環(huán)保酵素在防治湖泊藻類水華危害方面的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水體環(huán)境生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種環(huán)保酵素在防治湖泊藻類 水華危害方面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 湖泊是農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)以及生活用水的主要水源，也具有維持生物多樣性、調(diào)節(jié)氣 候、蓄納洪水、調(diào)節(jié)地表徑流、凈化水質(zhì)等功能。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口不斷 增加，工農(nóng)業(yè)廢水、生活污水排放量的不斷增長(zhǎng)，大量營(yíng)養(yǎng)物持續(xù)入湖，富營(yíng)養(yǎng)湖泊的占比 逐年升高，藻類異常增殖頻繁，形成水華。湖泊水華的優(yōu)勢(shì)藻類一般為藍(lán)藻、綠藻和硅藻， 其中微囊藻屬水華在富營(yíng)養(yǎng)與超富營(yíng)養(yǎng)湖泊中最常見(jiàn)，綠藻一般在中富營(yíng)養(yǎng)湖泊易成為優(yōu) 勢(shì)藻，硅藻水華一般出現(xiàn)在春秋季的中富營(yíng)養(yǎng)湖泊中。水華爆發(fā)引起水體溶解氧量迅速下 降，水質(zhì)惡化，尤其微囊藻水華時(shí)藻類代謝釋放的有毒物質(zhì)可致魚類及其他水生生物大量 死亡，水華爆發(fā)是水體富營(yíng)養(yǎng)化和水生態(tài)環(huán)境惡化的重要特征。因此，尋找一種新型、高效、 節(jié)能環(huán)保的抑制藻類異常增殖的方法對(duì)治理湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和修復(fù)健康水生態(tài)系統(tǒng)具有重 大意義。
[0003] 常規(guī)藻類水華治理的措施有物理手段、化學(xué)手段和生物手段。物理手段以藻類的 攔截、濃縮和抽提離湖為主，化學(xué)手段為添加化學(xué)合成的絮凝劑，生物手段一般以魚控藻、 水生植被控藻、微生物制劑控藻為主。其中化學(xué)手段的應(yīng)用存在二次污染及費(fèi)用昂貴的局 限已較少在大型湖泊應(yīng)用。現(xiàn)階段較為有效的水華治理是在適合的湖灣區(qū)域采用物理手段 除藻，結(jié)合微生物制劑投加等綜合技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到抑制藻類大規(guī)模爆發(fā)的目的。但微生物 制劑始終存在外來(lái)微生物對(duì)土著微生物生態(tài)入侵等生態(tài)威脅，湖泊水環(huán)境在嚴(yán)格人為可控 的條件下進(jìn)行，且具有投放次數(shù)多，培養(yǎng)微生物費(fèi)用高等缺陷。目前開發(fā)對(duì)湖泊水生態(tài)系統(tǒng) 干擾小，無(wú)生態(tài)威脅，除藻效率高的純植物抑制劑成為生物制劑抑藻最具前景的方向。
[0004] 環(huán)保酵素以新鮮蔬菜、水果為原料，經(jīng)水發(fā)酵的純植物制劑，已被廣泛應(yīng)用于食品 和保健品中，但在水體富營(yíng)養(yǎng)化治理方面的應(yīng)用極少。環(huán)保酵素的生產(chǎn)創(chuàng)造性將液態(tài)深層 發(fā)酵技術(shù)與固態(tài)發(fā)酵技術(shù)結(jié)合，利用廢棄生物質(zhì)做原料，通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)酶活很高的環(huán)保活 性酶素。作為藻類水華抑制劑的應(yīng)用的創(chuàng)新性突出體現(xiàn)在原料來(lái)源、溫度范圍適應(yīng)廣，不需 添加菌劑等多方面。同時(shí)環(huán)保酵素整個(gè)制作流程中無(wú)廢水、廢物排出，原料全部轉(zhuǎn)化為活性 酶素產(chǎn)品及還田廢料。
[0005]目前極少有關(guān)于環(huán)保酵素對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊藻類水華爆發(fā)抑制方面的應(yīng)用研究。本 發(fā)明人深入研究了環(huán)保酵素的理化性質(zhì)特點(diǎn)，及其對(duì)藍(lán)藻中微囊藻屬的銅綠微囊藻、綠藻 的四尾柵藻、硅藻的喙頭舟形藻增殖的抑制作用，旨在利用廢棄農(nóng)業(yè)作物制成的純植物制 劑的環(huán)保酵素，一方面有助于探討環(huán)保酵素理化性質(zhì)對(duì)藻類抑制作用的機(jī)理，另一方面也 對(duì)日益引起重視的湖泊藻類水華危害的防治提供新的應(yīng)用思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保酵素在防治湖泊藻類水華危害方面的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的目的還在于提供一種環(huán)保酵素在制備藻華抑制劑方面的應(yīng)用。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種環(huán)保酵素在防治湖 泊藻類水華危害方面的應(yīng)用。
[0009] 其中，所述環(huán)保酵素具有抑制因藻類增殖引起TN異常升高的作用；或者，所述環(huán) 保酵素具有抑制因藻類增殖引起PH異常升高的作用；或者，所述環(huán)保酵素具有在藻類增殖 作用下改善水體環(huán)境水質(zhì)的作用。
[0010] 作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種環(huán)保酵素在制備藻華抑制劑方面 的應(yīng)用，其中所述環(huán)保酵素通過(guò)將水果和/或蔬菜，以及水、糖類，按比例放入密閉容器中 發(fā)酵而制備。
[0011] 其中，所述藻類為銅綠微囊藻、四尾柵藻和/或喙頭舟形藻。
[0012] 基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的環(huán)保酵素在防治湖泊藻類水華危害方面的應(yīng)用 具有如下有益效果：通過(guò)對(duì)環(huán)保酵素的制備過(guò)程及對(duì)其理化性質(zhì)的分析表明，以環(huán)保酵素 為主體的藻華抑制劑具有抑制藻類生長(zhǎng)的顯著作用，有助于水生生態(tài)環(huán)境的凈化和水體自 身的恢復(fù)，對(duì)水質(zhì)有很好的改良作用；此外，本發(fā)明的環(huán)保酵素/藻華抑制劑的制備方法簡(jiǎn) 單、成本低廉、易于工業(yè)化操作，還可以避免出現(xiàn)二次污染。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1A、1B均為未預(yù)處理的環(huán)保酵素的SEM圖，其中圖IA為水果酵素，圖IB為蔬菜 酵素；
[0014] 圖2A、2B均為離心分離后的環(huán)保酵素的SEM圖，其中圖2A為水果酵素，圖2B為蔬 菜酵素；
[0015] 圖3為本發(fā)明的水果酵素的EDX圖；
[0016] 圖4為本發(fā)明的蔬菜酵素的EDX圖；
[0017] 圖5為本發(fā)明的水果酵素的FI-IR譜圖；
[0018] 圖6為本發(fā)明的蔬菜酵素的FI-IR譜圖；
[0019] 圖7為本發(fā)明的水果酵素與蔬菜酵素的對(duì)比紅外譜圖；
[0020] 圖8A-8F分別為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第1、3、5、7、9、11天時(shí)的培養(yǎng)基照片；
[0021] 圖9為本發(fā)明不同濃度酵素對(duì)藻密度的影響曲線圖；
[0022] 圖10為本發(fā)明不同濃度酵素對(duì)pH值的影響曲線圖；
[0023] 圖11為本發(fā)明不同濃度酵素對(duì)總氮的影響曲線圖；
[0024] 圖12為本發(fā)明不同濃度酵素對(duì)四尾柵藻生長(zhǎng)的抑制柱狀圖；
[0025] 圖13為本發(fā)明不同濃度環(huán)保酵素對(duì)四尾柵藻培養(yǎng)液pH值的改善作用柱狀圖；
[0026] 圖14為本發(fā)明不同濃度酵素對(duì)喙頭舟形藻生長(zhǎng)的抑制作用柱狀圖；
[0027] 圖15為本發(fā)明不同濃度環(huán)保酵素對(duì)喙頭舟形藻培養(yǎng)液pH值的改善作用柱狀圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0029] 本發(fā)明公開了一種環(huán)保酵素為主體的藻華抑制劑，由水果或蔬菜與水、糖類按照 一定比例發(fā)酵制成，其中由水果和水制備的環(huán)保酵素稱為水果酵素，由蔬菜和水制備的環(huán) 保酵素稱為蔬菜酵素。
[0030] 本發(fā)明中水果酵素的原料由多種水果的果皮、果肉等組成，優(yōu)選例如由三種水果 的廢棄部分構(gòu)成，例如為1/3蘋果皮、1/3香蕉皮和1/3橙子皮；蔬菜酵素的原料由多種蔬 菜的莖、葉等部分組成，優(yōu)選例如由三種蔬菜的廢棄部分構(gòu)成，例如為1/3生菜、1/3白菜和 1/3空心菜。
[0031] 水可以采用天然水體中的水，例如湖水、河水等淡水；優(yōu)選采用經(jīng)過(guò)過(guò)濾的湖水， 作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，例如采用北京玉淵潭公園經(jīng)〇. 45 μ m混纖膜過(guò)濾的湖水。
[0032] 糖類可以采用常用的糖，例如紅糖、葡萄糖等。
[0033] 本發(fā)明的環(huán)保酵素可以按照水果/蔬菜：湖水：糖類=1 : 2-4 : 8-12的體積 比放入帶蓋密閉80L塑料容器中發(fā)酵3-6個(gè)月。自開始發(fā)酵之日起一周后每天開蓋放氣2 小時(shí)，自開始發(fā)酵之日起2個(gè)月后密閉靜置保存直至3個(gè)月發(fā)酵結(jié)束，用40目網(wǎng)篩過(guò)濾，取 濾后清液制備為水果/蔬菜酵素。
[0034] 對(duì)上述制備的環(huán)保酵素的理化性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，如圖1A-15所示，主要包括環(huán) 保酵素的掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)表征、元素組成分析、傅里葉紅外光譜（FI-IR)、pH值、密度和 固含量。
[0035] 如圖1A、1B、2A、2B所示，對(duì)環(huán)保酵素進(jìn)行掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)表征分析表明，其中 水果酵素和蔬菜酵素的微觀形態(tài)有很大不同。水果酵素為類球形顆粒，表面有不規(guī)則的缺 陷，顆粒長(zhǎng)約Iy m，寬約0.8 μ m。蔬菜酵素為類球形顆粒，顆粒表面為層狀結(jié)構(gòu)，顆粒內(nèi)部 可以看到團(tuán)聚在一起的粒徑較小的顆粒，顆粒長(zhǎng)約13. 3 μm，寬約8. 2 μm。蔬菜酵素的顆粒 遠(yuǎn)大于水果酵素。
[0036] 如圖3、4所示，環(huán)保酵素的掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)表征及EDX分析表明，水果酵素中， C : 0 : N的摩爾比約為12 : 9 : 4,蔬菜酵素中C : 0 : N的摩爾比約為6 : 7 : 1。
[0037] 環(huán)保酵素的元素組成分析表明，兩種酵素的元素構(gòu)成為：水果酵素為C39H 68O25N4, 蔬菜酵素為C38H68O 26N5。結(jié)果如下表所示：
[0040] 如圖5、6所示，傅里葉紅外光譜（FI-IR)分析表明，水果酵素在2926. 81cm 1和 2851. 99cm 1處的吸收峰歸屬于-CH 2_伸縮振動(dòng)的特征峰，1384. 37cm 1處的吸收峰歸屬 于-CH3彎曲振動(dòng)的特征峰。163