[发明专利]一种藻华抑制装置

说明书

本发明涉及一种藻华抑制装置，属于水体生态修复技术领域。本发明的藻华抑制装置包括干涉特定波长光线透过率的遮光部、降低气体交换速率的隔气部、允许一定大小的无机或有机分子通过的半透部、促进气体液体混合的扰流部、开放空间及允许气体和液体进出的交换接口，所述开放空间由所述遮光部、隔气部和半透部包围形成。本发明的藻华抑制装置能够在水体表面干预具有特定范围波长的光照的透射率，同时降低水体表层气体交换速率，将原本流向有害藻华的光能和二氧化碳导向装置内部的有益藻类，进而抑制藻华生长。本发明能够实现对藻华的生态位替换，将藻华控制的起始时间大大提前，同时极大降低藻华治理的成本和生态风险。

技术领域

本发明属于水体生态修复技术领域，涉及一种藻华抑制装置。

背景技术

人类社会的高速发展正在加速与人类社会近临水体的富营养化。受到水体富营养化加剧和气候变暖的驱动，近年来全球范围内的藻华事件频发，由藻华灾害带来的经济损失不断增加。藻华，是指蓝藻等光合自养微生物过量繁殖造成生态失衡的现象。其危害表现在多个方面：一是部分类型的藻华释放藻毒素，威胁饮用水源安全；二是藻毒素一旦产生会在食物链中累积，造成食品安全隐患；三是部分藻华生长过程产生强烈鱼腥味，藻华衰亡时又产生诸如硫化氢等恶臭有毒气体，严重威胁附近居民的健康和正常生活，严重损害城市形象；四是藻华夜间消耗大量水体溶解氧，造成其它水生生物缺氧死亡，引发区域性生态危机。

占据生态优势地位的藻华一旦在大型水体中发生，其体量巨大难以逆转。例如，太湖水域面积2338平方公里，蓄水量为44亿立方米。较近的一些技术尝试，如中国专利CN105200969B，通过富集水体表面漂浮蓝藻，检测蓝藻浓度并利用涡井进行收集，虽然能够一定程度增加蓝藻生物质的采集效率，但不足以从生态层面逆转藻华在水体初级生产者中的优势地位。由于藻华达到高浓度时存在种群内部的负反馈调节机制，该方法将削弱藻华的负反馈机制，延长藻华危害时间。同时，该方法无法分辨具体的藻华物种，对目标水体进行无差别干预，存在一定的生态风险。

一些技术方法能够在短时间内抑制蓝藻活性，但无法解决较长时间段内藻华复发的问题。如中国公开专利CN104310526B，通过红光激光快速抑制蓝藻活性，进而控制藻华爆发。以太湖地区为例，蓝藻生长期从每年4-5月份持续到10月份，而大多数蓝藻在对数生长期的生长翻倍时间只需要几个到十几个小时。通过短期抑制活性来控制藻华灾害的方法，只能够在将藻华的爆发延后几天甚至更短，加上运转成本过高，并不适用于大型水体的藻华灾害防控。

另一些技术方法通过锁磷等手段可以实现几周到几个月时间的藻华抑制，但会造成同一水体次年的藻华风险和治理难度大大增加。比如，中国公开专利CN109179857A，以底质锁磷为手段降低水体富营养化程度，同时辅助生物手段重建水体生态平衡。锁磷试剂对可溶性磷酸盐的锁定效果随时间降低，通常可以维持数周到数月。锁磷试剂投放后，可在短期内降低水体中的磷元素载量，试剂耗尽后，外源性磷元素将快速流入，同时被螯合的内源性磷酸盐释放将随着时间增加。长期来看，水体富营养化程度将持续恶化。由于以上原因，锁磷剂目前已经在太湖等藻华重点治理地区被淘汰，但是在外源性磷元素流入压力较小的地区，锁磷剂仍然在被使用。

现有的藻华治理技术主要有三个发展方向：物理方法、化学方法和生物方法。尽管现有的技术方案众多，但事实是目前全世界范围内并不存在藻华灾害的有效应对措施。这主要是由于成本、二次污染和生态风险等原因。物理方法能耗高成本大，适用于小型水体藻华控制，但对于大型水体的藻华灾害，如中国太湖，美国加拿大交界的伊利湖等，受限于成本等原因，物理方法无法大规模展开。化学方法比如使用铜离子灭藻，使用生石灰改变水体酸碱度等，都存在二次污染风险且成本过高，同样不适用于大型水体的藻华治理。生物方法，如投放水生植物构成的生态浮岛，投放滤食性鱼类等。投放捕食者虽然能够消耗掉一小部分蓝藻，但同样会威胁到其它捕食蓝藻的小型浮游生物，进而破坏生态系统稳态。更进一步，生物方法容易造成藻毒素在食物链中的累积和传递，带来食品安全隐患。

发明内容