藍藻菌在水體中蔓延的控制方法與裝置的製作方法
2023-04-30 03:48:36 4
專利名稱：藍藻菌在水體中蔓延的控制方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及藍藻菌的控制，更準確地講，藍綠色藻類和/或紅潮類細菌的方法與
>J-U裝直。另外，本發明還涉及單獨使用或與最新手段相結合使用的本發明裝置，預防或抑 制藍藻菌在水體中的生長。再者，本發明還涉及用來預防和抑制藍藻菌蔓延的本裝置的使用和/或發明方法。
背景技術：
近年來，世界各地發起了多種多樣通過超聲波消滅藍藻菌的行動。大多數情況下，目標都集中在藍藻菌內所形成的偽液泡上，這些偽液泡懸浮於水面，從而因陽光的作用而產生葉綠素。據了解，I. 7MHz的超聲波可有效地消滅偽液泡。然而,超聲波的頻率越高,其在傳播介質中的衰減越快。I. 7MHz的頻率對於要使超聲波在水中播長的距離有些過高，因此對於較大的擴散區域而言(比如湖泊)，不是一種有效的解決方案。據了解，I. 7MHz的超聲波可有效地消滅偽液泡(Jiao Wen Tang、Qing Yu Wu>HongWei Hao、Yifang Chen、Minsheng Wu :「1. 7MHz超聲對氣液泡藍藻菌和氣液泡負藍藻菌的影響」)，見《膠體與表面B輯生物表界面》(Colloids and Surfaces B:Biointerfaces)第36 期(2004 年)115-121)。當嘗試處理偽液泡時(HongweiHao、Minsheng Wu、Yifang Chen、Jiaowen Tang和Qingyu Wu 通過20KHz和I. 7MHz控制藍藻菌繁殖」，環境科學與保健雜誌JOURNAL OFENVIRONMENTAL SCIENCE AND HEALTH) A輯-有毒/危險物質與環境工程，第A39卷，第6號，第1435-1446頁，2004年)，注意到超聲波對藻青蛋白的影響，而且確認了輔助色素(如藻青蛋白)與葉綠素a之間化學鏈的終結，隨後便是藻青蛋白化學結構的破壞。然而，這些文檔都沒有描述任何基於超聲波的可有效地控制藍藻菌在受汙染地點蔓延的裝置。鑑於此，需要一種可用於在汙染地點現場有效地控制藍藻菌蔓延的、基於超聲技術的裝置。
發明內容
一種用於控制藍藻菌的裝置，包括浮動式平臺，其上裝有錨定機構以在水體中定位所述平臺；超聲波發生器，固定於所述平臺上並適合在所述水體下方和頂部產生超聲波；以及供應工具，以致使所述超聲波發生器懸浮於既定深度上，以既定的頻率、既定的功率級發出超聲波，以切斷均在藍藻菌的光合作用系統中出現的，輔助色素與與葉綠素之間所存在的化學鏈；以及一種用於防止、控制或禁止藍藻菌在水體中滋生蔓延的方法。下文的詳細描述和附圖將展現關於所提議概念的這個方面及其他方面的更多詳情。
圖I是360VPP激勵電壓下頻率的函數的藍藻菌螢光變化的圖示說明，其試樣根據《試樣製備協議》(PROTOCOL FOR PREPARING SAMPLES)製備；圖2是一個類似於圖I的圖示，說明200Vpp激勵電壓下頻率的函數的藍藻菌螢光變化，其試樣根據《試樣製備協議》(PROTOCOL FOR PREPARING SAMPLES)製備；圖3是關於裝置原理的等距視圖，根據本發明的首個首選實施例，用於消滅藍綠藻，其頂部裝有太陽能電池板；圖4是圖3所示裝置原理的截面視圖，可看到浮動平臺10、太陽能電池板11、在浮動平臺內部所實現的電子驅動電路(14和15)、換能器16和擴散部件12 ；圖5是根據圖3和圖4的裝置內換能器所產生的低剖面超聲場示意圖；
圖6是根據圖3、圖4和圖5繪製的裝置電子驅動電路框圖。圖7是裝置的簡化等距視圖，根據本發明的第二實施例，用於消滅藍綠藻；圖8至圖11是在根據圖7繪製的壓電換能器的各種視圖，適合在裝置內產生裝置的低剖面波瓣(窄波束);圖12是根據圖7繪製的裝置內太陽能系統的等距視圖；圖13是360Vpp功率級下頻率的函數的藍藻菌螢光變化圖示；圖14是一個與圖13類似的圖示，說明200Vpp功率級下頻率的函數的藍藻菌螢光變化；圖15是換能器所產生頻率瓣(窄波束)的示意圖。
具體實施例方式初步定義水體本質上含水的任何水體，但本質上並不指水本身，例如可能包含可能產生藍藻菌汙染的液體或固體汙染物，也可能包含自身或與水體的其他組份相結合而滋生的有機生物，它們可能具有自然或人類或工業根源。水體意指已被汙染的水體或可能被汙染的水體。窄超聲波束以其擴散範圍被限制於一定區域和/或受控為特徵的超聲波束。半徑就打斷藻青蛋白與葉綠素a之間的化學鍵而言，不考慮超聲波束效能大小情況下的擴散面積指標。操作半徑就打斷藻青蛋白與葉綠素a之間的化學鍵而言，超聲波束效能達到最大情況下的擴散面積半徑。色素本應用框架中為由植物的有機體所產生的天然有色物質，如與藍藻菌相關的藻青蛋白(藍綠色)和墨角藻黃素(紅色)。輔助色素某些作者用這一名詞來指代在前段中所定義的色素。根據本發明的首個大方面，本發明提供了一些用於控制藍藻菌(如藍綠和/或紅潮類)的裝置，該裝置包括浮動式平臺，其上裝有錨定機構，以在水體中既定的大致穩定位置定位所述平臺，所述平臺上裝有超聲波發生器，適合在所述水體頂部表面上及下方產生既定的頻率，供應工具可致使所述超聲波發生器以既定的功率級發出所述既定頻率，以打斷輔助色素(如藻青蛋白或墨角藻黃素)與葉綠素a之間的化學鏈，如打斷藍藻菌光合作用系統中藻青蛋白與葉綠素a之間的化學鍵，尤其是所述藍綠和/或紅藻類的化學鍵。該裝置最好用於控制在藍綠藻類中所滋生的以及化學鏈存在於藻青蛋白與葉綠素a之間的藍藻菌。其次，該裝置也可用於控制在紅潮類藻群中所滋生的以及化學鏈存在於墨角藻黃素與葉綠素a之間的藍藻菌。根據首選實施例，即最好用於控制藍綠藻類中的藍藻菌，該裝置包括-浮動式平臺，其上裝有在水體中定位所述平臺的錨定機構；-超聲波發生器，固定於所述平臺上且適合在所述水體表面的下方和頂部產生超聲波；
-供應工具，以致使所述超聲波發生器懸浮於既定的深度，以既定的頻率、既定的功率級發出所述超聲波，以打斷在藍藻菌的光合作用系統中雙雙滋生的藻青蛋白與葉綠素a之間所存在的化學鍵。更可取的是，超聲頻率發生器是一種配備擴散器(波導向部件)的壓電換能器，經配置以產生可控制方位的窄超聲波束。窄超聲波束最好可形成環形擴散區，根據首選實施例，該環形擴散區的半徑為100米。根據首選實施例，本發明的裝置設計用於產生環形擴散區，具備0到3米，最好是0到2米的平均深度(從所述水體的表面向底部測量)。更可取的是，該環形擴散區具備範圍為75到100米的超聲操作半徑，該半徑最好為約100米。擴散器部件最好是一種倒立的錐體，在所述換能器的下方以既定的距離固定於支撐座上。該既定的在所述換能器向下的距離可以在10到20釐米的範圍內，10到15釐米更好，13釐米最好。在本發明的裝置中，擴散器錐體部件的特徵為，錐體基座的直徑最好大於或等於換能器的直徑。錐體基座的角度可以在30到80度的範圍內，40到50度更好，45度最好。根據首選實施例，供應工具是一種能源供應機構，最好具備11. 5到18伏的電壓範圍，具備12伏電壓的能源最可取。根據另一個首選實施例，供應工具包括電池或電池充電器或太陽能電池板系統，或者後者至少兩項的任意組合。在本發明的裝置中，換能器最好發出以低於或等於350KHZ的頻率為特徵的波，該頻率範圍可以是150到250KHz，約為170KHz更好，約為220KHz最佳。更可取的是，換能器發出正弦波，換能器發出連續的正弦波更好。根據本發明的第二個大方面，本發明提供了一種控制藍藻菌滋生和蔓延的方法。比如，此類藍藻菌在藍綠和/或紅潮中滋生和蔓延。該方法要求使藍藻菌受既定聲學功率級下既定頻率波的作用，以打斷將藻青蛋白連接到光合作用系統的化學鍵，從而抑制產生葉綠素a和作為其生命機能之一的獨特藍藻菌。
本發明提供了一種通過破壞所述藍藻菌的光合作用過程控制藍藻菌在水體中滋生和蔓延的方法，最好是藍綠藻類藍藻菌。根據其最廣泛的含義，本發明方法的特徵是藍藻菌的滋生和蔓延可通過抑制葉綠素a的產生進行控制。根據另一個實施例，該方法抑制藍藻菌的至少一個生命機能。在該方法中，藍藻菌的光合作用過程將通過打斷藻青蛋白(藍藻菌的捕光色素)與其光合作用系統之間的化學鍵發生改變。在該方法中，所述藍藻菌的光合作用過程將通過打斷墨角藻黃素(藍藻菌的捕光色素)與其光合作用系統之間的化學鍵發生改變。更可取的是，藍藻菌的滋生和蔓延通過將藍藻菌暴露於既定頻率的超聲波中進行 控制；該既定頻率最好是低於或等於350KHz。該頻率在150到250KHz的範圍內，或者約為 170KHz 或 220KHz 最好。當將藍藻菌暴露於7到20聲瓦範圍既定功率級的波中時，該方法將達到較高的效率，功率級範圍為10到15聲瓦更好，約為10聲瓦最好。更可取的是，本發明的方法還包括以下步驟-將浮動式平臺定位在水體中既定的大致穩定位置，所述平臺帶有至少一個直接安裝於其下的換能器；-給所述超聲換能器通電，以產生在所述水體的頂面擴散的既定超聲場。既定的超聲場最好在自頂部表面一到兩米的深度上擴散。更可取的是，超聲波發生器採用壓電換能器，最好由壓電陶瓷、壓電複合材料或Tonpilz (朗之萬/Langevin換能器)技術製造。根據本發明更可取的實施例，換能器可包括聲學匹配層，以最大限度地提高到達傳播介質的傳輸能。超聲波發生器最好由專用電子系統驅動，該系統包含雙T型橋式RC振蕩器、LC過濾器、相位逆變器和電源電路。當既定的頻率在約10聲瓦既定功率級下約為170KHZ時，該方法可達到非常高的效率。當既定的頻率在來自約10聲瓦的既定功率級下約為220KHZ時，該方法可達到非
常高的效率。當運用於藍綠藻類和/或紅潮類藻群時，該方法可達到非常高的效率。本發明的另一個方面是使用如在本發明的第一個方面中所定義的儀器控制藍藻菌，最好是藍綠藻類或紅潮類藻群的藍藻菌。本發明的另一個方面是使用如在本發明的第一個方面中所定義的儀器預防水體中藍藻菌的生長，最好是藍綠藻類或紅潮類藻群的藍藻菌。本發明的另一個方面是使用如在本發明的第一個方面中所定義的儀器抑制水體中藍藻菌的生長，最好是藍綠藻類和/或紅潮類藻群的藍藻菌。可更可取的使用方法是與以下至少一種技術結合使用水攪動、水氧化、水過濾和任何適當的化學或機械處理。不同的細胞類型(即藍藻菌的類型)和環境條件可能要求特定的頻率或能量功率級。不同的物種還會要求超聲頻率、能級或治療劑的協同組合。實例協議一在此項工作中，申請人尋求確定相當於給定螢光級的細胞個數。在對藍藻菌的各種已知的稀釋中，突光採用Mark Turner Designs的突光計進行測量。他們通過使用螢光圖上的直線數據，根據稀釋比率確定了這一儀器的最優讀數。藉助Neubauer的血細胞計算器對選定稀釋中細胞的計算，此後使得產生藍藻菌的細每毫升胞個數，以用於每一種所試驗物種的每一次計算成為了可能。視覺計算方法會有較大的誤差範圍。所試驗的採樣與對比採樣之間所記錄的細胞個數之差必須大於33%才被認定為有效。再者，根據Zhang和Al的觀點，需要最少每升5x10s個細胞(500 000個細胞/升)方可獲得可接受的計數精度。然而，這些約束不會影響螢光計的結果，它為150到150. 000個細胞/毫升(150000 到 I. 500. 000 細胞 / 升)。
通過螢光計所獲得的實驗結果確認打斷了藻青蛋白與葉綠素A之間的化學鍵。當這一鍵被打斷時，由藻青蛋白向葉綠素所收集的能的轉移則無法再完成，而且藻青蛋白重新以螢光的形式發射能。當此現象發生時，藻青蛋白所用的螢光將增加。另外，當細胞失去光合作用的機能時，它們便失去了求生和蔓延的能力。這通過根據超聲照射，在潛伏三天後重新對懸浮液(處理過的和對比採樣)中的細胞進行計數得到了驗證。處理過的採樣與對比採樣之間細胞個數大於33%的偏差表明，超聲波大大地影響了藍藻菌的生長。相比之下，葉綠素的螢光保持相對穩定，因此說明超聲波對此沒有影響。每一次測量均輔以常規的實驗室調整或改型儀器來進行，以實現試驗的自動化管理，即:-一種LABView應用程式，通過輸入和分析螢光的讀數，用於以固定頻率級處理藍藻菌和綜合管理所用的每一種儀器，尤其是通過控制固定頻率的超聲波激發；-—種超聲放大器，使用具備高絕緣電壓和低容量的布線與配備壓電換能器的超聲放大器互聯；-一種電路，用於自動捕獲螢光計數據和與LABView採集系統互聯；-換能器在螢光計試驗管中的集成。它們之間約有3.8毫升的容積，總體外形尺寸為12x12x4. 3毫米。壓電膜如換能器那樣發揮作用。頻率的發射和控制由這些壓電電源來執行；以及-處理過程，期限為3分鐘，方式為頻率按IOKHz的增量從80到250KHz連續蠕動，所用功率範圍為200到360Vpp。在每兩次處理之間，都將使用螢光計記錄發光和葉綠素率的讀數並通過LABView程序進行輸入。以下實例僅以範例的形式提供，不應視為是對本發明施加任何限制。例I——第一個首選實施例申請人:開發了完全計算機化的試驗臺，其中集成了一臺專門為了這些需要而改裝的現場螢光計。試驗臺試驗還要求有專業設備，如能夠達到峰值電壓400伏(峰值對峰值)的具備lMHz±3dB最大帶寬的電力發電機、由微處理器驅動的低通量模擬第8順序過濾器和為虛擬研究儀器適應模擬信號的調節器。整個過程由原創的LABView應用程式來引導，它支持每一臺設備，協調各項任務，並記錄和分析在近3000次對不同頻率的測試中所採集的數據。這一過程的主要優點在於可在非常短暫的時間內進行自動測試並識別最具希望的線索。然後對重大結果重新測試，以確認其一致性。結果隨後將採用更傳統的方法進行計數器檢查，包括目測計數(Neubauer血球計)。打斷藻青蛋白與葉綠素之間所存在的化學鍵由藻青蛋白所產生螢光的初始增減反映出來，然後由當色素的晶體結構被超聲損壞時螢光的減少反映出來。申請人驚奇地發現，這一機制可導致藍藻菌的死亡。為了比較光合作用色素的超聲敏感性，將四種不同的藍藻菌菌株暴露到頻率為SOkHz的超聲波中。暴露後驚奇地發現了藻青蛋白螢光的增加，但並沒有觀察到計數細胞個數的增加。因此，申請人確定超聲波已打斷藍藻菌的藻青蛋白與光合作用系統之間的化學鏈。鑑於此，試驗臺試驗解決方案可讓我們快速獲得試驗結果，從而達到通過增加螢光測量頻率對藻青蛋白和光合作用影響的目的。然而，它是一種附加的藍藻菌計數試驗，能夠觀察超聲處理後的致死效應。藻青蛋白的增加態勢由數小時後成活藍藻菌的減少反映出來。在新的試驗中使用各種各樣的菌株 均可驚奇地獲得同樣的結果。因此可得出這樣的結論藻青蛋白對特定低超聲頻率是敏感的，而且打斷光合作用系統中的化學鏈會不可避免地導致藍藻菌的死亡。申請人:驚奇地檢測到藍藻菌處理的兩個有希望的頻率。為了確保對其他水生植物沒有影響，還對葉綠素a的水平進行了測量。在每一種情況下，均未觀察到葉綠素a水平有任何顯著變化。以下圖I和圖2中的表格說明了載頻條件下的試驗結果。170KHZ (圖I)和220KHz (圖2)的頻率具備顯著影響。頻率170KHz——施加360Vpp的激勵電壓達3分鐘導致螢光增加了 14.45%。目測計數期間觀察到藍藻菌減少了 27. 1%。頻率220KHz施加200Vpp的激勵電壓3分鐘後終止。為了避免測量系統出現空穴和飽和，減小了激勵振幅。不過，注意到螢光增加了 13.08%。另外，目測計數期間還注意到藍藻菌減少了 20.8%。假設激勵振幅減小44. 4%，與170KHz相比，採用220KHz的頻率似乎可獲得更理想的結果。主要目的是設計一種如圖3到圖6所示的獨立設備(可再生能源)。這一選擇是因換能器必須在其之中執行任務的環境和條件(通常為不與電源接觸的水生環境)而不得不作出的。因此，選擇了藉助太陽能電池板11整合到浮動式平臺10上的太陽能電源。這一基本結構使換能器16能夠獨立浮動和操作。另外，當通過位於機殼13上的專用驅動電路激活並由安裝於印刷電路板15上的電子部件14製作時，還允許換能器16管理其自身的操作和校正。換能器16生成超聲束17，然後由擴散器12擴散到狹窄的超聲場18中，這一傳播僅在水表面19的下方進行。圖6中的框圖描繪的是專用電子電路。它由雙T型橋式RC振蕩器20、LC過濾器21和180°相位逆變器22以及電源電路23組成。振蕩器20的特徵是高通量和低通量過濾器，允許選擇操作頻率。它可藉助電位計簡便地進行調節。它由運算放大器和一些無源部件組成。LC過濾器21執行噪音過濾並檢測不需要的諧波。它由無源部件組成。相位逆變器22產生第二個具備180相移的竇性波。它由運算放大器組成。電源電路23專用於從低振幅竇性波向能夠承受電源負載的高振幅竇性波的轉換。壓電電源超聲換能器24是連接到電路上的最後一個元件。它可使用Tonpilz、陶瓷或壓電複合技術。另外，還對裝置的12伏版本進行了設計。例2申請人:開發了完全計算機化的試驗臺，其中他集成了一臺專門為了這些實驗需要的改裝現場螢光計。試驗臺試驗還要求有專業設備，如能夠達到峰值電壓400伏(峰值對峰值)的具備lMHz±3dB最大帶寬的電力發電機、由微處理器驅動的低通量模擬第8順序過濾器和為虛擬研究儀器適應模擬信號的調節器。整個過程由原創的LABView應用程式引導，它支持每一臺設備，協調各項任務，並記錄和分析在近3000次對不同頻率的測試中所採集的數據。這一過程的主要優點在於可在非常短暫的時間內進行自動測試並識別最具希望的線索。重大結果然後將重新測試，以確認其一致性。結果隨後將採用更傳統的方法進行計數器檢查，包括目測計數(Neubauer血球計)。打斷藻青蛋白與葉綠素a之間所存在的化學鍵由藻青蛋白所產生螢光的初始增減反映出來，然後由當色素的晶體結構被超聲波損壞時螢光的減少反映出來。申請人驚奇地發現，這一機制可導致藍藻菌的死亡。為了比較光合作用色素的超聲敏感性，將四束不同的藍藻菌菌株暴露在頻率為SOkHz的超聲波中。經觀察發現，藻青蛋白螢光增加，而計數細胞的個數卻沒有增加。因此，申請人確定超聲打斷藍藻菌的藻青蛋白與光合作用系統之間的化學鏈。鑑於此，試驗臺試驗解決方案允許快速訪問試驗結果，從而達到通過增加螢光測量頻率對藻青蛋白和光合作 用影響的目的。然而，這是一種附加的藍藻菌計數試驗，能夠觀察超聲處理後的致死效應。藻青蛋白的增加態勢可由數小時後成活藍藻菌的減少反映出來。在新的試驗中使用各種各樣的菌株均可獲得同樣的結果。因此可以確定藻青蛋白對特定低超聲頻率是敏感的，而且打斷光合作用系統中的化學鏈不可避免地導致藍藻菌的死亡。此過程檢測到藍藻菌處理的兩個有希望的頻率。為了確保對其他水生植物沒有影響，還對葉綠素a的水平進行了測量。在每一種情況下，均未觀察到葉綠素a水平有任何顯著變化。以下各表說明了載頻下的試驗結果。頻率Hz 4 (第一個表)和Hz 9 (第二個表)具備顯著影響。頻率Hz 4——360Vpp下達3分鐘導致螢光增加了 14.45%。目測計數期間觀察到了藍藻菌27. 1%的減少。頻率Hz 9在200Vpp下3分鐘後終止。為了避免測量系統出現空穴和飽和，減小了振幅。不過，申請人注意到螢光增加了 13.08%。另外，申請人還觀察到目測計數期間藍藻菌減少了 20.8%。假設激勵振幅減小44.4%，採用Hz 9的頻率似乎可獲得更理想的結果。主要目的是設計一種如圖7到圖15所示的獨立換能器(可再生能源)。這一選擇是因換能器必須在其之中執行任務的環境和條件(不與電源接觸的水生環境)而不得不作出的。因此選擇了太陽能動力超級電容器。浮動式平臺IOa (參見圖7)還設計並裝備了不同角度的太陽能電池板11a，允許在世界的各個地區進行恰當的日照。另外，還設計了可將系統指向南方的錨定系統12a。這一基本結構使換能器13a能夠以獨立方式浮動和操作。另夕卜，當激活時，還允許換能器管理其自身的操作和校正。再者，還設計了 12伏版本。除了這種超聲設備的低能源要求外，申請人還希望確保有較高的產出。儘管換能器像教規那樣以較狹窄的橢圓角(50米的距離上約30° )發射，如圖15所示，但申請人選擇了發射一種圍繞換能器的受控形式，比如說具備約100米預期半徑的I到2米深圓圈。在這樣的背景下，由於較高的頻率傳播距離較近，因此申請人採用了低於250kHz的頻率，以最大限度地增大其在水下的傳播潛能。換能器13a屬於Tonpilz-Langevin (郎之萬)換能器型(放置於不同密度金屬(鋼和鋁)間的面對面壓電陶瓷夾心部件14a)。因此可提高功率發射，而且完全被引向阻抗適配器(密度較小的金屬)，允許增加與水的耦合。根據密度、形狀、吸收和範圍計算的建模，讓我們可對功率進行優化。波導向部件是倒立錐15a，用於在水面16a上分配超聲波。我們申請人特別注意了其相對於能源供應結構的位置。金屬的選用以其可最大限度地減少超聲波吸為原則。17a的浮動保持平臺18a隨之浮動。電池19a儲放於浮動部件的內室中，提供所需的電能。太陽能電池板Ila (參見圖7和12)為電池充電，並且面朝太陽方向。本發明的裝置令人驚奇地呈現了相對輕巧、高效、可靠、獨立和明亮擴散區等特點。另外，相應的方法也顯現出不僅特別高效，而且不會對環境造成任何損害性影響的特點。這一點由在例I和例2的框架下所進行的無數次重複成功試驗得到了確認。儘管藉助具體實施例對本發明進行了描述，但應該明白的是，多種變化和修改還可以融合到所述實施例中，而且本發明包含將在本發明所屬活動領域周知或已成為常規的此類修改、使用或調整，並且可運用於以上所提到的重要因素中。·
權利要求
1.一種用於控制藍藻菌的裝置，所述裝置包含 -浮動式平臺，其上裝有用來在水體中定位所述平臺的錨定機構； -超聲波發生器，固定於所述平臺上且適合在所述水體的下方和頂部產生超聲波；以及 -供應工具，以致使所述超聲波發生器懸浮於既定的深度，以既定的頻率、既定的功率級發出所述超聲波，以切斷均在藍藻菌的光合作用系統中出現的，輔助色素與葉綠素之間所存在的化學鏈，
2.權利要求I中所述的裝置，其中的藍藻菌是在藍緑藻類中滋生的藍菌及化學鏈是在藻青蛋白與葉綠素a之間。
3.權利要求I所述的裝置，其中的藍藻菌是在紅潮類藻群中滋生的藍菌，及化學鏈是在墨角藻黃素與葉綠素a之間。
4.權利要求I到3中任何一項所述的裝置，其特徵是所述的超聲頻率發生器是ー種配備擴散器(波導向部件)的壓電換能器，經配置以產生可控制方位的窄超聲波束。
5.權利要求4所述的裝置，其特徵是所述窄超聲波束具有一個環形的擴散區。
6.權利要求5所述的裝置，其特徵是窄超聲束具有ー個半徑為100米的擴散區。
7.權利要求6所述的裝置，其特徵是所述環形擴散區具有從所述水體的表面向底部測量的平均深度，該深度的範圍為O到3米，最好是O到2米。
8.權利要求6或7所述的裝置，其特徵是所述的環形擴散區具有範圍為75到100米的超聲操作半徑，該半徑最好為大約100米。
9.權利要求I到8中任何一項所述的裝置，其特徵是所述的擴散器部件是ー種倒立的錐體，在所述換能器的下方以既定的距離固定於支撐座上。
10.權利要求9所述的裝置，其特徵是在所述換能器下方的既定距離範圍為10到20釐米，10到15釐米更好，13釐米最好。
11.權利要求9或10所述的裝置，其特徵是錐體基座的直徑大於或等於換能器的直徑。
12.權利要求9到11中任何一項所述的裝置，其特徵是錐體基座的角度範圍為30到80度，40到50度更好，45度最好。
13.權利要求I到12中任何一項所述的裝置，其特徵是所述供應工具為ー種電能供應，電壓更可取範圍為11. 5至18伏，電壓最好能為12伏左右。
14.權利要求I到13中任何一項所述的裝置，其特徵是供應工具包括電池或電池充電器或太陽能電池板系統，或者這些選項的任意組合。
15.權利要求I到14中任何一項所述的裝置，其特徵是換能器所發射波的頻率低於或等於350KHz。此頻率更可取範圍為150至250KHz，而最可能範圍為170至220KHz之間。
16.權利要求15中所述的裝置，其特徵是換能器發射正弦波。
17.權利要求16中所述的裝置，其特徵是換能器發射正弦波，最好是連續正弦波。
18.—種通過破壞所述藍藻菌的光合作用過程，來控制在水體中出現的(最好是藍綠藻類或紅潮藻類)藍藻菌的方法。
19.權利要求18所述的方法，其特徵是可通過抑制葉綠素a的產生來控制藍藻菌的滋生和蔓延。
20.權カ要求18或19中所述的方法，其特徵是藍藻菌至少有ー種生命機能被禁止。
21.權利要求18到20中任何一項中所規定的方法，其特徵是所述藍藻菌的光合作用過程通過打斷藻青蛋白(對紅潮藻類而言為聚光色素)及其光合作用系統之間的化學鍵來進行修改。
22.權利要求21中所述的方法，其特徵是所述藍藻菌的光合作用過程通過打斷墨角藻黃素(對藍緑藻類而言為聚光色素)及其光合作用系統之間的化學鍵來進行修改。
23.權利要求18到20中任何一項中所規定的方法，其特徵是藍藻菌的滋生與蔓延是通過使藍藻菌暴露在ー種既定頻率的超聲波中來進行控制的。
24.權利要求23中所述的方法，其特徵是將藍藻菌暴露在頻率低於或等於350KHZ的超聲波中。其更可取和頻率範圍為150至250KHz，並且最好為約170至220KHz。
25.權利要求23或24中所規定的方法，其特徵是藍藻菌被暴露在既定功率(7至20聲瓦)的波中，更可取功率範圍為10至15聲瓦，並且最好為約10聲瓦。
26.權利要求18到25中任何一項中所規定的方法，其特徵是包括下述步驟 -將浮動式平臺定位在水體中既定的大致穩定位置上，所述平臺帶有至少ー個可直接安裝於其下方的換能器； -給所述超聲換能器通電，以產生可在所述水體的頂部擴散的既定頻率和功率的既定超聲場。
27.權利要求26中所規定的方法，其特徵是既定超聲場在頂部表面以下一到兩米的深度上擴散。
28.權利要求18到27中任何一項中所規定的方法，其特徵是所述超聲波發生器使用一種最好是由壓電陶瓷、壓電複合材料甚至或Tonpilz (朗之萬/Langevin換能器)技術來製造。
29.權利要求28中所規定的方法，其特徵是所述換能器可包括一個聲學匹配層以使轉送到傳播介質的能量最大化。
30.權利要求18到29中任何一項中所規定的方法，其特徵是所述換能器由一個專用的電子系統來驅動。此系統包括一個雙橋RC振蕩器、ー個LC濾波器、一個相逆變器和ー個電源電路。
31.權利要求18到30中任何一項中所規定的方法，其特徵是既定功率等級約為10聲瓦時所述既定頻率為大約170KHz。
32.權利要求18到31中任何一項中所規定的方法，其特徵是既定功率等級約為10聲瓦時所述既定頻率為大約220KHz。
33.權利要求I到26中任何ー項中所述的裝置，其用途是控制藍藻菌，更可取的是控制藍綠藻類的藍藻菌或紅潮藻類的藍菌。
34.根據權利要求33，其用途是防止藍藻菌，特別是藍綠藻類或紅潮藻類藍菌在水體中的生長。
35.根據權利要求33，其用途是抑制藍藻菌，特別是藍綠藻類或紅潮藻類藍菌在水體中的生長。
36.要根據權利要求33到35中的任何ー項，與以下技術中的至少ー項結合使用 -水攪動 -水氧化-水過濾 -任何適當的化學和或機械處理。
全文摘要
一種藍藻菌控制裝置，包括浮動式平臺，其上裝有錨定機構以在水體中定位所述平臺；超聲波發生器，固定於所述平臺上並適合在所述水體表面下方和頂部產生超聲波；和供應工具，以致使所述超聲波發生器可懸浮於既定深度，以既定頻率、既定功率級別發射超聲波，以打斷在藍藻菌的光合作用系統中所雙雙滋生的輔助色素與葉綠素a之間存在的化學鍵；另外也是一種防止、控制或抑制藍藻菌在水體中滋生蔓延的方法。
文檔編號C02F1/36GK102834359SQ201080059522
公開日2012年12月19日 申請日期2010年11月2日 優先權日2009年11月3日
發明者M·布廷, D·卡隆, L·耶格奧 申請人:普羅杜伊特森股份有限公司