CN100347102C - 利用芦竹抑制藻类生长的方法 - Google Patents
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Abstract
利用芦竹抑制藻类生长的方法，属于水污染控制领域。本发明公开了一种藻类抑制方法，其构思是使芦竹植株释放抑藻化感物质，以达到温和或者强烈的抑藻效果适应不同条件下有害藻类的控制需要。本发明采用以下途径实现对有害藻类的抑制：1)利用水或者有机溶剂提取芦竹植株中抑藻物质。2)将芦竹植株做成捆或者将芦竹切碎装入袋中，放入待处理水体；为了避免芦竹腐烂后大量有机物进入水体形成二次污染且影响水体景观，应适时将芦竹从水体中取出。本发明可应用的水体种类包括湖泊、水库、河流、景观水体或者家庭养鱼池、鱼缸等各种自然水体及人工水体。利用芦竹做藻类抑制剂具有抑藻效果好，材料廉价、易获得、易于控制、生态安全性好等优点。
Description
技术领域
本发明属于水污染控制领域，是一种将芦竹植株进行处理后，作为抑藻新材料对自然水体或者人工水体的藻类达到有效抑制的方法。本发明可应用的水体种类包括湖泊、水库、河流、公园景观水体、家庭景观水体或者家庭养鱼池、鱼缸等各种自然水体及人工水体。
背景技术
水体中氮磷等营养物质超标导致的水体富营养化是引起水环境恶化的重要原因。在富营养化水体中藻类极易爆发性生长形成水华或赤潮现象，威胁水体生态环境、危及饮用水源、破坏旅游景观产业，危害水产养殖业及水体的其他工农业利用功能等。目前已有的抑藻技术中应用最广泛是铜离子(Cu2+)类杀藻剂。虽然此类杀藻剂效果显著，但是由于铜离子在杀灭有害藻类的同时也会杀死水体中其他的水生动植物，使水生生态环境被破坏而丧失生态调节功能；且铜离子在水体中不能自然降解，易在食物链的传递作用下影响生态系统，而生物富集作用导致营养级越高的生物体内蓄积的铜离子浓度越高，因此如果人类食用了体内蓄积了高浓度铜的水生动物，健康将受到严重危害。
发明内容
本发明的目的是开发一种生态安全性好、经济高效、易于利用的藻类抑制方法。
自然环境中可以发现某些特定水生植物种植水域的水质洁净、藻类生长得到有效抑制，目前研究发现藻类受植物体抑制的重要机制是植物体分泌的化感物质对藻类具有化感抑制作用，而化感作用具有完全不同于重金属离子及农药类毒性物质的作用特性，是目前开发“生物农药”的理论基础。
本发明通过大量实验研究和比较发现，大型水生维管束植物——芦竹相比其他水生植物具有繁殖能力强，耐盐碱，生长要求不严格，生物量大的特点，且能够分泌释放含量相对较多的化感物质，并且通过分析鉴定其中含有大量的生物碱类化感物质能够对藻类有强烈的化感抑制作用。本发明的构思是使芦竹植株释放抑藻化感物质达到温和或者强烈的抑藻效果适应不同条件下有害藻类的控制需要，因此，本发明所述方法采用以下技术手段，实现对有害藻类的抑制：(1)利用水或者有机溶剂提取芦竹中抑藻化感物质(其中芦竹要求切碎成4～8cm植段，这一大小的植株其切口总面积较大，能够使抑藻化感物质较短时间内溶出)，再将提取液施入待处理水体。(2)将芦竹植株做成捆(同样需要切碎成4～8cm植株段)或者将芦竹植株切碎装入袋中(切碎细度可以选取50目～300目(较为缓和的抑制效果)或者300目～500目(强烈的抑制效果))，放入待处理水体，利用植株的腐解释放抑藻化感物质。为了避免芦竹腐烂后大量有机物进入水体形成二次污染且影响水体景观，应适时将芦竹从水体中取出。
在本发明中，所述芦竹植株包括活的芦竹植株和收割的芦竹的各部分：地下茎、根、茎、叶、花、果实、种子等；有机溶剂包括乙醇和丙酮；芦竹植株切碎后装入袋中，可以根据需要，采取不同切碎细度，切碎装置可以采用具有50目到500目范围的切割粉碎机。
利用芦竹做藻类抑制剂具有抑藻效果好，材料廉价、易获得、易于控制、生态安全性好等优点。
附图说明
图1为芦竹提取液对藻类生长抑制效果的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来进一步说明本发明。
实施例1
175克芦竹切碎成5cm左右植段，后用500毫升去离子水浸泡4天后过滤。取提取液0，6.67，20，33.3毫升加入200毫升铜绿微囊藻培养液中，抑制结果如图1所示，培养1天后，抑制率分别为0％，54.2％，49.8％，61.8％，可以发现，投入提取液，藻类生长的抑制率均达到50％以上。培养7天后，抑制率分别为0％，79.2％，91.9％，95.5％。
实施例2
0.70公斤芦竹切碎成4cm左右植段，后用2升乙醇提取24小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的57.3％，即抑制率为42.7％；7天后藻密度仅为对照组的19.1％，即抑制率为80.9％；
0.70公斤芦竹切碎成4cm左右植段，后用5升乙醇提取24小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的78.2％，即抑制率为21.8％；7天后藻密度仅为对照组的35.6％，即抑制率为64.4％。
0.70公斤芦竹切碎成5cm左右植段，后用2升乙醇提取48小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的31.3％，即抑制率为68.7％；7天后藻密度仅为对照组的2.2％，即抑制率为97.8％；
0.70公斤芦竹切碎成5cm左右植段，后用5升乙醇提取48小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的53.7％，即抑制率为46.3％；7天后藻密度仅为对照组的23.2％，即抑制率为76.8％；
0.70公斤芦竹切碎成6cm左右植段，后用2升乙醇提取72小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的21.5％，即抑制率为78.5％；7天后藻密度仅为对照组的0％，即抑制率为100％；
0.70公斤芦竹切碎成6cm左右植段，后用5升乙醇提取72小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的38.4％，即抑制率为61.6％；7天后藻密度仅为对照组的0.8％，即抑制率为99.2％；
0.70公斤芦竹切碎成8cm左右植段，后用2升乙醇提取96小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的10.9％，即抑制率为89.1％；7天后藻密度仅为对照组的0％，即抑制率为100％；
0.70公斤芦竹切碎成8cm左右植段，后用5升乙醇提取96小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的29.4％，即抑制率为70.6％；7天后藻密度仅为对照组的0％，即抑制率为100％；
实施例3
0.70公斤芦竹切碎成4cm左右植段，后用2升丙酮提取24小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的54.8％，即抑制率为45.2％；7天后藻密度仅为对照组的22.6％，即抑制率为77.4％；
0.70公斤芦竹切碎成4cm左右植段，后用5升丙酮提取24小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的72.5％，即抑制率为27.5％；7天后藻密度仅为对照组的48.8％，即抑制率为51.2％；
0.70公斤芦竹切碎成5cm左右植段，后用2升丙酮提取48小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的26.7％，即抑制率为73.3％；7天后藻密度仅为对照组的1.6％，即抑制率为98.4％；
0.70公斤芦竹切碎成5cm左右植段，后用5升丙酮提取48小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的48.0％，即抑制率为52.0％；7天后藻密度仅为对照组的15.1％，即抑制率为84.9％；
0.70公斤芦竹切碎成7cm左右植段，后用2升丙酮提取72小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的14.4％，即抑制率为85.6％；7天后藻密度仅为对照组的0％，即抑制率为100％；
0.70公斤芦竹切碎成7cm左右植段，后用5升丙酮提取72小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的28.9％，即抑制率为71.1％；7天后藻密度仅为对照组的0.5％，即抑制率为99.5％；
0.70公斤芦竹切碎成8cm左右植段，后用2升丙酮提取96小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的7.3％，即抑制率为92.7％；7天后藻密度仅为对照组的0％，即抑制率为100％；
0.70公斤芦竹切碎成8cm左右植段，后用5升丙酮提取96小时后，将获得的提取液6.67毫升施入200毫升小球藻培养液，1天后藻密度仅为对照组的18.5％，即抑制率为81.5％；7天后藻密度仅为对照组的0％，即抑制率为100％；
实施例4
将175克芦竹切碎成5cm左右植段，后捆成小捆，放入20升藻类培养液中，自然光照、25℃条件下培养4天后，铜绿微囊藻密度仅为对照组的45.4％，即抑制率为54.6％；培养7天后铜绿微囊藻密度仅为对照组的13.4％。
将175克芦竹切碎成5cm左右植段，后捆成小捆，放入40升藻类培养液中，自然光照、25℃条件下培养4天后，铜绿微囊藻密度仅为对照组的52.7％，即抑制率为47.3％；培养7天后铜绿微囊藻密度仅为对照组的18.1％。
将350克芦竹切碎成5cm左右植段，后捆成小捆，放入20升藻类培养液中，自然光照、25℃条件下培养4天后，铜绿微囊藻密度仅为对照组的35.7％，即抑制率为64.3％；培养7天后铜绿微囊藻密度仅为对照组的5.0％。
将350克芦竹切碎成5cm左右植段，后捆成小捆，放入40升藻类培养液中，自然光照、25℃条件下培养4天后，铜绿微囊藻密度仅为对照组的44.8％，即抑制率为55.2％；培养7天后铜绿微囊藻密度仅为对照组的10.5％。
为避免芦竹植物体腐烂后溶出物质引起水质色度及二次富营养化问题，应在浸泡后两个星期内适时取出。
将175克芦竹切碎成5cm左右植段，后捆成5捆，放入一个装有被污染的湖水、面积为2平方米的水槽内，水体中藻类主要是铜绿微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻、颤藻，初始藻密度为7.3×106个/升。培养4天后藻密度降了43.2％，7天后降低了76.8％。将700克芦竹放入上述水体中，培养4天后藻密度降了56.3％，7天后降低了89.0％。将1.5千克芦竹放入上述水体中，培养4天后藻密度降了60.7％，7天后降低了93.9％。应该注意：芦竹量不要取太多，浸泡一段时间后其中的物质溶出造成水色变深，影响美观；扎捆芦竹不可太过致密，保证浸没水中后化感抑藻物质能够得到释放。
另外，对于实际水域情况，可将芦竹植株切断成4～8cm的植株段后，单捆捆扎成直径在4～6cm范围的植株捆，根据使用芦竹植株抑藻的水域的面积，来选择将不同数目的单捆植株进一步捆扎，两两扎牢形成一大捆，防止植株捆放入水体后散开，影响投入达到效果后的取出过程，同时由于芦竹植株切断后的长度较短，在扎捆后投入时应该将植株切面直接接触水面，使扎捆植株尽可能增大与水面的接触面积，保证抑藻效果。使用芦竹植株抑藻时，植株捆的捆径及单捆数应该根据投入的水域的面积来确定，一般水域面积越大，单捆植株数应该越多，扎捆直径也可以适当增大，一般不要超过1m，方便植株捆的制作及使用。
实施例5
将35克切碎的芦竹叶(其粉碎细度达为50目左右)，装入透水性良好的袋中，放入2升藻类培养液中，自然光照、25℃条件下培养3天后，小球藻密度为对照组的26.0％，即抑制率为74.0％；7天后降低了98.3％。将45克切碎的芦竹叶放入上述水体，相同条件培养3天，藻密度降低了83.2％；7天后降低了99.5％。90克切碎的芦竹叶放入上述水体后，相同条件培养3天，藻密度降低了95.1％。
将35克切碎的芦竹叶(其粉碎细度达为150目左右)，装入透水性良好的袋中，放入4升藻类培养液中，自然光照、25℃条件下培养3天后，小球藻密度为对照组的46.3％，即抑制率为53.7％；7天后降低了81.8％。将45克切碎的芦竹叶放入上述水体，相同条件培养3天，藻密度降低了65.4％；7天后降低了83.5％。90克切碎的芦竹叶放入上述水体后，相同条件培养3天，藻密度降低了82.2％。
将35克切碎的芦竹叶(其粉碎细度达300目即细胞壁破碎程度)，装入透水性良好的袋中，放入2升藻类培养液中，自然光照、25℃条件下培养3天后，小球藻密度为对照组的6.3％，即抑制率为93.7％；将45克同样方式处理的芦竹叶放入上述水体，相同条件培养3天，藻密度降低了99.1％；90克同样方式处理的芦竹叶放入上述水体后，相同条件培养3天，藻密度降低100％。
将35克切碎的芦竹叶(其粉碎细度达达500目)，装入透水性良好的袋中，放入4升藻类培养液中，自然光照、25℃条件下培养3天后，小球藻密度为对照组的14.6％，即抑制率为85.4％；将45克同样方式处理的芦竹叶放入上述水体，相同条件培养3天，藻密度降低了93.5％；90克同样方式处理的芦竹叶放入上述水体后，相同条件培养3天，藻密度降低100％。
应该注意：切碎的芦竹叶不要取太多，浸泡一段时间后其中的物质溶出造成水色变深，影响美观；切碎的芦竹叶的细度直接影响抑藻效果，如不需要有太过强烈的抑制效果，应该选取50目的切碎细度，使植株释放的化感物质缓慢达到抑制效果；上述切碎粉末的填装袋应该为致密材料制成，如尼龙袋，其孔径范围应保证50～500目的粉末材料不致于漏出袋外；以上芦竹植株选用芦竹的地下茎、根、茎、叶、花、果实或种子中的一种或几种，但芦竹叶效果最好。
Claims (8)
1.利用芦竹抑制藻类生长的方法，其特征在于：以芦竹植株为原料，通过去离子水或有机溶剂浸泡提取、植株捆绑或切碎后袋装施入方式，将芦竹植株中的抑藻化感物质释放到待处理水体中，以抑制待处理水体中的藻类生长。
2.根据权利要求1所述的利用芦竹抑制藻类生长的方法，其特征在于：采用植株捆绑或切碎后袋装施入方式时，在藻类得到控制之后，取出捆绑植株及袋装的切碎粉末，以防止植物体本身有机物质溶出导致水体二次富营养化。
3.根据权利要求1所述的利用芦竹抑制藻类生长的方法，其特征在于，采用去离子水或有机溶剂浸泡提取芦竹植株方式进一步包括如下步骤：将芦竹植株切断成4～8cm的植株段，使芦竹植株的切口增大，以使抑藻化感物质在较短时间内溶出。
4.根据权利要求1所述的利用芦竹抑制藻类生长的方法，其特征在于，采用芦竹植株捆绑后施入方式抑藻进一步包括如下步骤：将芦竹植株切断成4～8cm的植株段，使芦竹植株的切口增大，以使抑藻化感物质在较短时间内溶出。
5.根据权利要求1或4所述的利用芦竹抑制藻类生长的方法，其特征在于，采用芦竹植株捆绑后施入方式抑藻进一步包括如下步骤：将芦竹植株切断成4～8cm的植株段后，单捆捆扎成直径在4～6cm范围的植株捆，根据使用芦竹植株抑藻的水域的面积，来选择将不同数目的单捆植株进一步捆扎，两两扎牢形成一大捆，并将植株切面直接接触水面，使扎捆植株尽可能增大与水面的接触面积，保证抑藻效果。
6.根据权利要求1所述的利用芦竹抑制藻类生长的方法，其特征在于，采用芦竹植株切碎后袋装施入抑藻方式进一步包括如下步骤：将芦竹植株切碎成细度为50目～300目的植株粉末。
7.根据权利要求1所述的利用芦竹抑制藻类生长的方法，其特征在于，采用芦竹植株切碎后袋装施入抑藻方式进一步包括如下步骤：将芦竹植株切碎成细度为300目～500目的植株粉末。
8.根据权利要求1所述的利用芦竹抑制藻类生长的方法，其特征在于：所述芦竹植株选用芦竹的地下茎、根、茎、叶、花、果实或种子中的一种或几种。
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