天然海水人工净化的原理

７２　《渔业现代化）２０１０年第３７卷第１期　溶解度的平衡模型作了很好的描述。　（（（Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ＞＞Ｖｏ１．２９８，Ｉｓｓｕｅｓ　１　２）　添加红罗非鱼对南美白对虾的生产。　水质和养分利用的影响　试验目的是确定添加不同密度和大小的红罗　非鱼（Ｏｒｅｏｃｈｒｏｍｉｓ　ｓｐｐ．）对高密度养殖池中南美　白对虾的生产，水质和养分利用的影响。得出的　结论是，向高密度单一养殖南美白对虾的养殖模　式中以适当的密度添加大小适宜的罗非鱼可提高　养虾生产力、利润、营养利用率并对环境友好。在　本研究中确定的红罗非鱼适当的添加密度和大小　分别是每平方米０．４尾和１３．７　ｇ。为获得不影响　虾存活率的系统最大生产力和最小的养分浪费，　红罗非鱼的添加密度和大小还可更高，分别可达　到每平方米１．２尾和４２　ｇ，但此时经济表现性能　会受到负面影响。为增进虾养殖的可持续性，应　该推广虾和罗非鱼的混养。　（＜＜Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ＞＞Ｖｏ１．２９８，Ｉｓｓｕｅｓ　３－４）　钙对人工和天然海水中鲍鱼（疣鲍）　躲藏行为的作用　全世界对开发陆基封闭式系统养殖鲍鱼（疣　鲍）的兴趣日益增加。在此，分析了人工条件，尤　其是人工海水的使用对该品种鲍鱼的一个关键性　行为，即躲藏行为是否会产生影响。研究由两个　实验组成。第一个实验中，我们比较了各有１００　只鲍鱼的天然或人工海水试验组之间鲍鱼的躲藏　（上接第６９页）　行为。化学分析揭示，人工海水较天然海水，Ｃａ　浓度相对较低。在第二个实验中，我们在三种介　质中比较了鲍鱼的躲藏行为：天然，人工和高钙人　工海水。鲍鱼的躲藏行为在高钙人工海水中得到　了恢复，这支持了钙对鲍鱼躲藏行为产生影响这　一判断。然而，可能由于钙被鲍鱼所吸收的缘故，　在天然和人工海水中的钙浓度随时问而不断降　低，这提示我们，即使使用天然海水，在封闭式系　统中也需要不断地添加钙。　（《Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ》Ｖｏ１．２９９，Ｉｓｓｕｅｓ　１－４）　去除悬浮固体改善虾的生产　以及对植物性饲料的评估　在超低换水超集约养虾系统中，集聚成的絮凝　（生物絮凝）颗粒对养殖的虾有益；然而，颗粒过度　集聚有碍虾的性能。本研究调研了作为一种控制　养殖水体中颗粒数量手段的简易测流沉淀槽的使　用状况，展示了其对水质和虾的生产所产生的效　果。研究还针对一种商业性含鱼粉的饲料和一种　几乎全部是植物成分，以豆粕为主要蛋白质来源的　配方饲料，比较了它们对水质和虾的生产的不同影　响。研究显示，控制超集约养虾系统中的颗粒浓度　可显著改善水质和虾的生产。而且，在超集约养虾　系统中，环境友好型、有潜在经济性的植物性饲料，　其产生的效果可与含鱼粉的饲料相媲美。　（（（Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ＞）Ｖｏ１．２９９，Ｉｓｓｕｅｓ　１－４）　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｖｅｓｓｅｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＶＭＳ）　Ｃｕｉ　Ｘｉｕ・ｆａｎｇ　，Ｈｕａｎｇ　Ｘｉｎ－ｓｈｅｎｇ　，Ｗａｎｇ　Ｓｈｉ—ｍｉｎｇ　，Ｘｕ　Ｗｅｉ　，Ｃａｉ　Ｘｕｅ－ｌｉａｎ　（１　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２０１３０６，Ｃｈｉｎａ；　２　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ　ｏｆＦｉｓｈｉｎｇ　Ｖｅｓｓｅｌ　ｏｆｔｈｅ　Ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ　Ｒｅｐｕｂｌｉｃ　ｏｆＣｈｉｎａ，ＢｅＯ＇ｉｎｇ　１００１２５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｖｅｓｓｅｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＶＭＳ），ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ＶＭＳ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｍａｄｅ．Ｉｔ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｓｈｉｐ—ｂｏｒｎｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｄｅｖｉｃｅ，ｓｈｉｐｐｉｎｇ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｎｔｅｒ，ｓｈｉｐ－ｓｈｏｒｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａ－　ｔｉｏｎｓ．Ｕｓｅ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　ＲＩＳＣ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｏｆ　ｓｈｉｐ．ｂｏｒｎｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌｓ．Ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ＣＯＢ—　ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｉｎｍａｒｓａｔ—Ｃ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｆｆｓｈｏｒｅ　ａｎｄ　ｒｉｖｅｒ，ｔｏ　ｕｓｅ　ｐｕｂｌｉｃ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａ．　ｔｉｏｎｓ　ａｓ　ａ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｃｏｓｔｓ．Ｉｔ　ｉＳ　ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａＤ．　ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＶＭＳ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｖｅｓｓｅｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ；ｓｈｉｐ—ｂｏｒｎｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｄｅｖｉｃｅ；ｓｈｉｐｐｉｎｇ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｎｔｅｒ；　ｃｏｍｍｔ

人工湿地在环境中的应用

国土院 环科1001班 涂琦乐

人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，类似“自然沼泽地”但由人工建造和监督控制。是一种人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。

天然湿地是处于水陆交接相的复杂生态系统，而人工湿地（CW－Constructed Wetland）则是处理污水而人为设计建造的，工程化的湿地系统，是近些年出现的一种新型的水处理技术，其去除污染物的范围较为广泛，包括有机物、氮（N）、磷（P）、悬浮物（SS）、微量元素、病原体等，其净化机理十分复杂，综合了物理、化学和生物的三种作用，供给湿地床除污需要的氧气；同时由于发达的植物根系及填料表面生长的生物膜的净化作用、填料床体的截留及植物对营养物质的吸收作用，而实现对水体的净化。其优点主要有：投资省、能耗低、维护简便，脱氮除磷效果好、病源微生物去除率高，可与水景观建设有机结合。人工湿地对有机物有较强的处理能力。不容性有机物通过湿地的沉淀、过滤可以很快从废水中截流下来，被微生物加以利用；可溶性有机物则可通过微生物的吸附及微生物的代谢过程被去除。废水中大部分有机物的最终归宿是被异养微生物转化为微生物细胞及二氧化碳和水。废水中氮主要通过植物吸收和微生物的硝化、反硝化作用被去除，其中植物吸收只去除了污水中小部分的氮，而污水中氮的去除主要是通过微生物的硝化、反硝化作用来完成的。人工湿地比传统活性污泥处理系统(一般无法完成反硝化作用)具有更强的氮处理能力。人工湿地对磷的去除是植物吸收、微生物去除及物理化学作用3方面共同作用的结果。废水中无机磷在植物吸收及同化作用下可变成植物的有机成分，通过植物的收割而去除。物理、化学作用包括填料对磷的吸附及填料与磷酸根离子的化学反应。微生物对磷的去除包括它们对磷的正常同化(将磷纳入其分子组成)和对磷的过量积累。其中，填料的物理、化学作用对于磷的去除贡献最大。 人工湿地的净化机理：人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。实地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。

天然海水与人工海水配制技术

海水是地球上水面外最广阔的水体，它占据了地球表面的70%。海洋中的生态系统对地球气候和生物多样性具有重要影响。人们经常使用海水来研究海洋生物和生态系统，因此，为了保持海洋生物在人工环境中的健康和繁殖，对海水的准确配制非常关键。本文将探讨天然海水与人工海水配制技术，以及其在海洋生物学研究和水族馆中的应用。

一、天然海水配制技术

天然海水是指直接从海洋中采集的原始海水，它保持了海洋生态系统中各种元素的天然浓度和平衡。天然海水的配制方法主要包括以下几个步骤：

1. 海水采集：选择远离污染源的海域，使用无污染的容器进行采集，确保采集的海水质量良好。

2. 海水过滤：将采集到的海水通过细滤网进行过滤，去除大颗粒物质和有机废料。

3. 海水净化：使用活性炭等材料进行净化，去除有害物质和异味，提高海水的质量和纯度。

4. 海水稳定化：通过调节水温、PH值和盐度等参数，使海水的各项指标达到稳定状态。

二、人工海水配制技术 人工海水是通过配制各种化学物质来模拟天然海水的成分和特性。人工海水的配制方法可以根据需要进行调整和优化，不同研究和应用领域需要的配方也会有所不同。一般而言，人工海水的配制步骤如下：

1. 选择基础水源：根据实际需要选择适合的基础水源，如蒸馏水、纯净水或去离子水等。

2. 添加盐类：根据海水中的主要元素含量，向基础水源中适量添加氯化钠、硫酸镁、硫酸钙等盐类，以达到理想的盐度。

3. 控制PH值：通过添加碳酸盐和氢氧化钠等物质，调节配制液的PH值，使其保持在适宜的范围内。

4. 补充微量元素：根据海水中微量元素的浓度，向配制液中添加适量的微量元素溶液，保证海水的全面配制。

5. 模拟生物环境：根据特定的研究目的或生物需求，适量添加其他化学物质，如碳酸氢根、硼酸等，以模拟特定的生物环境条件。

三、海水配制技术的应用

海水配制技术在海洋生物学研究和水族馆中有着广泛的应用。

海水的蒸馏原理

海水的蒸馏是一种常见的海水淡化技术，主要原理是利用水的沸腾和冷凝过程来分离出纯净的水分子。

在海水中，除了水分子外还含有各种溶解的盐类和杂质。为了获得纯净的水，首先要将海水加热至沸点，使水开始沸腾。沸腾时，水的分子受热能的作用而获得足够的能量，逐渐转化为水蒸气，从而与盐类和其他杂质分离。

待水蒸气升腾至蒸馏器的上部时，需要进行冷凝，使水蒸气再次转化为液态水。这可以通过传导热量的方式实现。通常使用冷却水或冷凝器，将蒸汽接触到冷凝器表面，引起蒸汽冷却并凝结成水滴。

由于水的沸点较低，一般为100℃，而盐类和其他杂质的沸点要高得多，因此水分子在沸腾的过程中蒸发的较快，而盐类和其他杂质则更倾向于留在蒸馏器中。通过这种方式，可以实现海水中盐类和杂质与水分子的分离。

经过多次沸腾和冷凝的过程，蒸馏器中的水分子会逐渐净化，最终得到纯净的水。这种蒸馏技术可以有效去除海水中的盐类、微生物、重金属等各种杂质，得到适合生活和工业用水的纯净水。

值得注意的是，海水蒸馏是一种能量密集型的处理过程，需消耗大量能源。近年来，科学家们也在探索更加节能和高效的海水淡化技术，以满足全球水资源短缺的挑战。