CN102092852A

CN102092852A - 一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法

Info

Publication number: CN102092852A
Application number: CN 201010534842
Authority: CN
Inventors: 刘其根; 李培培; 贾佩峤; 崔志辉; 赵良杰
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University; Shanghai Ocean University
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2011-06-15

Abstract

一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，包括以下步骤：（1）在需要处理的湖泊或者水库中放养滤食性鱼类，通过滤食性鱼类对水体中氮、磷的不同利用效率来达到控制水体内源磷的目标；（2）在放养滤食性鱼类的同时，控制凶猛鱼类的数量，保证放养的滤食性鱼类的成活率，从而提高放养效率和效果；滤食性鱼类为鲢鱼、鳙鱼。凶猛鱼类为鳡鱼、翘嘴鲌、蒙古鲌。放养的滤食性鱼类的成活率应不低于70%；（3）在水体无底层食有机碎屑鱼类时放养底层食有机碎屑鱼类，使其生物量不低于1-10g/m³；放养或增殖的食有机碎屑鱼类为细鳞鲴或鲫鱼。

Description

一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法

技术领域

本发明涉及一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，属于水产和环境科学的技术领域。

背景技术

湖泊、水库的富营养化问题仍是当前我国乃至全世界面临的最主要水环境问题。由于全球环境变化及各种人为活动的影响, 我国的湖泊富营养化仍在加剧。湖泊富营养化的出现，不但严重削弱了水体的生态功能、破坏了水生生态系统的健康和稳定，而且由此导致的有毒藻类水华的频繁暴发问题，也直接影响了人们对水资源的有效利用及社会经济的可持续发展。因此，湖泊富营养化问题已经成为我国最迫切需要解决的水环境问题之一。

大量研究和一些权威研究表明，高营养盐负荷，特别是高磷负荷是淡水湖库富营养化的主要成因之一，如何控制或降低水体中的营养盐质量浓度，特别是磷浓度是国内外湖泊生态修复和湖泊管理的关键。虽然污染源的控制是富营养化控制的根本之策，但大量研究业已证明，即使控制了外部污染源，大量已经输入水体的污染物，仍会以各种方式在较长期时间内对湖泊产生影响，从而并不能减轻水体的富营养化程度，可见，即使在外源污染得到较好控制的湖库，也仍然需要相关技术来专门针对已输入到水体中的内源磷的控制。

从富营养化湖泊、水库内源磷污染的治理现状来看，目前国内外还没有一项专门技术，现有技术都是一些通用的污染物控制方法，如：1）底泥疏浚、引水清污及深层水的排放；2）物理化学控制措施，如沉积物氧化、化学沉淀、底泥覆盖；3）生态恢复，主要是修复或优化大型水生植被群落结构、调整生物群落结构(即生物操纵)等一系列措施。然而这些方法不仅费用高、技术难度大，使用的化学药品容易造成药剂残留，导致二次污染, 而且会破坏湖泊生态系统原有的生物种群结构及其生境,削弱湖泊的自净功能；现有生态修复技术，也还不能大规模地修复富营养化湖泊中的水生植被，特别是对水体净化起主要作用的沉水植被；而对藻型水体（如深水水库）更需要别的手段才能有效。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题，克服费用高、技术难度大，使用的化学药品容易造成药剂残留，导致二次污染, 而且会破坏湖泊生态系统原有的生物种群结构及其生境,削弱湖泊的自净功能的问题，提供一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法。该发明适用于湖泊生态系统或者水库。

本发明的创新点，基于生态化学计量学中的消费者驱动养分再循环原理在水体外源污染得到有效控制的水体中，通过滤食性鱼类对水体中氮、磷的不同利用效率来达到控制水体内源磷的目标，即充分发挥鲢鳙等鱼类在控制水体内源磷方面的作用而设计的一项技术。此外，该技术既可以起到保护水环境的作用，又可以使渔业得到可持续发展，即是一项使水环境保护与水产养殖协调发展的生产活动。

本发明的原理：应用生态化学计量学中的消费者驱动养分再循环原理。具体的应用的原理是，水体中的消费者与初级生产者具有不同的氮、磷等元素组成（和比例），通常藻类等植物具有更可塑的体内元素组成，而各种消费者具有更严格的元素组成。因此，消费者在摄食藻类后为了维护自身元素组成的稳定，常将自身不需要的或所谓多余的部分排出体外，如对氮、磷的不同需求，使得消费者对氮、磷的排泄率不同。例如在本技术中，由于水体中的藻类通常都具有较高的氮磷比（如16:1)，而鲢、鳙具有较低的氮磷比（5:1），所以鲢和鳙在摄食藻类后大部分的磷会被同化利用，相对较多的氮会被排出到水体中，从而改变了水体中氮磷的再循环速率，使磷较多地被生物固定，从而达到生物控磷和除磷的目的。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，包括以下步骤：

（1）在需要处理的湖泊或者水库中放养滤食性鱼类，通过滤食性鱼类对水体中氮、磷的不同利用效率来达到控制水体内源磷的目标；

（2）在放养滤食性鱼类的同时，控制凶猛鱼类的数量，保证放养的滤食性鱼类的成活率，从而提高放养效率和效果；

（3）在放养滤食性鱼类和控制凶猛鱼类的同时，在水体中放养底层食有机碎屑鱼类（在缺乏这类鱼类的水体）或者增殖底层食有机碎屑鱼类（在有这些鱼类的水体），从而提高除磷效果。

其中，步骤（1）中，所述滤食性鱼类为鲢鱼、鳙鱼的一种或两种。

进一步，所述鲢鱼、鳙鱼两种鱼种的投放规格均为1龄或2龄，鲢鱼、鳙鱼总密度应根据水体的营养程度控制在5-100 g/m³；并且鲢鱼与鳙鱼的投放比例不受限制。

其中步骤（1）中，所述凶猛鱼类为鳡鱼、翘嘴鲌、蒙古鲌的一种或一种以上。

其中，步骤（2）中，所述放养的滤食性鱼类的成活率不低于70%。

其中，步骤（3）中，所述放养或增殖的底层食有机碎屑鱼类为细鳞鲴或鲫鱼。

进一步，所述放养或增殖的底层食有机碎屑鱼类生物量达1-10g/m³。

本发明利用滤食性鱼类对水体中氮、磷的不同利用效率，即鲢鱼和鳙鱼（N:P=5:1）在摄食藻类(N:P=16:1)后大部分的磷会被同化利用，相对较多的氮会被排出到水体中，从而改变了水体中氮磷的再循环速率，使磷较多地被生物固定，从而达到生物控磷和除磷的目的。

由于氮再循环速率的增加，改变了水体中的氮磷比，从而有利于水体藻类向非蓝藻类演替，从而还能达到预防蓝藻水华发生的目的。此外，该技术可兼顾渔业生产需求，使渔业生产和水环境生态系统和谐发展。

该方法设施简单、成本低，容易推广，作用持久，且经济回报较高，不存在二次污染。

本发明的优点和有益效果是：

1）本发明弥补了目前控制水体内源磷污染问题上的一个空缺，可长期有效的预防湖泊、水库藻类水华，改善水质，降低水体TP、叶绿素a等化学指标，提高水体透明度。在满足渔业生产需求的同时兼顾了环境生态系统的保护。

2）本发明无需特定的装置或高成本的设施或设备，一次性投入，使得控磷的成本或投入较低。管理和操作简单易行，容易推广。

3）本发明的创新点是建立在生态化学计量学原理和消费者驱动的养分再循环理论基础上的一种生物控磷除磷技术，它能够使富营养化治理中的污染物得到资源化利用。另外还可以通过捕获鲢、鳙鱼将一部分氮磷等营养盐带出水体，这同时也产生一定的经济效益。

4）经过我们自2000年至2009年在浙江千岛湖的全湖试验和自2009年至2010年在江苏滆湖建立的140公顷示范工程，其水质状况均得到有效的改善。在整个试验期间，对外源性营养盐始终没有采取任何控制措施，总磷分别由0.025(mg/L)下降到0.01 (mg/L)以下和由0.08mg/L下降到0.05mg/L左右。均显示了良好的生物控磷除磷效果。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

本发明的控磷除磷技术是按照如下的步骤进行完成的：

（1）富营养化或中营养、轻度富营养化的湖泊或水库均适用；

（2）选择1龄或2龄的鲢鱼Hypophthalmichthys molitrix(Cuvier et Valenciennes)、鳙鱼Aristichthys nobilis(Richardson)的鱼种，鱼种总密度可控制在5-100 g/m³，并且鲢鱼与鳙鱼的投放比例不受限制。

（3）在放养鲢鳙鱼的同时，还可通过控制凶猛鱼类的数量，达到鲢鳙放养的高成活率，从而提高放养效率和效果。凶猛鱼类为鳡鱼Elopichthys bambusa (Richardson)、翘嘴鲌Culter ilishaeformis（Bleeker）、蒙古鲌Culter mongolicus（Basilewsky）。

（4）在放养鲢鳙和控制凶猛鱼类的同时，当水体缺乏底层食有机碎屑鱼类或其数量不足时，放养或增殖底层食有机碎屑鱼类，从而提高生物除磷的效果。底层食有机碎屑鱼类为细鳞鲴Xenocypris microlepis (Bleeker)或鲫鱼Carassius auratus（Linnaeus），放养或增殖的底层食有机碎屑鱼类生物量达1-10g/m³。

实施例1

本试验期为2000年1月1日至2009年12月31日。

在千岛湖局部或全湖投放鲢鳙，每年放养量均在500吨以上，根据近十年来的监测数据表明，尽管外源污染负荷由于千岛湖城市高速发展、千岛湖主流新安江上游社会经济的快速发展、流域人口的增加等而有增无减，千岛湖的总磷虽有波动，总体上却在持续下降，已从试验期前的平均0.025mg/L下降到0.01mg/L，这是一个利用鲢鳙控磷除磷的典型案例。

实施例2

本试验期为2009年12月20日至2010年7月20日。

在滆湖的水产种质资源保护区以南敞水区域（军民桥和支河口港口之间）内进行。用浮式网片围成一个约140公顷左右的大型鲢鳙养殖区。围圈区内分成3个不同的区域，分别由3家养殖户进行鱼类放养和管理。每户投放的鲢鳙鱼种密度不一，放养量分别为75吨、65.7吨、50.4吨。同时定期测定水体的水化学指标，如COD（化学耗氧量）、TN（总氮）、TP（总磷）、Chla(叶绿素)、透明度、溶氧等化学指标。试验结果表明，水体总磷已从试验初期的0.08mg/L下降到目前的0.05mg/L左右，这是一个利用鲢鳙的滤食作用而改变了水体中氮、磷的再循环速率和水体中磷含量的案例。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，包括以下步骤：

（3）在放养滤食性鱼类和控制凶猛鱼类数量的同时，放养或增殖底层食有机碎屑鱼类，从而提高生物控磷的效果。

2.根据权利要求1所述的一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，其特征在于，步骤（1）中，所述滤食性鱼类为鲢鱼、鳙鱼的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，其特征在于，所述鲢鱼、鳙鱼两种鱼种的投放规格均为1龄或2龄，鲢鱼、鳙鱼总密度应根据水体的营养程度控制在5-100 g/m³。

4.根据权利要求1所述的一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，其特征在于，其中步骤（1）中，所述凶猛鱼类为鳡鱼、翘嘴鲌、蒙古鲌的一种或一种以上。

5.根据权利要求1所述的一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，其特征在于，步骤（2）中，所述放养的滤食性鱼类的成活率为不低于70%。

6.根据权利要求1所述的一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，其特征在于，步骤（3）中，所述放养或增殖的底层食有机碎屑鱼类为细鳞鲴或鲫鱼。

7.根据权利要求1所述的一种关于富营养化湖泊内源污染的生物控磷除磷方法，其特征在于，步骤（3）中，所述放养或增殖的底层食有机碎屑鱼类生物量达1-10g/m³。