一种利用沙子治理赤潮的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用改性沙子作为复合絮凝剂来治理海洋赤潮生物的方法。该方法借助无毒、无害、易生物降解的天然高分子聚合物与无机高分子絮凝剂的协同效应，对沙子进行改性，在赤潮发生期间，向赤潮水体表面投加改性沙子，可快速絮凝沉降赤潮生物，高效去除有害藻类，有效控制赤潮的蔓延和发生，并且不会对海洋环境造成污染，不会干扰正常的海洋生态系统，该方法是一种安全、经济、高效的治理海洋赤潮的方法，可大面积应用于海洋、养殖区、潮间带以及河道的赤潮治理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种治理海洋赤潮的方法。具体的说，利用无毒、无害、水体中易于生物降解的天然高分子聚合物和无机高分子絮凝剂协同改性沙子，使其高效絮凝并去除海洋赤潮有害生物。本专利技术属于海洋污染控制领域。
技术介绍
赤潮是由于海洋环境条件的变化，导致海洋中的浮游植物、原生动物或细菌等爆发性繁殖或聚集，引起水体变色的生态异常现象。赤潮是一种全球性的海洋灾害。近几十年，全球赤潮的爆发频率、规模、地理分布范围不断增大，严重破坏了海洋生态环境，给海洋沿岸经济造成巨大损失，并危害着人类的生存环境。赤潮不仅使水质严重恶化，缺氧，造成大量鱼类死亡，而且藻毒素可进入海洋食物链，最终导致人类疾病甚至死亡。在我国，随着现代化工业与农业的不断发展，大量污染物质排放入海，近岸水体严重富营养化，导致赤潮频发。截至2002年底，我国有记录的赤潮事件有580次，发生次数以每10年增加3倍的速度增长。赤潮的发生规模呈现急剧扩大的趋势，有毒、有害的赤潮种不断增加。到目前为止，国际上尚无技术可以安全、有效、经济、综合的治理这样大尺度的海洋灾害。以往以公开的技术可归纳为四大类化学杀灭法、生物克制法、物理去除法以及絮凝沉降法。化学杀灭法在治理过程中有效性和彻底性不强，而且化学杀灭剂本身对环境的污染，已被多国环境法所禁用。生物法包括利用微生物或者病毒灭杀藻细胞，该方法由于选择性限制、制备周期长、成本高等原因，难以广泛、大规模施用。物理方法，包括机械去除法、 光控制法、超声波法以及电解法。物理法原理简单、操作方便、但仅适用于浓度较高的赤潮水体，由于成本和耗时耗能的考虑，难以应用于大面积海洋赤潮的清除。絮凝沉降法分为化学絮凝剂法和天然矿物絮凝剂法。化学絮凝剂(复合聚合铝、铁，聚丙烯、聚乙烯等化合物) 大多数具有一定毒性，很难降解，大量投放会干扰海洋天然生物群落，破坏生态平衡，导致水生生生物死亡。目前，只有粘土絮凝沉降法被公认为是最有希望的治理方法。虽然，粘土矿物的成本相对较低，污染和毒性也较低，但是，粘土矿物溶胶性质差，迅速凝聚、沉淀藻细胞能力较低，且投量大。利用无机或者有机改性剂改性粘土，虽然可以大大降低粘土的投加量，但不同的粘土矿物改性后对赤潮生物的去除能力是不同的。而且，粘土对于海洋，属于外源物质，国内外学者普遍担忧其大量投加会引发对海洋环境的影响，况且，从内陆到海洋采集和运输粘土的费用都相当高，治理成本问题也阻碍了该方法大规模使用。随着对水环境保护要求的日益严格，20世纪90年代以来，世界范围内兴起对天然高分子絮凝剂研究开发的浓厚兴趣，日本、韩国和美国成为研究该领域的主要国家。日本早在20世纪80年底初就在鹿儿岛实验场进行过大规模粘土喷洒实验，证明粘土可以除藻， 而且不会对鱼类产生影响。90年代，韩国成功利用高岭土类粘土矿物清除旋沟藻赤潮。美国针对沈种天然粘土矿物的絮凝能力研究发现不同粘土矿物絮凝能力不同，且去针对不同赤潮藻类其絮凝能力也有差异。国内，在现已公开的用以治理赤潮的絮凝沉降方法中， 俞志明等提出利用无机絮凝剂和过氧化物改性的白泥治理赤潮以及水华的方法(申请号200510045789. 3)，虽然该方法可以有效去除赤潮藻类，但是，白泥作为工业废渣被投入海洋，其生态安全性存在隐患。还有研究者提出单独使用生物表面活性剂槐糖脂，和利用其改性粘土矿物去除赤潮的方法(申请号200510046239.幻，该方法不但可以有效絮凝藻类， 而且还可以抑制、杀死藻类，最终裂解藻细胞，但由于槐糖脂生产工艺的限制，该方法还没有大范围推广。此外，还有通过农业副产物玉米芯粉与有机和无机絮凝剂混合使用制成复合絮凝剂去除赤潮生物的方法(申请号200610155892. 8)，但是该法仅局限于实验室内研究，大范围的海洋喷撒效果未见报道。本专利技术人在国内首先提出将改性粘土絮凝技术应用到淡水水华治理问题(英国专利GB2337749 ；CN1417136 ；CN1418825)，而且，利用壳聚糖及其衍生物改性后的粘土矿物在治理海洋赤潮和淡水水华方面取得了良好效果，使得粘土矿物的投加量降低到有史以来最低量(10mg/l)，而且将粘土矿物种类扩展到当地土壤，并解决了改性粘土除藻能力受到粘土种类限制的问题(申请号=02155284. 3 ；01134528. 4)。但是，海水体系的高盐度特性有可能会阻碍天然高分子絮凝剂发挥其“架桥”特性，所以，研究者越来越倾向将其与无机絮凝剂协同使用，取长补短，更有效地治理赤潮。因此，寻找一种或者几种高效、无毒、易降解的天然高分子聚合物或者高效、经济、易得的无机矿物絮凝剂， 将改性粘土推广至改性沙子，特别是改性海洋岸沙，为研发治理赤潮的方法又提供了一个新的方向，然而，该类产品目前还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用改性沙子治理海洋赤潮生物的方法，具体的说，该方法借助天然高分子聚合物与无机高分子絮凝剂的协同效应，对沙子进行改性，在赤潮发生期间，向赤潮水体表面投加改性沙子絮凝剂，快速絮凝沉降赤潮生物，高效去除有害藻类，有效控制赤潮的蔓延和发生，不会对海洋环境造成干扰和破坏。根据本专利技术的一个方面，所述的天然高分子聚合物，其特征在于，为甲壳素及其衍生物、壳聚糖及其衍生物的一种或几种，其提取自水生动物的甲壳，天然，无毒，生态安全， 易生物降解。所述的无机高分子絮凝剂，其特征在于，为无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)，其具有用量少、效率高、沉降快、净水性能好等特点，其辅助天然高分子聚合物加强架桥网捕的絮凝作用，增强天然高分子聚合物在海水体系中的抗盐性。所述的沙子，其特征在于，选自海洋沿岸、滩涂、沙丘或者源自河沙、沙漠或者砂质土壤的细沙颗粒，其成分可以是二氧化硅、贝壳碎片、海滩岩、玄武岩砾、石英砂、汐砂、或者钙质砂等砂质矿物中的一种或者几种。所述的改性方法，其特征在于，沙子的改性剂为天然高分子聚合物和无机高分子絮凝剂的协同使用，取长补短，提高絮凝剂在海水中的效能。在单独使用天然高分子聚合物时，当投加量在1 50mg/l时，赤潮藻细胞的去除率可达53.0% 99.6%，当单独使用无机高分子絮凝剂时，当投加量在1 30mg/l时，赤潮藻细胞的去除率可达38. 7% 99.4%，而在协同使用两种絮凝剂时，当改性剂投加量仅为10mg/l时，赤潮藻细胞的去除率均可达90%以上。改性沙子絮凝剂中天然高分子聚合物的质量百分含量为0. 1%-10%, 无机高分子絮凝剂的质量百分含量为0. 1% -10%，沙子的质量百分含量为80% -99. 8%。所述的投加方法，其特征在于，在赤潮发生期间，将改性沙子絮凝剂用人工或者机械喷洒在赤潮水体表面，使之立即与赤潮生物发生絮凝，快速高效去除赤潮生物。根据本专利技术的另一方面，提供了一种控制赤潮蔓延和发生的方法，其特征在于，利用天然高分子聚合物与无机高分子絮凝剂的协同效应，使改性沙子成为一种天然、安全、经济、高效治理赤潮的复合絮凝剂。一方面，与粘土矿物相比，沙子作为海洋生态系统的重要组成部分，对海洋生态环境的的影响和扰动更小，另一方面，无机高分子絮凝剂协同加强了天然高分子聚合物在海洋水体中抗盐性和絮凝效果，天然高分子聚合物又大大降低了游动性赤潮生物的挣脱逃逸。因此，该方法可以有效控制赤潮的蔓延和在发生。附图说明图1为改性海本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种利用改性沙子治理海洋赤潮的方法，其特征在于，利用无毒、无害高分子聚合物改性剂改性沙子的表面，从而使沙子絮凝剂得以高效絮凝沉降海水藻华，达到安全、经济、高效治理海洋赤潮的目的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘纲，王丹，陈静，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11