[發(fā)明專利]一種多功能模擬湖泊生態(tài)修復(fù)的裝置和使用方法及應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110004505.1
• 申請(qǐng)日: 2011-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN102101725A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李正魁;王易超;周莉;潘靜赟;范念文;馮露露;周濤;吳寧梅;趙琳;吳凱;陳祈春;王月明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/32
• 分類號(hào): C02F3/32;C02F3/34
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 胡錫瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生態(tài)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能模擬湖泊生態(tài)修復(fù)的方法和裝置和使用方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與城鄉(xiāng)建設(shè)的加快，沿河湖地區(qū)氮、磷、有機(jī)物等污染物的排放逐年增加，湖泊及入湖河道水環(huán)境的污染問題日趨嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為水面積銳減、湖泊淤塞嚴(yán)重、湖泊及河道生態(tài)系統(tǒng)受損、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化加劇，其原因主要有：沿湖地區(qū)工業(yè)污水、生活污水、農(nóng)業(yè)面源排放對(duì)湖泊水體的污染；湖泊圍網(wǎng)養(yǎng)殖，破壞了湖泊水生態(tài)系統(tǒng)，投放的餌料使湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化加速；環(huán)湖流域大氣污染干濕沉降導(dǎo)致對(duì)湖泊水環(huán)境的影響。

水體富營(yíng)養(yǎng)化是指湖泊等水體接納過量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)，使藻類以及其他水生生物異常繁殖，水體透明度和溶解氧變化，造成湖泊水質(zhì)惡化，加速湖泊老化，從而使湖泊生態(tài)系統(tǒng)和水功能受到阻礙和破壞的現(xiàn)象。湖泊富營(yíng)養(yǎng)化已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的限制因素之一。

目前，湖泊水體的富營(yíng)養(yǎng)化治理的研究的熱點(diǎn)主要集中在對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的控制技術(shù)上，例如水生高等植物營(yíng)養(yǎng)鹽吸收修復(fù)、固定化微生物技術(shù)等。水生高等植物修復(fù)技術(shù)多采用水生植物進(jìn)行修復(fù)，包括挺水植物、漂浮植物、沉水植物等（專利申請(qǐng)?zhí)?3139848.0，一種富營(yíng)養(yǎng)化水體的植物修復(fù)方法），固定化微生物技術(shù)利用載體上富集的微生物去除水體污染物（專利申請(qǐng)?zhí)?00510038832.3，高效氮循環(huán)細(xì)菌人工篩選及在水生態(tài)修復(fù)和水處理中的應(yīng)用）等。

在水生高等植物修復(fù)技術(shù)中主要采用漂浮植物、挺水植物、及沉水植物等當(dāng)?shù)赝林锓N，通過植物自身的生長(zhǎng)代謝大量吸收氮、磷等水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、吸附懸浮顆粒物、抑制藻類生長(zhǎng)、富集重金屬（專利申請(qǐng)?zhí)?00410066162.1，一種水生植物治理含鉻廢水的方法）等。采用潛沒式生態(tài)床技術(shù)（專利申請(qǐng)?zhí)?00910034673.8，一種凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體的潛沒式生態(tài)懸床）可根據(jù)透明度及水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行水深調(diào)整，利用沉水植物－水生微生物體系聯(lián)合作用在富營(yíng)養(yǎng)化水體中去除水體營(yíng)養(yǎng)鹽。

當(dāng)今，湖泊科學(xué)家認(rèn)為引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化的限制因子主要是氮磷，湖泊生態(tài)修復(fù)的主要目標(biāo)之一就是控制湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽水平，維持湖泊清水穩(wěn)態(tài)。雖然許多學(xué)者已經(jīng)對(duì)各種湖泊生態(tài)修復(fù)進(jìn)行了大量研究，但是目前的研究主要側(cè)重于湖泊治理效果方面，對(duì)于生態(tài)修復(fù)機(jī)理研究相對(duì)較少，如何優(yōu)化組合不同生態(tài)修復(fù)手段才能使湖泊脫氮除磷能力最大化，目前尚不明確。另一方面，能夠模擬不同湖泊環(huán)境條件生態(tài)修復(fù)、對(duì)比不同湖泊生態(tài)修復(fù)手段處理效果、探討生態(tài)修復(fù)機(jī)理的方法和裝置尚有待開發(fā)，阻礙了湖泊生態(tài)修復(fù)機(jī)理的研究進(jìn)展。

目前對(duì)于湖泊生態(tài)修復(fù)模擬的方法和裝置并不多見。有學(xué)者提出一種濕地微生態(tài)模擬方法，旨在將野外采集的濕地底泥樣品分別放置在PVC圓柱形容器內(nèi)構(gòu)成濕地柱，然后通過溫控設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行溫差范圍控制和檢測(cè)（專利申請(qǐng)?zhí)?00910098001.3，一種濕地微生態(tài)模擬方法）；也有學(xué)者研發(fā)設(shè)備模擬湖泊沉積物-水土界面環(huán)境，人為控制界面水動(dòng)力擾動(dòng)、界面光照、界面溫度以及上覆水化學(xué)特性，研究水土界面生化過程機(jī)理。（專利申請(qǐng)?zhí)?00710133406.7，一種應(yīng)用于湖泊沉積物-水界面過程研究的室內(nèi)模擬系統(tǒng)）。

雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化生態(tài)修復(fù)模擬進(jìn)行了一定的研究，并研發(fā)了一系列技術(shù)，但是到目前為止，能夠?qū)⒃缓闯练e物、上覆水、沉水植物、氮循環(huán)菌等因素整合到一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行研究的多功能生態(tài)修復(fù)模擬技術(shù)方法還未見報(bào)道。采用人工模擬不同手段湖泊生態(tài)修復(fù)過程，進(jìn)行包括沉積物、沉水植物、脫氮微生物、水溫、光照及水質(zhì)參數(shù)等綜合調(diào)控及優(yōu)化，控制湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽、研究湖泊生態(tài)修復(fù)機(jī)理的多功能模擬裝置尚未有開發(fā)。因此，研究此類技術(shù)和裝置對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊水體治理具有積極意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是針對(duì)愈加嚴(yán)重的湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問題及現(xiàn)有裝置難以模擬不同湖泊生態(tài)修復(fù)手段，本發(fā)明提供一種模擬不同湖泊生態(tài)修復(fù)手段的方法和裝置，可以有效模擬不同湖泊生態(tài)修復(fù)手段，從而可以促進(jìn)原位湖泊生態(tài)修復(fù)機(jī)理的研究。使用該裝置可以人工模擬不同湖泊生態(tài)修復(fù)環(huán)境，調(diào)控物理、化學(xué)、生物因素，研究各因素對(duì)湖泊水體生態(tài)修復(fù)、脫氮除磷的影響，促進(jìn)對(duì)不同組合生態(tài)修復(fù)手段控制湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽、改善湖泊水體生態(tài)環(huán)境條件的研究。