利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在中國，有兩個(gè)突出的生態(tài)環(huán)境問題:一是沿海海域的富營養(yǎng)化問題，根據(jù)中國環(huán)保部歷年海洋環(huán)境狀況公報(bào)，中國渤海、黃海、東海、南海四大海域的水質(zhì)無機(jī)氮和活性磷酸鹽常年超標(biāo)，結(jié)果造成大面積近岸海域富營養(yǎng)化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，從而導(dǎo)致赤潮頻繁爆發(fā)，水體透明度和溶解氧下降，由此而產(chǎn)生的水質(zhì)惡化使每年遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，如何有效地遏制中國沿海海域水質(zhì)向富營養(yǎng)化發(fā)展的趨勢，使沿海海域生態(tài)環(huán)境得到有效的修復(fù)，成為人們關(guān)注的環(huán)境熱點(diǎn)問題;二是內(nèi)陸地區(qū)普遍存在的缺碘病流行的問題，在中國廣闊的內(nèi)陸地區(qū)，由于土壤中碘的背景含量很低，結(jié)果導(dǎo)致糧食和蔬菜等植物性食品普遍缺碘，從而使廣大人群受到“碘缺乏病，IDD”的威脅，碘在人體的新陳代謝過程中起著不可替代的作用，機(jī)體一旦缺碘，就不能合成甲狀腺素，而甲狀腺素具有促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，活化100多種酶，維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等生物作用，因此人體碘缺乏，就會(huì)導(dǎo)致一系列生理紊亂及生物功能異常，就會(huì)嚴(yán)重影響人類的健康，根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查和世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)，全球大約有30%的人口受到碘缺乏的威脅，我國約有7億人口生活在缺碘地區(qū)。因此，人體補(bǔ)碘己成為全球范圍的一個(gè)公共衛(wèi)生問題。
[0003]海帶，是一種在低溫海水中生長的大型海生褐藻植物，海帶不僅本身是一種具有營養(yǎng)豐富的海產(chǎn)品，而且是海藻化工的重要原材料，隨著對海藻利用的深度研發(fā)，海帶已被認(rèn)為是開發(fā)生物質(zhì)能源(乙醇、沼氣)理想的原料，特別是海帶在其生長過程中，除了可以從海水中大量地吸收氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，還可以通過生物富集作用，將海水中的碘濃縮數(shù)萬倍至數(shù)百萬倍，從而使海帶中碘的含量高達(dá)干重的0.2%?0.5%，海帶作為一種大型海藻，不僅高產(chǎn)，而且適合在我國整個(gè)沿海海域規(guī)?；B(yǎng)殖，從北至南，遼寧、山東、江蘇、浙江、福建及廣東省北部沿海均可養(yǎng)殖，中國是世界第一的海帶養(yǎng)殖國家。
[0004]本發(fā)明根據(jù)大型海藻一一海帶所具有的從海水中大量吸收氮(N)、磷(P)和生物富集碘(I)元素的特點(diǎn)，并結(jié)合在中國整個(gè)沿海海域均適合海帶養(yǎng)殖的客觀條件，建立了通過海帶規(guī)模化養(yǎng)殖，修復(fù)沿海海域受富營養(yǎng)化污染的生態(tài)環(huán)境，利用海帶提取生物質(zhì)能源(乙醇、沼氣)后的殘余物，以低品位的硅藻土為載體制成海藻有機(jī)碘肥，作為內(nèi)陸土壤的外源碘，通過長期施用海藻有機(jī)碘肥，培育含碘農(nóng)作物(蔬菜、水果、糧食)，使土壤中碘的背景含量不斷提高，從而使內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境得到逐漸改善的方法，同時(shí)建立起規(guī)?；юB(yǎng)殖—海帶提取生物質(zhì)能源—制取海藻有機(jī)碘肥—開發(fā)含碘植物食品的產(chǎn)業(yè)鏈，這不僅能夠起到修復(fù)被氮、磷污染的沿海海域生態(tài)環(huán)境的作用，從而使水體的富營養(yǎng)化得到有效控制，而且能夠改善內(nèi)陸缺碘的生態(tài)環(huán)境，從而為實(shí)現(xiàn)人體自然補(bǔ)碘，徹底消除碘缺乏病(IDD)的最終目標(biāo)，開辟了一條行之有效的新途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法，包括如下步驟:
[0008]I)規(guī)?；юB(yǎng)殖，海帶孢子在人工育苗室發(fā)芽成海帶幼苗，待海帶幼苗長至I?2厘米時(shí)，將它們夾入麻繩的縫里，然后把帶有海帶幼苗的麻繩系在海帶養(yǎng)殖場的浮筏上，形成規(guī)?；暮?，通過田間管理，使海帶在生長過程中，從海水中吸取氮磷等營養(yǎng)元素的同時(shí)富集碘元素；當(dāng)海帶長至長2?4米，寬20?30厘米時(shí)進(jìn)行收獲；
[0009]2)將收獲的鮮海帶直接在陽光下經(jīng)過2次攤曬或掛曬，第一次曝曬4?6小時(shí)，待鮮海帶的含水率降至24?26%，基本呈干燥狀，即堆放至倉庫內(nèi)，經(jīng)I?2天后，藻體內(nèi)部返水后，再在日光下曬I?2小時(shí)，或在陰冷處干數(shù)小時(shí)，待藻體含水率在14?16%時(shí)，形成干海帶入庫待用；
[0010]3)將干海帶粉碎后，通過微生物發(fā)酵，使海帶中80 %的糖類轉(zhuǎn)化成乙醇或沼氣生物質(zhì)能源后，留下的殘余物中所含的碘和營養(yǎng)元素的含量得到進(jìn)一步濃縮，然后將提取生物質(zhì)能源后的殘余物與硅藻土按I?3:1的比例制成海藻有機(jī)碘肥；
[0011]4)將海藻有機(jī)碘肥作為土壤外源碘，以I—含量為15mg/m2?150mg/m2的施用量，一次性施入土壤表層，直接培育含碘農(nóng)作物;長期施用海藻有機(jī)碘肥，利用殘留在土壤中的海藻有機(jī)碘肥增加土壤中碘的背景含量，從而使缺碘的生態(tài)環(huán)境逐漸得到改善。
[0012]進(jìn)一步的，所述的含碘農(nóng)作物作為植物性食品供當(dāng)?shù)鼐用袢粘Ｊ秤?；含碘農(nóng)作物的根、莖、葉作為家禽和牲畜飼料的添加劑或作為有機(jī)肥還田，最終使整個(gè)食物鏈中碘的含量水平得到提高。
[0013]進(jìn)一步的，所述的含碘農(nóng)作物用于深加工，成為含天然碘的日常食品。
[0014]進(jìn)一步的，海帶在養(yǎng)殖過程中，通過控制養(yǎng)殖量來調(diào)整海水中氮和磷的被吸收量，實(shí)現(xiàn)沿海海域水體的富營養(yǎng)化控制。
[0015]進(jìn)一步的，收獲的海帶部分用于傳統(tǒng)的海產(chǎn)品加工，其余用于提取生物質(zhì)能源。
[0016]進(jìn)一步的，海帶在養(yǎng)殖過程中同時(shí)吸收CO2，減輕大氣溫室效應(yīng)。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有有益效果:
[0018](I)海帶是一種具有很高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并適合在中國整個(gè)沿海海域生長的大型類海藻，通過規(guī)?；B(yǎng)殖海帶，在獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，可以從海水中吸收大量的氮、磷元素，從而可以使氮磷超標(biāo)受富營養(yǎng)化污染的沿海水域環(huán)境得到生態(tài)修復(fù)。
[0019](2)用海帶作為提取生物質(zhì)能源的原料，一方面規(guī)?；B(yǎng)殖的海帶在生長過程中吸收⑶2具有固碳作用，另一方面生物質(zhì)能源實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放，因此，在減輕大氣溫室效應(yīng)方面起重要作用。
[0020](3)利用海帶提取乙醇或沼氣后產(chǎn)生的大量殘余物，以低品位硅藻土為載體制成的海藻有機(jī)碘肥，不僅生產(chǎn)成本低，而且因殘余物中更加富集了碘(I)以及氮(N)、磷(P)和鉀(K)等營養(yǎng)元素的含量，使海藻有機(jī)碘肥的質(zhì)量更好，這一方面因海藻有機(jī)碘肥生產(chǎn)成本低和品質(zhì)好，而有利于推廣應(yīng)用，另一方面因殘余物被資源化利用，為海藻提取生物質(zhì)能源的清潔生產(chǎn)提供了保障。
[0021](4) 土壤施用海藻有機(jī)碘肥，在直接培育含碘農(nóng)作物(蔬菜、水果、糧食)的同時(shí)，土壤因長期施用海藻有機(jī)碘肥，可以提高土壤碘的背景含量，從而使缺碘的生態(tài)環(huán)境逐漸得到改善。
[0022](5)通過生物地球化學(xué)吸收和轉(zhuǎn)化過程，含碘農(nóng)作物中的碘為生物有機(jī)碘，與含碘鹽中添加的無機(jī)碘相比，不僅更加穩(wěn)定有利于被人體吸收，而且更為安全，另外，富碘的根、莖、葉作為飼料添加劑，可以提高食物鏈的碘含量水平，這對與人體有效的自然補(bǔ)碘，徹底消除碘缺乏病(IDD)具有重要的作用。
【附圖說明】
[0023]圖1是海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明通過在沿海海域規(guī)?；B(yǎng)殖大型海藻-海帶，海帶生長過程中因大量地吸收海水中的氮(N)、磷(P)，使氮磷超標(biāo)受富營養(yǎng)化污染的沿海海域生態(tài)環(huán)境得到修復(fù)，成熟的海帶同時(shí)富集了碘(I)元素，鮮海帶收獲后曬干粉碎，經(jīng)過微生物發(fā)酵，提取生物質(zhì)能源(乙醇、沼氣)，殘余物以低品位硅藻土作為載體制成海藻有機(jī)碘肥，內(nèi)陸土壤長期施用海藻有機(jī)碘肥，不僅直接培育出含碘農(nóng)作物(蔬菜、水果、糧食)，而且使土壤碘的背景含量提高，逐漸使缺碘生態(tài)環(huán)境得到改善，最終使人體得到有效的自然補(bǔ)碘，從而徹底消除碘缺乏病(IDD)0
[0025]本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如圖1所示，具體如下:
[0026]規(guī)?；юB(yǎng)殖:將海帶孢子在人工育苗室發(fā)芽成海帶幼苗，待海帶幼苗長至I?2厘米時(shí)，將它們夾入麻繩的縫里，然后把帶有海帶幼苗的麻繩系在海帶養(yǎng)殖場的浮筏上，形成大規(guī)模的海帶田，通過倒換海帶苗的水深和除去苗上附著物等“田間管理”，海帶在生長過程中，從海水中大量吸取氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，同時(shí)富集了碘元素，當(dāng)海帶長至長2?4米，寬20?30厘米時(shí)便可以收獲。根據(jù)對渤海、黃河、東海和南海養(yǎng)殖海帶的測定，成熟海帶中氮(N)、磷(P)、鉀(K)和碘(I)的含量范圍分別為1.606?2.270%，0.160?0.358%，0.858— 2.341%和2896?3406mg/kg，平均含量分別達(dá)到I.921 %、0.265%、I.292%和3203mg/kg，海帶中較高的氮、磷和碘含量能夠很好地用于修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境，具體的進(jìn)一步方法如下:
[0027]將收獲的鮮海帶直接在陽光下經(jīng)過2次攤曬或掛曬，第一次曝曬4?6小時(shí)，待鮮海帶的含水率降至24?26%，基本呈干燥狀，即堆放至倉庫內(nèi)，經(jīng)I?2天后，藻體內(nèi)部返水后，再在日光下曬I?2小時(shí)，或在陰冷處干數(shù)小時(shí)，待藻體含水率在14?16%時(shí)，便可以入庫；將干海帶粉碎后，通過微生物發(fā)酵，將海帶中80%的糖類轉(zhuǎn)化成乙醇或沼氣，留下的殘余物中所含的碘和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的含量得到進(jìn)一步濃縮，然后將提取生物質(zhì)能源后的殘余物與低品位硅藻土按I?3:1的比例制成海藻有機(jī)碘肥。標(biāo)定海藻有機(jī)碘肥中碘(I—)的含量，以及氮(N)、磷(P)、鉀(K)等營養(yǎng)元素的含量，以針對性進(jìn)行定量施肥。
[0028]將海藻有機(jī)碘肥作為土壤外源碘，以I—的施用量為15mg/m2?150mg/m2，一次性施入土壤表層，直接培育含碘農(nóng)作物(蔬菜、水果、糧食)，在內(nèi)陸土壤多年施用海藻有機(jī)肥碘，殘留在土壤中的海藻有機(jī)碘肥可以使土壤中碘的背景含量增加，從而使內(nèi)陸缺碘的生態(tài)環(huán)境得到逐漸改善。
[0029]事實(shí)上，除上述海帶的種植過程還可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，使其容易得到推廣。具體措施為:
[0030](I)規(guī)?；B(yǎng)殖大型海藻一海帶還可以用于凈化沿海水體?？梢酝ㄟ^控制海帶的種植量調(diào)整對氮磷的吸收量。例如，將我國沿海海域的海帶養(yǎng)殖量達(dá)到9.0 X 16噸/年，在得到經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí)，海帶對海水中氮(N)和磷(P)的吸收量將分別達(dá)到1.2X 15噸/年和3.0X 14噸/年，對凈化沿海海域水體、遏制富營養(yǎng)化起到重要作用。
[0031 ] (2)海帶提取生物質(zhì)能源(乙醇)，將海帶養(yǎng)殖量9.0 X 16噸/年的10%仍用于傳統(tǒng)的海產(chǎn)品和海藻工業(yè)原料，其余的90%作為提取生物質(zhì)能源的原料，可以生產(chǎn)生物能源一乙醇2.3 X 16噸/年，加上海帶在養(yǎng)殖期間對CO2的吸收量達(dá)到4.0 X 16噸/年，對減輕大氣溫室效應(yīng)將作出重要的貢獻(xiàn)。
[0032](3)制取海藻有機(jī)碘肥，利用海帶提取生物質(zhì)能源后的殘余物與低品位硅藻土混合，可以制成海藻有機(jī)碘肥8.0 X 16噸/年，在我國內(nèi)陸土壤施用海藻有機(jī)碘肥，不僅能夠直接培育2.5 X 17噸含有機(jī)碘的植物性食品，更重要的是可以改善缺碘土壤1.8 X 15平方公里，同時(shí)還給土壤帶來1.2 X 15噸氮、3.0 X 14噸磷和1.0 X 15噸鉀等營養(yǎng)元素，這對徹底消除碘缺乏病(IDD)和改良土壤具有關(guān)鍵性的意義。
[0033](4)含碘植物性食品的深度開發(fā)，利用海藻有機(jī)碘肥培育的含碘蔬菜、含碘水果和含碘糧食，除了可以通過直接食用進(jìn)行人體自然補(bǔ)碘外，還可以開發(fā)如含天然碘的番茄醬、榨菜、小黃瓜、番薯干、醋大蒜、草莓醬、蘿卜干等便于儲存和運(yùn)輸?shù)娜藗內(nèi)粘Ｋ矏鄣氖称?，這不僅能夠收益更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且能夠達(dá)到更好的人體補(bǔ)碘的效果。
[0034](5)生產(chǎn)含碘飼料添加劑，利用含碘作物中相對于果實(shí)和可食部分含碘量更高的根、莖、葉，生產(chǎn)各種飼料的添加劑，家禽和牲畜通過經(jīng)常喂食含碘飼料，可以使整個(gè)食物鏈中的含碘水平提高，這對有效地防治碘缺乏病(IDD)具有重要作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)規(guī)?；юB(yǎng)殖，海帶孢子在人工育苗室發(fā)芽成海帶幼苗，待海帶幼苗長至I?2厘米時(shí)，將它們夾入麻繩的縫里，然后把帶有海帶幼苗的麻繩系在海帶養(yǎng)殖場的浮筏上，形成規(guī)?；暮?，通過田間管理，使海帶在生長過程中，從海水中吸取氮磷營養(yǎng)元素的同時(shí)富集碘元素；當(dāng)海帶長至長2?4米，寬20?30厘米時(shí)進(jìn)行收獲； 2)將收獲的鮮海帶直接在陽光下經(jīng)過2次攤曬或掛曬，第一次曝曬4?6小時(shí)，待鮮海帶的含水率降至24?26%，基本呈干燥狀，即堆放至倉庫內(nèi)，經(jīng)I?2天后，藻體內(nèi)部返水后，再在日光下曬I?2小時(shí)，或在陰冷處干數(shù)小時(shí)，待藻體含水率在14?16 %時(shí)，形成干海帶入庫待用； 3)將干海帶粉碎后，通過微生物發(fā)酵，使海帶中80%的糖類轉(zhuǎn)化成乙醇或沼氣生物質(zhì)能源后，留下的殘余物中所含的碘和營養(yǎng)元素的含量得到進(jìn)一步濃縮，然后將提取生物質(zhì)能源后的殘余物與硅藻土按I?3:1的比例制成海藻有機(jī)碘肥； 4)將海藻有機(jī)碘肥作為土壤外源碘，以I—含量為15mg/m2?150mg/m2的施用量，一次性施入土壤表層，直接培育含碘農(nóng)作物;長期施用海藻有機(jī)碘肥，利用殘留在土壤中的海藻有機(jī)碘肥增加土壤中碘的背景含量。2.如權(quán)利要求1所述的利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法，其特征在于所述的含碘農(nóng)作物作為植物性食品供當(dāng)?shù)鼐用袢粘Ｊ秤?含碘農(nóng)作物的根、莖、葉作為家禽和牲畜飼料的添加劑或作為有機(jī)肥還田，最終使整個(gè)食物鏈中碘的含量水平得到提高。3.如權(quán)利要求1所述的利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法，其特征在于所述的含碘農(nóng)作物用于深加工，成為含天然碘的日常食品。4.如權(quán)利要求1所述的利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法，其特征在于海帶在養(yǎng)殖過程中，通過控制養(yǎng)殖量來調(diào)整海水中氮和磷的被吸收量，實(shí)現(xiàn)沿海海域水體的富營養(yǎng)化控制。5.如權(quán)利要求1所述的利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法，其特征在于收獲的海帶部分用于傳統(tǒng)的海產(chǎn)品加工，其余用于提取生物質(zhì)能源。6.如權(quán)利要求1所述的利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法，其特征在于海帶在養(yǎng)殖過程中同時(shí)吸收CO2，減輕大氣溫室效應(yīng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用海帶修復(fù)沿海海域和內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境的方法。其步驟如下：1)規(guī)模化海帶養(yǎng)殖，從海水中吸取氮磷等營養(yǎng)元素的同時(shí)富集碘元素；2)將收獲的鮮海帶進(jìn)行晾曬，形成干海帶入庫待用；3)將干海帶粉碎后，通過微生物發(fā)酵提取生物質(zhì)能源，將留下的殘余物與低品位硅藻土按1～3:1的比例制成海藻有機(jī)碘肥；4)用海藻有機(jī)碘肥作為土壤外源碘，一次性施入土壤表層，直接培育含碘農(nóng)作物，長期施用海藻有機(jī)碘肥，殘留的海藻有機(jī)碘肥使土壤中碘的背景含量增加。本發(fā)明的方法不僅能夠使富營養(yǎng)化的沿海海域生態(tài)環(huán)境得到修復(fù)，而且能夠使內(nèi)陸缺碘生態(tài)環(huán)境得到逐漸改善，最終使人體得到有效的自然補(bǔ)碘，從而徹底消除碘缺乏病。
【IPC分類】A01C21/00, C05G1/00, A01G33/00, A01G1/00, A01B79/02
【公開號】CN105706894
【申請?zhí)枴緾N201610120493
【發(fā)明人】翁煥新, 翁經(jīng)科, 陳海燕
【申請人】浙江大學(xué)