CN101331849B - 江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法 - Google Patents

Abstract

一种江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法。所述的对富营养化围隔海区的生态修复方法主要由如下操作步骤：采集江蓠苗种，江蓠苗种运输，海区驯化，在富营养化海区筑坝围海，隔断外海潮流，进行生态修复。在富营养化的海区中大规模栽培的江蓠引入、养殖后，可大量吸收水体中过量的溶解态营养盐供其自身生长，同时可以抑制单细胞藻类爆发性生长，还可吸附泥沙，再收获江蓠从而将水体中的营养物质转移出污染系统，改善水质、修复海域生态，经生态修复后的水体再与外界交换，达到缓解和消除海域富营养化的目的，逐步实现去富营养化，同时产生较高的经济价值。本发明适合于对富营养化围隔海区进行生态修复。

Description

江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法

技术领域：

本发明涉及一种对海域富营养化的生态修复方法，特别是涉及一种江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法。

背景技术：

富营养化一直是长江口外海域、浙江中南部等近岸海域严重的生态问题，富营养化较为严重的区域包括沿海的养殖密集区和重点排污口、水体交换不良的港湾等近岸水域。

近岸海域富营养化形成，造成水质富营养化的污染源主要来自工业、农业和生活污水等陆地污染源。值得注意的是，沿海的养殖密集区和重点排污口、水体交换不良的港湾等近岸水域发生小规模赤潮的概率较大。我国进入海洋环境污染物中陆源入海污染物约占90％，其余来自近岸养殖、海上航运、海上石油、天然气开发、海上倾废以及大气沉降等。以长江为例，对长江河口及其邻近海区的有机质与营养盐的调查结果表明：长江输送入海的活性磷酸盐平均为每年6.0×10⁶t·a^-1，平均浓度为0.015～0.016mg·L^-1，颗粒态有机磷若按5％氧化率估算，则生物可利用磷为每年5.7×10³t·a^-1；长江输送入海的平均溶解态无机氮的量为3.1×10⁵t·a^-1，其中NO₃-N占70％，NO₂-N占1.5％，NH₄-N占28.5％。根据国家海洋环境监测中心提供的海洋环境质量年度公报显示，2004和2005年由长江、珠江、黄河等主要河流携带入海的污染物总量分别为1,145×10⁴t和1,071×10⁴t，分别比2003年增加84.7％和72.7％。

上海金山区杭州湾北岸，钱塘江入海口，是长江冲淡水、钱塘江河水与东海外海水的交汇处，受钱塘潮影响，又受长江、钱塘江径流下泄和东海外海水的顶托，产生了混合，切变形成紊流，羽状锋，浑浊带等多种复杂的水文现象。加上长江、钱塘江径流和东海外海水势力存在着明显的季节变化，使整个水域环境相对较为复杂。水域独特的地理环境条件成为多种鱼、虾、蟹类的繁殖、肥育及仔幼鱼的生长场所。长江口水域又是海淡水间降海溯河性鱼类的通道，生长栖息着咸淡水混合鱼类、降海溯河性鱼类，其中有些是重要经济鱼种，有些是国家珍稀保护鱼类，还有不少是养殖苗种资源，在渔业上是一个重要的生态经济水域。随着沿江经济的快速发展、人口的剧增，城市生活污水和工农业废水大量排放，杭州湾附近水域的生态环境质量日趋恶化，此外，长江口和杭洲湾两岸许多重大工程项目的开发，如长江口深水航道工程、杭州湾化学工业区和洋山深水港建设等，杭州湾的水质环境在一定程度上也受到影响。据国家海洋局发布的2006年中国海洋环境质量公报显示，东海严重污染海域主要集中在长江口、杭州湾和宁波近岸，水质最差，主要污染物是活性磷酸盐、无机氮和石油类，上海金山区杭州湾北岸东北角为上海化学工业区，西面为上海石化，两面夹击，受到化工区、长江以及金山新城密布的内河网带来的无机营养盐、重金属和石油烃类等污染物质，富营养化严重。近岸海域的污染引起水体富营养化是赤潮频发的重要原因，随着沿海地区工农业发展和城市化进程加快，大量陆源有机物、营养盐类的排入和大规模养殖的自身污染，为赤潮生物的暴发性增殖提供丰富的物质基础。

近海海域水体富营养化导致赤潮频发，已成为阻碍海洋经济可持续发展的严重环境问题，因此，要减少赤潮的发生频率和降低赤潮造成的损失，人类唯一可做的只能有效控制海水富营养化因素，如何有效控制水体富营养化过程，找到一条高效、经济、实用甚至具有产出效益的技术路线，是摆在研究者和管理者面前的现实课题。

总体而言，通过栽培大型海藻生物修复富营养化海域及防治赤潮的总体研究并结合生产应用的范例仍寥寥无几，对大规模围隔海域的富营养化控制研究报道较少，缺乏由小规模试验系统到大规模应用系统的转变。

发明内容：

本发明的目的是要提供一种江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法，它不但能有效地实现对围隔海区的生态修复，去富营养化，而且，还能得到产出经济效益。

为了达到上述的目的本发明是这样实现的：本发明的江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法操作步骤如下：

(1)、采集江蓠苗种，选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体；

(2)、江蓠苗种运输，选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体后，用当地海水漂洗干净，清除敌害动物和杂藻，长途运输时，将每100kg藻体用粗尼龙缆绳十字型捆成一包，各包呈品字型放置卡车箱内，使其在运输过程中适当透气，运输过程中，每4h在各包藻体上洒些海水，使其保持一定湿度，车厢温度应为10～25℃，车箱内高温时为避免藻体堆集发热死亡，将海水制成的大冰块铺盖在各包藻体的底部、中间夹层和顶部；若未覆盖到冰块的表层藻体出现干燥现象，则在途中适当洒些海水，以防干燥死亡，运输时间应小于36h，并注意装卸时选择荫凉处，防止日光直晒；

(3)、海区驯化，选择将要进行生态修复的富营养化的围隔外海区进行以下操作：

a)海底打桩，首先将木桩若干个，底部稍削尖，打入海底泥中加以固定，此前在离桩的顶端处削一条宽的环沟，以便绑紧桩绳，防止脱落；

b)绑缚桩绳，采用聚乙烯绳子为桩绳，长度与海区最高潮水深的比值为2.5:1，桩绳捆缚在木桩环沟处；

c)制浮绠，取聚乙烯绳做浮绠，浮绠两端与桩绳相连接，浮绠上与均布的塑料泡沫浮子相连接，使浮绠能够浮于海面上；

d)分别将江蓠苗装入聚乙烯网袋中，网袋口用聚乙烯绳系紧后间隔悬挂在浮绠上，调整浮绠位置使江蓠所受的最大光照强度为200001ux，驯化时间为2～5个月，定期观察不同气候下江蓠苗生长状况，并定期测定生长率，选择生长最佳，藻体粗壮、呈紫红色、最前端分支部分的江蓠苗作为生态修复实施用的苗种；

(4)、生态修复，在富营养化海区筑坝围海，隔断外海潮流，后操作如下：

a)围隔海区内打桩，首先将木桩若干个，底部稍削尖，打入海底泥中加以固定，此前在木桩前端处削一条环沟，以便绑紧桩绳，防止脱落，形成栽培阵列；

b)绑缚桩绳，采用聚乙烯绳为桩绳，长度与海区最高潮水深的比值为2.5:1，桩绳则与木桩相连接，桩绳位置低于水面20cm；

c)制浮绠，取聚乙烯绳做浮绠，浮绠两端与桩绳相连接，且两端以黑色橡胶浮球标记，浮绠上均等绑有一个塑料泡沫浮子，使浮绠能够浮于海面上，或在浮绠上间隔悬挂重物，通过重物质量控制江蓠受到的光照强度小于200001ux；

d)在浮绠上悬挂装有江蓠苗的长矩形网袋，分别将江蓠苗平铺式装入经加工缝合的聚乙烯网袋中，网袋口用聚乙烯绳缝合后，间隔将长边悬挂在浮绠上，相邻浮绠上的网袋间隔排挂；

e)定期检查江蓠生长状况以及有无敌害生物附生，并进行水质环境跟踪监测，大规模栽培的江蓠引入后，可大量吸收水体中溶解态营养盐供其自身生长，同时可以抑制单细胞藻类爆发性生长，还可吸附泥沙，改善水质、修复海域生态，经生态修复后的水体再与外界交换，逐步实现去富营养化。

本发明通过利用江蓠属大型海藻生态修复富营养化海域，在富营养化围隔海区中栽培的江蓠，不但能在快速生长的同时能从周围环境中大量吸收N、P及Pb，Au，Cd，Co等重金属，放出O2，调节水体pH值，还能大量吸附水体泥沙，每1公斤栽培江蓠可吸附0.7kg泥沙，使水体透明度提高4～5.5m，对含沙量高的水体而言，水质净化效果更为显著，并在水生生态系统的碳循环中发挥重要作用。大型海藻江蓠体内的营养贮存机制使它们更适合在营养盐波动的水体环境中生长，大型海藻对营养盐的吸收和生长之间存在非偶联关系，氮吸收率高于生长率使江蓠能够克服环境中的氮缺乏，反之，在富营养化水体环境中，藻体吸收大量的营养物质远远超出生长所需，这些富余的氮就得以额外储存，江蓠吸收水体环境的氮，能使组织内的氮含量达到外界28,000倍，占其总干重的2.1％，江蓠属大型海藻以其独特的氮营养吸收特性，且成为一类富营养化指示生物并应用于富营养化治理。江蓠不仅能够净化水质，还能与赤潮微藻进行营养竞争，防止其爆发性繁殖与增长，它们还能向环境中分泌相生相克类化合物，抑制赤潮微藻，在水体富营养化治理同时生物防治赤潮。江蓠还具有生长快、分布广等特点，在全世界的热带至温带沿岸区域都有广泛地分布，为许多水生生物提供生存环境和食物，还具有多种商业用途，如提胶、食用、药用、饲料、肥料等，经济价值较高，江蓠是典型的机会种，在条件适宜时可大量繁殖，环境适应能力强、生长周期短，因此，在富营养化的海区中养殖江蓠，通过江蓠吸收水体中过量的营养盐，再收获江蓠从而将水体中的营养物质转移出污染系统，达到缓解和消除海域富营养化的目的，同时产生较高的经济价值。

附图说明：

本发明的江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法由以下的实施例及其附图给出。

图1是本发明的江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法的金山围隔海区的示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明的江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法的实施选址为上海金山区杭州湾北岸。

本发明的江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法的实施过程如下：

(1)、采集江蓠苗种，选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体；

(2)、江蓠苗种运输，选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体后，用当地海水漂洗干净，清除敌害动物和杂藻，长途运输时，将每100kg藻体用粗尼龙缆绳十字型捆成一包，各包呈品字型放置卡车箱内，使其在运输过程中适当透气，运输过程中，每4h在各包藻体上洒些海水，使其保持一定湿度，车厢温度应为10～25℃，车箱内高温时为避免藻体堆集发热死亡，将海水制成的大冰块铺盖在各包藻体的底部、中间夹层和顶部，若未覆盖到冰块的表层藻体出现干燥现象，则在途中适当洒些海水，以防干燥死亡，运输时间应小于36h，并注意装卸时选择荫凉处，防止日光直晒；

(3)、海区驯化，驯化的目的就是为了使今后用于生态修复的江蓠苗能够适应当地海区的自然条件，选择将要进行生态修复的富营养化的围隔外海区进行以下操作：

a)海底打桩，首先将长度为2.5m，直径在10cm以上的木桩若干个，底部稍削尖，打入海底泥中加以固定，此前在离桩的顶端10cm处削一条宽2cm、深2cm的环沟，以便绑紧桩绳，防止脱落；

b)绑缚桩绳，采用单丝1800丝分三股捻合的聚乙烯绳子为桩绳，长度与海区最高潮水深的比值为2.5:1，桩绳捆缚在木桩环沟处；

c)制浮绠，取每条30m长的聚乙烯绳(120股线)做浮绠，浮绠两端与桩绳相连接，浮绠上每距离5m均布绑有一个塑料泡沫浮子，使浮绠能够浮于海面上；

d)分别将20.0±1.0g的江蓠苗装入孔径为0.5cm，规格为20cm×20cm的聚乙烯网袋中，网袋口用聚乙烯绳系紧后间隔悬挂在浮绠上，每间隔0.5m悬挂一个网袋，调整浮绠位置使江蓠所受的最大光照强度为20000lux，驯化时间为2～5个月，定期观察不同气候下江蓠苗生长状况，并定期测定生长率，选择生长最佳，藻体粗壮、呈紫红色、最前端分支部分的江蓠苗作为生态修复实施用的苗种；

(4)、生态修复，在富营养化海区上海金山区杭州湾北岸，筑坝围海，隔断外海潮流，圈围堤坝总长约3625m，形成总面积约1.72km2的水库式围隔海区，后操作如下：

a)围隔海区内打桩，首先将长度为2.5m，直径在10cm以上的木桩若干个，底部稍削尖，打入海底泥中加以固定，此前在离桩的顶端10cm处削一条宽2cm、深2cm的环沟，以便绑紧桩绳，防止脱落，形成200m×60m矩形栽培阵列；

b)绑缚桩绳，采用单丝1800丝分三股捻合的聚乙烯绳子为桩绳，长度与海区最高潮水深的比值为2.5:1，桩绳则与木桩相连接，桩绳位置低于水面20cm；

c)制浮绠，每个矩形阵列中每间隔3m取聚乙烯绳(120股线)做浮绠，共21条200m长的浮绠，浮绠两端与桩绳相连接，且两端以黑色橡胶浮球标记，浮绠上每距离5m均等绑有一个塑料泡沫浮子，使浮绠能够浮于海面上，或在浮绠上间隔悬挂重物，通过重物质量控制江蓠受到的光照强度小于200001ux；

d)在浮绠上悬挂装有江蓠苗的长矩形网袋，分别将10kg驯化后的江蓠苗平铺式装入孔径为0.5cm，规格为45cm×15m，经加工缝合的聚乙烯网袋中，网袋口用聚乙烯绳缝合后，间隔将长边悬挂在浮绠上，每条浮绠悬挂5个装有江蓠的网袋，相邻浮绠上的网袋间隔排挂；

e)定期检查江蓠生长状况以及有无敌害生物附生，并进行水质环境跟踪监测，大规模栽培的江蓠引入后，可大量吸收水体中溶解态营养盐供其自身生长，同时可以抑制单细胞藻类爆发性生长，还可吸附泥沙，改善水质、修复海域生态，经生态修复后的水体再与外界交换，逐步实现去富营养化。

杭州湾海域水质受陆源影响显著，面源和无组织排放的污染物以及沿岸径流携带入海的污染物，使水体处于严重的富营养化状态，根据2006年中国海洋环境质量公报显示，杭州湾生态系统处于不健康状态，水体营养盐失衡，全部水域无机氮含量劣于四类海水水质标准；4月，近40％水域活性磷酸盐含量超三类海水水质标准，8月，近80％水域活性磷酸盐含量超三类海水水质标准，其中，30％水域劣于四类海水水质标准。

杭州湾海域内的金山围隔海区水域，在生态修复工程实施前后的水质、生态等的变化情况，在2006年5月和11月分别通过现场采样，对该海域的水质、底质和生态等现状进行了监测调查，各项目调查方法均按《海洋监测规范》和《全国海岸带和海涂资源综合调查简明规程》进行，并由中国水产科学研究院东海水产研究所、农业部东海区渔业环境监测中心(具有甲级建设项目环境影响评价资格证书)出具了监测报告书。

2006年5-11月在金山围隔海域共设7个监测点见表1和图1，进行了海洋生态综合调查。调查结果详见表2和表3。

通过江蓠生态修复方法的实施，4个月内(2006年8月～11月)金山围隔海区的超VI类海水已经得到净化，水体无机磷、Zn和Cd含量均满足海水水质I类标准，水体Cu、Pb和挥发酚含量基本为I类，少数站位达到II-III类。无机氮比5月显著下降，无机磷含量有些站位甚至未检出，已经接近“耗尽”状态，成为浮游植物生长的限制因子。综合分析，大部分水质指标符合海水水质II类标准，超标的主要水质因子为无机氮和石油烃。调查区位于金山围隔海区，为封闭式高围水域，浮游植物的生态类群单一，主要为近岸低盐性类群，该类群主要是温带近海性和近岸广布性种类。

江蓠生态修复实施前(2006年5月)，金山围隔海区的浮游植物平均数量为310.05×10⁴个/L，构成浮游植物主要种类为中肋骨条藻，占总量的92.43％，中肋骨条藻是广温广盐性的典型代表种，分布极广，外海高盐水团到沿岸低盐水团及半咸水中皆有分布，但以沿岸为最多，是贝类及一些水生动物幼体的饵料，它对各种生态条件有广泛的适应能力，春夏季能在河口近岸等富营养化水域迅速繁殖而形成赤潮，对渔业资源造成危害。

江蓠生态修复实施后(2006年11月)，金山围隔海区的浮游植物平均数量为0.75×10⁴个/L，构成浮游植物主要种类为伏恩海毛藻，占总量的63.36％，生态修复技术的实施，通过大型海藻与微藻间的竞争作用与相生相克作用，有效控制了围隔海区内赤潮藻中肋骨条藻的增殖，并使浮游植物数量显著减少，水体透明度已达到6m。

表1.调查站位表

站号	经度	纬度
			1	121°20′40″	30°42′22″
2	121°20′49″	30°42′24″
			3	121°20′55″	30°42′30″
4	121°21′07″	30°42′43″
			5	121°21′24″	30°42′53″
6	121°21′27″	30°43′00″
			7	121°21′21″	30°43′06″

表2.2006年5月(生态修复实施前)水质监测及评价结果

(单位：mg/L)

表3.2006年11月(生态修复工程实施后)水质监测及评价结果

(单位：mg/L)

注：ND表示未检出。

Claims (1)

1.一种江蓠属大型海藻对富营养化围隔海区的生态修复方法，其特征在于所述的对富营养化围隔海区的生态修复方法操作步骤如下：

(1)、采集江蓠苗种，选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体；

(2)、江蓠苗种运输，选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体后，用当地海水漂洗干净，清除敌害动物和杂藻，长途运输时，将每100kg藻体用粗尼龙缆绳十字型捆成一包，各包呈品字型放置卡车箱内，使其在运输过程中适当透气，运输过程中，每4h在各包藻体上洒些海水，使其保持一定湿度，车厢温度应为10～25℃，车箱内高温时为避免藻体堆集发热死亡，将海水制成的大冰块铺盖在各包藻体的底部、中间夹层和顶部；若未覆盖到冰块的表层藻体出现干燥现象，则在途中适当洒些海水，以防干燥死亡，运输时间应小于36h，并注意装卸时选择荫凉处，防止日光直晒；

(3)、海区驯化，选择将要进行生态修复的富营养化的围隔外海区进行以下操作：

a)海底打桩，首先将木桩若干个，底部稍削尖，打入海底泥中加以固定，此前在离桩的顶端处削一条宽的环沟，以便绑紧桩绳，防止脱落；

b)绑缚桩绳，采用聚乙烯绳子为桩绳，长度与海区最高潮水深的比值为2.5:1，桩绳捆缚在木桩环沟处；

c)制浮绠，取聚乙烯绳做浮绠，浮绠两端与桩绳相连接，浮绠上与均布的塑料泡沫浮子相连接，使浮绠能够浮于海面上；

d)分别将江蓠苗装入聚乙烯网袋中，网袋口用聚乙烯绳系紧后间隔悬挂在浮绠上，调整浮绠位置使江蓠所受的最大光照强度为200001ux，驯化时间为2～5个月，定期观察不同气候下江蓠苗生长状况，并定期测定生长率，选择生长最佳，藻体粗壮、呈紫红色、最前端分支部分的江蓠苗作为生态修复实施用的苗种；

(4)、生态修复，在富营养化海区筑坝围海，隔断外海潮流，后操作如下：

a)围隔海区内打桩，首先将木桩若干个，底部稍削尖，打入海底泥中加以固定，此前在木桩前端处削一条环沟，以便绑紧桩绳，防止脱落，形成栽培阵列；

b)绑缚桩绳，采用聚乙烯绳为桩绳，长度与海区最高潮水深的比值为2.5:1，桩绳则与木桩相连接，桩绳位置低于水面20cm；

c)制浮绠，取聚乙烯绳做浮绠，浮绠两端与桩绳相连接，且两端以黑色橡胶浮球标记，浮绠上均等绑有塑料泡沫浮子，使浮绠能够浮于海面上，或在浮绠上间隔悬挂重物，通过重物质量控制江蓠受到的光照强度小于200001ux；

d)在浮绠上悬挂装有江蓠苗的长矩形网袋，分别将江蓠苗平铺式装入经加工缝合的聚乙烯网袋中，网袋口用聚乙烯绳缝合后，间隔将长边悬挂在浮绠上，相邻浮绠上的网袋间隔排挂；

e) 定期检查江蓠生长状况以及有无敌害生物附生，并进行水质环境跟踪监测。

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