CN102040284B - 一种大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法，包括以下步骤：(1)选择相应的进行富营养化调控的水体；(2)检测水质指标；(3)选择适合相应水体的大型底栖生物；(4)投放大型底栖生物；(5)选择适合相应水体的沉水植物；(6)种植沉水植物；(7)打捞底栖生物和水生植物；(8)检测水质指标；(9)重复步骤(3)-(8)。本发明通过大型底栖生物和沉水植物的联合作用，抑制藻类过度生长，降低富营养化水体的营养盐水平，增加水体生物多样性，逐步恢复水生生态系统。通过对食物链高营养级生物及其他营养级生物的直接捕获，将营养盐转移出水体，并能产生一定的经济效益，最终实现生态系统良性循环和自净。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境修复领域，涉及一种湖泊河流水体的生物修复方法，尤其是一种大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法。
背景技术
我国湖泊、水库和江河富营养化情况日趋严重，在20世纪80年代，我国大多数湖泊就已经处于中营养状态，占调查面积的91.8％，贫营养状态湖泊占3.2％，富营养状态湖泊占5.0％；仅隔10年时间，贫营养状态湖泊大多向中营养状态湖泊过渡，贫营养状态湖泊所占评价面积比例从3.2％迅速降低到0.53％，中营养状态湖泊向富营养状态过渡，富营养化湖泊所占评价面积比例从5.0％剧增到55.01％，因此，湖泊富营养化在中国已是一个突出的环境问题。中国的湖泊环境非常脆弱，主要表现在湖泊中营养盐背景浓度异常高，营养盐来源多，湖泊富营养化进展迅速，以及许多城市湖泊已处于富营养状态。富营养化使水质恶化，水生生物种类减少，生物多样性受到破坏，发生水质变臭、水华等后果，严重影响人类的生产和生活。因此必须采取措施进行预防和综合治理，以降低危害，减缓富营养化进程，使水质趋向好转。
目前控制湖泊等富营养化水平得主要方式是采用控制内源营养盐的释放和外源营养盐的流入，即通过物理和化学方法。物理方法包括底泥清淤、底泥覆盖、引水稀释、机械除藻等，物理方法不仅成本较高，而且往往治标不治本。化学方法包括，化学药剂杀藻，加入石灰脱氮，加入铁盐促进磷沉淀，但化学方法通常容易造成二次污染，造成生态环境的破坏，不能从根本上解决富营养化问题。
生物方法有着物理和化学方法不可比拟的优势，主要优势在于：低投资、低能耗、处理过程与自然生态系统有更大的相容性、可持续性等优点。目前的富营养化生物调控局限于模拟实验，实际实施过程中往往只注重一种生物单独进行，缺少多种生物组合进行联合调控。大型底栖生物在水生态系统物质和能量循环中有着重要地位，具有较强的耐污和滤食能力，能有效地吸收水体中的N、P和重金属成分，对水体中的藻类、有机碎屑、无机颗粒有着很好的净化作用，能够明显改善水质。沉水植物由于完全水生的特点，与水的关系最为密切，占据着水域生态系统的关键界面，是整个水生生物群落的重要组成部分，对于河流以及湖泊生产力以及生物地球化学循环具有重要的作用，沉水植物对水体的净化能力也强于漂浮植物和梃水植物。沉水植物在湖泊生态系统的重建与恢复中起着关键的作用，沉水植物恢复后，水体透明度提高，溶氧增加，N、P及浮游植物都明显降低，原生动物多样性显著增加，重建沉水植物是富营养化浅水生态系统恢复的重要环节。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法，该方法通过投放大型底栖生物和种植沉水植物降低水体的富营养化水平，丰富水体生物多样性，修复被破坏的生态系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法，包括如下步骤：
(1)选择相应的进行富营养化调控的水体，并根据水体的水文特征、富营养化水平以及相应水域的水生生物群落特征划分具体功能区域；所述特征包括水的深度、水的温度、pH、水的流速、N，P营养盐水平，以及风速、藻类的种类和数量，上述特征相近的区域作为一个调控区，该调控区的功能区域面积要满足大型底栖生物和沉水植物的生长并能形成稳定的群落；
(2)检测水质指标，定期检测水体的理化指标包括营养盐水平、水温、溶氧、透明度、pH，以及浮游植物和浮游动物指标；
(3)选择适合相应水体的大型底栖生物，包括：背角无齿蚌、圆顶珠蚌、三角帆蚌、中华园田螺、梨形环棱螺、方形环棱螺、耳萝卜螺、椭圆萝卜螺、静水椎实螺或小土蜗；
(4)根据富氧化水平投放大型底栖生物，投放密度为10-200g/m3；
(5)选择适合相应水体的沉水植物，所述沉水植物包括狐尾藻、金鱼藻、菹草、篦齿眼子菜或轮叶黑藻；
(6)种植沉水植物，沉水植物的种植密度为1-100株/m3；
(7)打捞大型底栖生物和沉水植物；
(8)检测水质指标；
(9)重复步骤(3)-(8)。
而且，所述步骤(1)中水体包括：河流，湖泊，水库，池塘、河口。
而且，所述步骤(4)中根据富氧化水平投放大型底栖生物的方法是：水体处于重度富营养化水平，投放密度为100-200g/m3；中度富营养化水平为50-100g/m3；轻度富营养化水平为10-50g/m3。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明将底栖生物和沉水植物引入到富营养化水体中，通过大型底栖生物的滤食和凝絮作用降低水体中的颗粒物和营养盐的浓度，抑制藻类的过渡生长，提高水体透明度，提升水生植物的光合作用能力，提高水生植物的初级生产力水平。
2、本发明利用沉水植物吸收水中的营养盐，增加水中溶氧和抑制藻类过度生长；同时沉水植物能够为底栖生物的生存和繁殖提供有利的生态环境，为整个生态系统的恢复和构建提供基本条件。
3、本发明通过大型底栖生物和沉水植物的相互作用，联合降低水体富营养化水平，抑制藻类过度生长，增加水体生物多样性，逐步恢复水生生态系统，并通过生态系统的食物链将营养盐逐级吸收到生物体内，通过对食物链高营养级生物及其他营养级级生物的直接捕获，将营养盐转移出水体，并且能够带来一定的经济效益，最终实现生态系统良性循环和自净。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法，包括如下步骤：
(1)选择相应的进行富营养化调控的水体，该水体包括：河流，湖泊，水库，池塘、河口等，并根据水体的水文特征、富营养化水平以及相应水域的水生生物群落特征划分具体功能区域，这些特征包括水的深度、水的温度、pH、水的流速、N，P等营养盐水平，以及风速、藻类的种类和数量、土著生物的种类及数量相近的区域作为一个调控区，该调控区的功能区域面积要满足大型底栖生物和沉水植物的生长并能形成稳定的群落。
(2)检测水质指标，定期检测水体的营养盐水平、水温、溶氧、透明度、pH等理化指标以及浮游植物、浮游动物等生物指标。
(3)选择适合相应水体的大型底栖生物，选择耐污染、净化能力强的土著底栖生物，包括：背角无齿蚌、圆顶珠蚌、三角帆蚌等双壳类，中华园田螺、梨形环棱螺、方形环棱螺等田螺科，以及耳萝卜螺、椭圆萝卜螺、静水椎实螺、小土蜗等椎实螺科的软体动物。
(4)投放大型底栖生物，投放方式包括直接投放、笼式等，投放密度为10-200g/m3，结合检测的水质理化和生物指标进行调整，大型底栖生物的投放密度随着水体营养盐水平和富营养化水平降低而减小，水体处于重度富营养化水平，投放密度为100-200g/m3，中度富营养化水平为50-100g/m3，轻度富营养化水平为10-50g/m3。通过大型底栖生物的滤食和凝絮作用降低水体中的颗粒物和营养盐的浓度，抑制藻类的过渡生长，提高水体透明度，提升水生植物的光合作用能力，提高水生植物的初级生产力水平。
(5)选择适合相应水体的沉水植物，所述沉水植物为耐污染、营养盐去除能力强的土著沉水植物，包括：狐尾藻、金鱼藻、菹草、篦齿眼子菜、轮叶黑藻等。利用沉水植物吸收水中的营养盐，增加水中溶氧和抑制藻类过度生长。同时沉水植物能够为底栖生物的生存和繁殖提供有利的生态环境，能够为整个生态系统的恢复和构建提供基本条件。
(6)种植沉水植物，沉水植物的种植密度为1-100株/m3。
(7)打捞大型底栖生物和水生植物，包括根据底栖生物和沉水植物种群的生长周期和生长状况对沉水植物和底栖生物的捕获、更新和投放密度的改变(根据水质指标)。大型底栖生物蚌、螺类可供人食用，生长到一定周期可以进行捕获，并投放新的幼龄底栖生物，具有一定的经济价值，一些沉水植物同样具有经济价值。
(8)检测水质指标；
(9)重复步骤(3)-(8)。
本方法调控效果能够达到水体清澈见底、水质主要富营养化指标可以达到国家地表水三类水质标准。对藻类、总氮、总磷和COD的去除率分别为30-70％，60-90％，50-90％，40-80％。
下面以白洋淀马堡村杜家淀靠近岸边的封闭水域为例进行本发明的具体描述：
(1)白洋淀马堡村杜家淀杜家靠近岸边的封闭水域；
(2)选择水体：面积7200m2，平均水深1m，透明度10cm，总氮2.79mg/L，总磷0.13mg/L，叶绿素a含量52.32mg/m3，COD：88.16mg/L。
(3)水体原来的土著底栖生物以圆顶珠蚌为主，沉水植物以金鱼藻为主，调控前很少见到沉水植物和大型底栖生物。
(4)2009年4月，选择耐污染的底栖生物圆顶珠蚌，投放圆顶珠蚌180g/m3；
(5)2009年4月，选择沉水植物金鱼藻为投放对象，金鱼藻30株/m3；
(6)种植沉水植物金鱼藻；
(7)2009年7月份捕获圆顶珠蚌和金鱼藻，使圆顶珠蚌的密度降为约90g/m3，金鱼藻的密度降为10株/m3，此时水质指标：透明度60cm，总氮1.34mg/L，总磷0.06mg/L，叶绿素a含量20.32mg/m3，COD 48.16mg/L。
(8)检测水质：2个月后水质指标：透明度80cm，总氮0.64mg/L，总磷0.02mg/L，叶绿素a含量15.32mg/m3，COD：18.16mg/L。2009年10月份之后，金鱼藻有衰亡现象，打捞出死亡的金鱼藻。
Claims (3)
1.一种大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)选择相应的进行富营养化调控的水体，并根据水体的水文特征、富营养化水平以及相应水域的水生生物群落特征划分具体功能区域；所述特征包括水的深度、水的温度、pH、水的流速、N，P营养盐水平，以及风速、藻类的种类和数量，上述特征相近的区域作为一个调控区，该调控区的功能区域面积要满足大型底栖生物和沉水植物的生长并能形成稳定的群落；
(2)检测水质指标，定期检测水体的理化指标包括营养盐水平、水温、溶氧、透明度、pH，以及浮游植物和浮游动物指标；
(3)选择适合相应水体的大型底栖生物，包括：背角无齿蚌、圆顶珠蚌、三角帆蚌、中华园田螺、梨形环棱螺、方形环棱螺、耳萝卜螺、椭圆萝卜螺、静水椎实螺或小土蜗；
(4)根据富氧化水平投放大型底栖生物，投放密度为10-200g/m3；
(5)选择适合相应水体的沉水植物，所述沉水植物包括狐尾藻、金鱼藻、菹草、篦齿眼子菜或轮叶黑藻；
(6)种植沉水植物，沉水植物的种植密度为1-100株/m3；
(7)打捞大型底栖生物和沉水植物；
(8)检测水质指标；
(9)重复步骤(3)-(8)。
2.根据权利要求1所述的大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法，其特征在于：所述步骤(1)中水体包括：河流，湖泊，水库，池塘、河口。
3.根据权利要求1所述的大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法，其特征在于：所述步骤(4)中根据富氧化水平投放大型底栖生物的方法是：水体处于重度富营养化水平，投放密度为100-200g/m3；中度富营养化水平为50-100g/m3；轻度富营养化水平为10-50g/m3。
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