CN101381165A

CN101381165A - 金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法

Info

Publication number: CN101381165A
Application number: CNA2008102011931A
Authority: CN
Inventors: 陈亚瞿; 全为民; 施利燕; 沈盎绿
Original assignee: East China Sea Fishery Research Institute Chinese Academy of Fishery Sciences
Current assignee: East China Sea Fishery Research Institute Chinese Academy of Fishery Sciences
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2009-03-11

Abstract

本发明涉及一种金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法，包括：1)根据营养动力学原理，于金山城市沙滩“人工泻湖”水体中投放水生生物，调控水生生态系统结构，物种投放的先后顺序依次为藻类、多毛类、贝类、虾蟹类和鱼类；2)检测水质和水生生态进行效果评估。本发明抑制微型藻类生长、改善水质、提高氮、磷元素在生态系统内的循环比率，使更多营养盐累积于各营养级消费者体内，从上行效应(营养盐)和下行效应(食物链)两方面来控制浮游植物的生长，达到控制金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的目标。

Description

金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法

技术领域

本发明属受损水域的水生生态修复领域，特别是涉及金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法。

背景技术

水体富营养化是指在人类活动的影响下，为生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、水库、河流及海湾等缓流水体，引起藻类及其它水生生物迅速繁殖，水体溶解氧下降，水质恶化，鱼类及其它生物大量死亡的现象。近几十年来随着全球经济的发展、人类活动的增加，水体富营养化逐渐成为全球性的重大环境问题之一。

水体富营养化防治是当今世界性难题。20世纪60年代以来各国先后对其进行了大量研究，并提出了相应的对策措施，归纳起来主要包括：(1)改善大环境并减少输入水体的外源性污染物；(2)转移污水排放和稀释扩散；(3)调控较清洁水冲洗；(4)挖泥等水利工程措施；(5)生物措施；(7)局部人工生态系统工程等。目前，人们大多仍试图通过降低营养盐的外源负荷来达到限制浮游植物生长和防治富营养化的目的；这种途径需要在全流域的尺度上减少污水排放量，降低氮、磷等营养盐的负荷量，而且还需要大量的财力和物力；另外，许多研究发现，在减少外源营养盐负荷后，水体富营养化仍然十分严重，原因在于底泥中营养盐的释放，即所谓的“内源负荷”也会造成水体富营养化。因此，在目前的大环境背景下，通过降低营养盐负荷来控制水体富营养化是十分困难的。

自从20世纪80年代以来，生态修复已成为水环境治理的最佳途径。在有效地控制外源污染的同时，通过构建合理的水生生态系统或食物网结构恢复自然、健康和稳定的水生生态系统功能，控制浮游植物的旺盛生长，达到防治水体富营养化的目的。自1985年以来，荷兰在对Worldwijd等诸多浅水湖泊实施治理中，在利用工程措施削减50％以上磷负荷量的情况下，发现湖内仍难以自动实现生态恢复，随后通过对湖内鱼类群体数量和种类组成的调查，成功地实现了对水体富营养化的控制。芬兰的Vesijarvi湖自1976年就削减了90％以上磷负荷量，但10年之后蓝藻水华仍有增无减，随即对以大型浮游动物为食的河鲈鱼进行了高强度的捕捞，提高了大型浮游动物的数量，通过浮游动物对藻类的捕食压力成功地控制了蓝藻水华。鲢和鳙终生以浮游生物为食，由于食物链短，能够有效地利用水体中的营养物质，20世纪80年代以来我国学者通过放养鲢、鳙等滤食性鱼类成功地控制了武汉东湖的蓝藻水华。然而，以上这些技术都是通过调控单一水生动物来达到控制水体富营养化的目的；另外，这些技术可能只适合应用于内陆的淡水湖泊水体，而对于河流、海湾和“人工泻湖”等水体的富营养化控制需要探讨新的技术和方法。

通过对金山城市沙滩水环境及水生态的监测，该“人工泻湖”水生生态系统主要存在如下问题：无机氮和无机磷浓度较高，根据《海水水质标准》均为超IV类，初级生产者构成单一，浮游动物、底栖动物和游泳动物的物种丰度、生物量和生物多样性均较低及群落结构不稳定，鱼类功能群组成以肉食性鱼类为主等。因此，急需解决金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化问题，以保障城市沙滩“人工泻湖”水体的环境功能要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法，该法主要根据恢复生态学和生态系统能流的原理和方法，在分析金山城市沙滩“人工泻湖”水生生态系统结构和食物网关系的基础上，按比例放养一定数量的鱼、虾、贝和大型海藻，重建和恢复结构合理的水生生态系统。

本发明的金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法，包括步骤：

(1)根据营养动力学原理，于金山城市沙滩“人工泻湖”水体中投放物种，形成立体的物种分布，其中投放物种的先后顺序依次为藻类、多毛类、贝类、虾蟹类和鱼类，投放藻类之后过1～2月，再投放大型底栖动物，如多毛类和贝类；为了提高虾蟹类和鱼类的成活率，选择10～12月为虾蟹类和鱼类的投放时间；

(2)检测水质和水生态进行效果评估。

所述步骤(1)中的藻类是大型藻类，包括：江蓠苗种9500kg和红牡丹苗种500kg。

所述步骤(1)中的多毛类包括：5cm沙蚕100kg。

所述步骤(1)中的贝类包括：牡蛎4000kg、1～2cm四角蛤蜊1000kg、1cm菲律宾蛤仔50万粒、1cm泥蚶2000kg、0.5～0.8cm缢蛏1000kg和5mm辣螺1000kg。

所述步骤(1)中的虾蟹类包括：0.5-5cm脊尾白虾700kg、0.6-0.8cm刀额新对虾170万尾和II期三疣梭子仔蟹4kg。

所述步骤(1)中的鱼类包括：15cm大黄鱼7万尾、7cm黑鲷1万尾、2cm鲻鱼11万尾和2cm鮻鱼11万尾，其中，鲻、鮻鱼从第一次投放后，再过6～8个月后再投放一次。

本发明中，投放物种的生态功能，参见表1。其中，大型藻类可与微型藻类竞争营养盐，抑制藻类生长；贝类具有双壳类软体动物的“生物泵”功能，能不断滤食水体的微型藻类，控制微型藻类的数量，以直接滤食水体中的微型藻类；虾蟹类和鲻鮻鱼是杂食性动物，被称为生态系统的“清道夫”，能大量取食水体底层的有机碎屑，能将有机态的氮磷元素转移至高营养级消费者体内；大黄鱼和黑鲷为肉食性鱼类，主要对浮游动物食性鱼类起着调控作用。

表1 金山城市沙滩水域生态修复补充物种的生态功能

有益效果：

本发明利用双壳类软体动物的滤食、大型藻类的资源竞争和高营养级消费者的下行调控作用抑制微型藻类生长、改善水质、提高氮、磷元素在生态系统内的循环比率，使更多营养盐累积于各营养级消费者体内，从上行效应(营养盐)和下行效应(食物链)两方面来控制浮游植物的生长，达到控制金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的目标。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)合理调控水生生态系统结构

根据营养动力学原理，选择性地放养鱼虾蟹贝藻类，具体放养数量见表2。其中，9500kg江蓠被成功从福建省移栽至金山城市沙滩“人工泻湖”内，从江浙地区引入6种贝类共计10000kg放养至“人工泻湖”水体，放养1000kg虾蟹类。

其中，2007年3-4月，在调查分析金山城市沙滩“人工泻湖”水生食物网结构的基础上，发现此水生态系统存在较多肉食性水生动物，而滤食性鱼类数量相对较少，针对这一现状，2007年6月再次向此“人工泻湖”投放了鲻、鮻鱼苗。

表2 金山城市沙滩水域生态修复补充的物种

(2)效果评估

通过对金山城市沙滩“人工泻湖”水生生态系统为期一年(2006年8月-2007年5月)的生态修复调控，大多数化学污染物(无机氮、无机磷、Cu、Zn、Pb、Cd、挥发酚和石油类)的浓度均明显下降。无机氮平均浓度从调控前的0.914mg/L(2006年4月)降至0.179mg/L(2008年6月)，参照《海水水质标准》(GB3838-1997)，无机氮由调控前的超IV类稳步下降至目前的I类；无机磷浓度也从0.022mg/L(2006年4月)降至0.002mg/L(2007年8月)，无机磷已呈“耗尽”状态，成为浮游植物生长的限制性因子；水体重金属铜浓度从0.013mg/L(2006年4月)降至0.005mg/L(2007年8月)；水体石油类浓度从0.178mg/L(2006年4月)降至0.057mg/L(2007年8月)；水体挥发性酚浓度从0.148mg/L(2006年4月)降至未检出(2007年8月)。

大型藻类江蓠开始在该水域旺盛生长，与浮游植物竞争营养盐，使浮游植物维持较低的丰度和生物量；另外，由于水体透明度的增加，大型藻类浒苔群落也开始在“人工泻湖”底层逐步形成，据2007年4月份监测结果，其平均生物量达到440g/m²。通过生态修复与调控工程，金山城市沙滩“人工泻湖”水生生态系统内浮游动物和底栖动物的丰度、生物量和生物多样性均显著增长，如底栖动物的平均生物量由修复前的5.02g/m²增加至修复后的168.53g/m²，平均密度也由50ind./m²增长至2338分别ind./m²。鱼类生物多样性也稳步提高，表明该“人工泻湖”水生生态系统得到明显修复与改善，水体富营养化也得到有效控制。

Claims

1.金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法，包括步骤：

(1)根据营养动力学原理，于金山城市沙滩“人工泻湖”水体中投放物种，形成立体的物种分布，其中物种投放的先后顺序依次为藻类、多毛类、贝类、虾蟹类和鱼类，投放藻类之后过1～2月，再投放大型底栖动物多毛类和贝类；选择10-12月投放虾蟹类和鱼类；

(2)检测水质和水生态进行效果评估。

2.根据权利要求1所述的金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的藻类是江蓠苗种9500kg和红牡丹苗种500kg。

3.根据权利要求1所述的金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的多毛类是5cm沙蚕100kg。

4.根据权利要求1所述的金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的贝类是牡蛎4000kg、1～2cm四角蛤蜊1000kg、1cm菲律宾蛤仔50万粒、1cm泥蚶2000kg、0.5～0.8cm缢蛏1000kg和5mm辣螺1000kg。

5.根据权利要求1所述的金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的虾蟹类是0.5-5cm脊尾白虾700kg、0.6-0.8cm刀额新对虾170万尾和II期三疣梭子仔蟹4kg。

6.根据权利要求1所述的金山城市沙滩“人工泻湖”水体富营养化的控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的鱼类是15cm大黄鱼7万尾、7cm黑鲷1万尾、2cm鲻鱼11万尾和2cm鮻鱼11万尾。其中，鲻、鮻鱼自第一次投放后，再过6～8个月后再投放一次。