專利名稱：一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，屬于水產(chǎn)和 環(huán)境科學的技術領域。
背景技術：
湖泊、水庫的富營養(yǎng)化問題仍是當前我國乃至全世界面臨的最主要水環(huán)境問題。 由于全球環(huán)境變化及各種人為活動的影響，我國的湖泊富營養(yǎng)化仍在加劇。湖泊富營養(yǎng)化 的出現(xiàn)，不但嚴重削弱了水體的生態(tài)功能、破壞了水生生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定，而且由此導 致的有毒藻類水華的頻繁暴發(fā)問題，也直接影響了人們對水資源的有效利用及社會經(jīng)濟的 可持續(xù)發(fā)展。因此，湖泊富營養(yǎng)化問題已經(jīng)成為我國最迫切需要解決的水環(huán)境問題之一。大量研究和一些權威研究表明，高營養(yǎng)鹽負荷，特別是高磷負荷是淡水湖庫富營 養(yǎng)化的主要成因之一，如何控制或降低水體中的營養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度，特別是磷濃度是國內(nèi)外 湖泊生態(tài)修復和湖泊管理的關鍵。雖然污染源的控制是富營養(yǎng)化控制的根本之策，但大量 研究業(yè)已證明，即使控制了外部污染源，大量已經(jīng)輸入水體的污染物，仍會以各種方式在較 長期時間內(nèi)對湖泊產(chǎn)生影響，從而并不能減輕水體的富營養(yǎng)化程度，可見，即使在外源污染 得到較好控制的湖庫，也仍然需要相關技術來專門針對已輸入到水體中的內(nèi)源磷的控制。從富營養(yǎng)化湖泊、水庫內(nèi)源磷污染的治理現(xiàn)狀來看，目前國內(nèi)外還沒有一項專門 技術，現(xiàn)有技術都是一些通用的污染物控制方法，如1)底泥疏浚、引水清污及深層水的排 放；2)物理化學控制措施，如沉積物氧化、化學沉淀、底泥覆蓋；3)生態(tài)恢復，主要是修復或 優(yōu)化大型水生植被群落結(jié)構、調(diào)整生物群落結(jié)構(即生物操縱)等一系列措施。然而這些 方法不僅費用高、技術難度大，使用的化學藥品容易造成藥劑殘留，導致二次污染，而且會 破壞湖泊生態(tài)系統(tǒng)原有的生物種群結(jié)構及其生境，削弱湖泊的自凈功能；現(xiàn)有生態(tài)修復技 術，也還不能大規(guī)模地修復富營養(yǎng)化湖泊中的水生植被，特別是對水體凈化起主要作用的 沉水植被；而對藻型水體(如深水水庫)更需要別的手段才能有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題，克服費用高、技術難度大，使用的化學藥品容易造 成藥劑殘留，導致二次污染，而且會破壞湖泊生態(tài)系統(tǒng)原有的生物種群結(jié)構及其生境，削 弱湖泊的自凈功能的問題，提供一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法。該 發(fā)明適用于湖泊生態(tài)系統(tǒng)或者水庫。本發(fā)明的創(chuàng)新點，基于生態(tài)化學計量學中的消費者驅(qū)動養(yǎng)分再循環(huán)原理在水體外 源污染得到有效控制的水體中，通過濾食性魚類對水體中氮、磷的不同利用效率來達到控 制水體內(nèi)源磷的目標，即充分發(fā)揮鰱鳙等魚類在控制水體內(nèi)源磷方面的作用而設計的一項 技術。此外，該技術既可以起到保護水環(huán)境的作用，又可以使?jié)O業(yè)得到可持續(xù)發(fā)展，即是一 項使水環(huán)境保護與水產(chǎn)養(yǎng)殖協(xié)調(diào)發(fā)展的生產(chǎn)活動。本發(fā)明的原理應用生態(tài)化學計量學中的消費者驅(qū)動養(yǎng)分再循環(huán)原理。具體的應用的原理是，水體中的消費者與初級生產(chǎn)者具有不同的氮、磷等元素組成(和比例)，通常藻 類等植物具有更可塑的體內(nèi)元素組成，而各種消費者具有更嚴格的元素組成。因此，消費者 在攝食藻類后為了維護自身元素組成的穩(wěn)定，常將自身不需要的或所謂多余的部分排出體 外，如對氮、磷的不同需求，使得消費者對氮、磷的排泄率不同。例如在本技術中，由于水體 中的藻類通常都具有較高的氮磷比(如16:1)，而鰱、鳙具有較低的氮磷比(5 1 )，所以鰱和 鳙在攝食藻類后大部分的磷會被同化利用，相對較多的氮會被排出到水體中，從而改變了 水體中氮磷的再循環(huán)速率，使磷較多地被生物固定，從而達到生物控磷和除磷的目的。本發(fā)明所需要解決的技術問題，可以通過以下技術方案來實現(xiàn) 一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，包括以下步驟
(1)在需要處理的湖泊或者水庫中放養(yǎng)濾食性魚類，通過濾食性魚類對水體中氮、磷的 不同利用效率來達到控制水體內(nèi)源磷的目標；
(2)在放養(yǎng)濾食性魚類的同時，控制兇猛魚類的數(shù)量，保證放養(yǎng)的濾食性魚類的成活 率，從而提高放養(yǎng)效率和效果；
(3 )在放養(yǎng)濾食性魚類和控制兇猛魚類的同時，在水體中放養(yǎng)底層食有機碎屑魚類(在 缺乏這類魚類的水體)或者增殖底層食有機碎屑魚類(在有這些魚類的水體)，從而提高除 磷效果。其中，步驟(1)中，所述濾食性魚類為鰱魚、鳙魚的一種或兩種。進一步，所述鰱魚、鳙魚兩種魚種的投放規(guī)格均為1齡或2齡，鰱魚、鳙魚總密度應 根據(jù)水體的營養(yǎng)程度控制在5-100 g/m3 ；并且鰱魚與鳙魚的投放比例不受限制。其中步驟(1)中，所述兇猛魚類為_魚、翹嘴舶、蒙古舶的一種或一種以上。其中，步驟(2)中，所述放養(yǎng)的濾食性魚類的成活率不低于70%。其中，步驟(3)中，所述放養(yǎng)或增殖的底層食有機碎屑魚類為細鱗鲴或鯽魚。進一步，所述放養(yǎng)或增殖的底層食有機碎屑魚類生物量達l-10g/m3。本發(fā)明利用濾食性魚類對水體中氮、磷的不同利用效率，即鰱魚和鳙魚(N P=5 1) 在攝食藻類(N:P=16:1)后大部分的磷會被同化利用，相對較多的氮會被排出到水體中，從 而改變了水體中氮磷的再循環(huán)速率，使磷較多地被生物固定，從而達到生物控磷和除磷的 目的。由于氮再循環(huán)速率的增加，改變了水體中的氮磷比，從而有利于水體藻類向非藍 藻類演替，從而還能達到預防藍藻水華發(fā)生的目的。此外，該技術可兼顧漁業(yè)生產(chǎn)需求，使 漁業(yè)生產(chǎn)和水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和諧發(fā)展。該方法設施簡單、成本低，容易推廣，作用持久，且經(jīng)濟回報較高，不存在二次污
^fe ο本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是
1)本發(fā)明彌補了目前控制水體內(nèi)源磷污染問題上的一個空缺，可長期有效的預防湖 泊、水庫藻類水華，改善水質(zhì)，降低水體TP、葉綠素a等化學指標，提高水體透明度。在滿足 漁業(yè)生產(chǎn)需求的同時兼顧了環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的保護。2)本發(fā)明無需特定的裝置或高成本的設施或設備，一次性投入，使得控磷的成本 或投入較低。管理和操作簡單易行，容易推廣。3)本發(fā)明的創(chuàng)新點是建立在生態(tài)化學計量學原理和消費者驅(qū)動的養(yǎng)分再循環(huán)理論基礎上的一種生物控磷除磷技術，它能夠使富營養(yǎng)化治理中的污染物得到資源化利用。 另外還可以通過捕獲鰱、鳙魚將一部分氮磷等營養(yǎng)鹽帶出水體，這同時也產(chǎn)生一定的經(jīng)濟 效益。4)經(jīng)過我們自2000年至2009年在浙江千島湖的全湖試驗和自2009年至2010年 在江蘇潿湖建立的140公頃示范工程，其水質(zhì)狀況均得到有效的改善。在整個試驗期間，對 外源性營養(yǎng)鹽始終沒有采取任何控制措施，總磷分別由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。均顯示了良好的生物控磷除磷效果。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具 體實施例，進一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明的控磷除磷技術是按照如下的步驟進行完成的
(1)富營養(yǎng)化或中營養(yǎng)、輕度富營養(yǎng)化的湖泊或水庫均適用；
(2)選擇1 齡或 2 齡的鰱 Hfypophthalmichthys mo 1 itriχ {Cmier et Valenciennes)、鳙魚 Jri1SiicAiAj^ nobilis (Richardson)的魚種，魚種總密度可控制在 5-100 g/m3，并且鰱魚與鳙魚的投放比例不受限制。(3 )在放養(yǎng)鰱鳙魚的同時，還可通過控制兇猛魚類的數(shù)量，達到鰱鳙放養(yǎng)的高成活 率，從而提高放養(yǎng)效率和效果。兇猛魚類為bambusa (Richardson)、翹嘴 !!白 ilishaeformis (Bleeker)、蒙古!!白 β//i6 r ffloflgo/iciAs (Basilewsky)0(4)在放養(yǎng)鰱鳙和控制兇猛魚類的同時，當水體缺乏底層食有機碎屑魚類或其數(shù) 量不足時，放養(yǎng)或增殖底層食有機碎屑魚類，從而提高生物除磷的效果。底層食有機碎屑魚 ^^Xenocypris microlepis (Bleeker)或舍即魚 Ckrassi^As auratus (Linnaeus), 放養(yǎng)或增殖的底層食有機碎屑魚類生物量達l-10g/m3。實施例1
本試驗期為2000年1月1日至2009年12月31日。在千島湖局部或全湖投放鰱鳙，每年放養(yǎng)量均在500噸以上，根據(jù)近十年來的監(jiān) 測數(shù)據(jù)表明，盡管外源污染負荷由于千島湖城市高速發(fā)展、千島湖主流新安江上游社會經(jīng) 濟的快速發(fā)展、流域人口的增加等而有增無減，千島湖的總磷雖有波動，總體上卻在持續(xù)下 降，已從試驗期前的平均0. 025mg/L下降到0. 01mg/L，這是一個利用鰱鳙控磷除磷的典型 案例。實施例2
本試驗期為2009年12月20日至2010年7月20日。在潿湖的水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)以南敞水區(qū)域(軍民橋和支河口港口之間)內(nèi)進行。 用浮式網(wǎng)片圍成一個約140公頃左右的大型鰱鳙養(yǎng)殖區(qū)。圍圈區(qū)內(nèi)分成3個不同的區(qū)域， 分別由3家養(yǎng)殖戶進行魚類放養(yǎng)和管理。每戶投放的鰱鳙魚種密度不一，放養(yǎng)量分別為75 噸、65. 7噸、50. 4噸。同時定期測定水體的水化學指標，如COD (化學耗氧量)、TN (總氮)、 TP (總磷)、Chla(葉綠素)、透明度、溶氧等化學指標。試驗結(jié)果表明，水體總磷已從試驗初 期的0. 08mg/L下降到目前的0. 05mg/L左右，這是一個利用鰱鳙的濾食作用而改變了水體 中氮、磷的再循環(huán)速率和水體中磷含量的案例。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術 人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其 等同物界定。
權利要求
1.一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，包括以下步驟(1)在需要處理的湖泊或者水庫中放養(yǎng)濾食性魚類，通過濾食性魚類對水體中氮、磷的 不同利用效率來達到控制水體內(nèi)源磷的目標；(2)在放養(yǎng)濾食性魚類的同時，控制兇猛魚類的數(shù)量，保證放養(yǎng)的濾食性魚類的成活 率，從而提高放養(yǎng)效率和效果；(3 )在放養(yǎng)濾食性魚類和控制兇猛魚類數(shù)量的同時，放養(yǎng)或增殖底層食有機碎屑魚類， 從而提高生物控磷的效果。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，其特 征在于，步驟(1)中，所述濾食性魚類為鰱魚、鳙魚的一種或兩種。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，其特 征在于，所述鰱魚、鳙魚兩種魚種的投放規(guī)格均為1齡或2齡，鰱魚、鳙魚總密度應根據(jù)水體 的營養(yǎng)程度控制在5-100 g/m3。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，其特 征在于，其中步驟(1)中，所述兇猛魚類為_魚、翹嘴舶、蒙古舶的一種或一種以上。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，其特 征在于，步驟(2)中，所述放養(yǎng)的濾食性魚類的成活率為不低于70%。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，其特 征在于，步驟(3)中，所述放養(yǎng)或增殖的底層食有機碎屑魚類為細鱗鲴或鯽魚。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，其特 征在于，步驟(3)中，所述放養(yǎng)或增殖的底層食有機碎屑魚類生物量達l-10g/m3。
全文摘要
一種關于富營養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染的生物控磷除磷方法，包括以下步驟(1)在需要處理的湖泊或者水庫中放養(yǎng)濾食性魚類，通過濾食性魚類對水體中氮、磷的不同利用效率來達到控制水體內(nèi)源磷的目標；(2)在放養(yǎng)濾食性魚類的同時，控制兇猛魚類的數(shù)量，保證放養(yǎng)的濾食性魚類的成活率，從而提高放養(yǎng)效率和效果；濾食性魚類為鰱魚、鳙魚。兇猛魚類為鳡魚、翹嘴鲌、蒙古鲌。放養(yǎng)的濾食性魚類的成活率應不低于70%；(3)在水體無底層食有機碎屑魚類時放養(yǎng)底層食有機碎屑魚類，使其生物量不低于1-10g/m3；放養(yǎng)或增殖的食有機碎屑魚類為細鱗鲴或鯽魚。
文檔編號C02F3/32GK102092852SQ20101053484
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權日2010年11月8日
發(fā)明者劉其根, 崔志輝, 李培培, 賈佩嶠, 趙良杰 申請人:上海海洋大學