生態庇護所式富營養化水的處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種生態庇護所式富營養化水的處理方法。該方法包括如下步驟，(1)水體調查：調查水體生態系統，確定處于劣勢的群落；(2)在水體中建立一個庇護空間，在庇護空間中保護或增殖處于劣勢的生物群落，并在豐度提高后向外擴散，庇護空間內可投放有與庇護空間內的生物群落共生的生物。本發明可使水體中整個食物鏈更穩定高效地運行，使得水體中過剩的產物沿著浮游植物——浮游動物——大型動物的食物鏈流動濃縮到大型動物體內，從而達到凈化水體的目的。
【專利說明】
生態庇護所式富營養化水的處理方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種富營養化水的處理方法，具體涉及一種生態庇護所式富營養化水的處理方法。該方法主要針對湖泊、水庫和濕地的富營養化治理，以及基于環境友好型的集約化養殖水體的處理。
【背景技術】
[0002]1.我國內陸水資源水質惡化，主要原因是富營養化，表現為藻類大量孳生，特別是幾個大型湖泊尤其令人擔憂。目前的生態治理方法有3類:
[0003]I)生物操縱(b1maniputlat1n)，包括經典和非經典的兩種，即通過投放肉食性魚類抑制雜食性魚類促進浮游動物攝食浮游植物的方法，和直接投放濾食性魚類過濾藻類的方法。目前資料表明其有效性僅限于深度大于6米的深水湖泊、水庫，以及小于60km2的小型淺水湖泊、濕地。我國幾個難以治理的水體都是淺而大的湖泊，比如面積2300km2的太湖，被日本學者斷言要經過100年才能修復。原因是大型淺水體，水環境異質性低，捕食者和被捕食者關系緊張，緩沖能力差，生態系統比較脆弱，尤其在水草消褪、岸線發育學指數大幅降低以后。表現在水中可以沿食物鏈進行的物質流動因某一營養級的缺失而斷路，造成作為生物體要素的物質成為藻類或大型植物的營養物質而使之大量孳生，導致水質惡化。
[0004]2)生物浮床或生態浮島，于水體表面種植大型植物的方法，僅吸收水中的無機營養物質，對光照依賴強，生產力較藻類低，而且管理成本高，并且遮光和阻礙了水和大氣的物質交換，應用范圍有限，效率低。
[0005]3)人工漁礁，為低等生物和小型魚類提供了庇護所，但因庇護的是所有小型生物，這些生物之間是食物鏈的關系，生物能消耗比較大，對整個水體的大食物鏈影響效率較低，其次制作成本高，而且無法放入共生生物對其進行維護，所以人工維護難度大，回報效果不穩定。
[0006]2.長期以來集約化養殖行為都以投喂飼料和及時換水的養殖方式為主，沒有在養殖水體中構建完整食物鏈的生態系統利用低等動、植物對殘存餌料和糞便的消耗以及對水中游離硫化物、氨化物和亞硝酸鹽的吸收凈化作用，把大量養殖污水排放的天然水體。近年來人們開始重視環境友好型的養殖方式，但使用的水處理系統成本較高。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是為了強化或重建整個水體的大食物鏈，提供一種生態庇護所式富營養水的處理方法，即通過保護或增殖整個水體生態系統中食物鏈的脆弱生物群落，強化食物鏈在營養物質傳遞并積累到大型經濟動物體內的功能，達到凈化水體的目的，并提高經濟動物的產量;在集約化養殖的人工生態系統中，通過在庇護所內重建食物鏈，使水質穩定，實現極低成本的環境友好型的養殖方式。
[0008]本發明解決所述技術問題的方案是:一種生態庇護所式富營養水的處理方法，包括如下步驟，
[0009](I)水體調查:調查水體生態系統，確定處于劣勢的群落；
[0010](2)在水體中建立一個庇護空間(refuge)，在庇護空間中保護或增殖處于劣勢的生物群落，并在其豐度提高后向外擴散。
[0011 ]作為維護手段，防止其它生物入侵到庇護所內形成低級小食物鏈而消耗能量、降低被庇護生物的現存量和生產力，所述庇護空間內投放有與庇護空間內的生物群落共生的生物，如與浮游動物共生的魚食性(piscivorous)魚類，與藻類共生的雜食性(omnivorous)魚類。
[0012]所述庇護空間由帶孔的圍護材料圍成，圍護材料為網片、篩絹、金屬構件、塑料構件、混凝土構筑物中的任一一種或是任意幾種的組合。達到的效果是被保護生物群落及其餌料生物可以出入庇護空間，但其捕食者無法進入其中，通過控制圍護材料的孔徑來實現該目的。另外，庇護空間的大小由各自水環境決定，且容易調整。
[0013]本發明為食物鏈中脆弱或缺失營養級的生物，通常是浮游動物或浮游植物，提供一個其攝食者不能達到而其本身可以出入的相對獨立的空間一一庇護所(Refuge)，以保護并擴大其規模，并擴散出去，擴散的速度隨自身豐度的提高而提高，最后繁殖速度等于擴散速度。擴散出去的生物強化食物鏈中該營養級的作用，使整個食物鏈更穩定高效地運行，使得水體中過剩的營養物質沿著浮游植物——浮游動物——大型動物的食物鏈，或更直接的浮游動物——大型動物的食物鏈流動濃縮到大型動物體內，從而達到凈化水體的目的。同時，由于營養物質是通過食物鏈最終積累到大型經濟動物體內，不僅整個過程是穩定、可控而且方向明確的，最終還會產生經濟效益。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例1的庇護空間布置示意圖；
[0015]圖2為本發明實施例2的庇護空間布置示意圖；
[0016]圖3為本發明實施例5的庇護空間布置示意圖。
[0017]圖中:1、庇護空間；2、圍護材料。
[0018]實施例1
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]本實施例在實驗室試驗，富營養化水和食物鏈由人工設置，故省略水體調查步驟。
[0021]將水族箱IX I X0.5m3用60目篩絹網隔成1:3 二部分，然后加入富營養化的水，指標如下:COD為 10.2mg/L，NH3-N為 1.2mg/L，TN為2.8mg/L，TP為0.125mg/L，Chl_aS54yg/L，透明度20cm，然后將I尾50g羅非魚放入大空間一側，小空間一側放入野外撈取的混合浮游動物20g。小空間一側為浮游動物提供了庇護空間，該庇護空間由60目篩絹網與水族箱的壁部圍成，使得其中大型群體即繁殖群體得到保護，小型個體可以擴散到大空間去攝食其中的藻類同時生長并被魚攝食，同時大空間中的藻類也擴散到小空間成為其中浮游動物的餌料，具體示意圖如圖1所示。
[0022]經過5天，透明度大幅度提高，結果顯示⑶D為3.7mg/L，NH3-N為0.5mg/L，TN為
1.3mg/L，TP為0.075mg/L，Chl_a為8yg/L。然后又排出20 %水，加入等量的富營養化水，第二天檢測結果顯示水質跟上述結果相似。重復上述步驟一個月后，水質穩定而且檢測羅非魚生長15g。這是個通過重建食物鏈進化水質的過程，原來的富營養化的藻水，經過浮游藻類一一浮游動物一一魚類的過程，使水質得到凈化，魚類也得到了生長。
[0023]實施例2
[0024]某湖泊，面積32ha，深度3m，COD為14.lmg/L，TN為2.2mg/L，TP為0.080mg/L，Ch1-a為28yg/L透明度為50cm，顯示浮游藻類和溶解有機物含量都超標。調查顯示，其主要魚類是雜食性魚類，浮游動物被雜食性魚類抑制，使得浮游植物一一浮游動物一一魚類的中間環節成為瓶頸，浮游動物群落是需要強化的。
[0025]在湖中心設置庇護空間，庇護空間四周用網片及加固木粧圍成0.2ha的區域，布置形式如圖2所示。首先趕走庇護空間內原來的魚類，之后放入撲食小魚的10g鱸魚800尾，以防止吃浮游動物的小雜魚的入侵，保護庇護空間內的浮游動物。第二年水質有明顯改善:COD為 10.lmg/L，TN為I.9mg/L，TP為0.070mg/L，Chl_a為20yg/L，透明度為65cm；同時常規魚產量與往年持平，并額外獲得鱸魚產量400kg ο可見改善水質又增產的雙重效果。
[0026]實施例3
[0027]某工廠化育苗車間一水泥池，40m2、Im深，有對蝦蚤狀幼體260萬，每天對其進行投喂人工飼料，使得大量殘余飼料和糞便惡化水質，水質檢測換水前后的COD為12—28mg/L，N02—-N為0.14—0.68mg/L。將2個I X I X 0.5m3的100目網箱放入其中，各投入齒蟲無節幼體65萬個，使之吞食里面殘余飼料和糞便，結果第三天⑶D降為8—18mg/L，N02—-N為0.12—
0.52mg/L。這也是個重建食物鏈的過程，即通過鹵蟲的幼體吞食水中的殘存飼料和糞便顆粒，來凈化水質，得到生長的鹵蟲幼體，可以再成為對蝦苗的優質餌料。
[0028]實施例4
[0029]某池塘0.4公頃(ha)，中間用一四目網分隔，一側放50g鯉、鰱魚種分別8千和2千尾，另一側放10萬尾白對蝦苗。正常養殖方式，直到2個月后，好苗體長到8cm，僅對池塘進行了補水，沒有換水，但水質一直正常。原因是其中一側為魚藻類共生，另一側為蝦和撓足類及輪蟲共生，整個生態系統內各主要生物構成了一個完整的食物鏈:藻類從魚區擴散到蝦區同殘余飼料和糞便一起被其中的浮游動物攝食，浮游動物再擴散到魚區被魚攝食。而常規養殖方式是魚類吃飼料的方法，殘余飼料和糞便惡化水質，需要及時換水。
[0030]實施例5
[0031 ] 一人工湖Iha，并有2個均為0.1ha的湖灣，里面大量荷花覆蓋——覆蓋率80%，水質春天清澈，夏天變暗，調查顯示，里面基本沒有魚類，僅有一些野生的青蝦，浮游動物豐富，浮游動物的攝食作用和荷花的遮蔭作用，使其中藻類很少，但營養鹽嚴重超標，是水質周年劇烈波動的原因，夏季檢測指標:COD 14.7mg/L，NH3-N為I.0mg/L，TN為3.3mg/L，TP為
0.525mg/L，Chl-a為3.6yg/L，透明度為110cm。將湖灣與敞水區用網片分隔，湖灣與網片構成庇護空間，具體如圖3所示。每個灣內放養10g烏鱧100尾，使之與水草共生;敞水區放養10g鯉和鰱魚種分別1600尾和400尾。一年后，湖心荷花覆蓋率30 %，湖灣覆蓋率100 %，水質有所改觀，主要表現為水質一年四季趨于穩定，夏季水質指標如下:COD 9.4mg/L，NH3-N為0.5mg/L，TN為1.9mg/L，TP為0.205mg/L，Chl_a為20.4yg/L。原理是鯉和鰱在中央區域減少了水草的規模，同時通過攝食浮游動物而促進了藻類的生長，而藻類又擴散到湖灣為浮游動物提供了食物，湖灣內的浮游動物又擴散出來成為鰱魚和鯉魚的食物，其中烏鱧是用于防止小型魚類包括鯉魚自行繁殖的魚苗入侵其中破壞水草的。
【主權項】
1.一種生態庇護所式富營養化水的處理方法，其特征在于:包括如下步驟， (1)水體調查:調查水體生態系統，確定處于劣勢的群落； (2)在水體中建立一個庇護空間，在庇護空間中保護或增殖處于劣勢的生物群落，并在豐度提高后向外擴散。2.如權利要求1所述的生態庇護所式富營養化水的處理方法，其特征在于:所述庇護空間內投放有與庇護空間內的生物群落共生的生物。3.如權利要求1所述的生態庇護所式富營養化水的處理方法，其特征在于:所述庇護空間由帶孔的圍護材料圍成。4.如權利要求3所述的生態庇護所式富營養化水的處理方法，其特征在于:所述圍護材料為網片、篩絹、金屬構件、塑料構件、混凝土構筑物中的任一一種或是任意幾種的組合。
【文檔編號】C02F3/32GK105923779SQ201610429504
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】王宇庭
【申請人】湖州師范學院