一种水质改良剂及其制备方法、水体养护方法与流程

1.本发明属于地表水生态修复领域，特别涉及一种防治地表水周丛生物泥皮上浮的水质改良剂及其制备方法，以及利用该水质改良剂的水体养护方法。


背景技术：

2.在水生生态系统中，淹没于水中的各种介质（如沉水植物、木桩、石头等）表面容易生长有机体，这些有机体的集合群为周丛生物，周丛生物主要为由异源性的藻类、细菌、胞外多糖和碎屑等组成的微型、复合的聚合体。周丛生物的环境常常是还原性的，往往在沉积物上面的水层中还有氧气，而在沉积物表层的几毫米内含氧量会猛跌，在该层界面中常常发现细菌的发酵作用，其终端的产物包括co2、h2s、ch4和挥发性脂肪酸。
3.水体中泥皮中附着的周丛生物主要为附泥藻类和附泥细菌，附泥细菌和附泥藻类之间存在着相互促进的关系，沉积物和水层交界面的细菌矿化作用十分活跃，能够为附泥藻类提供基础的营养物质，如co2、hco
3-、无机磷、氨离子等，此外，细菌还能合成很多有机微量营养物质，如，b
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、b1，以及有机物质如乙酸盐，这就为附泥藻类提供有利生存环境，促进附泥藻类的生物量增加。周丛生物所处的生境中营养物质比沉积物上方自由水中的营养物质要集中，所以周丛生物的代谢活动也更为强盛。
4.在透明度较大的水体中，随着春季气温升高后，附泥藻类和附泥细菌快速生长后与底泥固着在一起形成块状物质，块状物经气泡顶托后，上浮至水体表面，形成周丛生物泥皮上浮现象。大块菌藻和泥土的黏附体浮于水面严重影响了水体景观，特别是河道中常见的周丛生物泥皮含有有机质和附泥微生物，其中有机质主要为细小泥沙颗粒和动植物残体等长期积累形成的有机碎屑腐殖质；附泥藻类主要为底栖硅藻、蓝藻，多数为舟形藻和菱形藻、曲舟藻，个别丰富的泥皮里面有蓝藻门的色球藻和颤藻，漂浮上来的泥皮偶尔伴随浮游藻类或部分死亡的青苔，因此上浮的周丛生物泥皮颜色主要呈现深褐色和墨绿色，观感不好。除了影响水体景观的问题，附泥藻类生长过程中释放的溶解性有机碳能够构成细菌微食物网的基础，导致大肠杆菌、沙门氏菌、志贺菌、弯曲杆菌等人类致病菌在活体藻丝和腐烂的藻丝上黏附，通过环境暴露间接影响人类健康。
5.自然水体泥皮上浮防治的困难主要有两方面，一方面受限于自然水体水域面积较大，难以像养殖池塘进行翻耕池底或晒塘的杀菌人工操作，一方面受限于微生物的较快生殖方式，附泥藻类和细菌可进行营养共享可短时间内在水体中快速繁殖。
6.目前技术常用的防治方法包括人工打捞和化学方法，其中人工打捞方法效率较低，且不能预防第二年泥皮上浮；化学法主要是往水中投放杀菌、抑制藻类生长的化学类水质改良试剂，例如投放生石灰起到消毒杀菌的作用，这种方法产生效果迅速，但存在作用时间短，不能从根本上解决水质问题。


技术实现要素：

7.本发明目的在于针对地表水周丛生物泥皮上浮造成景观恶化问题，从减少周丛生
物微生物的生物量结合减少泥皮上浮所必须的气泡的产生的角度，提供一种能够预防地表水周丛生物泥皮上浮的水质改良剂。
8.为解决上述技术问题，本发明提供一种水质改良剂，水质改良剂包括载体，以及被载体负载的呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯体、氧化型底改试剂；其中呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯的摩尔比为1：0.5~1.5：0.5~1.5。
9.采用上述方案，在本发明的水质改良剂中，通过氧化型底改试剂调整细菌群落结构，降低沉积物表面厌氧发酵细菌生物量从而减少厌氧呼吸产气带动泥皮上浮，并减少沉积物表面附泥藻类及细菌的生物量。利用呋喃酮和二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯抑制生物被膜的形成，进而提高氧化型底改试剂降低附泥微藻类生物量以及调整厌氧产气细菌群落结构的作用效率；且利用呋喃酮和二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯抑制微生物黏附成为聚合体，使产生的气体快速逸出，降低泥皮的上浮力；通过以上作用，持续控制附泥藻类和附泥细菌的生物量，且从多个方面减少周丛生物泥皮上浮所必须的气泡的产生，从而解决水面周丛生物泥皮上浮造成的景观恶化问题；并通过减少和控制附泥藻类和附泥细菌的生物量，防止造成对环境的污染。
10.根据本发明提供的另一具体实施方式，本发明提供的水质改良剂中氧化型底改试剂包括过硼酸钠和过硫酸氢钾；且过硼酸钠、过硫酸氢钾、呋喃酮的摩尔比为10：8~12：0.5~1.5。
11.采用上述方案，过硼酸钠直接作用于沉积物可提高沉积物的氧化性，改变沉积物原本的还原状态，通过氧化状态的提升，为沉积物表面构建稳定的氧化环境，从而间接的调控沉积物表层界面的微生物群落，促使群落结构由厌氧菌占优势调整为好氧菌为主要优势菌；过硫酸氢钾溶解后可同时产生次氯酸，可改变沉积物表面的藻类及细菌的通透性，进而起到削减微生物生物量的作用。
12.根据本发明提供的另一具体实施方式，本发明提供的水质改良剂中载体为麦饭石。
13.根据本发明提供的另一具体实施方式，本发明提供的水质改良剂中载体的粒径为1.5~4mm。
14.本发明还提供一种水质改良剂的制备方法，包括：s1：将氧化型底改试剂的水溶液和载体混合，在100-200r/min的转速下搅拌0.5-2h，干燥后获得第一负载载体；s2：分别将呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯溶于乙醇溶液中，并将第一负载载体加入乙醇溶液，在100-200r/min的转速下搅拌0.5-2h，烘干，得到负载过硼酸钠、过硫酸氢钾-呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯体的载体。
15.根据发明提供的另一具体实施方式，本发明提供的水质改良剂的制备方法，氧化型底改试剂包括过硼酸钠和过硫酸氢钾；步骤s1包括将质量分数为15%-25%的过硼酸钠溶液、质量分数为15%-25%的过硫酸氢钾溶液和载体混合，在100-200r/min的转速下搅拌0.5-2h。
16.根据发明提供的另一具体实施方式，本发明提供的水质改良剂的制备方法，载体为麦饭石，制备方法还包括：在步骤s1前，选择粒径为1.5~4mm的麦饭石，按固液质量比1:10将麦饭石加入到浓度为1 mol/l的盐酸溶液中，搅拌1-2 h后过滤、清洗，并在100~110℃烘干，得到酸活化麦饭石；将酸活化麦饭石在450~600℃下处理2-3 h，获得热改性麦饭石。
17.采用上述方案，通过对麦饭石进行酸活化和热改性可使得麦饭石颗粒内形成多孔结构，可增加麦饭石单位重量中负载的能力。
18.本发明还提供一种水体养护方法，包括：在水体中投放本发明提供的水质改良剂。
19.采用上述方案，投放水质改良剂可以一方面改善沉积物的还原性，一方面控制春季水体因增温而上升的附泥藻类及细菌的含量，同时还可以抑制细菌胞外聚合物的产生，降低细菌之间的粘附性，减小气泡在菌胶被中的聚集引起的泥皮上浮。
20.根据发明提供的另一具体实施方式，本发明提供的水体养护方法，包括：s1＇：1-3月份在水体中投放水质改良剂，投放量为30~65g/m2；s2＇：步骤s1＇之后20~40天，在水体中进行沉水植物的扦插补种，并向水体中投放浮游动物；s3＇：步骤s2＇之后10~20天，向水体中投放刮食性底栖动物；s4＇：5-6月份向水体中投放底栖鱼类。
21.采用上述方案，将水质改良剂与生态治理方法组合使用，其中生态治理方法构建了对水质有益的功能系统，可从生产者生态位竞争及食物链营养级角度降低附泥藻类数量，从而持续达到预防地表水周丛生物泥皮上浮的效果。
22.根据发明提供的另一具体实施方式，本发明提供的水体养护方法，沉水植物包括刺苦草和马来眼子菜，种植密度为20-50株/m2；浮游动物包括桡足类猛水蚤，投放的密度为950~1050ind./l；刮食性底栖动物包括环棱螺和萝卜螺，环棱螺的投放密度为3.9
±
0.1g/m2，萝卜螺的投放密度为9.7
±
0.2g/m2；底栖鱼类包括鲮鱼，投放量为200-220g/条，投放密度为1.0-1.5kg/。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
24.实施例1
25.本实施例提供一种水质改良剂及其制造方法，采用载体、氧化型底改试剂、呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯体等为原料制备，其中呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯的摩尔比为1：0.5~1.5：0.5~1.5。载体具体可以为麦饭石、沸石粉、凹凸棒土、活性碳等中的至少一种，优选地选用麦饭石；氧化型底改试剂具体可以为过硼酸钠、过硫酸氢钾、硫酸钾、高铁酸钾、过氧化钙、过碳酰胺等中的至少一种，优选地，采用过硼酸钠和过硫酸氢钾。
26.进一步，水质改良剂的制备方法包括下述步骤s0、s1和s2。
27.s0：筛选适当粒径的载体，具体粒径可以为1-5mm，优选地可以为1.5~4mm；用去离子水对载体进行清洗处理，根据需要还可以对载体进行活化等其他处理步骤，烘干。
28.在本实施例的其中一种具体实施方式中，载体为麦饭石，选择粒径为1.5~4mm的麦饭石，用去离子水清洗后；按固液质量比1:10将麦饭石加入到浓度为1 mol/l的盐酸溶液中，搅拌1-2 h；之后过滤，具体可以采用真空抽滤的方法过滤；过滤后的麦饭石用去离子水洗涤至无cl-检出，将麦饭石在温度为100~110℃的条件下烘干，烘干后放入干燥器中冷却至室温后密封保存，制得酸活化麦饭石；将酸活化麦饭石在温度为450~600℃条件下处理2-3 h，取出放人干燥器中冷却至室温后密封保存，即得热改性麦饭石。
29.需要说明的是，通过对麦饭石进行酸活化和热改性可使得麦饭石颗粒内形成多孔
结构，可增加麦饭石单位重量中负载的能力。
30.s1：将氧化型底改试剂的水溶液和载体混合，在100~200r/min的转速下搅拌0.5~2h，干燥后获得负载氧化型底改试剂的第一负载载体。
31.在本实施例的其中一种具体实施方式中，氧化型底改试剂包括过硼酸钠和过硫酸氢钾；且过硼酸钠、过硫酸氢钾、呋喃酮的摩尔比为10：8~12：0.5~1.5。制备时将过硼酸钠配和过硫酸氢钾分别配制成质量分数为15~25%的水溶液；将质量分数为15~25%的过硼酸钠水溶液、质量分数为15~25%的过硫酸氢钾溶液和载体混合，在100~200r/min的转速下搅拌0.5~2h；然后干燥，具体可以放入干燥箱中干燥5h，制得负载了过硼酸钠、过硫酸氢钾的载体。
32.s2：分别将呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯溶于乙醇溶液中，并将第一负载载体加入乙醇溶液中，在100~200r/min的转速下搅拌0.5~2h，烘干，得到负载氧化型底改试剂、呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯体的载体。更为具体地，乙醇溶液具体可以为体积浓度为50~70%的乙醇溶液，物料（即呋喃酮、二氢吡咯酮和n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯）与溶剂（即乙醇溶液）的质量比可以为1：8~15。烘干过程采用低温烘干，具体可以在70~100℃烘干6h。
33.经过上述制备步骤，获得的水质改良剂包括载体、以及被载体负载的呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯体、氧化型底改试剂。
34.下面提供水质改良剂的制备方法的一个具体地实施例。
35.s0：选择粒径2-3mm的麦饭石作为载体，用去离子水清洗后，按固液质量比1:10将麦饭石加入到浓度为1 mol/l的盐酸溶液中，搅拌2h后过滤，过滤后的麦饭石用去离子水洗涤至无cl-检出，将麦饭石在温度为105℃的条件下烘干，放入干燥器中冷却至室温后密封保存，制得酸活化麦饭石；将酸活化麦饭石在温度为500℃条件下处理3h，取出放人干燥器中冷却至室温后密封保存，即得热改性麦饭石。
36.s1：过硼酸钠和过硫酸氢钾作为氧化型底改试剂，将1mol的过硼酸钠配和1mol的过硫酸氢钾分别配制成质量分数为15~25%的水溶液；将质量分数为15~25%的过硼酸钠水溶液、质量分数为15~25%的过硫酸氢钾溶液和载体混合，在150r/min的转速下搅拌1h. 放入干燥箱中干燥5h，制得负载了过硼酸钠、过硫酸氢钾的麦饭石。
37.s2：分别将0.1mol的呋喃酮、0.1mol的二氢吡咯酮、0.1mol的n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯溶于乙醇溶液中，并将负载了过硼酸钠、过硫酸氢钾的麦饭石第一负载载体加入乙醇溶液中，在150r/min的转速下搅拌1h，在70~100℃烘干6h，得到的水质改良剂包括负载了过硼酸钠、过硫酸氢钾-呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯的麦饭石颗粒。
38.需要说明的是，造成周丛生物泥皮上浮的关键是气泡，而气泡形成的关键包括周丛生物本身含有的附泥藻类光合作用产生气体，以及底泥中有机物含量较高时在溶氧较低的情况下通过细菌进行厌氧发酵产气；因此，可以通过降低附泥微藻类生物量以及调整厌氧产气细菌群落结构以减少气泡的形成，进而减少周丛生物泥皮上浮。
39.本发明提供的水质改良剂，其中氧化型底改试剂可直接改变水体沉积物的氧化还原电位，降低厌氧发酵产气量，防止其厌氧发酵产生有毒有害气体，且减少厌氧呼吸产气带动泥皮上浮，同时将底部表层的泥皮氧化分解，且通过具有杀菌作用的化学成分降低沉积物表面藻类及细菌的生物量。
40.更为具体地，氧化型底改试剂可采用包括过硼酸钠和过硫酸氢钾的方案，过硼酸
钠直接作用于沉积物可提高沉积物的氧化性，改变沉积物原本的还原状态，通过氧化状态的提升，为沉积物表面构建稳定的氧化环境，从而间接的调控沉积物表层界面的微生物群落，促使群落结构由厌氧菌占优势调整为好氧菌为主要优势菌；过硫酸氢钾溶解后可同时产生次氯酸，此时，次氯酸可改变沉积物表面的藻类及细菌的通透性，进而起到削减微生物生物量的作用。
41.进一步地，周丛生物的营养物质基础离不开附泥细菌和附泥藻类分泌的胞外聚合物（extracellular polymeric substances，eps，包括多糖、核酸、蛋白质等），这些成分复杂的有机聚合物可以形成粘性基质裹附菌藻，形成菌藻微环境，进而形成生物被膜，具体地，生物膜的形成过程包括一下几个阶段，首先微生物到达载体（泥皮）表面；其次微生物分泌eps物使得微生物黏附并增殖；生物被膜成熟时形成三维的复杂生物被膜结构，该结构对其中的微生物形成保护，运送养料且提高其中微生物的抗药性；生物被膜通过蔓延、部分脱落或释放出浮游微生物等进行扩展，脱落或释放出来的微生物又可以在物体表面形成新的生物被膜。因此，生物被膜的形成增强微生物的定殖能力，使得周丛生物以高粘性的胶团类物质的形式即菌胶生物膜裹附体稳定的存在于水域沉积物的表面，同时还可以帮助微生物抵抗外部胁迫环境，促进营养物质共享有利于细胞的增殖。
42.更进一步地，菌藻微环境中的生物、有机质、碎屑之间时刻发生着吸附-解吸、理化反应和生物反应等。菌藻微环境中的生物反应主要表现为菌藻微环境中分泌的胞外聚合物存在着多种化学群体感应信号，该化学信号物质作为细胞间交流通讯的化学信号，其作用是通过感知信号来估计自身群体密度和其他微生物群体密度的变化，当其信号浓度达到阈值后，通过与相应受体结合，激活相关基因的转录与表达，调控胞外聚合物的分泌以及干扰生物被膜的形成，最终调控微生物的群体行为并引导微生物对环境做出响应。
43.综上，由于生物被膜的存在，加入氧化型底改试剂只能对沉积物表面的藻类及细菌进行作用，降低沉积物表面附泥藻类和附泥细菌的生物量、调整表面厌氧产气细菌群落结构；并且随着沉积物表面微生物群体发生变化，通过菌藻微环境中的生物反应，可能调控增强生物被膜的形成；且随着氧化型底改试剂药效的损失，微生物将继续增值；因此仅加入氧化型底改试剂，对抑制周丛生物泥皮上浮的效果是短期的；并且发明人还发现附泥藻类和细菌代谢产生的气体能够累积在菌胶生物膜裹附体内为周丛生物泥皮提供上浮力。
44.针对上述问题，本发明的水质改良剂中还加入了呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯，呋喃酮和二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯可作为群体感应信号分子，发挥细胞间的交流通讯作用，当细胞密度超过阈值时，单个细胞会感知和识别信号分子，随后细胞群体发生交流，此时相关基因的转录与表达启动，达到调控细胞数量避免细胞聚集的目的。其中呋喃酮可以作为铜绿假单胞菌群体感应信号的分子拮抗剂，能够使细胞重新编程基因表达，同时还可以抑制变形链球菌的生物被膜的形成，可以使生物被膜变薄甚至解体；二氢吡咯酮对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌均可以降低黏附性并抑制生物被膜的形成；n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯可以作为细胞自诱导物质，可作用于抑制革兰氏阴性菌的群体感应系统，从而控制微生物的数量。
45.本发明中，呋喃酮和二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯能够调控细胞数量，并抑制沉积物表面的附泥微生物分泌eps，在生物膜形成的第二阶段抑制微生物成膜及微生物数量增殖，抑制产生胞外聚合物，减少细菌粘附性和生物被膜的形成，进而抑制微生物
黏附成为聚合体；并且通过上述作用，能够抑制生物被膜对微生物的保护作用，使氧化型底改试剂持续对附泥藻类和附泥细菌发生作用，以提高其降低附泥微藻类生物量以及调整厌氧产气细菌群落结构的作用效率。进一步，通过抑制微生物黏附成为聚合体，使附泥藻类和细菌代谢产生的气体可以快速逸出，不会累积在菌胶生物膜裹附体内，最终降低泥皮的上浮力。
46.综上，本发明提供的水质改良剂结合氧化型底改试剂和呋喃酮和二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯，组合产生三个层次的作用，包括：（1）调整沉积物细菌群落结构，降低沉积物表面厌氧发酵细菌生物量增加好氧微生物生物量；（2）减少并控制沉积物表面附泥藻类和附泥细菌的生物量；（3）削减微生物胞外聚合物产量，降低菌胶团粘性，降低周丛生物泥皮浮力。通过以上作用，从根本上减少周丛生物泥皮上浮必须的气泡的产生，从而解决水面周丛生物泥皮上浮造成的景观恶化问题；并通过减少和控制附泥藻类和附泥细菌的生物量，防止造成对环境的污染。
47.进一步地，本发明提供的水质改良剂的作用主体为沉积物周丛生物泥皮，主要应用在沉积物的表层。为了确保呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯体、氧化型底改试剂能够高效作用于沉积物表面，避免产品在表层水体中额外溶解损失，因此采用载体负载。
48.实施例2
49.本实施例提供一种使用本发明提供的水质改良剂进行水体养护方法，包括在水体中投放本发明提供的水质改良剂。
50.具体地，水质改良剂的投放时机根据气候确定，一般应在还未发生周丛生物泥皮上浮，气温偏低，且即将逐渐升温时，此时微生物具有活力，尤其附泥藻类在温度升高时呼吸速率随之升高，容易导致沉积物表层的产气量随之增加。更为具体地，优选水质改良剂的投放时间为每年冬春交替的时间，具体可为在每年1-3月份，具体可以根据不同地方的气温确定，例如可以在2月初进行投放，产品投放量根据实际情况确定，一般为30~65g/m2，以包括负载过硼酸钠、过硫酸氢钾-呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯的麦饭石的水质改良剂为例，产品投放量优选为45~55g/m2，更为具体地，投放量优选为50g/m2。投放水质改良剂可以一方面改善沉积物的还原性，一方面控制春季水体因增温而上升的附泥藻类及细菌的含量，同时还可以抑制细菌胞外聚合物的产生，降低细菌之间的粘附性，减小气泡在菌胶被中的聚集引起的泥皮上浮。
51.在本实施例的其中一种具体实施方式中，可将水质改良剂与生态治理方法组合使用，生态治理方法包括构建沉水植物、底栖浮游动物、底栖动物和底栖鱼类系统。需要注意的是，水质改良剂与生态治理方法组合使用适用于水体水质好，水体营养盐氮磷浓度较低，透明度较高平均约1.5m以上，沉积物历史污染严重但并不具备清淤能力的地表水体。在进行生态功能系统构建之前需做好水体本底物种调查，避免造成物种的生物入侵。将水质改良剂与生态治理方法组合使用的水体养护方法包括下述s1＇~ s4＇步骤。
52.s1＇：每年1-3月份在水体中投放水质改良剂，投放量为30~65g/m2；具体可以在2月初进行投放，投放量为50g/m2。
53.s2＇：步骤s1＇之后20~40天，在水体中进行沉水植物的扦插补种，并向水体中投放浮游动物；具体地，可以在投放水质改良剂后30天，进行沉水植物的扦插补种并投放浮游动
物，如在2月初进行投放水质改良剂后，在3月初进行沉水植物的扦插补种，及投放浮游动物。
54.沉水植物和藻类同属初级生产者，均以水体中营养盐、光照和生长空间为生长资源，两者之间通过激烈的竞争而相互影响，因此通过沉水植物的扦插补种的方式补充沉水植物生物量，提高沉水植物生物量可有效降低底栖藻类生物量。扦插补种后，沉水植物占据了水体中水和底质的主要界面，沉水植物的根系放氧可形成氧化环境，促进沉积物微生物群落由厌氧群落，转变为好氧菌群占据优势群落，减少还原性腐泥厌氧微生物的产气总量；同时沉水植物可以增加有效空间生态位，间接支持了肉食和碎屑食物链的复杂性和稳定性。沉水植物的生殖方式有有性生殖和无性生殖，具有根块茎的沉水植物越冬后的萌发温度为10℃左右（大约在初春升温时），沉水植物有性生殖方式在在水温达到20℃左右（约5月份）时萌发，因此可以选择在3月初（初春）进行沉水植物的扦插补种，沉水植物具体种植密度根据植物品种和环境确定，可以为10-80株/m2。在其中一种具体实施方式中，沉水植物包括刺苦草和马来眼子菜，种植密度为20-50株/m2。
55.投放浮游动物的目的是实用消耗水中的藻类、细菌、有机碎屑等，以减少水中周丛生物的形成。在其中一种具体实施方式中，游动物包括刮食型的桡足类猛水蚤，该浮游动物可沿着水域底部爬行，以藻类、细菌、原生动物和有机碎屑为食；向水体中投放的密度为950~1050ind./l，优选地投放的密度为1000ind./l。
56.s3＇：步骤s2＇之后10~20天，向水体中投放刮食性底栖动物。具体地，可以在沉水植物扦插种植后的15天后，投放刮食性底栖动物；如在2月初进行投放水质改良剂，3月初进行沉水植物的扦插补种及投放浮游动物，3月中旬投放刮食性底栖动物。
57.大型底栖动物具体可以为螺类，可摄食附泥藻类，对泥皮的形成具有一定的防控作用，可摄食植物叶片附着颗粒和着生藻类的底栖动物，配合沉水植物有利于形成“螺-草共生系统”。 在其中一种具体实施方式中，刮食性底栖动物包括环棱螺和萝卜螺，其中环棱螺最佳投放密度为3.9
±
0.1g/m2、萝卜螺最佳投放密度为9.7
±
0.2g/m2。
58.s4＇：5-6月份水温升高后，向水体中投放底栖鱼类。
59.通过投放水生底栖鱼类也会对附泥藻类具有防控作用，如底栖型食藻鱼类鲮鱼（隶属于野鲮亚科鲮属）。该物种的模式产地在中国，口下位，上下颌的前方具角质化边缘，适于刮取水底附着物，在天然水体中，鲮鱼会舐刮水底岩石等物体上的附着生物（如着生绿藻、硅藻、丝状藻类等），还摄食淤泥中的有机物质。
60.在其中一种具体实施方式中，底栖鱼类包括鲮鱼，投放量为200-220g/条，投放密度为1.0-1.5kg/亩。
61.将水质改良剂与生态治理方法组合使用，生态治理方法包括构建沉水植物系统、底栖刮食动物及底栖刮食鱼类系统，构建了对水质有益的功能系统，可从生产者生态位竞争及食物链营养级角度降低附泥藻类数量，从而持续达到预防地表水周丛生物泥皮上浮的效果。
62.对比例1选择粒径2-3mm的麦饭石，用去离子水清洗后；参照实施例1的方法获得热改性麦饭石；并参照实施例1的方法获得负载了过硼酸钠、过硫酸氢钾的麦饭石。
63.对比例2
选择粒径2-3mm的麦饭石，用去离子水清洗后；参照实施例1的方法获得热改性麦饭石；分别将呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯溶于乙醇溶液中，并将热改性麦饭石加入乙醇溶液中，在100~200r/min的转速下搅拌1h，烘干，得到负载了呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯体的麦饭石。
64.实施例3对实施例1获得水质改良剂以及对比例1和对比例2获得的麦饭石进行抑制周丛生物泥皮上浮实验，具体如下。
65.实验方法：通过建立湖泊围挡对比实验，来检验本发明提供的水质改良剂对围挡底部沉积物周丛生物泥皮上浮的抑制效果。本次实验监测的指标主要有围挡底部水体的氧化还原电位、泥皮上浮质量、泥皮上浮附着藻类密度。其中水体的氧化还原电位检测方法为电位测量法，泥皮上浮质量的监测方法为湿重称量法，上浮泥皮的附着藻类密度检测方法采用正置显微镜计数法，使用软毛刷将同等重量的上浮泥皮中的附着藻类刷洗下来，将附着藻类样品浓缩，摇匀后取0.1 ml，加入到0.1 ml计数框，盖上20 mm
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20 mm 盖玻片，采用视野法观察100个视野，最终确定藻类细胞数量。
66.建立实验环境具体包括：选择一个泥皮上浮较为严重的湖泊，设置四组围隔，围隔设置型号为5m
×
3m
×
2.5m，确保每个围隔占地面积相同，且不与外界进行水体交换。
67.以投放未负载任何试剂的麦饭石为空白对照例，且投放量为50g/m2；以投放对比例1获得的负载了过硼酸钠、过硫酸氢钾的麦饭石的围挡为对照例1，且投放量为50g/m2；以投放对比例2获得的负载了负载呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯的麦饭石的围挡为对照例2，且投放量为50g/m2；以投放参照实施例1中水质改良剂制备方法的一个具体实施例制备获得的水质改良剂的围挡为实验例，且投放量为50g/m2。
68.实验过程中，投放相应麦饭石后，分别在不同时间点（0、4h、8h、1d、3d、5d、7d、15d、20d、30d）进行水质检测及附着藻类生物量的检测。
69.实验结果：1. 氧化还原电位结果分别测试了四个围挡起初水底的氧化还原电位，均为-225mv，在投放相应麦饭石后30d后，检测的不同围挡的氧化还原电位，结果如表1。
70.表1 氧化还原电位检测结果
71.从表1可以看出，随着时间推移，空白对照例呈现水质氧化还原电位恶化趋势，对照例1、2和实验例氧化还原电位都有所上升，但相比2个对照例，实验例的氧化还原电位上升明显，表明水体氧化状态得到提升；且与2个对照例相比，实验例提高氧化还原电位的效果显著；表明相比仅投放氧化型底改过硼酸钠、过硫酸氢钾或仅投放呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯的方案，将两者组合后投放对提升水体氧化状态作用显著。
72.2. 泥皮上浮质量结果四个围隔沉积物底部面积均为15m2，在投放相应麦饭石后0d、15d、30d不同围挡中泥皮上浮的泥皮总量称重检测结果如表2。
73.表2 泥皮上浮质量检测结果
74.从表2可以看出，2个对照例和实验例都起到了抑制泥皮上升的效果，其中实验例抑制泥皮上升抑制效果最为明显，以30d为例，对照例1上浮的泥皮质量相比0d下降了37.7%，对照例2上浮的泥皮质量相比0d下降了40%，实验例上浮的泥皮质量相比0d下降了56.3%；与对照例1及对照例2相比，实验例抑制泥皮上升制效果显著。
75.3.泥皮上浮附着藻类密度结果在投放相应麦饭石后0d、15d、30d不同围挡中泥皮上浮附着藻类密度检测结果如表3。
76.表3 泥皮上浮附着藻类密度检测结果（单位：cells/g）
77.从表3可以看出， 2个对照例和实验例都起到了减少表面附泥藻类的生物量的效果，其中，实验例和对照例2对泥皮中附着藻类的抑制效果较为明显，表明呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯具有减少附泥微生物的生物量的作用；并且实验例对泥皮中附着藻类的抑制效果最明显，表明本发明提供的水质改良剂将氧化型底改过硼酸钠、过硫酸氢钾与呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯结合使用，加强了减少并控制附泥微生物的生物量的作用。
78.需要说明的是，本技术中使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的并且不理解为限制性的。如本文中使用的，单数形式“一个(种)”和“该()”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任意和全部组合。表述例如“......的至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时修饰整个要素列表，而不修饰该列表的单独要素。
79.进一步，本技术中使用的术语“包括”或“包含”当用在本说明书中时，表明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、和/或组分，但不排除存在或增加一种或多种另外的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组分、和/或其集合。
80.如本技术中使用的“约”或“大约”包括所描述的值并且意味着例如本领域普通技术人员考虑到所讨论的测量和与具体量的测量有关的误差(即，测量系统的限制)而确定的对于具体值的可接受的偏差范围内。除非另外指明，所公开的所有参数范围包括端点值及其间的所有值。
81.虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

技术特征：
1.一种水质改良剂，其特征在于，所述水质改良剂包括载体，以及被所述载体负载的呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯体、氧化型底改试剂；其中所述呋喃酮、所述二氢吡咯酮、所述n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯的摩尔比为1：0.5~1.5：0.5~1.5。2.根据权利要求1所述的水质改良剂，其特征在于，所述氧化型底改试剂包括过硼酸钠和过硫酸氢钾；且所述过硼酸钠、所述过硫酸氢钾、所述呋喃酮的摩尔比为10：8~12：0.5~1.5。3.根据权利要求1所述的水质改良剂，其特征在于，所述载体为麦饭石。4.根据权利要求1-3任一项所述的水质改良剂，其特征在于，所述载体的粒径为1.5~4mm。5.一种权利要求1-4任一项所述水质改良剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：s1：将氧化型底改试剂的水溶液和载体混合，在100~200r/min的转速下搅拌0.5~2h，干燥后获得第一负载载体；s2：分别将呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯溶于乙醇溶液中，并将所述第一负载载体加入乙醇溶液，在100~200r/min的转速下搅拌0.5~2h，烘干，得到负载氧化型底改试剂、呋喃酮、二氢吡咯酮、n-辛酰基-l-高丝氨酸内酯体的载体。6.根据权利要求5所述的水质改良剂的制备方法，其特征在于，所述氧化型底改试剂包括过硼酸钠和过硫酸氢钾；所述步骤s1包括将质量分数为15~25%的过硼酸钠溶液、质量分数为15~25%的过硫酸氢钾溶液和载体混合，在100~200r/min的转速下搅拌0.5~2h。7.根据权利要求5所述的水质改良剂的制备方法，其特征在于，所述载体为麦饭石，所述制备方法还包括：在所述步骤s1前，选择粒径为1.5~4mm的麦饭石，按固液质量比1:10将所述麦饭石加入到浓度为1 mol/l的盐酸溶液中，搅拌1~2 h后过滤、清洗，并在100~110℃烘干，得到酸活化麦饭石；将所述酸活化麦饭石在450~600℃下处理2~3 h，获得热改性麦饭石。8.一种水体养护方法，其特征在于，所述方法包括：在水体中投放权利要求1-4任一项所述的水质改良剂。9.根据权利要求8所述的水体养护方法，其特征在于，所述方法包括：s1＇：1-3月份在水体中投放所述水质改良剂，投加量为30~65g/m2；s2＇：步骤s1＇之后20~40天，在所述水体中进行沉水植物的扦插补种，并向所述水体中投放浮游动物；s3＇：步骤s2＇之后10~20天，向所述水体中投放刮食性底栖动物；s4＇：5-6月份向所述水体中投放底栖鱼类。10.根据权利要求9所述的水体养护方法，其特征在于，所述沉水植物包括刺苦草和马来眼子菜，种植密度为20-50株/m2；所述浮游动物包括桡足类猛水蚤，投放的密度为950~1050ind./l；所述刮食性底栖动物包括环棱螺和萝卜螺，所述环棱螺的投放密度为3.9
±
0.1g/m2，所述萝卜螺的投放密度为9.7
±
0.2g/m2；
所述底栖鱼类包括鲮鱼，投放量为200~220g/条，投放密度为1.0~1.5kg/亩。

技术总结
本发明提供了一种水质改良剂，包括载体，以及被载体负载的呋喃酮、二氢吡咯酮、N-辛酰基-L-高丝氨酸内酯体、氧化型底改试剂。在本发明的水质改良剂中，通过氧化型底改试剂调整细菌群落结构，降低沉积物表面厌氧发酵细菌生物量从而减少厌氧呼吸产气带动泥皮上浮；利用呋喃酮和二氢吡咯酮、N-辛酰基-L-高丝氨酸内酯持续控制微生物数量并进一步抑制微生物黏附成为聚合体，使产生的气体快速逸出，降低泥皮的上浮力，从根本上减少周丛生物泥皮上浮所必须的气泡的产生，从而解决水面周丛生物泥皮上浮造成的景观恶化问题。还提供水质改良剂的制备方法，以及利用该水质改良剂的水体养护方法。法。


技术研发人员：王大伟 杨卫东 刘书敏 贾文龙 杨长明 刘华 朱玲
受保护的技术使用者：上海同济工程咨询有限公司
技术研发日：2023.09.13
技术公布日：2023/10/20