CN108513970A - 一种超声波去除海水中水母的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋生态灾害处理应用领域，具体涉及一种超声波去除海水中水母的方法。将待处理水体置于超声波环境下，利用超声波的空化作用使水体中不同生活史阶段的水母个体碎片化，直至去除水体中的水母；所述超声波释放频率为20‑40KHZ，每次20‑60min，每天超声1次。本发明操作简便，效果显著，对于防治海洋中水母暴发等海洋生态学问题有很好的应用前景。

Description

一种超声波去除海水中水母的方法及其装置

技术领域

本发明属于海洋生态灾害处理应用领域，具体涉及一种超声波去除海水中水母的方法。

背景技术

近年来，中国近海水母(主要是海月水母)暴发日益频繁，给海洋生态环境带来极大的破坏。水母暴发使得海洋渔业资源严重受损，渔获物减少；破坏滨海的优美景观，使一些旅游设施被迫关闭，甚至危害游客的身体健康，使沿岸旅游业受到很大影响；航海船舶不能正常运行；沿海大型工业(如核电站等)的冷却水口被堵塞，从而被迫停止工作，给居民的生产生活带来很多不便，甚至造成重大经济损失。对于海月水母生态学的研究，以及如何防治水母暴发，已经备受各界关注。目前针对水母暴发的处理方法主要包括人工打捞、机械粉碎等，这些处理方法均是水母灾难性出现后的处理措施，给人们的生产生活带来的损失已经不可避免。科学界对海月水母生物学和生态学特征的研究日益深入，研究表明海月水母的生活史包含浮游幼虫、水螅体、碟状体和水母体四个阶段，不同生活史阶段的形态特征、生活方式和生命力强度等均不同。随着超声生物学的迅猛发展，大家对超声波生物学效应基本原理的认识和应用日益增多，广泛利用超声波的空化效应进行细胞破碎、清洗、杀菌等。因此可以利用超声波抑制不同生活史阶段的水母生长，从而抑制水母体在海洋中的爆发性增长，减少生态灾害的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过超声波去除水母的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种通过超声波去除水母的方法，将待处理水体置于超声波环境下，利用超声波的空化作用使水体中不同生活史阶段的水母个体碎片化，直至去除水体中的水母；所述超声波释放频率为20-40KHZ，每次20-60min，每天超声1次。

所述水母不同生活史阶段为水螅体、碟状体和水母体。

所述水螅体、碟状体和水母体的处理时间均为20min、40min或60min；

超声波的频率为20KHZ、28KHZ或40KHZ。

所述在28KHZ的处理频率下，水螅体或碟状体的处理时间为40min，水母体的处理时间为60min。

一种通过超声波去除水母的专用装置，装置包括处理反应器(1)、波纹板(2)、超声振板(3)和超声装置(4)；处理反应器内插有至少一个附着有水螅体的波纹板和超声振板，超声振板通过导线与超声装置连接。

所述附着水螅体的波纹板可拆卸的设于超声振板的对面以及底部；其中，碟状体或水母体为游泳生活，将待处理碟状体或水母体置于反应器中，其可以浮游在反应器内接受处理。

本发明的显著优点为：

本发明方法能够有效抑制水母不同生活史阶段个体的爆发性增长，从而抑制水母暴发，操作简单，没有二次污染，能起到预防水母暴发的作用，同时在水母暴发后也能起到有效的去除作用，在防治水母所致的生态灾害方面具有广阔的应用前景；具体的说：

本发明在水母暴发前后利用超声波的空化作用对其处理，阻碍不同生活史阶段水母的正常生长发育，破坏水螅体、碟状体和水母体的形态结构，导致水螅体的触手不能正常伸缩、萼部破裂、失去附着能力等，撕裂碟状体的缘瓣，使水母体中胶层破裂、胃管系统损坏、口部开裂等，从而使其溶解消失，发挥有效作用，本发明为防治海洋水母灾害等生态学问题提供有效的方法，同时对水母等生物引起的沿海工业设施造成的危害提供广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例提的超声波处理装置。

图2是本发明实施例提的不同频率超声波处理海月水母水螅体后其减少率变化图，其中(a)为超声波发生面底部水螅体减少率；(b)为超声波发生面对面水螅体减少率。

图3是本发明实施例提的不同频率超声波处理海月水母碟状体后其减少率变化图。

图4是本发明实施例提的不同频率超声波处理海月水母水母体后其减少率变化图。

图5是本发明实施例提的28KHZ下，不同超声时间处理海月水母水螅体后其减少率变化图，其中(a)为超声波发生面底部水螅体减少率；(b)为超声波发生面对面水螅体减少率。

图6是本发明实施例提的28KHZ下，不同超声时间处理海月水母碟状体后其减少率变化图。

图7是本发明实施例提的28KHZ下，不同超声时间处理海月水母水母体后其减少率变化图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

本发明方法为利用超声波抑制水母不同生活史阶段个体的爆发性增长，从而抑制水母暴发。操作简单，没有二次污染，能起到预防水母暴发的作用，同时在水母暴发后也能起到有效的去除作用，在防治水母所致的生态灾害方面具有广阔的应用前景。

实施例1

由图1所示，装置包括处理装置、附着有水螅体的波纹板、超声振板和超声装置；处理装置内插有至少一个附着有水螅体的波纹板和超声振板，超声振板通过导线与超声装置连接。

所述附着水螅体波纹板可拆卸的设于超声振板的对面以及底部；其中，碟状体或水母体为游泳生活，将待处理碟状体或水母体置于反应器中，其可以浮游在反应器内接受处理。

实施例2

(1)取4组附着有海月水母水螅体的波纹板，每组3个重复，分别设置对照组(不接受超声波处理)、20KHZ频率处理组、28KHZ频率处理组、40KHZ频率处理组对水螅体进行处理。处理时波纹板置于超声振板的对面和底部(图1)，每天处理一次，每次处理时间为20min。处理后将附着有海月水母水螅体的波纹板拆卸后放回原培养箱继续培养。处理期间，正常投饵，换水。分别记录每次处理后附着有海月水母水螅体的波纹板上水螅体的减少率(参见图2)；减少率＝(初始水螅体密度a₀-每天处理后水螅体密度a_n)/初始水螅体密度a₀，n为处理天数。

(2)取4组大小相近、状态良好的海月水母碟状体，每组设置3个重复，每个重复取100只碟状体，置于12个合适尺寸的处理反应器中，分别设置对照组(不接受超声波处理)、20KHZ频率处理组、28KHZ频率处理组、40KHZ频率处理组对海月水母碟状体进行处理，处理时浮游于处理器内(图1)，每天处理一次，每次处理时间为20min。处理后，将碟状体放回原培养箱培养。处理期间，正常投饵、换水。记录每次处理后，碟状体的数量，计算碟状体的减少率(参见图3)；减少率＝(初始碟状体数量b₀-每天处理后碟状体数量b_n)/初始数量b₀×100％，n为处理天数。

(3)取4组伞部口径为1～2cm、状态良好的海月水母水母体，每组设置3个重复，每个重复取20只水母体，置于12个合适尺寸的处理反应器中培养，分别设置对照组(不接受超声波处理)、20KHZ频率处理组、28KHZ频率处理组、40KHZ频率处理组对海月水母水母体进行处理，处理时浮游在处理器内(图1)，每天处理一次，每次处理时间为20min。处理后，将接受处理的海月水母水母体放回原培养箱培养。处理期间正常投饵、换水。记录每次处理后水母体的数量，计算其减少率(参见图4)；：减少率＝(初始碟状体数量b₀-每天处理后碟状体数量b_n)/初始数量b₀×100％，n为处理天数。

如图2所示，不同频率超声波处理水螅体对其减少率的影响不同。20KHZ、28KHZ和40KHZ处理20min后第一天，超声波发生面底部的水螅体减少率分别为64.46％、54.86％、25.75％，发生面对面的减少率分别为52.42％、51.51％、25.38％；处理后第3天，底部的减少率分别为94.93％、84.79％、60.70％，对面的减少率分别为95.23％、99.36％、76.12％；处理后第5天，底部的减少率分别为99.79％、99.51％、78.54％，对面的减少率分别为100.00％、99.83％、86.96％。可以看出20KHZ和28KHZ频率超声波对水螅体的作用效果优于40KHZ，由于20KHZ超声波发生器的噪声大于28KHZ，因此28KHZ超声波对水螅体的处理效果最优。

从图3可以看出，不同频率超声波对碟状体的处理也存在差异。20KHZ和28KHZ超声波对碟状体的处理效果相当，均优于40KHZ。在处理20min第一天后，20KHZ和28KHZ处理组的减少率分别为78.39％、75.73％，40KHZ处理组为46.56％；处理第二天后，20KHZ、28KHZ处理组的减少率均达到95％以上，而40KHZ处理组的减少率为85.73％。考虑到20KHZ超声波发生器的噪声问题，28KHZ超声波为碟状体的最优处理频率。

由图4可见，28KHZ频率超声波对水母体的处理效果最优，在处理20min第二天后，水母体的减少率即达到93％以上，而20KHZ和40KHZ处理组均为0.00％。因此处理水母体的最优频率为28KHZ。

超声空化作用的阈值与超声频率有密切关系，低频超声波空化作用阈值比高频超声波低。低频超声波在产生空化作用的过程中，有更充分的时间使液体空化泡收缩、膨胀直至爆炸，从而使空化泡在爆炸前有较大尺寸，增大空化强度。随着超声波频率的增加，会因为空化泡压缩、膨胀的周期过短而影响其爆炸，从而降低空化强度。因此，低频超声波更易对海月水母造成伤害，使水螅体触手受损、碟状体缘瓣撕裂、水母体的伞部和胃管系统受损等，造成不可逆的破坏，从而去除水母。另外，在超声空化作用过程中，会产生噪音，空化作用越强，噪音越大，因此20KHZ频率超声波的空化噪音最强。

综上所述，综合考虑噪音和经济效益，28KHZ是处理海月水母的最优频率。

实施例3

(1)取4组附着有海月水母水螅体的波纹板，每组3个重复，每个重复中将波纹板置于超声振板的对面和底部(图1)。用28KHZ频率超声波处理，处理时间分别为0min(对照组)、20min、40min、60min，每天处理一次，处理期间，正常投饵、换水。记录处理n天后，每组波纹板的水螅体密度a_n，并计算水螅体的减少率(参见图5)；减少率＝(初始水螅体密度a₀-每天处理后水螅体密度a_n)/初始水螅体密度a₀，n为处理天数。

(2)取4组大小相近、状态良好的海月水母碟状体，每组设置3个重复，每个重复100只碟状体，分别置于12个合适尺寸的处理反应器中培养(图1)。用28KHZ频率超声波处理，处理时间分别为0min(对照组)、20min、40min、60min，每天处理一次，处理期间，正常投饵、换水。记录处理n天后，每组碟状体的数量b_n，并计算其减少率(参见图6)；减少率＝(初始碟状体数量b₀-每天处理后碟状体数量b_n)/初始数量b₀×100％，n为处理天数。

(3)取4组伞部口径为2～4cm、状态良好的海月水母水母体，每组设置3个重复，每个重复20只水母体，分别置于12个合适尺寸的处理反应器中培养(图1)。用28KHZ频率超声波处理，处理时间分别为0min(对照组)、20min、40min、60min，每天处理一次，处理期间，正常投饵、换水。记录处理n天后，每组水母体的数量b_n，并计算其减少率(参见图7)；减少率＝(初始水母体数量b₀-每天处理后水母体数量b_n)/初始数量b₀×100％，n为处理天数。

如图5可以看出，在超声波发生面底部，处理第二天，40min和60min处理组水螅体减少率均在85％左右，20min组的减少率为57.15％；处理第三天，40min和60min处理组的减少率均接近100％，20min组为85.02％。在超声波发生面对面，处理第一天，20min、40min、60min处理组的水螅体减少率分别为73.82％、79.80％、97.54％；处理第二天，3个处理组的均接近100％，所以综合考虑，40min处理组的处理效果最优。

由图6可知，在处理第一天，20min、40min、60min处理组的碟状体减少率分别为75.73％、95.22％、99.38％，综合经济效益，对碟状体处理40min效果最优。

从图7可以看出，不同处理时间下，水母体的减少率差异较大。处理第一天，20min、40min、60min处理组的水母体的减少率分别为6.67％、32.73％、60.56％；处理第二天，60min组的减少率超过90％。因此对水母体的处理，60min组效果最优。

综上，随着超声时间的延长，28KHZ超声波对海月水母水螅体、碟状体和水母体的处理效果有增加趋势。在实际应用中，对水螅体和碟状体的处理时间取40min最优，对水母体则需延长时间。

本发明所提出的超声波去除海月水母的方法，操作简便，效果显著，对于防治海洋中水母暴发等大型海洋生态学问题有很高的应用价值，在其他涉海工程等领域也有广阔的应用前景。以上所述实施例，为本发明专利较佳应用案例，但并非对本发明产生任何形式上的限制。在实际应用过程中，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例。

Claims (6)

1.一种通过超声波去除水母的方法，其特征在于：将待处理水体置于超声波环境下，利用超声波的空化作用使水体中不同生活史阶段的水母个体碎片化，直至去除水体中的水母；所述超声波释放频率为20-40KHZ，每次20-60min，每天超声1次。

2.按权利要求1所述通过超声波去除水母的方法，其特征在于：所述水母不同生活史阶段为水螅体、碟状体和水母体。

3.按权利要求1或2所述通过超声波去除水母的方法，其特征在于：所述水螅体、碟状体和水母体的处理时间均为20min、40min或60min；

超声波的频率为20KHZ、28KHZ或40KHZ。

4.按权利要求1-3任意一项所述通过超声波去除水母的方法，其特征在于：所述在28KHZ的处理频率下，水螅体或碟状体的处理时间为40min，水母体的处理时间为60min。

5.一种权利要求1所述的通过超声波去除水母的专用装置，其特征在于：装置包括处理反应器(1)、波纹板(2)、超声振板(3)和超声装置(4)；处理反应器内插有至少一个附着有水螅体的波纹板和超声振板，超声振板通过导线与超声装置连接。

6.按权利要求5所述的通过超声波去除水母的专用装置，其特征在于：所述附着水螅体的波纹板可拆卸的设于超声振板的对面以及底部。