專利名稱：：金山城市沙灘“人工瀉湖”水體富營養(yǎng)化的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬受損水域的水生生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域，特別是涉及金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化的控制方法。
背景技術(shù)：
：水體富營養(yǎng)化是指在人類活動(dòng)的影響下，為生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、水庫、河流及海灣等緩流水體，引起藻類及其它水生生物迅速繁殖，水體溶解氧下降，水質(zhì)惡化，魚類及其它生物大量死亡的現(xiàn)象。近幾十年來隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人類活動(dòng)的增加，水體富營養(yǎng)化逐漸成為全球性的重大環(huán)境問題之一。水體富營養(yǎng)化防治是當(dāng)今世界性難題。20世紀(jì)60年代以來各國先后對(duì)其進(jìn)行了大量研究，并提出了相應(yīng)的對(duì)策措施，歸納起來主要包括(1)改善大環(huán)境并減少輸入水體的外源性污染物；(2)轉(zhuǎn)移污水排放和稀釋擴(kuò)散；(3)調(diào)控較清潔水沖洗；(4)挖泥等水利工程措施；(5)生物措施；(7)局部人工生態(tài)系統(tǒng)工程等。目前，人們大多仍試圖通過降低營養(yǎng)鹽的外源負(fù)荷來達(dá)到限制浮游植物生長(zhǎng)和防治富營養(yǎng)化的目的；這種途徑需要在全流域的尺度上減少污水排放量，降低氮、磷等營養(yǎng)鹽的負(fù)荷量，而且還需要大量的財(cái)力和物力；另外，許多研究發(fā)現(xiàn)，在減少外源營養(yǎng)鹽負(fù)荷后，水體富營養(yǎng)化仍然十分嚴(yán)重，原因在于底泥中營養(yǎng)鹽的釋放，即所謂的"內(nèi)源負(fù)荷"也會(huì)造成水體富營養(yǎng)化。因此，在目前的大環(huán)境背景下，通過降低營養(yǎng)鹽負(fù)荷來控制水體富營養(yǎng)化是十分困難的。自從20世紀(jì)80年代以來，生態(tài)修復(fù)已成為水環(huán)境治理的最佳途徑。在有效地控制外源污染的同時(shí)，通過構(gòu)建合理的水生生態(tài)系統(tǒng)或食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)恢復(fù)自然、健康和穩(wěn)定的水生生態(tài)系統(tǒng)功能，控制浮游植物的旺盛生長(zhǎng)，達(dá)到防治水體富營養(yǎng)化的目的。自1985年以來，荷蘭在對(duì)Woridwijd等諸多淺水湖泊實(shí)施治理中，在利用工程措施削減50%以上磷負(fù)荷量的情況下，發(fā)現(xiàn)湖內(nèi)仍難以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)，隨后通過對(duì)湖內(nèi)魚類群體數(shù)量和種類組成的調(diào)查，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)水體富營養(yǎng)化的控制。芬蘭的Vesijarvi湖自1976年就削減了90%以上磷負(fù)荷量，但10年之后藍(lán)藻水華仍有增無減，隨即對(duì)以大型浮游動(dòng)物為食的河鱸魚進(jìn)行了高強(qiáng)度的捕撈，提高了大型浮游動(dòng)物的數(shù)量，通過浮游動(dòng)物對(duì)藻類的捕食壓力成功地控制了藍(lán)藻水華。鰱和鳙終生以浮游生物為食，由于食物鏈短，能夠有效地利用水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，20世紀(jì)80年代以來我國學(xué)者通過放養(yǎng)鰱、鳙等濾食性魚類成功地控制了武漢東湖的藍(lán)藻水華。然而，以上這些技術(shù)都是通過調(diào)控單一水生動(dòng)物來達(dá)到控制水體富營養(yǎng)化的目的；另外，這些技術(shù)可能只適合應(yīng)用于內(nèi)陸的淡水湖泊水體，而對(duì)于河流、海灣和"人工瀉湖"等水體的富營養(yǎng)化控制需要探討新的技術(shù)和方法。通過對(duì)金山城市沙灘水環(huán)境及水生態(tài)的監(jiān)測(cè)，該"人工瀉湖"水生生態(tài)系統(tǒng)主要存在如下問題無機(jī)氮和無機(jī)磷濃度較高，根據(jù)《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》均為超IV類，初級(jí)生產(chǎn)者構(gòu)成單一，浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物和游泳動(dòng)物的物種豐度、生物量和生物多樣性均較低及群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，魚類功能群組成以肉食性魚類為主等。因此，急需解決金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化問題，以保障城市沙灘"人工瀉湖"水體的環(huán)境功能要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化的控制方法，該法主要根據(jù)恢復(fù)生態(tài)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)能流的原理和方法，在分析金山城市沙灘"人工瀉湖"水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和食物網(wǎng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，按比例放養(yǎng)一定數(shù)量的魚、蝦、貝和大型海藻，重建和恢復(fù)結(jié)構(gòu)合理的水生生態(tài)系統(tǒng)。本發(fā)明的金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化的控制方法，包括步驟(1)根據(jù)營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)原理，于金山城市沙灘"人工瀉湖"水體中投放物種，形成立體的物種分布，其中投放物種的先后順序依次為藻類、多毛類、貝類、蝦蟹類和魚類，投放藻類之后過12月，再投放大型底棲動(dòng)物，如多毛類和貝類；為了提高蝦蟹類和魚類的成活率，選擇1012月為蝦蟹類和魚類的投放時(shí)間；(2)檢測(cè)水質(zhì)和水生態(tài)進(jìn)行效果評(píng)估。所述步驟(O中的藻類是大型藻類，包括江蘺苗種9500kg和紅牡丹苗種500kg。所述步驟(1)中的多毛類包括5cm沙蠶100kg。所述步驟(1)中的貝類包括牡蠣4000kg、12cm四角蛤蜊1000kg、lcm菲律賓蛤仔50萬粒、lcm泥蚶2000kg、0.50.8cm縊蟶1000kg和5mm辣螺1000kg。所述步驟(1)中的蝦蟹類包括0.5-5cm脊尾白蝦700kg、0.6-0.8cm刀額新對(duì)蝦170萬尾和II期三疣梭子仔蟹4kg。所述步驟(1)中的魚類包括15cm大黃魚7萬尾、7cm黑鯛l萬尾、2cm鯔魚ll萬尾和2cm鮫魚ll萬尾，其中，鯔、鮫魚從第一次投放后，再過68個(gè)月后再投放一次。本發(fā)明中，投放物種的生態(tài)功能，參見表l。其中，大型藻類可與微型藻類競(jìng)爭(zhēng)營養(yǎng)鹽，抑制藻類生長(zhǎng)；貝類具有雙殼類軟體動(dòng)物的"生物泵"功能，能不斷濾食水體的微型藻類，控制微型藻類的數(shù)量，以直接濾食水體中的微型藻類；蝦蟹類和鯔鮫魚是雜食性動(dòng)物，被稱為生態(tài)系統(tǒng)的"清道夫"，能大量取食水體底層的有機(jī)碎屑，能將有機(jī)態(tài)的氮磷元素轉(zhuǎn)移至高營養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者體內(nèi)；大黃魚和黑鯛為肉食性魚類，主要對(duì)浮游動(dòng)物食性魚類起著調(diào)控作用。表1金山城市沙灘水域生態(tài)修復(fù)補(bǔ)充物種的生態(tài)功會(huì)l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>有益效果本發(fā)明利用雙殼類軟體動(dòng)物的濾食、大型藻類的資源競(jìng)爭(zhēng)和高營養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者的下行調(diào)控作用抑制微型藻類生長(zhǎng)、改善水質(zhì)、提高氮、磷元素在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)比率，使更多營養(yǎng)鹽累積于各營養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者體內(nèi)，從上行效應(yīng)(營養(yǎng)鹽)和下行效應(yīng)(食物鏈)兩方面來控制浮游植物的生長(zhǎng)，達(dá)到控制金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化的目標(biāo)。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1(1)合理調(diào)控水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)原理，選擇性地放養(yǎng)魚蝦蟹貝藻類，具體放養(yǎng)數(shù)量見表2。其中，9500kg江蘺被成功從福建省移栽至金山城市沙灘"人工瀉湖"內(nèi)，從江浙地區(qū)引入6種貝類共計(jì)10000kg放養(yǎng)至"人工瀉湖"水體，放養(yǎng)1000kg蟲下蟹類。其中，2007年3-4月，在調(diào)査分析金山城市沙灘"人工瀉湖"水生食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)此水生態(tài)系統(tǒng)存在較多肉食性水生動(dòng)物，而濾食性魚類數(shù)量相對(duì)較少，針對(duì)這一現(xiàn)狀，2007年6月再次向此"人工瀉湖"投放了鯔、鮫魚苗。表2金山城市沙灘水域生態(tài)修復(fù)補(bǔ)充的物種<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(2)效果評(píng)估通過對(duì)金山城市沙灘"人工瀉湖"水生生態(tài)系統(tǒng)為期一年(2006年8月-2007年5月)的生態(tài)修復(fù)調(diào)控，大多數(shù)化學(xué)污染物(無機(jī)氮、無機(jī)磷、Cu、Zn、Pb、Cd、揮發(fā)酚和石油類)的濃度均明顯下降。無機(jī)氮平均濃度從調(diào)控前的0.914mg/L(2006年4月)降至0.179mg/L(2008年6月)，參照《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-1997),無機(jī)氮由調(diào)控前的超IV類穩(wěn)步下降至目前的I類；無機(jī)磷濃度也從0.022mg/L(2006年4月)降至0.002mg/L(2007年8月)，無機(jī)磷已呈"耗盡"狀態(tài)，成為浮游植物生長(zhǎng)的限制性因子；水體重金屬銅濃度從0.013mg/L(2006年4月)降至0.005mg/L(2007年8月)；水體石油類濃度從0.178mg/L(2006年4月)降至0.057mg/L(2007年8月)；水體揮發(fā)性酚濃度從0.148mg/L(2006年4月)降至未檢出(2007年8月)。大型藻類江蘺開始在該水域旺盛生長(zhǎng)，與浮游植物競(jìng)爭(zhēng)營養(yǎng)鹽，使浮游植物維持較低的豐度和生物量；另外，由于水體透明度的增加，大型藻類滸苔群落也開始在"人工瀉湖"底層逐步形成，據(jù)2007年4月份監(jiān)測(cè)結(jié)果，其平均生物量達(dá)到440g/m2。通過生態(tài)修復(fù)與調(diào)控工程，金山城市沙灘"人工瀉湖"水生生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物的豐度、生物量和生物多樣性均顯著增長(zhǎng)，如底棲動(dòng)物的平均生物量由修復(fù)前的5.02g/n^增加至修復(fù)后的168.53g/m2，平均密度也由50ind./n^增長(zhǎng)至2338分別ind./m2。魚類生物多樣性也穩(wěn)步提高，表明該"人工瀉湖"水生生態(tài)系統(tǒng)得到明顯修復(fù)與改善，水體富營養(yǎng)化也得到有效控制。權(quán)利要求1.金山城市沙灘“人工瀉湖”水體富營養(yǎng)化的控制方法，包括步驟(1)根據(jù)營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)原理，于金山城市沙灘“人工瀉湖”水體中投放物種，形成立體的物種分布，其中物種投放的先后順序依次為藻類、多毛類、貝類、蝦蟹類和魚類，投放藻類之后過1～2月，再投放大型底棲動(dòng)物多毛類和貝類；選擇10-12月投放蝦蟹類和魚類；(2)檢測(cè)水質(zhì)和水生態(tài)進(jìn)行效果評(píng)估。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化的控制方法，其特征在于所述步驟(1)中的藻類是江蘺苗種9500kg和紅牡丹苗種500kg。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化的控制方法，其特征在于所述步驟(1)中的多毛類是5cm沙蠶100kg。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化的控制方法，其特征在于所述步驟(1)中的貝類是牡蠣4000kg、12cm四角蛤蜊1000kg、lcm菲律賓蛤仔50萬粒、lcm泥蚶2000kg、0.50.8cm縊蟶1000kg和5mm辣螺1000kg。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化的控制方法，其特征在于所述步驟(1)中的蝦蟹類是0.5-5cm脊尾白蝦700kg、0.6-0.8cm刀額新對(duì)蝦170萬尾和II期三疣梭子仔蟹4kg。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金山城市沙灘"人工瀉湖"水體富營養(yǎng)化的控制方法，其特征在于所述步驟(1)中的魚類是15cm大黃魚7萬尾、7cm黑鯛l萬尾、2cm鯔魚ll萬尾和2cm鲅魚ll萬尾。其中，鯔、鯪魚自第一次投放后，再過68個(gè)月后再投放一次。全文摘要本發(fā)明涉及一種金山城市沙灘“人工瀉湖”水體富營養(yǎng)化的控制方法，包括1)根據(jù)營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)原理，于金山城市沙灘“人工瀉湖”水體中投放水生生物，調(diào)控水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，物種投放的先后順序依次為藻類、多毛類、貝類、蝦蟹類和魚類；2)檢測(cè)水質(zhì)和水生生態(tài)進(jìn)行效果評(píng)估。本發(fā)明抑制微型藻類生長(zhǎng)、改善水質(zhì)、提高氮、磷元素在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)比率，使更多營養(yǎng)鹽累積于各營養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者體內(nèi)，從上行效應(yīng)(營養(yǎng)鹽)和下行效應(yīng)(食物鏈)兩方面來控制浮游植物的生長(zhǎng)，達(dá)到控制金山城市沙灘“人工瀉湖”水體富營養(yǎng)化的目標(biāo)。文檔編號(hào)C02F3/32GK101381165SQ20081020119公開日2009年3月11日申請(qǐng)日期2008年10月15日優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日發(fā)明者全為民,施利燕,沈盎綠,陳亞瞿申請(qǐng)人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所