專利名稱：一種大型底棲生物和沉水植物聯(lián)合調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，涉及一種湖泊河流水體的生物修復(fù)方法，尤其是 一種大型底棲生物和沉水植物聯(lián)合調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)湖泊、水庫(kù)和江河富營(yíng)養(yǎng)化情況日趨嚴(yán)重，在20世紀(jì)80年代，我國(guó)大多數(shù)湖 泊就已經(jīng)處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，占調(diào)查面積的91. 8%，貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊占3. 2%，富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖 泊占5. 0% ；僅隔10年時(shí)間，貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊大多向中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊過(guò)渡，貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊 所占評(píng)價(jià)面積比例從3. 2%迅速降低到0. 53%，中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊向富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過(guò)渡，富營(yíng) 養(yǎng)化湖泊所占評(píng)價(jià)面積比例從5. 0%劇增到55. 01%，因此，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化在中國(guó)已是一個(gè) 突出的環(huán)境問題。中國(guó)的湖泊環(huán)境非常脆弱，主要表現(xiàn)在湖泊中營(yíng)養(yǎng)鹽背景濃度異常高，營(yíng) 養(yǎng)鹽來(lái)源多，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)展迅速，以及許多城市湖泊已處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。富營(yíng)養(yǎng)化使 水質(zhì)惡化，水生生物種類減少，生物多樣性受到破壞，發(fā)生水質(zhì)變臭、水華等后果，嚴(yán)重影響 人類的生產(chǎn)和生活。因此必須采取措施進(jìn)行預(yù)防和綜合治理，以降低危害，減緩富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn) 程，使水質(zhì)趨向好轉(zhuǎn)。
目前控制湖泊等富營(yíng)養(yǎng)化水平得主要方式是采用控制內(nèi)源營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放和外源 營(yíng)養(yǎng)鹽的流入，即通過(guò)物理和化學(xué)方法。物理方法包括底泥清淤、底泥覆蓋、引水稀釋、機(jī)械 除藻等，物理方法不僅成本較高，而且往往治標(biāo)不治本。化學(xué)方法包括，化學(xué)藥劑殺藻，加 入石灰脫氮，加入鐵鹽促進(jìn)磷沉淀，但化學(xué)方法通常容易造成二次污染，造成生態(tài)環(huán)境的破 壞，不能從根本上解決富營(yíng)養(yǎng)化問題。
生物方法有著物理和化學(xué)方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)，主要優(yōu)勢(shì)在于低投資、低能耗、 處理過(guò)程與自然生態(tài)系統(tǒng)有更大的相容性、可持續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)。目前的富營(yíng)養(yǎng)化生物調(diào)控局 限于模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)際實(shí)施過(guò)程中往往只注重一種生物單獨(dú)進(jìn)行，缺少多種生物組合進(jìn)行聯(lián) 合調(diào)控。大型底棲生物在水生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量循環(huán)中有著重要地位，具有較強(qiáng)的耐污和 濾食能力，能有效地吸收水體中的N、P和重金屬成分，對(duì)水體中的藻類、有機(jī)碎屑、無(wú)機(jī)顆 粒有著很好的凈化作用，能夠明顯改善水質(zhì)。沉水植物由于完全水生的特點(diǎn)，與水的關(guān)系最 為密切，占據(jù)著水域生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵界面，是整個(gè)水生生物群落的重要組成部分，對(duì)于河流 以及湖泊生產(chǎn)力以及生物地球化學(xué)循環(huán)具有重要的作用，沉水植物對(duì)水體的凈化能力也強(qiáng) 于漂浮植物和梃水植物。沉水植物在湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重建與恢復(fù)中起著關(guān)鍵的作用，沉水 植物恢復(fù)后，水體透明度提高，溶氧增加，N、P及浮游植物都明顯降低，原生動(dòng)物多樣性顯著 增加，重建沉水植物是富營(yíng)養(yǎng)化淺水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的重要環(huán)節(jié)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種大型底棲生物和沉水植物 聯(lián)合調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化方法，該方法通過(guò)投放大型底棲生物和種植沉水植物降低水體的富營(yíng)養(yǎng) 化水平，豐富水體生物多樣性，修復(fù)被破壞的生態(tài)系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是
—種大型底棲生物和沉水植物聯(lián)合調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化方法，包括如下步驟
(1)選擇相應(yīng)的進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)控的水體，并根據(jù)水體的水文特征、富營(yíng)養(yǎng)化水平 以及相應(yīng)水域的水生生物群落特征劃分具體功能區(qū)域；
(2)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)，定期檢測(cè)水體的理化指標(biāo)包括營(yíng)養(yǎng)鹽水平、水溫、溶氧、透明 度、PH，以及浮游植物、浮游動(dòng)物指標(biāo)；
(3)選擇適合相應(yīng)水體的大型底棲生物，包括背角無(wú)齒蛘、圓頂珠蛘、三角帆蛘、 中華園田螺、梨形環(huán)棱螺、方形環(huán)棱螺，以及耳蘿卜螺、橢圓蘿卜螺、靜水椎實(shí)螺、小土蝸；
(4)根據(jù)富氧化水平投放大型底棲生物，投放密度為10-200g/m3 ；
(5)選擇適合相應(yīng)水體的沉水植物，所述沉水植物包括狐尾藻、金魚藻、菹草、篦齒 眼子菜、輪葉黑藻；
(6)種植沉水植物，沉水植物的種植密度為1-100株/m3。
(7)打撈大型底棲生物和水生植物；
(8)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)；
(9)重復(fù)步驟(3)-(8)。
而且，所述步驟(1)中水體包括河流，湖泊，水庫(kù)，池塘、河口，所述特征包括水的 深度、水的溫度、PH、水的流速、N, P等營(yíng)養(yǎng)鹽水平，以及風(fēng)速、藻類的種類和數(shù)量、土著生物 的種類及數(shù)量相近的區(qū)域作為一個(gè)調(diào)控區(qū)，該調(diào)控區(qū)的功能區(qū)域面積要滿足大型底棲生物 和沉水植物的生長(zhǎng)并能形成穩(wěn)定的群落。
而且，所述步驟中根據(jù)富氧化水平投放大型底棲生物的方法是水體處于重 度富營(yíng)養(yǎng)化水平，投放密度為100-200g/m3 ；中度富營(yíng)養(yǎng)化水平為50-100g/m3 ；輕度富營(yíng)養(yǎng) 化水平為10-50g/m3。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
1、本發(fā)明將底棲生物和沉水植物引入到富營(yíng)養(yǎng)化水體中，通過(guò)大型底棲生物的濾 食和凝絮作用降低水體中的顆粒物和營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度，抑制藻類的過(guò)渡生長(zhǎng)，提高水體透明 度，提升水生植物的光合作用能力，提高水生植物的初級(jí)生產(chǎn)力水平。
2、本發(fā)明利用沉水植物吸收水中的營(yíng)養(yǎng)鹽，增加水中溶氧和抑制藻類過(guò)度生長(zhǎng)； 同時(shí)沉水植物能夠?yàn)榈讞锏纳婧头敝程峁┯欣纳鷳B(tài)環(huán)境，為整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù) 和構(gòu)建提供基本條件。
3、本發(fā)明通過(guò)大型底棲生物和沉水植物的相互作用，聯(lián)合降低水體富營(yíng)養(yǎng)化水 平，抑制藻類過(guò)度生長(zhǎng)，增加水體生物多樣性，逐步恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)，并通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的 食物鏈將營(yíng)養(yǎng)鹽逐級(jí)吸收到生物體內(nèi)，通過(guò)對(duì)食物鏈高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物及其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)級(jí)生物的 直接捕獲，將營(yíng)養(yǎng)鹽轉(zhuǎn)移出水體，并且能夠帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)良性循 環(huán)和自凈。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明；下述實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的， 不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
一種大型底棲生物和沉水植物聯(lián)合調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化方法，包括如下步驟
(1)選擇相應(yīng)的進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)控的水體，該水體包括河流，湖泊，水庫(kù)，池塘、 河口等，并根據(jù)水體的水文特征、富營(yíng)養(yǎng)化水平以及相應(yīng)水域的水生生物群落特征劃分具 體功能區(qū)域，這些特征包括水的深度、水的溫度、pH、水的流速、N, P等營(yíng)養(yǎng)鹽水平，以及風(fēng) 速、藻類的種類和數(shù)量、土著生物的種類及數(shù)量相近的區(qū)域作為一個(gè)調(diào)控區(qū)，該調(diào)控區(qū)的功 能區(qū)域面積要滿足大型底棲生物和沉水植物的生長(zhǎng)并能形成穩(wěn)定的群落。
(2)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)，定期檢測(cè)水體的營(yíng)養(yǎng)鹽水平、水溫、溶氧、透明度、PH等理化指 標(biāo)以及浮游植物、浮游動(dòng)物等生物指標(biāo)。
(3)選擇適合相應(yīng)水體的大型底棲生物，選擇耐污染、凈化能力強(qiáng)的土著底棲生 物，包括背角無(wú)齒蛘、圓頂珠蛘、三角帆蛘等雙殼類，中華園田螺、梨形環(huán)棱螺、方形環(huán)棱螺 等田螺科，以及耳蘿卜螺、橢圓蘿卜螺、靜水椎實(shí)螺、小土蝸等椎實(shí)螺科的軟體動(dòng)物。
(4)投放大型底棲生物，投放方式包括直接投放、籠式等，投放密度為10-200g/m3， 結(jié)合檢測(cè)的水質(zhì)理化和生物指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，大型底棲生物的投放密度隨著水體營(yíng)養(yǎng)鹽水平 和富營(yíng)養(yǎng)化水平降低而減小，水體處于重度富營(yíng)養(yǎng)化水平，投放密度為100-200g/m3，中度 富營(yíng)養(yǎng)化水平為50-100g/m3，輕度富營(yíng)養(yǎng)化水平為10-50g/m3。通過(guò)大型底棲生物的濾食和 凝絮作用降低水體中的顆粒物和營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度，抑制藻類的過(guò)渡生長(zhǎng)，提高水體透明度，提 升水生植物的光合作用能力，提高水生植物的初級(jí)生產(chǎn)力水平。
(5)選擇適合相應(yīng)水體的沉水植物，所述沉水植物為耐污染、營(yíng)養(yǎng)鹽去除能力強(qiáng)的 土著沉水植物，包括狐尾藻、金魚藻、菹草、篦齒眼子菜、輪葉黑藻等。利用沉水植物吸收水 中的營(yíng)養(yǎng)鹽，增加水中溶氧和抑制藻類過(guò)度生長(zhǎng)。同時(shí)沉水植物能夠?yàn)榈讞锏纳婧?繁殖提供有利的生態(tài)環(huán)境，能夠?yàn)檎麄€(gè)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和構(gòu)建提供基本條件。
(6)種植沉水植物，沉水植物的種植密度為1-100株/m3。
(7)打撈大型底棲生物和水生植物，包括根據(jù)底棲生物和沉水植物種群的生長(zhǎng)周 期和生長(zhǎng)狀況對(duì)沉水植物和底棲生物的捕獲、更新和投放密度的改變(根據(jù)水質(zhì)指標(biāo))。 大型底棲生物蛘、螺類可供人食用，生長(zhǎng)到一定周期可以進(jìn)行捕獲，并投放新的幼齡底棲生 物，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，一些沉水植物同樣具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
(8)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)；
(9)重復(fù)步驟(3) _(8)。
本方法調(diào)控效果能夠達(dá)到水體清澈見底、水質(zhì)主要富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)可以達(dá)到國(guó)家地 表水三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)藻類、總氮、總磷和COD的去除率分別為30-70%，60-90%，50-90%， 40-80%。
下面以白洋淀馬堡村杜家淀靠近岸邊的封閉水域?yàn)槔M(jìn)行本發(fā)明的具體描述
(1)白洋淀馬堡村杜家淀杜家靠近岸邊的封閉水域；
(2)選擇水體面積7200m2，平均水深lm，透明度10cm，總氮2. 79mg/L,總磷 0. 13mg/L,葉綠素 a 含量 52. 32mg/m3，COD :88. 16mg/L。
(3)水體原來(lái)的土著底棲生物以圓頂珠蛘為主，沉水植物以金魚藻為主，調(diào)控前很 少見到沉水植物和大型底棲生物。
(4) 2009年4月，選擇耐污染的底棲生物圓頂珠蛘，投放圓頂珠蛘180g/m3 ；
(5) 2009年4月，選擇沉水植物金魚藻為投放對(duì)象，金魚藻30株/m3 ；
(6)種植沉水植物金魚藻；5
(7) 2009年7月份捕獲圓頂珠蛘和金魚藻，使圓頂珠蛘的密度降為約90g/m3，金魚 藻的密度降為10株/m3，此時(shí)水質(zhì)指標(biāo)透明度60cm，總氮1. 34mg/L,總磷0. 06mg/L,葉綠 素 a 含量 20. 32mg/m3，COD 48. 16mg/L。
(8)檢測(cè)水質(zhì)2個(gè)月后水質(zhì)指標(biāo)透明度80cm，總氮0. 64mg/L,總磷0. 02mg/L,葉 綠素a含量15. 32mg/m3,C0D :18. 16mg/L。2009年10月份之后，金魚藻有衰亡現(xiàn)象，打撈出死亡的金魚藻。
權(quán)利要求
1.一種大型底棲生物和沉水植物聯(lián)合調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化方法，其特征在于包括如下步驟(1)選擇相應(yīng)的進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)控的水體，并根據(jù)水體的水文特征、富營(yíng)養(yǎng)化水平以及 相應(yīng)水域的水生生物群落特征劃分具體功能區(qū)域；(2)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)，定期檢測(cè)水體的理化指標(biāo)包括營(yíng)養(yǎng)鹽水平、水溫、溶氧、透明度、pH， 以及浮游植物、浮游動(dòng)物指標(biāo)；(3)選擇適合相應(yīng)水體的大型底棲生物，包括背角無(wú)齒蛘、圓頂珠蛘、三角帆蛘、中華 園田螺、梨形環(huán)棱螺、方形環(huán)棱螺，以及耳蘿卜螺、橢圓蘿卜螺、靜水椎實(shí)螺、小土蝸；(4)根據(jù)富氧化水平投放大型底棲生物，投放密度為10-200g/m3；(5)選擇適合相應(yīng)水體的沉水植物，所述沉水植物包括狐尾藻、金魚藻、菹草、篦齒眼子 菜、輪葉黑藻；(6)種植沉水植物，沉水植物的種植密度為1-100株/m3。(7)打撈大型底棲生物和水生植物；(8)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)；(9)重復(fù)步驟(3)-(S)0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型底棲生物和沉水植物聯(lián)合調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化方法，其特征在 于所述步驟(1)中水體包括河流，湖泊，水庫(kù)，池塘、河口，所述特征包括水的深度、水的 溫度、PH、水的流速、N，P等營(yíng)養(yǎng)鹽水平，以及風(fēng)速、藻類的種類和數(shù)量、土著生物的種類及數(shù) 量相近的區(qū)域作為一個(gè)調(diào)控區(qū)，該調(diào)控區(qū)的功能區(qū)域面積要滿足大型底棲生物和沉水植物 的生長(zhǎng)并能形成穩(wěn)定的群落。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型底棲生物和沉水植物聯(lián)合調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化方法，其特征 在于所述步驟(4)中根據(jù)富氧化水平投放大型底棲生物的方法是水體處于重度富營(yíng)養(yǎng) 化水平，投放密度為100-200g/m3 ；中度富營(yíng)養(yǎng)化水平為50-100g/m3 ；輕度富營(yíng)養(yǎng)化水平為 10-50g/m3o
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型底棲生物和沉水植物聯(lián)合調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化方法，包括以下步驟(1)選擇相應(yīng)的進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)控的水體；(2)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)；(3)選擇適合相應(yīng)水體的大型底棲生物；(4)投放大型底棲生物；(5)選擇適合相應(yīng)水體的沉水植物；(6)種植沉水植物；(7)打撈底棲生物和水生植物；(8)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)；(9)重復(fù)步驟(3)-(8)。本發(fā)明通過(guò)大型底棲生物和沉水植物的聯(lián)合作用，抑制藻類過(guò)度生長(zhǎng)，降低富營(yíng)養(yǎng)化水體的營(yíng)養(yǎng)鹽水平，增加水體生物多樣性，逐步恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)食物鏈高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物及其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的直接捕獲，將營(yíng)養(yǎng)鹽轉(zhuǎn)移出水體，并能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)和自凈。
文檔編號(hào)C02F3/32GK102040284SQ20101053368
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者劉錄三, 劉清岱, 王玉榮, 陳勉華 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)