CN105309388B - 一种水溞耐温驯化方法及利用水溞对水体进行生态修复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提出一种水溞耐温驯化方法及利用水溞对水体进行生态修复的方法，本发明的水溞耐温驯化方法如下：A：将水溞置于培养液中进行培养，预定时间后，将培养液的温度按同一趋势改变预定温度；B：重复A步骤，直至培养液的温度达到预定极限温度，同时投放有益微生物，完成水溞的驯化。将按照本发明的水溞驯化方法所驯化的水溞投放到富含有毒物质和藻类的水体中，可以净化水体，修复水下生态平衡达到水体生态自我净化。

Description

一种水溞耐温驯化方法及利用水溞对水体进行生态修复的 方法

技术领域

本发明属于环保、生物技术领域，特别涉及一种水溞耐温驯化方法及利用水溞对富营养的水体进行生态修复的方法。

背景技术

水中的藻类之所以爆发，是因为人类的各种生产活动，向河流，湖泊等水体排放氮、磷等营养物质，在湖泊生态自净能力遭到破坏的情况下，氮磷等营养物质不断在水体中大量积累，导致单细胞藻类，特别是蓝藻（主要是铜绿微囊藻）泛滥成灾，严重污染水质的结果。蓝藻细胞大多具有很发达的藻胶层，而且外面被一层厚厚的多糖类物质所包围，这些藻胶和多糖类物质几乎不能被任何高等动物的消化酶所分解。因此，蓝藻生物的出现，几乎成了食物链和生物链的盲端。国内外许多环保和生物方面的专家采用高等动物包括鱼类治理蓝藻污染，均未获得理想的结果。

毋庸置疑，向水中加入化学除草剂和藻类絮凝剂可以很快杀死沉淀藻类，是解决藻类污染最方便的解决办法，但在生态学上，这是最坏的方法，因为化学药品和它们的分解产物会通过生物链最终积累到人体内。重要的是，化学处理并不能消除营养过多这一基本问题，一旦化学药品被分解，稀释，藻类的大量繁殖就会再次发生，需要持续不断的化学处理。

当溶解氧高时，磷酸盐常常结晶形成不溶解的化合态；而当溶解氧偏低时，磷酸盐就会发生大量的溶解。因此，充气增氧的方法可以减少磷酸盐的溶解度而大大抑制藻类繁殖。在生物综合治理的过程中，水体增氧是十分有益的。但是，一种增氧也不能解决水体原来的养分含量过多的问题，营养的长距离再循环导致藻华仍然不可避免。

微生物制剂能够改良水体和底质淤泥中的微生物，并进行有机质以及营养元素的良性分解和矿化，使一些营养元素以惰性形式暂时稳定下来，其结果类似于充气增氧的方法。值得注意的是，微生物的存在本身就决定于培养环境，并要求有绝对优势的种群，一般微生物治理只能保持15～30天的良好工作状态，一旦条件改变（包括气候，底质，各种水质状态如：溶解氧，酸碱度，温度），这些微生物制剂就得不断添加，否则污染的爆发可能会更加严重。

藻类营养丰富，分解迅速，可制成良好的有机肥料。但打捞藻类所需网目太小，含水量又太高，从商业的观点看，打捞的费用高于有机肥料的价值。

众所周知，水上植物（如水葫芦，水花生，水浮莲，还包括水上蔬菜，水上花卉等）的确能吸收水体中的养分，但它们封锁水面，遮盖阳光，引起部分水下生物和泥底生物，特别是沉水植物的死亡，继而引起泥底中营养盐的大量溶解，它们的弊端远远大于它们带来的好处。

枝角类（Cladocera）又简称“溞类”，水溞，俗称红虫，属无脊椎动物，甲壳纲，鳃足亚纲，枝角亚目，主要滤食水中的细菌，单细胞藻类和原生动物，可以用于水体的净化。但是，现有野外湖泊的水体中富含有毒物质和有毒蓝藻等有害物质，且在夏季时温度较高，未经驯化的水溞在高于33摄氏度及低于7摄氏度的水体中摄食藻类和生存的能力明显下降，难以长期稳定生存，因此大大限制了水溞在水体生态修复方面的应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种水溞（Cladocera）耐温驯化方法及利用水溞对水体进行生态修复的方法，该种水溞耐温驯化方法能够使水溞在温度范围较广的水体中长期稳定生存，从而可以将水溞应用于生态修复富营养而导致藻类爆发的水域。

本发明的水溞耐温驯化方法包括如下步骤：

A：将水溞置于培养液中进行培养，预定时间后，将培养液的温度按同一趋势改变预定温度；

B：重复A步骤，直至培养液的温度达到预定极限温度，完成水溞的驯化。

水溞肠道内含有与水溞共生的微生物，例如厌氧性细菌，该微生物能降解有毒物质，所以可以增强水溞的抗毒能力及对蓝藻吸收的能力。

进一步地，将水溞分成两组，对两组的水溞分别利用预定最低温度和预定最高温度进行驯化，所述水溞驯化完成后，再将两组的水溞进行交叉繁殖。这样可以增强水溞的耐高温性和耐低温性，同时缩短水溞的驯化时间，不必将每组水溞均利用极限高温和极限低温进行驯化。

进一步地，所述培养液中投放有特定微生物，所述特定微生物可在所述水溞肠道内与水溞共生。微生物，例如厌氧性细菌，能在水溞肠道内与水溞共生，并能降解有毒物质，所以可以增强水溞的抗毒能力。为保证子代水溞体内有足够的有益微生物，因此需要不断地补充培养液中有益微生物的个数以保持其在培养液中的浓度范围。

进一步地，所述B步骤中，首先将水溞捞出并放置在辅助培养液中培养预定时间，再将水溞捞出并放置到A步骤中所述的培养液中，然后再重复A步骤；所述辅助培养液的温度处于8~25℃范围内。试验证实，8~25℃范围内的水体最适合于水溞的生长，可以提高水溞的活性，将水溞短暂放入该温度范围内的辅助培养液中，可以增强水溞的生存能力，并使水溞有能力适应后续的变温驯化过程。

进一步地，所述B步骤中，当培养液的温度达到预定极限温度后，将水溞在该温度条件下的培养液中继续培养一定时间后，完成水溞的驯化。这样能够使耐温驯化的水溞更加稳定，在极限温度环境下的生存能力更强。

本发明所提出的利用水溞对水体进行生态修复的方法如下：将按照本发明所述水溞耐温驯化方法所驯化的水溞投入到待修复的水体中，使其摄食藻类，从而净化水体。

进一步地，在水体底部种植沉水植物；所述沉水植物为下述植物中的一种或多种：菹草、苦草、刺苦草、水车前、马来眼子菜、篦齿眼子菜、微齿眼子菜、梅花藻、狐尾藻、伊乐藻、轮叶黑藻、轮藻、小茨藻、茨藻、金鱼藻。

水体中藻类减少消失后，水体透明度增加，阳光可以进入水底，促进水体水底沉水植被的生长。本方法采用驯化的水溞不但能吃藻类，还能吸收和降解有毒物质及吞噬水中所有悬浮物质（包括有机碎屑、悬浮状细菌和泥沙），大幅度提高水质透明度，甚至水清见底，让阳光射入深层水底。另外，水溞吃藻类后的代谢产物，含有丰富的中间碳，是沉水植物光合作用的重要碳源。

种植沉水植物后可以获取足够阳光而快速生长（比自然生长快2~5倍），从而大量转化富营养。建立“水溞—水下森林”共生生态后，就十分容易进行水下观赏植物的种植和造景，不但可以净化水质，还可以建设五光十色的美妙水下自然景观。逐步优化沉水植物的不同品种和种植面积，形成春、夏、秋、冬自我生态更替，全年竞争性替代单细胞藻类进行水下光合作用，释放出大量的溶解氧，吸收掉水体中过多的氮、磷等富营养化物质，形成水域生态初步自净，并产生它感作用长期抑制单细胞藻类的生长。

进一步地，所述沉水植物的覆盖率为20%~60%。

进一步地，在水体中投放高级水生动物；所述高级水生动物包括螺、贝、鱼、虾中的一种或多种动物；水溞和沉水植被可以被螺、贝、鱼、虾类等高级水生动物吃掉，形成良性循环的生态链。

优选地，所述螺为耳萝卜螺。耳萝卜螺学名Radix auricularia，可以有效刮食沉水植物叶子表面所附着的尘土和积累的有机碎屑，使沉水植物获取更多光线和健康生长。

进一步地，所述水溞的投放密度为2-100个/升水。此时水溞吞噬藻类的能力达到最强，密度过低或者过高均不利于藻类的消除或水溞的生长。

本发明所提出的利用水溞对水体进行生态修复的方法采用“水溞—草”共生水质净化***，提高泥底（淤泥）的氧化还原电位，促进底栖动物（包括水生寡毛类、螺类、贝类和水生昆虫幼虫等）迅速生长繁殖；从而构建成“水溞—草—螺—贝”共生水质净化***，有效转化沉水植物老化产生的有机碎屑和底栖藻类，进一步帮助泥底（淤泥）物质和能量的快速转移，即促进水体中营养物质的食物链良性转移；该水体生态修复方法可以迅速净化严重污染和持续污染且温度高的水域，使其达到水体的生态平衡，并且不会对生态造成的二次污染和任何负面影响。

具体实施方式

下面通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例1：

本实施例的水溞耐温驯化方法具体包括以下步骤：

A：在野外采集若干水溞（Cladocera）；

B：将水溞置于第一培养池和第二培养池（培养池中有培养液）中交叉驯化培养，两个培养池中的培养液的初始温度均为18℃，第二培养池的培养液水温保持不变；

具体来说：

B1：首先将水溞投入到第一培养池中，投放密度为200-500个/升水，驯化培养8小时；

B2：将水溞取出，置于第二培养池中，驯化培养8小时；

B3：将第一培养池的培养液温度提高1℃，再将水溞取出并投放至第一培养池中，驯化培养8小时；

B4：将水溞取出，置于第二培养池中，驯化培养8小时；

B5：重复B2～B4步骤， 直至第一培养池中培养液的温度升高到预定的最高温度40℃；

B6：保持第一培养池中培养液的温度在40℃不变，将水溞继续培养，使水溞繁殖数代后，完成水溞的驯化。

所述培养液中投放有特定微生物，所述特定微生物可在所述水溞肠道内与水溞共生。微生物，例如厌氧性细菌，能在水溞肠道内与水溞共生，并能降解有毒物质，所以可以增强水溞的抗毒能力。为保证子代水溞体内有足够的有益微生物，因此需要不断地补充培养液中有益微生物的个数以保持其在培养液中的浓度范围。

在本实施例的水体生态修复方法中，将按照上述水溞耐温驯化方法所驯化的水溞投入到待修复的水体中，使其摄食藻类，从而净化水体。

在本实施例的水体生态修复方法中，还包括在水底种植沉水植物，其中沉水植物包括水下森林物种和水下草皮物种。

本实施例采用的沉水植物中的冬季水下森林主要物种是菹草；采用的沉水植物中的夏季水下森林主要物种是：苦草、刺苦草、水车前、马来眼子菜、篦齿眼子菜、微齿眼子菜、梅花藻、狐尾藻。

本实施例采用的沉水植物中的冬季草皮主要物种是伊乐藻；采用的沉水植物中的夏季草皮主要物种是：轮叶黑藻、轮藻、小茨藻、茨藻、金鱼藻。

本实施例采用的冬季沉水植物（水下森林和水下草皮）的覆盖率为20%-40%，可根据水源污染情况做适度调整。本实施例采用的夏季沉水植物（水下森林和水下草皮）覆盖率为40%-60%，可根据水源污染情况做适度调整。

在本实施例中的水体生态修复方法中，还包括在水体中放入螺、贝、鱼、虾类等高级水生动物的至少一种，其中所采用的螺为耳萝卜螺，在合适的时候合理捕捞鱼、虾、螺、贝等水产品，把水体中的氮、磷营养物质从水体中转移上岸，形成水域食物链生态平衡，达到水域生态自净效果。

在本实施例中的水体生态修复方法中，还包括在水体中放入凶猛鱼类，可以捕食螺、贝、鱼、虾等，形成生物链维持生态平衡。

水溞是最低级的初级消费者，处于食物链的底层，任何杂食性和肉食性的动物都可以以它作为基础饵料，因此，水溞很容易被消灭，不存在任何生物安全问题。应用水溞治理水域蓝绿藻污染，主要是通过生物链能量传递的方式将水中的氮、磷等营养盐富集到高等动植物体上，再通过捕捞水产品把富营养转移上岸，达到彻底提出水中营养的目的最终实现生态***良性循环和自净，因此不存在二次污染。

最后建立后续生态平衡调节、水溞控藻应急调节、生物种群优化等生态维护保养措施，使水质富营养下降、稳定到地表水III类左右（生活饮用水基本水源要求）的标准，水质透明度达到2米以上。

本发明所述的水体生态修复效果能够保证水清见底，水质主要富营养指标可以达到国家地表水三类水质标准（饮用水源基本标准）。对藻类、总氮、总磷和COD的去除率分比为99-100%、90-95%、80-90%、75-80%。除占水体主导自净功能的沉水植被得以恢复外，还可以恢复水生观赏植物睡莲、荷花等。进一步恢复了水体原有的部分土著水生昆虫，底栖蠕虫、寡毛类动物、底栖螺、贝类以及部分水体鱼类。形成全面稳定的生态平衡，并建立后续生态平衡维护保养***手段和操作规范。

应用水溞治理水域环境污染，既不需要巨资的硬件建设，也不需大量的电能，更不需要任何化学药品试剂等，这种方法完全依靠生物与生物之间食物链关系，形成生态***良性循环，能源主要靠太阳能和少量的电能增氧维持。仅在前期启动时需要一定的投入，启动后，日常的维护维持在低成本水平下运行。

本说明书中的各个实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也涉及本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。若采用本发明的驯化方法或生态***修复方法，只是改变驯化目标的种类，也是在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水溞耐温驯化方法，其特征在于将水溞分成两组，对两组的水溞分别利用预定最低温度和预定最高温度进行驯化，所述水溞驯化完成后，再将两组的水溞进行交叉繁殖；其中每组水溞的耐温驯化包括如下步骤：

A：将水溞置于培养液中进行培养，预定时间后，将培养液的温度按同一趋势改变预定温度；

B：重复A步骤，直至培养液的温度达到预定极限温度，完成水溞的驯化；

所述培养液中投放有特定微生物，所述特定微生物可在所述水溞肠道内与水溞共生。

2.根据权利要求1所述的水溞耐温驯化方法，其特征在于所述B步骤中，首先将水溞捞出并放置在辅助培养液中培养预定时间，再将水溞捞出并放置到A步骤中所述的培养液中，然后再重复A步骤；所述辅助培养液的温度处于8~25℃范围内。

3.根据权利要求1所述的水溞耐温驯化方法，其特征在于所述B步骤中，当培养液的温度达到预定极限温度后，将水溞在该温度条件下的培养液中继续培养一定时间后，完成水溞的驯化。

4.一种利用水溞对水体进行生态修复的方法，其特征在于包括如下步骤：将按照权利要求1所述水溞耐温驯化方法所驯化的水溞投入到待修复的水体中，使其摄食藻类，从而净化水体。

5.根据权利要求4所述利用水溞对水体进行生态修复的方法，其特征在于在水体底部种植沉水植物。

6.根据权利要求5所述利用水溞对水体进行生态修复的方法，其特征在于所述沉水植物为下述植物中的一种或多种：菹草、苦草、刺苦草、水车前、马来眼子菜、篦齿眼子菜、微齿眼子菜、梅花藻、狐尾藻、伊乐藻、轮叶黑藻、轮藻、小茨藻、茨藻、金鱼藻。

7.根据权利要求4或5所述利用水溞对水体进行生态修复的方法，其特征在于所述沉水植物的覆盖率为20%~60%。

8.根据权利要求4所述利用水溞对水体进行生态修复的方法，其特征在于在水体中投放高级水生动物；所述高级水生动物包括螺、贝、鱼、虾中的一种或多种动物，所述螺为耳萝卜螺。

9.根据权利要求8所述利用水溞对水体进行生态修复的方法，其特征在于所述水溞的投放密度为2-100个/升水。