湖库流域的生态因子及基因表达纳米调控设备的制造方法
4.阵列可控纳米溶氧盘10产生的是具有向上流态的微纳米气泡，循环水流高于底泥表面，不会搅动湖库流域水体底泥。
[0034]本发明设备所产生的活性氧微纳米气泡具有如下特点:
1.存在时间长:微纳米气泡尺寸越小，在水中上升的速度越慢；
2.传质效率高:自身增压效应，使气液界面处的传质效率得到持续增强，大大增加水中氧气的溶解度；
3.界面ζ电位高:微纳米气泡界面周围的电荷离子会形成双电层，产生的电势差，常利用ζ电位来表征，气泡的体积越小则界面处产生ζ电位就会越高，相应对水体中带电粒子的吸附性能也就越好；
4.释放自由基:微气泡破裂瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子释放出来，此时可激发产生大量的羟基自由基等活性氧，羟基自由基等活性氧具有超高的氧化还原电位其产生的超强氧化作用可降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物，实现对水质的净化作用；
5.使用臭氧作为微气泡承载气体更容易产生大量活性氧；对突然的水污染事件，可以以此作为应急处理，以其超强氧化性分解水中污染物，实现对水质的净化作用。
[0035]本发明设备所产生的循环流态具有如下特点:
1.阵列可控纳米溶氧盘10内中部溶氧曝气盘组件33流量大、压力略高、气泡流速高、气泡粒径大，将水体向上托举、循环的能力强，外围溶氧曝气盘组件33的流量、压力受压力流量控制PLC9控制，处于最适合范围，产生的气泡粒径小，上升流速慢，则中部快速上升的水流可带动外围溶氧曝气盘组件33产生的微纳米级气泡迅速向上流动； 2.微气泡及微纳米气泡扩散装置11与四周多个阵列可控纳米溶氧盘10的组合，可形成中心微气泡及微纳米气泡扩散装置11上方水体形成向下的流态；流至微纳米气泡扩散装置11扩散盘平面时，水体流态变化为以微气泡及微纳米气泡扩散装置11为中心，平行于扩散盘平面，向四周辐流；以微气泡及微纳米气泡扩散装置11为中心向外扩散、流动的气水混合物被周围阵列可控纳米溶氧盘10形成的上升流态带动，改变流态向上运动；上升到一定高度的含纳米气泡的水体受微气泡及微纳米气泡扩散装置11形成的向下流态影响，与表层水再次向下循环，形成“上汇下扩中沉周扬”的倒八字内循环，使大水域溶氧由静态变成流态；
3.水库表面的水经由微气泡及微纳米气泡扩散装置11与多个阵列可控纳米溶氧盘10形成的循环流态，经水库底部好氧底泥中环境友好微生物对表层水带入的营养盐、有机物等进行分解吸收转化，降低水体中污染物浓度。
[0036]生态基因表达机理:所有生物几乎所有生理生化过程都是由基因调控的，但基因的转录水平也受环境压力的影响。当环境的变化超过机体的承受水平时，某些酶的活性被抑制或消失，另一些酶的活性增强或被诱导，在代谢活动中蛋白质重新被合成，为机体通过驯化而适应环境压力的应答或对细胞适应新环境起重要的作用。
[0037]基因调控主要发生在三个水平上，即①DNA水平上的调控、转录控制和翻译控制；②微生物通过基因调控可以改变代谢方式以适应环境的变化，这类基因调控一般是短暂的和可逆的多细胞生物的基因调控是细胞分化、形态发生和个体发育的基础，这类调控一般是长期的，而且往往是不可逆的。
[0038]本发明设备产生的微纳米气泡粒径达到微米至几百纳米之间，其高比表接触面有超强溶解活性氧能力，微纳米气泡表面带有负电荷，在气泡收缩、破裂过程可产生电荷浓缩、电离、产生氢氧自由基等现象，生成大量的活性氧。
[0039]许多事实证明活性氧影响细胞增殖、分化、衰老和死亡以至于癌变等多种过程。有人把活性氧看作细胞自分泌性的分裂信号和生存信号(life signals)，这种功能广泛存在于微生物和动植物细胞中。活性氧对细胞多种过程的调控是通过基因的转录和表达来介导的。作为基因产物的蛋白质一级结构中的半胱氨酸残基所含有的巯基对氧化还原状态极敏感，巯基易氧化成二硫键化合物或次磺酸，从而改变了与DNA结合的能力，由此操纵基因表达，活性氧也能使位于细胞质中的转录因子NF- K B摆脱抑制因子后，进入核中与DNA结合，以启动基因的转录.最近发现活性氧也影响着端粒酶的活性，而端粒酶通过染色体端粒的长短来决定细胞的分裂、分化、衰老和死亡，以至于癌变等多种过程。
在自然水体中，我们对氧气和臭氧进行程序式调控，例如控制其气泡的粒径大小，微纳米气泡开启的时间段，时间的长短等，从而改变氧自由基的含量，出现的时间段，时间的长短等，从而达到调控水体中生物的基因表达，增殖，分化，凋亡，使有利生物快速增长，有害生物凋亡。
[0040]大量的活性氧也能氧化分解水体中的有机污染物，达到净化水质的目的。研宄发现:蓝藻能在夏季的强光下竞争成为优势藻种，因而其有较宽的适光范围.在强光下通过碳水化合物的合成与分解，来调节其在水中的浮力，避免受到高光损伤，在水体中表现为蓝藻的垂直运动。强光照射时，碳水化合物积累得多，气囊破裂，导致藻体下沉；光强减弱，碳水化合物积累得少，气囊合成，浮力增加，上浮获得更高的光强；藻类在生长过程中能够适应周围变化的环境，当光强从3001x增加到SOOlx时，种群迀移距离不大，说明蓝藻细胞镇重物的合成在持续，细胞的生长也随着光照强度的增加而相应地增加；当光照强度超过9001x时，迀移距离增大，藻体向着水体深处迀移，同时迀移速率也增大。.微囊藻有其最适宜的光照周期，其原因可能是藻类的生长需要一个适当的光暗交替，以利于光合过程的光反应和暗反应的匹配以及其光合产物的形成和体内的物质代谢的正常进行。本专利申请的设备利用微纳米充氧技术，通过倒置层流技术原理，形成“上汇下扩中沉周扬”的倒八字内循环，使大水域溶氧由静态变成流态，坏藻类昼夜迀移，垂直迀移，抑制其钟控基因、气囊基因表达，使得其各种代谢活动不能更好适用环境，抑制藻类生长。
[0041]由于本设备微纳米气泡的特性，以及倒置层流技术，使得水体中溶解氧大大增加，并上下均衡，从而改变微生物种群，使得好氧有益菌群成为优势菌，从而减少微生物的有害基因表达，例如减少产生亚硝酸盐，低级胺类，低级脂肪酸，硫醇，吲哚，粪臭素，H2S，和氨等有害物质，改善水质；增加微生物活性，从而增加对营养盐的吸收，与藻类形成营养盐竞争，达到抑制藻类生长的目的，例如溶氧增加，微生物对磷的吸收增加，抑制藻类生长；同时由于好氧菌成为优势菌群，水体PH由弱酸性转变成中性，氧化还原电位增加，更适宜生物生长，大大提高各生物活性和密度:微生物对营养盐的吸收增加，分解更多的有机物，减少水体中的营养盐，改善水质；水生生物活性增加，加快食物链循环。环境温度对蛋白质等生物大分子的正确折叠、组装、活性和稳定性，以及膜的流动性和可透过性涉及细胞正常生命活动的因素都有重要影响，因此即使是小幅度的温度波动也会对细胞内的平衡状态和生理功能有一定范围的影响，本设备通过改变水体循环流态，调节水体温变、温跃，使其处于适合生物生存生长的条件，促进了水体生物生命活性；同时增加水生生物活动范围、捕食范围、增加了水体生物量、加快食物链物质循环、能量传递，同时降低由于水库整体水温变低对下游生态造成的影响。
[0042]应用本专利申请的设备进行饮用水源地水体生态修复还可以达到如下的环境效益、社会效益、经济效益:
1、环境效益
本专利申请项目实施后，将使得周边的生态环境得到明显改善，有力控制进入水库及其上游流域中的面源污染，改善流域水环境质量，消减水库及其上游污染源对区域地表水资源的污染，使水库污染负荷有效降低。通过对水库水源地富营养化整治，逐渐消减水库内源污染，控制藻类暴发，恢复水库水体的生物多样性、全生态及自净能力，保障饮用水供水水源的水质安全；
本专利申请项目工程建成运行后，将消除因藻类暴发而引起的饮水的隐患，逐渐修复水体的自然生态，恢复水体自净能力，降低自来水厂的水处理成本，提高出厂水水质，从而保障区域饮用水安全，促进区域经济社会可持续发展；
2、经济效益
本专利申请项目建成后，可降低水体中藻毒素等有毒有害物质含量，提升原水品质，从而节省自来水厂消毒、净化的处理成本。并且可提高农业生产效率，水质提高后，可减少因为灌溉用水对农田的污染而造成的品质下降或减产减收:
(I)降低自来水厂的处理费用。项目建成后，将有效控制藻类暴发，降低原水含量，降低氮、磷和铁、锰等有毒有害物质含量，去除异味，提升原水品质，从而节省自来水厂消毒、净化的处理成本；
(2)提高农业生产效率。水质提高后，可减少因为灌溉用水对农田的污染而造成的品质下降或减产减收；
(3)鱼作为内源物质最终接受体，水源地富营养化整治项目将大大提高生态渔业的产量，提升生态鱼类产品的种类及品质。项目建成后，水体含氧量增加，水质提升，可大大降低鱼类发病的几率，提高生态鱼的产量的同时由于水质的改善也使得鱼类产品的肉质鲜美，某些鱼类产品的异味、土腥味也将消除；
(4)通过对
文档序号 :
【 8411757 】
技术研发人员：林映津,刘毅勐,杨史良
技术所有人：林映津
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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