[发明专利]一种多功能模拟湖泊生态修复的装置和使用方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于生态工程技术领域，具体涉及一种多功能模拟湖泊生态修复的方法和装置和使用方法及应用。

背景技术

随着我国经济的快速发展与城乡建设的加快，沿河湖地区氮、磷、有机物等污染物的排放逐年增加，湖泊及入湖河道水环境的污染问题日趋严重，主要表现为水面积锐减、湖泊淤塞严重、湖泊及河道生态系统受损、湖泊富营养化加剧，其原因主要有：沿湖地区工业污水、生活污水、农业面源排放对湖泊水体的污染；湖泊围网养殖，破坏了湖泊水生态系统，投放的饵料使湖泊的富营养化加速；环湖流域大气污染干湿沉降导致对湖泊水环境的影响。

水体富营养化是指湖泊等水体接纳过量的氮、磷等营养性物质，使藻类以及其他水生生物异常繁殖，水体透明度和溶解氧变化，造成湖泊水质恶化，加速湖泊老化，从而使湖泊生态系统和水功能受到阻碍和破坏的现象。湖泊富营养化已成为制约社会经济可持续发展的限制因素之一。

目前，湖泊水体的富营养化治理的研究的热点主要集中在对营养盐的控制技术上，例如水生高等植物营养盐吸收修复、固定化微生物技术等。水生高等植物修复技术多采用水生植物进行修复，包括挺水植物、漂浮植物、沉水植物等（专利申请号03139848.0，一种富营养化水体的植物修复方法），固定化微生物技术利用载体上富集的微生物去除水体污染物（专利申请号200510038832.3，高效氮循环细菌人工筛选及在水生态修复和水处理中的应用）等。

在水生高等植物修复技术中主要采用漂浮植物、挺水植物、及沉水植物等当地土著物种，通过植物自身的生长代谢大量吸收氮、磷等水体中的营养物质、吸附悬浮颗粒物、抑制藻类生长、富集重金属（专利申请号200410066162.1，一种水生植物治理含铬废水的方法）等。采用潜没式生态床技术（专利申请号200910034673.8，一种净化富营养化水体的潜没式生态悬床）可根据透明度及水质参数进行水深调整，利用沉水植物－水生微生物体系联合作用在富营养化水体中去除水体营养盐。

当今，湖泊科学家认为引发水体富营养化的限制因子主要是氮磷，湖泊生态修复的主要目标之一就是控制湖泊营养盐水平，维持湖泊清水稳态。虽然许多学者已经对各种湖泊生态修复进行了大量研究，但是目前的研究主要侧重于湖泊治理效果方面，对于生态修复机理研究相对较少，如何优化组合不同生态修复手段才能使湖泊脱氮除磷能力最大化，目前尚不明确。另一方面，能够模拟不同湖泊环境条件生态修复、对比不同湖泊生态修复手段处理效果、探讨生态修复机理的方法和装置尚有待开发，阻碍了湖泊生态修复机理的研究进展。

目前对于湖泊生态修复模拟的方法和装置并不多见。有学者提出一种湿地微生态模拟方法，旨在将野外采集的湿地底泥样品分别放置在PVC圆柱形容器内构成湿地柱，然后通过温控设备实现对模拟湿地生态系统进行温差范围控制和检测（专利申请号200910098001.3，一种湿地微生态模拟方法）；也有学者研发设备模拟湖泊沉积物-水土界面环境，人为控制界面水动力扰动、界面光照、界面温度以及上覆水化学特性，研究水土界面生化过程机理。（专利申请号200710133406.7，一种应用于湖泊沉积物-水界面过程研究的室内模拟系统）。

虽然国内外学者已对湖泊水体富营养化生态修复模拟进行了一定的研究，并研发了一系列技术，但是到目前为止，能够将原位湖泊沉积物、上覆水、沉水植物、氮循环菌等因素整合到一个系统内进行研究的多功能生态修复模拟技术方法还未见报道。采用人工模拟不同手段湖泊生态修复过程，进行包括沉积物、沉水植物、脱氮微生物、水温、光照及水质参数等综合调控及优化，控制湖泊营养盐、研究湖泊生态修复机理的多功能模拟装置尚未有开发。因此，研究此类技术和装置对富营养化湖泊水体治理具有积极意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对愈加严重的湖泊富营养化问题及现有装置难以模拟不同湖泊生态修复手段，本发明提供一种模拟不同湖泊生态修复手段的方法和装置，可以有效模拟不同湖泊生态修复手段，从而可以促进原位湖泊生态修复机理的研究。使用该装置可以人工模拟不同湖泊生态修复环境，调控物理、化学、生物因素，研究各因素对湖泊水体生态修复、脱氮除磷的影响，促进对不同组合生态修复手段控制湖泊营养盐、改善湖泊水体生态环境条件的研究。