專利名稱：生物鏈構造技術修復河湖水系的方法
技術領域：
本發明涉及一種水體修復技術，具體涉及河湖水系生物鏈構造技術。
背景技術：
河湖水系原有的生態系統，又稱原生凈化系統，是由存在于其中的礫石、河床及河 岸材料以及生長于其中的水生植物、浮游動物、底棲動物以及大型水生植物構成。這一系 統具有一定的水質凈化能力，可以對外來污染物進行稀釋、分解。但是，隨著河湖水體污染 的日益嚴重，原生凈化系統遭到破壞，河湖水系原有的凈化能力逐漸減弱；當外來污染達到 一定程度以后，則原生凈化系統的凈化能力徹底消失，并隨著污染的累積，污染程度不斷加 劇，最終導致水體的惡化和水環境功能的喪失。城市中以再生水作為補水水源輸入河湖，其 水質中部分污染物質的濃度相對較高，對現有十分脆弱的城市河湖的原生凈化系統造成一 定程度的破壞，且原生凈化系統凈化能力有限，不能滿足凈化再生水的需要。所以必須對部 分河湖缺失的原生凈化系統進行強化，構造生物鏈，對消失的原生凈化系統進行恢復和重 建，使其具備一定的凈化功能及耐沖擊能力，以應對再生水輸入后可能產生的一系列問題。目前公知的河湖水體修復或凈化方法片面強調某一種作用，如物理方法、化學方 法，單一強調水體充氧或注重降低氮、磷、有機物的含量；部分應用的生物方法片面強調水 生植物或微生物的作用，單一種植沉水植物或投放微生物，沒有從河湖水系生態系統的全 面因素和作用加以考慮，因此收效甚微或效果維持時間較短。
發明內容
針對現有技術的上述問題，本發明利用生物鏈構造技術，提供一種在肯定河湖水 系原有生態結構和功能作用的前提下，采取人為措施加以干預，從構成水系生態系統的重 要元素——水生植物、水生動物、浮游動物等入手，恢復和健全水系生態結構，改善水系功 能，從而同時實現水質的凈化和生態的修復，提高水體自凈能力，實現河湖水系的健康發展 和良性循環的水體生態修復方法。為實現上述目的，本發明包括如下技術方案生物鏈構造技術修復河湖水系的方法，該方法是在河湖水系中構建生物鏈系統， 該生物鏈系統由沉水植物、挺水植物、漂浮植物、浮葉植物和水生動物組成。如上所述的方法，其中，沉水植物可植入河湖水系水底，初次種植密度優選為縱橫 間距30-g0cm，種植面積優選為覆蓋水體面積40-70% ；挺水植物可植入河湖水系水底，種 植面積優選為覆蓋水體面積不超過20%，初次種植密度優選為每平方米1-2株；漂浮植物 和浮葉植物種植面積優選為覆蓋水體面積不超過10%，初次種植密度優選為每平方米1-2 株；水生動物優選為魚類、河蛘和/或螺類，魚類初始放養密度優選為不大于50g/立方米 水，河蛘和/或螺類放養密度優選為不大于Ig/升水。如上所述的方法，其中，沉水植物可選自金魚藻、狐尾藻、黑藻、馬來眼子菜、龍須 眼子菜、微齒眼子菜和穿葉眼子菜中的至少三種。
如上所述的方法，其中，挺水植物優選為蘆葦、蒲草、菖蒲、鳶尾、水蔥、慈姑和/或 千屈菜。如上所述的方法，其中，漂浮植物和浮葉植物優選為菱角、睡蓮、水葫蘆和/或荇
ο如上所述的方法，其中，魚類優選為白鰱、鳙魚、鯉魚、草魚和/或鯽魚。如上所述的方法，其中，河蛘優選為背角無齒蛘、冠蛘和/或三角帆蛘。如上所述的方法，其中，該生物鏈系統還可包括浮游動物。如上所述的方法，其中，浮游動物優選為橈足類和/或枝角類動物。本發明的有益效果在于，應用本發明的方法構建生物鏈系統，避免了物理或化學 技術對水體的擾動和破壞，適用于水系生態結構受損或不健全的河湖水體。經過該技術處 理的河湖水體接近自然水體，生態功能逐步恢復，自凈能力逐步提高。此外，該系統操作簡 單，投資省，無污染，且不占用河湖水體以外的額外空間，節省土地。應用試驗表明，依照本發明的方法構建生物鏈系統后，生態修復區內水體感官狀 況明顯好于修復區外，水面沒有明顯水華，水體透明度較修復區外提高5-lOcm;生態修復 區內與修復區外相比，氨氮、懸浮物、總磷、總氮、化學需氧量和葉綠素a的去除率分別為 33%、17%、14%、28%、14%和41 %，主要污染物濃度有明顯降低。
具體實施例方式以下結合具體實例對本發明進行進一步詳細說明。應用本發明方法構建的生物鏈系統是由沉水植物、挺水植物、漂浮植物、浮葉植物 和水生動物組成。沉水植物是該系統的主要組成部分，主要為修復水體所在地區的本地品種，北方 可采用金魚藻、狐尾藻、黑藻、馬來眼子菜、穿葉眼子菜等；根據需要和實際情況適當引進外 地品種，主要以生長能力強、水質凈化效果好的品種為主。同一水域中沉水植物種類不得少 于三種，初次種植密度為縱橫間距30-80cm，密度過大，不利于植物吸收光照，過小不易形成 群落，植物量少。種植面積應覆蓋水體面積40-70%，覆蓋面積過小，植物不能形成群落，不 利于生長，且凈化效果差，面積過大，富余空間小，不利于沉水植物生長分蘗，且不利于其它 挺水和浮葉植物及水生動物生長。可采用根部裹泥直接沉入水底的種植方法，也可根據實 際情況采用其它方法。不同種類植物可單獨種植也可分開種植。挺水植物在該系統中主要起凈化和美觀的作用，主要為修復水體所在地區的本地 品種，根據需要和實際情況適當引進外地品種，主要以生長能力強、水質凈化和景觀效果好 的品種為主，在北方地區應能耐寒越冬，例如可選用蘆葦、蒲草、鳶尾、水蔥、千屈菜等。挺水 植物的種植面積應覆蓋水體面積不超過20%，因其生長繁殖較快，所以初始密度不宜過大。 初次種植密度為每平方米1-2株，可采用鐵鍬挖坑直接種植的方式，也可根據實際情況采 用其它方法。不同種類植物可單獨種植也可分開種植。漂浮植物和浮葉植物在該系統中主要起凈化和美觀的作用，主要為修復水體所在 地區的本地品種，以生長能力強、生物量大和景觀效果好的品種為主，在北方地區應能耐寒 越冬，例如菱角、荇菜等。漂浮植物種植面積應覆蓋水體面積不超過10%，避免過多覆蓋水 體，影響光照，不利沉水植物生長。初次種植密度為每平方米1-2株。
考慮水體深度和景觀效果，沉水、挺水、浮葉植物自岸邊向水體中間的種植順序應 為挺水和浮葉-沉水。挺水和浮葉植物可種在岸邊淺水區，沉水植物可在水體較深區域種 植，漂浮植物可以與其它三類植物交叉種植。水生動物主要指魚類、河蛘、螺類，為生物鏈系統的重要組成部分，對于藻類含量 高(水體透明度< 20cm)的水體初始放養魚類以白鰱為主，密度為不大于50g/方水；隨著 藻類含量降低(水體透明度增加> 100cm)，可以適當增加鳙魚，密度為不大于IOg/方水； 后期沉水植物生長旺盛，水質較好后，可適當增加鯉魚、草魚和鯽魚，三種總密度不大于5g/ 方水。河蛘可以采用修復水體所在地區的本地品種，也可從外地引進，以背角無齒蛘、冠蛘、 三角帆蛘為主，密度為不大于Ig/升水，如果有條件，蛘類宜采用懸掛放養方式，有利于水 體表層藻類的去除。該系統中還可包括浮游動物，主要指橈足類、枝角類等，具體品種可從本地浮游動 物豐富的水體中引進，具體密度沒有要求，可分季節不定期引入。該生物鏈系統中，沉水植物的莖、葉和表皮都與根一樣具有吸收作用，且皮層細胞 含有葉綠素，有進行光合作用的功能，這種結構對水體中營養鹽類的吸收降解及對重金屬 元素的濃縮富集都有很強的作用，因此沉水植物可以有效地吸收水中的營養物質，降解人 工合成物質和有害物質等，并釋放氧氣，有利于水生動物生長。同時，沉水植物通過與浮游 藻類爭奪營養、光照而有效抑制藻類的過量生長，從而提高水體透明度。挺水植物可以通過 根系吸收水體中的營養物質，并減少水面光照。漂浮植物和浮葉植物不僅可以增加水體美 觀，更可以減少水體光照，抑制藻類生長。各類水生植物在發揮各自作用的同時，在一定程 度上可以增加水體中溶解氧的含量，有利于水生動物生長，并可以為魚類和浮游動物等提 供覓食和棲息、活動場所，有利于水生動物生長和繁殖。實施例1龍潭西湖生態修復試驗區北京市龍潭西湖水體為再生水補水，水中藻類繁殖旺盛，主要為水華藍藻。生態修 復試驗區面積50平方米，采用防水布四周封閉，底部為湖底原狀底泥，未封閉，修復區內水 體深度0. 6-1. 0米，水體體積30-50方。沉水植物種植品種主要為狐尾藻、黑藻、金魚藻、馬來眼子菜、穿葉眼子菜、龍須眼 子菜、微齒眼子菜，種植面積約50% ；挺水植物主要為蒲草，水體中原有少量蘆葦，種植面積 約10%;漂浮和浮葉植物有菱角、荇菜，種植面積約2%。水生動物主要放養鰱魚和河蛘(背 角無齒蛘和褶紋冠蛘)，鰱魚密度35g/立方米，河蛘密度0. 5g/L。因水體中原有一定密度 的浮游動物，故未再引進。生態修復區建成3個月后，現場觀測和水質監測結果顯示，各類植物生長狀況良 好，沉水植物和挺水植物均有繁殖、分蘗，菱角和荇菜均結果、開花，魚類和蛘類生長良好； 生態修復區內水體感官狀況明顯好于修復區外，水面沒有明顯水華，水體透明度較修復區 外提高5-lOcm;水質分析結果表明生態修復區內與修復區外相比，氨氮、懸浮物、總磷、總 氮、化學需氧量和葉綠素a的去除率分別為33%、17%、14%、觀％、14%和41%，主要污染 物濃度有明顯降低。
權利要求
1.生物鏈構造技術修復河湖水系的方法，其特征在于，該方法是在河湖水系中構建生 物鏈系統，該生物鏈系統由沉水植物、挺水植物、漂浮植物、浮葉植物和水生動物組成。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉水植物植入河湖水系水底，初次種植密度為縱橫間距30-80cm，種植面積為覆蓋 水體面積40-70% ；所述挺水植物植入河湖水系水底，種植面積為覆蓋水體面積不超過20%，初次種植密 度為每平方米1-2株；所述漂浮植物和浮葉植物種植面積為覆蓋水體面積不超過10%，初次種植密度為每平 方米1-2株；所述水生動物為魚類、河蛘和/或螺類，魚類初始放養密度為不大于50g/立方米水，河 蛘和/或螺類放養密度為不大于Ig/升水。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述沉水植物選自金魚藻、狐尾藻、黑 藻、馬來眼子菜、龍須眼子菜、微齒眼子菜和穿葉眼子菜中的至少三種。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述挺水植物為蘆葦、蒲草、菖蒲、鳶尾、 水蔥、慈姑和/或千屈菜。
5.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述漂浮植物和浮葉植物為菱角、睡蓮、 水葫蘆和/或荇菜。
6.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述魚類為白鰱、鳙魚、鯉魚、草魚和/ 或鯽魚。
7.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述河蛘為背角無齒蛘、冠蛘和/或三 角帆蛘。
8.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生物鏈系統還包括浮游動物。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述浮游動物為橈足類和/或枝角類動物。
全文摘要
本發明涉及一種生物鏈構造技術修復河湖水系的方法，該方法是在河湖水系中構建生物鏈系統，該生物鏈系統由沉水植物、挺水植物、漂浮植物、浮葉植物、水生動物和浮游動物組成。該方法避免了物理或化學技術對水體的擾動和破壞，適用于水系生態結構受損或不健全的河湖水體。經過該技術處理的河湖水體接近自然水體，生態功能逐步恢復，自凈能力逐步提高。此外，該方法操作簡單，投資省，無污染，且不占用河湖水體以外的額外空間，節省土地。
文檔編號C02F3/32GK102092857SQ20101060810
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年12月16日
發明者吳曉輝, 廖日紅, 李壘, 樓春華, 胡秀琳, 許志蘭 申請人:北京市水利科學研究所