病理學(xué)改變。2002年8月在中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院勞動衛(wèi)生與職業(yè)病研究所進行了鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變試驗，結(jié)論表明紫根水葫蘆調(diào)控劑鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變試驗結(jié)果為陰性。2002年9月在中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院勞動衛(wèi)生與職業(yè)病研究所進行了大鼠致畸試驗，結(jié)論表明在致畸敏感期大鼠灌胃紫根水葫蘆調(diào)控劑，給藥量分別為40mg/kg、200mg/kg、1000mg/kg時，未見外觀畸形、骨骼畸形、內(nèi)臟畸形。紫根水葫蘆調(diào)控劑對大鼠無致畸胎作用。2005年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所進行了毒理學(xué)實驗。結(jié)論表明：1)小鼠急性試驗結(jié)果表明：紫根水葫蘆調(diào)控劑的LD50為9.0573±0.0309g/kg，95％可信限為7.8777g/kg，根據(jù)急性毒性分級屬低毒物質(zhì)。2)15日齡雛雞亞慢性試驗表明：紫根水葫蘆調(diào)控劑有促生長作用。在本試驗條件下，給藥組與空白組相比有增重作用，且高劑量組增重幅度更高。3)15日齡雛雞亞慢性試驗表明：14天大劑量內(nèi)服紫根水葫蘆調(diào)控劑對動物內(nèi)臟無影響。4)15日齡雛雞亞慢性試驗表明：紫根水葫蘆調(diào)控劑毒性低，無副作用，安全可靠。而誘導(dǎo)調(diào)控紫根水葫蘆使用最大濃度為800mg/kg，所以紫根水葫蘆調(diào)控劑是無毒、無副作用、安全可靠的。中國科學(xué)院昆明植物研究所用紫根水葫蘆根系分泌的化感物質(zhì)做灌服小鼠試驗，毒理結(jié)果無害，保證了生物安全。實踐應(yīng)用中，經(jīng)快速治好的水域紫根水葫蘆根系上都棲息著以大量小蝦為主的多種水生動物，并且金魚藻等沉水植物也在水下良好共生，說明紫根水葫蘆由于其綜合作用效果的微、小生態(tài)系統(tǒng)都是良循環(huán)的重要基礎(chǔ)，因此是安全的。通過多點多年監(jiān)測表明：紫根水葫蘆對水體透明度(SD)、溶解氧(DO)、生化需氧量、化學(xué)需氧量、總氮、氨氮、總磷等有明顯凈化改善作用。通過微生物菌培養(yǎng)，氨化與反硝化菌明顯增加，異養(yǎng)菌明顯降低，說明水質(zhì)明顯改善。表1-2小石墻灣紫根水葫蘆種養(yǎng)區(qū)異養(yǎng)菌監(jiān)測表編號8月9月10月12月1#4.89×1058.61×1044.01×1044.35×1042#5.76×1059.29×1043.41×1043.68×1043#4.99×1058.25×1043.35×1043.31×1044#5.57×1058.55×1043.08×1043.24×1045#6.11×1059.37×1043.68×1043.45×1046#6.78×1059.21×1043.77×1043.36×1047#5.71×1058.69×1043.61×1043.77×1048#5.22×1058.33×1044.09×1044.31×1049#5.88×1058.81×1043.23×1043.47×10410#6.59×1059.09×1043.45×1043.51×104CK16.02×1055.87×1052.91×1051.78×105CK26.49×1055.24×1052.88×1051.85×105紫根水葫蘆異養(yǎng)菌12月比8月平均降低15.7倍，對照平均降低3.2倍。異養(yǎng)菌降低具水質(zhì)改善的指示作用。表1-3小石墻灣紫根水葫蘆種養(yǎng)區(qū)氨化菌監(jiān)測表編號8月9月10月12月1#1400500014000140002#1400500014000140003#1400500014000140004#1400800014000140005#1400800014000140006#1400800014000140007#1400500014000140008#1400500014000140009#14005000140001400010#140050001400014000CK11400140016005000CK21400140016005000紫根水葫蘆氨化菌12月比8月高10倍，對照高3.57倍。氨化菌升高有利于水質(zhì)改善。表1-4小石墻灣紫根水葫蘆種養(yǎng)區(qū)反硝化菌監(jiān)測表編號8月9月10月12月1#3201400230023002#3201400230023003#3201400230023004#3201600230023005#3201600230023006#3201600230023007#3201400230023008#3201400230023009#32014002300230010#320140023002300CK1320320500800CK2320320500800紫根水葫蘆反硝化菌12月比8月高10倍，對照高2.5倍。反硝化菌升高有利于消耗氮素營養(yǎng)，抑制藻類過度繁殖，凈化水體，改良底質(zhì)。在滇池小石墻湖灣的紫根水葫蘆種植區(qū)3次采樣中，共采集到底棲動物18種。其中，寡毛類8種(占物種總數(shù)的44.4％)，水生昆蟲5種(占物種總數(shù)的27.8％)，軟體動物1種(占物種總數(shù)的5.6％)，甲殼綱3種(占物種總數(shù)的16.7％)，此外線蟲綱1種(占物種總數(shù)的5.6％)。在紫根水葫蘆區(qū)，共采集到底棲動物14種，分別為寡毛類7種，軟體動物1種，水生昆蟲2種，甲殼綱3種及線蟲綱1種。近紫根水葫蘆區(qū)，采集到底棲動物10種，分別為寡毛類6種，水生昆蟲3種和線蟲綱1種。而在遠紫根水葫蘆區(qū)，僅采集到底棲動物6種，分別為寡毛類4種，水生昆蟲2種。在3個區(qū)域共同出現(xiàn)的物種為霍甫水絲蚓、巨毛水絲蚓及正顫蚓，而軟體動物橢圓蘿卜螺及甲殼綱螃蟹、米蝦及鉤蝦僅出現(xiàn)在紫根水葫蘆區(qū)。表1-5不同采樣區(qū)域底棲動物物種組成通過短期的原位調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在滇池小石墻湖灣大水域控制種養(yǎng)紫根水葫蘆對于湖灣大型無脊椎底棲動物群落未產(chǎn)生不利影響。紫根水葫蘆區(qū)出現(xiàn)底棲動物物種14種，而近紫根水葫蘆區(qū)為10種，遠紫根水葫蘆區(qū)為6種；紫根水葫蘆區(qū)底棲動物功能攝食類群較近紫根水葫蘆區(qū)及遠紫根水葫蘆區(qū)復(fù)雜。當前第1頁1 2 3