食藻虫引导的水下生态修复关键技术

食藻虫引导水下生态修复技术一、食藻虫引导生态修复技术原理食藻虫生态修复技术原理是一种综合生物治理技术，其核心思想是一方面运用食藻虫摄食藻类，减少密度，提高透明度；继而恢复沉水植被，沉水植被恢复后水体持续变清，并通过它感作用抑制蓝藻发生；沉水植被又通过光合伙用把大量溶解氧带入底泥，使淤泥中氧化还原电位升高，增进底栖生物涉及水生昆虫、蠕虫、螺、贝滋生，进而使底泥生态恢复自净，进一步使湖水水体保持稳定清澈状态；最后有筹划地放入鱼、虾、蟹等原有土著水生动物，增长水体生物多样性，形成良好水生态系统，恢复原有生态系统服务功能，并源源不断地向人们输出绿色生态优质水产品。食藻虫吃藻、食腐屑、噬菌进水体变清水下森林、水下草皮增生物操纵调节食物链，植物蛋白转为动物蛋白富营养资源化形成水体自净食藻虫控藻引导生态修复原理二、食藻虫简介食藻虫是一种低等咸淡水甲壳浮游动物，通俗地理解，也是虾、蟹类甲壳动物祖先。食藻虫平均个体5.5-6.5mm,生存周期为45天，通过驯化可以专门摄食蓝绿藻，成为蓝藻天敌。经人工驯化改良后，食藻虫比天然个体体积大，摄食能力强，这种食藻虫不但喜欢吃蓝藻，并且还能转化蓝藻毒素，适应藻类爆发水体环境，能将蓝藻胶团中滤食性鱼类不易消化胶状物质消化吸取。在实验室里，只见一缸布满蓝绿藻水，放进相应比例食藻虫后，24小时便澄清了，并且食藻虫细沙般排泄物，对水底植物非常滋润。食藻虫繁殖力极强，平均每3天繁殖一代，每条食藻虫毕生可繁殖3000条幼虫。正由于它产出多，因此它进食量也大，1公斤约40万条食藻虫，1天便能吃掉10吨水中蓝绿藻，可以说它是藻害天然“克星”。三、生态安全性在一种生物引入某一新水体之前必要要可以保证这种生物对该水体不至于导致新危害。许多专家对此进行过大量研究，有如下理由保证食藻虫不至于对水体导致新污染：1、食藻虫是从其他湖泊采集后经驯化而得，开不是一种新物种，它野生种群在国内湖泊中早有分布；2、当水体富营养化限度下降导致蓝藻无法大量繁殖后食藻虫也会由于得不到足够有效营养而难以维持其种群增长，其种群生物量必然下降；3、食藻虫是水体初级消费者，食藻虫天敌太多因而很容易被消灭。食藻虫营养丰富，鱼、虾、蟹十分喜食，尚有某些水生昆虫如华椿、仰椿也喜食食藻虫(当前由于许多水体严重富营养化，蓝藻水华频繁大规摸暴发，这些水生昆虫已基本绝迹，但一旦水体生态恢复后则这些昆虫又会大量浮现)。因而，将食藻虫引入水体后决不会导致新危害(即生物污染)。用食藻虫控制蓝藻水华暴发、恢复水体原有生态安全性是有保障。四、技术分析项目是运用人工驯化后浮游动物——食藻虫进行生物控藻，食藻虫是构建生态恢复过程至关重要食物链和生物链环节，只有通过食藻虫才干引爆这个生态恢复水体生物多样性大爆炸。在构建完整食物链、网基本上，形成良性循环生态链，在生态链基本上构建产业链，使生态链与产业链相结合，在外源点源污染截流状况下，彻底控制湖泊富营养化水体蓝藻暴发，扭转湖泊富营养化发展进程，基本恢复富营养化湖泊原有水草繁茂、水体清澈生态并保持相称稳定性，使污染物资源化进而实现产业化。治理完毕后，在治理区域内将会形成良好水生生态自净系统，水质在较短时期达到国家地表水III类水原则。水生生态自净系统形成后，合理投放鱼、虾、蟹、螺、贝等又可形成丰富高档绿色水产品资源，治理过程中产生副产品食藻虫做为优质饲料又可推动诸如都市观赏鱼类等名贵鱼、虾、蟹产业发展，甚至还可以将食藻虫深加工开发成优秀蛋白粉和其他特殊营养保健品。五、重要技术核心及创新点食藻虫控藻引导水体生态恢复核心技术核心是——食藻虫引起水体沉水植被种群生态恢复。普通水域环境中随着富营养化限度推动，单细胞藻类会优于沉水植物，得以迅速地繁殖发展，如果缺少食藻动物有效控制，藻类就会遮住阳光，减少透明度，进一步影响沉水植物萌发和生长，形成生态环境恶性循环。与单细胞藻类相相应是，食藻虫也有爆炸性繁殖机能，并且食藻虫消化蓝绿藻同步，还会释放酸性粪便和代谢产物，抑制单细胞藻类再生。这样，食藻虫吃掉蓝绿藻，既可以增长水体透明度，又可以增长水质弱酸性，增进沉水植物萌发和生长，最后形成水下森林。在形成水下森林过程中，沉水植物产生大量氧气，增进食藻虫由浅层向深层发展，同步食藻虫呼吸产生大量二氧化碳又可以供应沉水植物作为光合伙用碳源，这种共生关系可以促使水体生态环境越来越趋于自净并形成良性循环。恢复沉水植被抑制藻类办法已有大量应用，国内外对此进行了广泛而进一步研究，任何退化水生态系统修复如果要获得持久效果都必要恢复沉水植被，沉水植被是淡水生态系统中重要初级生产者，对维持湖泊、水库等淡水生态系统构造和功能具备重要作用，沉水植被对水体有如下作用：①制止底泥再悬浮，减少湖底水动力互换系数，从而使水体透明度保持稳定。②诸多水草对藻类生长有抑制作用，从而使水体变清：一方面是竞争性抑制，由于水草和藻类同处在生态系统初级生产者位置，两者提供物质和能量生态学功能一致，因而必然存在对光和营养运用方面竞争；另一方面是诸多水草可以分泌特定生物活性物质抑制藻类生长，也即水草对藻类有它感作用，对此国内外诸多学者作过大量研究，它感现象存在还吸引了大批学者对它感作用物质进行提取、分离和鉴定。③沉水植被从水体和底泥中大量吸取营养盐，从而不断地净化水体，使内源污染下降，水体不断变清。④沉水植被存在可吸附储存生物碎屑于植物根部，增长底泥表层溶氧，而减缓底泥磷释放，此外，沉水植被还为有助于有机物矿化分解微生物群落提供了生境。综观湖泊生态系统发育自然演替史，沉水植被在湖泊生态系统中起着不容忽视重要作用，但是环境污染以及不合理开发运用等，使得沉水植被在许多湖泊中消失，水体自净能力以及对干扰缓冲能力急剧下降，水体也不断成为退化生态系统，水生态系统服务功能也日益丧失。各种沉水植被是健康水生态系统重要构成某些，沉水植被恢复不但表征着退化水生态系统恢复并且会加速退化水生态系统恢复和稳定恢复效果。但沉水植被恢复存在很大困难：第一，重富营养化水体普通都存在较厚淤泥，淤泥普通都厚达几十厘米到几米，且淤泥普通都处在缺氧状态，其氧化还原电位都比较低，种植水草容易烂根，因而很难成活；第二，富营养化水体透明度都很低，沉水植被得不到有效光照以进行光合伙用，这也严重影响了沉水植被恢复；第三，藻型富营养化水体普通酸碱度都很高，而沉水植物都喜弱酸性环境，这也不利于沉水植被恢复。这些困难，当前采用食藻虫控藻技术已所有克服：1、研究成果表白，食藻虫吃藻后肠道中富集了大量有益微生物，这些有益微生物通过食藻虫排泄物广泛地分布于淤泥中，再加上食藻虫微量搅拌增氧作用，淤泥在有益微生物作用下得到了良性分解，淤泥氧化还原电位大大提高；2、食藻虫吃藻后可以使水体保持很长一段时间透明见底；3、食藻虫吃藻后，其排泄物呈弱酸性，一方面可以抑制喜碱性蓝藻生长，另一方面可以增进喜弱酸性沉水植物生长。这是当前为止其他湖泊生态恢复技术无法与之相比拟。食藻虫诞生，还给湖泊生态自净系统恢复和生物链良性循环带来一系列正面影响和但愿。其中最重要有两点：第一，由于蓝藻消灭，增长了水体透明度，让阳光可以直射水底，有助于水下森林——沉水植物萌发；第二，食藻虫消化吸取蓝藻后排出粪便显酸性，会明显减少蓝藻爆发水体中碱性，可以进一步抑制蓝藻再次萌发，另一方面又使喜弱酸性水下森林——沉水植物重新获得适当生长环境，从主线上解决了湖泊中种植沉水植物难题。通过食藻虫，接通了如下几条食物链：水体中氮、磷单胞藻(蓝绿藻)食藻虫水下森林鱼虾鳖蟹人这样，将使得污染严重、死气沉沉藻型化水体逐渐走向生命力旺盛、水质清澈草型化水体带来新但愿。六、技术优势上海海洋大学何文辉专家科研团队通过十年蓝藻驯化、提纯、复壮，驯化出蓝藻天敌——食藻虫（浮游动物），通过投入实验成功，创造了一项达到国内领先水平水体生态修复生物操纵技术---食藻虫引导水生态修复技术。该项技术于获得国家专利，专利号：02110588，其技术具备独创性，难以复制。何文辉专家驯化食藻虫用了7年多时间，只有在无性繁殖条件下，它后裔才干传承驯化。她使用了活体保种方式，保到当前都已有900多代了。它寿命普通为四五十天，一年大概能繁殖十代左右。因而，作为最保密配方，她把一级保种放在了她家阳台上，二级保种和三级保种她才用于生产上。虽然这些虫子别人拿了过去，也只能用一种多月，离开了这个配方，食藻虫就没办法再吃蓝藻了。七、技术产业化何文辉成立了上海太和水生态科技有限公司，旗下子公司涉及：上海太和水生态科技有限公司（华东区）、九源清（北京）水生态有限公司（华北区）、广州太和水生态科技有限公司（华南区），并在上海金山区设有面积达20多万平方米生产、科研基地。并拥有一批由专家、博士带领强大科研团队和具备近年实践经验工程管理团队，公司董事长、首席科学家何文辉先生是上海海洋大学专家、水域环境生态上海高校工程研究中心副主任、“食藻虫”引导水生态修复技术创造者和中华人民共和国水下生态修复重要发起人。公司与上海海洋大学、上海勘测设计研究院、浙江大学等学术机构紧密合伙，形成持续研发能力。太和公司专利核心技术涉及：哺育“食藻虫”治理水域蓝绿藻污染、“食藻虫”引导水体生态修复技术、沉水植被培植及应用于水生态修复和水下景观建造、应用生物技术净化都市水源系统等技术，某些技术已获得中华人民共和国及美国专利或上海市科技进步奖，同步集成生态湿地、微生物、曝气等其他辅助技术共同构成水生态专项完整解决方案，该系统以其生物主导、“负碳”节能、近年长效、高透明度、景观出众、低化学品和零占用土地而成为国内外水体净化和生态修复领先者。八、成功案例1.上海段浦河时间：-10-15面积：25000㎡水深：1.5—2.5m修复前水质：劣Ⅴ类水，水体发黑发臭，透明度仅0.3m。修复后水质：水质重要富营养指标总氮、总磷等达到国家地表Ⅲ类水原则，水体清澈见底，透明度达2.5m。2.上海世博园后滩公园时间:-2-5面积：22500㎡水深：1.5—2.0m修复前水质：水源来自黄浦江，为严重超标劣Ⅴ类水，透明度仅0.4m。修复后水质：水质重要富营养指标总氮、总磷等达到国家地表Ⅲ类水原则，水体透明度达到1.9m。3.江苏盐都市区饮用水源地中试时间：-5-11面积：2㎡水深：0.4-1.4m修复前水质：水质为Ⅴ类水，透明度为0.3m修复后水质：水质达到国家地表水Ⅲ类水原则，透明度达到1.2m以上。4.上海青草沙水源地中试时间：-5-9面积：26500㎡水深：3m修复前水质：水质为Ⅴ类水，透明度为0.4m修复后水质：水质达到国家地表水Ⅲ类水原则，有些水质指标已达到Ⅰ-Ⅱ类水原则，透明度达到2m以上。5.上海古猗园时间：-12-17面积：17000㎡水深：0.8—2.2m修复前水质：水体为严重超标劣Ⅴ类水，透明度仅0.4m，修复后水质：水质重要富营养指标总氮、总磷等达到国家地表Ⅲ类水原则，水体透明度达到1.9m。九、生态防治办法控制水质富营养化，一方面要从源头抓起，严格控制含N、P等工业污染物排放量，合理施用化肥、农药。妥善解决养殖场畜禽粪便。减少农业对湖库冲击，有效控制生活和其他污染物排放。只有坚持防止优先于治理原则．防污治污工作才会达到标本兼治目。水源地生态综合防治重要通过如下方式：1.建立植被过滤带，通过建立植被过滤带和生态缓冲区可以制止农业面源污染，减少湖库周边污水及N、P入库量。采用溪沟整治和营造林草等办法．减少水土流失。在原有混凝土衬砌护岸基本上．通过金属网格将生态多孔介质固定于河道两岸．其上种植沉水植物、挺水植物等，在河岸形成由植物、微型动物、微生物和鱼类等构成复杂水生生态系统。多孔介质具备优秀吸氮聚磷功能。能将水体中N、P等富集于植物根区供其吸取。2.建立人工湿地，在湖库沿水流缓冲阶地建立人工湿地．发挥人工湿地缓冲作用。水生植物一方面可以吸取水中氮、磷等营养物质，还可以释放出可以抑制藻类生长化感物质。3.种植水生植物。选取和本地水体和观赏相适应水生植物，涉及沉水植物、挺水植物、浮水植物和观赏性植物，如香蒲、芦苇、芦竹、水葱、茭草、喜旱莲子草、水芹菜、狐尾藻、黑麦草、伊乐藻、蕹菜、苦草、黄花鸢