專(zhuān)利名稱(chēng)：沿岸海底土及水質(zhì)的改善劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沿岸海底土及水質(zhì)的改善劑，即以本發(fā)明的申請(qǐng)人及發(fā)明人在2001年7月4日申請(qǐng)的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2001-0039825號(hào)的標(biāo)題為“沿岸海底土及水質(zhì)的改善劑”為基礎(chǔ)，考慮到其所含成分“黃土”因資源枯竭趨勢(shì)不能按時(shí)對(duì)所需地域順利提供，并且新發(fā)現(xiàn)了對(duì)海底土及海水質(zhì)的凈化功能比黃土優(yōu)秀的以氧化鎂和鈣為主成分的堿性白云石(dolomite，濃度范圍內(nèi)的堿性為pH 8.0～8.1)，新改進(jìn)發(fā)明了以白云石代替黃土的沿岸海底土及水質(zhì)的改善劑。該改善劑布灑在污染沿海，可中和已酸性化的海底土及水質(zhì)，將其還原為堿性土質(zhì)，恢復(fù)污染沿岸漁場(chǎng)的生產(chǎn)能力，并在白云石中混合生石灰、消石灰及貝粉等石灰物質(zhì)，防止頻頻發(fā)生的赤潮現(xiàn)象。
但，使用黃土的土質(zhì)改善方法需要大量的黃土，而且改善效果只能保持1～2年，且產(chǎn)生二次污染。
目前在發(fā)生赤潮時(shí)，只使用黃土，而且需使用大量黃土才能消滅赤潮，即需要布灑大量黃土，而黃土為酸性物質(zhì)，增大黃土的布灑量時(shí)，pH下降到6.8，使海底土變?yōu)樗嵝?，黃土的粘性特點(diǎn)使分解的黃土微粒(粒子大小為0.002～0.005mm)混合到海底土中時(shí)，在海底土表面形成粘膜層，妨礙海底表面的水滲透，切斷供氧，因此海底土的厭氧促進(jìn)酸性化，造成二次污染。
本發(fā)明的申請(qǐng)人及發(fā)明人在2001年7月4日申請(qǐng)的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2001-0039825號(hào)中提出的含黃土的海底土及水質(zhì)改善劑，其使用量為只含黃土的改善劑的使用量的1/20，并且在改善劑中混合30～50％的黃土是為了防止改善劑的主成分---生石灰和消石灰布灑到水中時(shí)沉淀到海底土表面產(chǎn)生硬化現(xiàn)象。
但，新提出的以白云石為堿性物質(zhì)，與生石灰和消石灰混合作為改善劑時(shí)，其使用量是黃土使用量的1/2，改善劑中白云石的含量為20～30％，也會(huì)增大堿性，因此可防止生石灰和消石灰硬化現(xiàn)象，同時(shí)提高赤潮消滅效果。
另外，以往以黃土為主成分的海底土及水質(zhì)的改善劑，因黃土的資源枯竭趨勢(shì)，黃土的分布根據(jù)地域不同而不同，因此存在不能按時(shí)順利地提供黃土的問(wèn)題。
本發(fā)明的重要特征是將以氧化鎂和鈣為主成分的白云石(dolomite，濃度范圍內(nèi)的堿性為pH 8.0～8.1)與生石灰、消石灰和貝粉等石灰物質(zhì)混合制造改善劑。
白云石的主成分氧化鎂具有在水中吸附其他物質(zhì)的性質(zhì)，因此白云石溶解在海水中時(shí)，溶出鎂離子，吸附、凝集并破壞赤潮生物細(xì)胞。海水的平均pH是7.5以上，白云石溶解于海水時(shí)海水的pH是8.0以上，上升為堿性，阻止海水的酸性化，而且白云石與生石灰或消石灰混合時(shí)，上升為強(qiáng)堿性，由此防止赤潮，提高海底土改善效果。
生石灰(CaO)是白色無(wú)定形物質(zhì)，是由碳酸鈣煅燒制備。
生石灰放置在空氣中時(shí)，吸收水和二氧化碳，形成氫氧化鈣和碳酸鈣，而且與水作用產(chǎn)生高熱，并形成氫氧化鈣，水的pH上升為強(qiáng)堿性。
消石灰[Ca(OH)2]是生石灰與水作用得到的白色粉末，消石灰的水溶液叫做石灰水，pH為強(qiáng)堿性，但比生石灰的堿性低。
貝粉以X射線灰質(zhì)分析法進(jìn)行成分分析的結(jié)果，98％以上為鈣，具有類(lèi)似于生石灰的分子結(jié)構(gòu)。貝粉投入海水中時(shí)，與海水中的鎂離子反應(yīng)，粒子的表面形成粘性的氫氧化鎂吸收層，并凝集沉淀，對(duì)海水和海底土供給鈣，由此保持pH8.0以上的堿性。
另外，在生石灰、消石灰、白云石以及貝粉等中含有的鈣，抑制海底土及海水中磷、鐵等的溶出，消除硫化氫，并有力防止因綠藻類(lèi)、藍(lán)藻類(lèi)、硅藻類(lèi)、鞭毛藻類(lèi)等產(chǎn)生的赤潮。
特別是，沿岸海底土中含有的磷包括無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷，污染沿岸海底土中無(wú)機(jī)磷的含量多，而有機(jī)磷因難分解，很少溶解在水中，相反無(wú)機(jī)磷容易溶解在水中，成為富營(yíng)養(yǎng)化的很大原因。
無(wú)機(jī)磷與黃土的主成分鐵、鋁結(jié)合，形成Fe-P，Al-P，與石灰類(lèi)物質(zhì)結(jié)合，形成Ca-P等。Fe-P，Al-P在好氧性環(huán)境下安全，而在無(wú)氧氣的厭氧性環(huán)境下以游離磷狀態(tài)溶出水中。Ca-P相對(duì)來(lái)說(shuō)與氧氣存在無(wú)關(guān)，有鈣時(shí)，結(jié)合成Ca-P狀態(tài)，因此水中布灑石灰類(lèi)改善劑或使用海底土改善劑，可提高水中和海底土中鈣的含量，由此減少水中的磷，預(yù)先防止赤潮發(fā)生。
另外，鈣多時(shí)，置換鐵，大部分形成Fe(OH)3，可除去海水中游離鐵和海底土中溶出的鐵，可消除“赤潮生物增植促進(jìn)物質(zhì)”，由此抑制赤潮生物的增殖。
具有如上效果的白云石與石灰類(lèi)物質(zhì)---生石灰、消石灰及貝粉按一定比例混合使用，可改善海底土和水質(zhì)而對(duì)沿岸水生生物無(wú)害。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1表示試驗(yàn)水槽中布灑黃土后的赤潮生物生存量比較試驗(yàn)圖。
圖2表示試驗(yàn)水槽中布灑的黃土混合濃度的比較試驗(yàn)pH圖。
圖3表示試驗(yàn)水槽中布灑生石灰后的赤潮生物生存量圖。
圖4表示試驗(yàn)水槽中布灑的生石灰混合濃度的pH圖。
圖5表示試驗(yàn)水槽中布灑消石灰后的赤潮生物生存量圖。
圖6表示試驗(yàn)水槽中布灑的消石灰混合濃度的pH圖。
圖7表示試驗(yàn)水槽中布灑白云石和生石灰混合物后的赤潮生物生存量圖。
圖8表示試驗(yàn)水槽中布灑的白云石和生石灰混合物混合濃度的pH圖。
圖9表示試驗(yàn)水槽中布灑的白云石和消石灰混合物混合濃度的pH圖。
將30～50重量％的白云石和50～70重量％的破碎成2mm以下大小粒子的貝粉進(jìn)行混合、熟化得到的“海底土及水質(zhì)改善劑”，使用于海底土化學(xué)需氧量(COD)為10mg/g-dry以下的優(yōu)質(zhì)海底土，并使用于需要再降低海底土化學(xué)需氧量(COD)來(lái)提高水生生物資源量的沿岸水域。
將30～50重量％的白云石和0～30重量％的破碎成2mm以下大小粒子的貝粉以及30～60重量％的消石灰進(jìn)行混合、熟化得到的“海底土及水質(zhì)改善劑”，使用于海底土化學(xué)需氧量(COD)為10～19mg/g-dry的海底土，使用目的為把生存有有用低級(jí)生物，但資源量減少的海底土的化學(xué)需氧量(COD)降低到5mg/g-dry以下，恢復(fù)生產(chǎn)能力。另外，綠藻類(lèi)、硅藻類(lèi)等引起的無(wú)毒性赤潮生物大量產(chǎn)生時(shí)，上述貝粉的粒子大小改為1mm以下的小粒子，將0～30重量％的貝粉、30～50重量％的白云石和30～60重量％的消石灰進(jìn)行混合并布灑，由此有效消滅無(wú)毒性赤潮。
將30～50重量％的白云石和0～30重量％的破碎成2mm以下大小粒子的貝粉以及30～60重量％的生石灰進(jìn)行混合、熟化得到的“海底土及水質(zhì)改善劑”，使用于海底土化學(xué)需氧量(COD)上升為20mg/g-dry以上，且不能生存有用低級(jí)生物并且生產(chǎn)能力極低的水域，使海底土化學(xué)需氧量(COD)降低到5mg/g-dry以下，恢復(fù)生產(chǎn)能力并消除海水的惡臭。藍(lán)藻類(lèi)和Cochlodinium等黃色鞭毛藻類(lèi)引起的毒性赤潮生物發(fā)生時(shí)，上述貝粉的粒子大小改為1mm以下的小粒子，將0～30重量％的貝粉、30～50重量％的白云石和30～60重量％的消石灰進(jìn)行混合并布灑，由此有效消滅赤潮。
如上所述，使用本發(fā)明的海底土及水質(zhì)改善劑，可得到海底土化學(xué)需氧量(COD)為5mg/g-dry以下的堿性優(yōu)質(zhì)土，消滅赤潮生物，保持良好水質(zhì)，改善海底土和水質(zhì)的環(huán)境。
上述使用白云石和石灰類(lèi)物質(zhì)的赤潮生物消滅試驗(yàn)如圖1至圖9所示。
1、赤潮生物試劑及試驗(yàn)水槽將溶解有大韓民國(guó)全羅南道麗水市突山邑栗林里海上發(fā)生的Cochlodinium赤潮生物的海水，搬到實(shí)驗(yàn)室，放入25L(44cm×3cm×5cm)的試驗(yàn)水槽。
2、試驗(yàn)方法用于赤潮生物消滅試驗(yàn)的物質(zhì)是白云石、生石灰和消石灰，比較試驗(yàn)中使用黃土，比較消滅效果，吸附、凝集、分解和沉降反應(yīng)時(shí)間是通過(guò)生石灰布灑水槽時(shí)粒子幾乎全部沉降的時(shí)間來(lái)確定，其時(shí)間為4分鐘左右，因此試驗(yàn)中赤潮生物消滅反應(yīng)處理時(shí)間定為生石灰舊試驗(yàn)條件的4分鐘。
試驗(yàn)中使用的赤潮消滅劑的量設(shè)定為生石灰0.1g/L，0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，消石灰0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，0.5g/L，進(jìn)行第一次試驗(yàn)，并根據(jù)其結(jié)果，進(jìn)行第二次試驗(yàn)，即在裝入赤潮生物溶解水的水槽中混合白云石和石灰物質(zhì)后，4分鐘內(nèi)測(cè)定pH，試驗(yàn)水溫為24.0～24.1℃。
白云石的布灑量增大到飽和狀態(tài)，pH也不超過(guò)8.0～8.1的堿性，而將貝粉混合在海水中時(shí)，也不會(huì)對(duì)海水的pH產(chǎn)生影響，因此單獨(dú)使用時(shí)沒(méi)有赤潮消滅能力，為此省略第一次試驗(yàn)。使用黃土的赤潮生物生存量比較試驗(yàn)，設(shè)定1g/L，3g/L，5g/L，7g/L區(qū)來(lái)實(shí)施。
在第二次試驗(yàn)中也把赤潮生物消滅反應(yīng)時(shí)間設(shè)定為4分鐘，白云石、生石灰和消石灰混合進(jìn)行，白云石濃度為0.1g/L～0.3g/L，生石灰濃度為第一次試驗(yàn)中確定消滅效果的0.1g/L，0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，進(jìn)行混合，而消石灰和白云石的混合試驗(yàn)，與生石灰的試驗(yàn)區(qū)一致，白云石濃度設(shè)定為0.1g/L～0.3g/L，消石灰濃度設(shè)定為0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，0.5g/L。
另外，試驗(yàn)中使用的赤潮生物濃度為每1mL海水含有2000～2400個(gè)體，赤潮消滅劑布灑并混合到試驗(yàn)水，4分鐘時(shí)觀察消滅狀態(tài)。赤潮消滅試驗(yàn)中使用的赤潮生物的系數(shù)是從水槽中心取10mL試驗(yàn)海水，固定在濃碘溶液(Lugol液)并計(jì)算。
3、結(jié)果a、布灑黃土?xí)r(比較試驗(yàn))圖1表示，試驗(yàn)水槽中布灑黃土后的赤潮生物生存量比較試驗(yàn)圖，圖2表示，試驗(yàn)水槽中布灑的黃土混合濃度比較試驗(yàn)pH圖。
溶解有赤潮生物的水槽中布灑并混合不同濃度的黃土后，4分鐘內(nèi)赤潮生物凝集沉降的結(jié)果如圖1所示，即混合黃土之前的試驗(yàn)水槽內(nèi)赤潮生物密度為2000～2400個(gè)/mL，pH為7.8，在1g/L區(qū)和3g/L區(qū)沒(méi)有或很少有沉降反應(yīng)。
黃土的5g/L區(qū)中的赤潮生物的密度為2400個(gè)/mL，但布灑并混合后4分鐘時(shí)變?yōu)?000個(gè)/mL，其凝集沉降個(gè)數(shù)為400個(gè)/mL，因此消滅效果為16.7％。此時(shí)，pH如圖2所示酸性變強(qiáng)，pH下降到7.3。黃土的10g/L區(qū)中的赤潮生物的密度為2100個(gè)/mL，但布灑并混合后4分鐘時(shí)變?yōu)?600個(gè)/mL，其凝集沉降個(gè)數(shù)為500個(gè)/mL，因此消滅效果為23.8％。此時(shí)，pH下降到6.8，在該pH下海洋水生生物不能生存(在海水pH7.0以下時(shí)水生生物的生理機(jī)能被破壞，不能生存)。在5g/L以上的pH7.3以下的試驗(yàn)區(qū)，繼續(xù)消滅并沉降，到20分鐘后全部被消滅。如果只使用黃土，在4分鐘內(nèi)要100％消滅赤潮，需要20～30g/L以上的大量黃土。
b.圖3表示，試驗(yàn)水槽中布灑生石灰后的赤潮生物生存量圖。圖4表示，試驗(yàn)水槽中布灑的生石灰混合濃度的pH圖。
溶解有赤潮生物的水槽中混合0.1g/L，0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L濃度的生石灰，4分鐘分解沉降結(jié)果如圖3所示，即0.1g/L區(qū)的赤潮生物密度為2400個(gè)/mL，混合后2300個(gè)/mL生存，其消滅效果為4.2％，pH如圖4上升為9.2。
0.3g/L區(qū)的赤潮生物密度為2000個(gè)/mL，混合后400個(gè)/mL生存，其消滅效果為80％。0.4g/L區(qū)中分解沉降72.7％，赤潮消滅效果類(lèi)似于0.3g/L區(qū)，pH上升為10.1。而且，隨著生石灰的混合濃度增大，pH繼續(xù)上升，上升到pH9.0以上，持續(xù)的試驗(yàn)中繼續(xù)消滅(在海水pH9.0以上時(shí)水生生物的生理機(jī)能被破壞，不能生存)，5～10分鐘幾乎全部消滅，在所有赤潮消滅劑中最快結(jié)束反應(yīng)。
c.布灑消石灰時(shí)圖5表示，試驗(yàn)水槽中布灑消石灰后的赤潮生物生存量圖。圖6表示，試驗(yàn)水槽中布灑的消石灰混合濃度的pH圖。
溶解有赤潮生物的水槽中混合0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，0.5g/L濃度的消石灰，4分鐘分解沉降結(jié)果如圖5所示，即原先赤潮生物密度為2000～2300個(gè)/mL，在消石灰0.4g/L區(qū)中赤潮生物的生存?zhèn)€數(shù)為1600個(gè)/mL，其分解沉降效果為30.4％，pH如圖6上升為9.5。消石灰0.5g/L區(qū)中生存1400個(gè)/mL，其消滅效果為39.1％，pH保持9.5，經(jīng)過(guò)20分鐘后pH9.0以上的試驗(yàn)區(qū)全部消滅赤潮生物。
d.混合并布灑生石灰和白云石時(shí)圖7表示，試驗(yàn)水槽中布灑白云石和生石灰混合物后的赤潮生物生存量圖。圖8表示，試驗(yàn)水槽中布灑的白云石和生石灰混合物混合濃度的pH圖。
在第一次試驗(yàn)結(jié)果中了解到生石灰和白云石具有凝集和分解沉降反應(yīng)性能，因此混合生石灰和白云石，進(jìn)行第二次試驗(yàn)，白云石的pH8.0～8.1，即使增加布灑濃度，也不會(huì)增大pH，因此設(shè)定保持pH8.0的最低濃度0.1～0.3g/L。而生石灰分為0.1g/L，0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L等4個(gè)區(qū)。與白云石混合的試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示，即白云石0.1g/L和生石灰0.1g/L混合區(qū)中，赤潮生物的分解沉降不明顯；而白云石0.1g/L和生石灰0.2g/L混合區(qū)中，原先赤潮生物密度2400個(gè)/mL在混合后4分鐘時(shí)的消滅效果為20.8％，pH如圖8所示在生石灰0.1g/L區(qū)上升為9.3，在生石灰0.2g/L區(qū)上升為9.8，表示強(qiáng)堿性；白云石0.2g/L和生石灰0.3g/L混合區(qū)中，原先赤潮生物密度2400個(gè)/mL在混合后4分鐘只生存200個(gè)/mL，消滅效果為91.7％；白云石0.3/L和生石灰0.4g/L混合區(qū)中，100％分解沉降，此時(shí)的pH為10.1。
e.混合并布灑消石灰和白云石時(shí)圖9表示，試驗(yàn)水槽中布灑的白云石和消石灰混合物混合濃度的pH圖。
如圖5的消石灰單獨(dú)使用試驗(yàn)區(qū)，消石灰0.5g/L區(qū)中赤潮生物生存量為1400個(gè)/mL，其消滅效果為39.1％。另外，消石灰單獨(dú)使用試驗(yàn)區(qū)0.5g/L中pH9.5，白云石0.3g/L和消石灰0.5g/L混合區(qū)中pH上升為9.7，而在pH9.0以上的試驗(yàn)水槽中10分鐘內(nèi)可全部消滅赤潮生物。
白云石、生石灰和消石灰等的消滅赤潮生物的一個(gè)特性是將“水質(zhì)及海底土改善劑”混合到海水的最初幾分鐘內(nèi)產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，因此pH變化迅速，pH急劇上升到9.0以上強(qiáng)堿性，使分布赤潮生物的海表層生理上不可能生存水生生物。黃土隨著濃度增加，pH變?yōu)樗嵝裕咏黳H7.0開(kāi)始產(chǎn)生赤潮生物分解反應(yīng)，但即使增加黃土量到飽和狀態(tài)，pH只下降到7.0左右，因此相對(duì)黃土的布灑量比較，赤潮生物消滅效果小。而石灰類(lèi)物質(zhì)隨著濃度增加，上升為強(qiáng)堿性，可上升到pH10.0以上，pH接近9開(kāi)始產(chǎn)生赤潮生物的分解作用。pH上升9.0以上后和pH下降7.0以下后(布灑黃土?xí)r海水的pH不會(huì)下降到6.8以下)，如果持續(xù)酸性或堿性，雖然分解消滅時(shí)間上有差異，但赤潮消滅繼續(xù)進(jìn)行，其中消石灰和生石灰與白云石的混合區(qū)中pH的堿性上升，并根據(jù)其強(qiáng)堿性，對(duì)赤潮生物的生理機(jī)能產(chǎn)生致命的影響，因此赤潮消滅效果提高，此外，與pH的作用相同，因?yàn)楦纳苿┑奈锢砘瘜W(xué)特性的吸附、凝集力很大。發(fā)明的效果如上所述，本發(fā)明中白云石與生石灰、消石灰及貝粉等石灰類(lèi)物質(zhì)混合的“海底土及水質(zhì)改善劑”，布灑沿海，可消除沿海的磷和鐵成分，防止赤潮發(fā)生，而且即使發(fā)生大量赤潮，使用量為只含黃土的土質(zhì)或水質(zhì)改善劑的1/30，布灑沿海，可在不影響環(huán)境或沿岸水生生物下，分解沉降赤潮生物，保持干凈的沿岸海底土和水質(zhì)。
另外，對(duì)污染沿岸海底土的改質(zhì)，使用混合有白云石的海底土改善劑，使用量為只含黃土的土質(zhì)或水質(zhì)改善劑的1/30，也可降低海底土的化學(xué)需氧量(COD)為5mg/g-dry以下，恢復(fù)良好的堿性海底土。
權(quán)利要求
1.沿岸海底土及水質(zhì)的改善劑，其特征在于是由30～50重量％的白云石和50～70重量％的粒子大小為2mm以下的貝粉進(jìn)行混合、熟化而制成。
2.沿岸海底土及水質(zhì)的改善劑，其特征在于是由30～50重量％的白云石和0～30重量％的粒子大小為2mm以下的貝粉以及30～60重量％的消石灰進(jìn)行混合、熟化而制成。
3.沿岸海底土及水質(zhì)的改善劑，其特征在于是由30～50重量％的白云石和0～30重量％的粒子大小為2mm以下的貝粉以及30～60重量％的生石灰進(jìn)行混合、熟化而制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于沿岸養(yǎng)殖漁場(chǎng)的污染海底土及水質(zhì)的改善劑，具體地說(shuō)，對(duì)長(zhǎng)期養(yǎng)殖引起的養(yǎng)殖場(chǎng)周?chē)匕端虻乃嵝院５淄?，布灑“海底土及水質(zhì)的改善劑”，改善成堿性土質(zhì)，恢復(fù)污染沿岸漁場(chǎng)的生產(chǎn)能力，并消滅污染海經(jīng)常發(fā)生的赤潮現(xiàn)象。本發(fā)明的海底土及水質(zhì)的改善劑，其特征是對(duì)上述污染沿岸水域海底的海底土布灑由以氧化鎂和鈣為主成分的白云石(dolomite，濃度范圍內(nèi)的堿性為pH8.0～8.1)與生石灰、消石灰及貝粉等石灰類(lèi)物質(zhì)混合得到的水質(zhì)及海底土改善劑，中和后使沿岸水域的海水和海底土適合于生物生長(zhǎng)，恢復(fù)堿性土質(zhì)，改善水質(zhì)和海底土環(huán)境，使其適合于水生生物的繁殖，并消滅頻頻發(fā)生的赤潮現(xiàn)象。
文檔編號(hào)C09K17/50GK1465652SQ0212988
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月25日
發(fā)明者梁漢春 申請(qǐng)人:梁漢春