生态系统退化与生态修复技术的研究现状及发展趋势
健康水生态系统的退化及其修复_理论_技术及应用_濮培民
健康水生态系统的退化及其修复———理论、技术及应用濮培民 王国祥 李正魁 胡春华 陈宝君成小英 李 波 张圣照 范云崎(中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008)提 要 由于人口增加和工农业生产的发展,人类赖以生存的淡水生态系统日益退化,特别是富营养化问题,已严重威胁社会经济的持续发展和人类健康.如何在强污染负荷下修复水生态系统具有重大理论和现实意义.本文总结了自1990年以来在淡水湖泊中进行的物理生态工程(Physico -Ecological Engineering ,PEEN )实验研究实践.主要结论为:(1)地表水环境治理的主要目标是修复为稳定健康的水生态系统;(2)主要方法是与污染源治理相结合实践物理生态工程(PEEN )和生物环保产业(Bio -Environmental Enterprise ,BEE );(3)实现目标的主要途径是星火燎原,从局部到大范围乃至全流域;(4)实现目标的主要关键是抓住四个环节(4M ):高等水生植物(M acrophy te ),宏观仿生学(M acro -bioimitation ),微生物(M icroorg anism ),及管理(M anagement );(5)山清水秀,人杰地灵,社会经济生态协调发展的美好未来有可能在不远的将来实现.关键词 健康水生态系统 生态系统修复技术 湖泊富营养化控制 物理生态工程分类号 Q147水是生命之源.对人类而言,健康水更是生存的必要资源.人类社会文明通常是在优良水生态系统周边首先发展起来的.由于地表水生态系统结构多种多样,用于水质评价的指标各异,作者认为判别孰优孰劣的标准要以人为本,综合性地考虑.对人类和高等生物健康有利的水生态系统可称谓健康水生态系统.历史和现实证明,山清水秀,人杰地灵,健康水生态系统是哺育人类文明的摇篮,是现代社会持续发展的重要保障,也是人们向往和追求的美好目标.由于人口增加和工农业生产的发展,进入地表水的污染物质比数十年前有了很大增加,人类赖以生存的淡水生态系统日益退化,特别是富营养化问题,已严重威胁社会经济的持续发展和人类健康.我国淡水湖泊及平原河网大多为浅水水体.历史上水体内有丰富的高等水生植物及相应的鱼、虾、贝、蚌等高等水生动物.许多城镇的饮用水源区大多选择在这种生物多样性丰富的水体内[1].随着水体污染负荷的增加,历史上的这些清洁水源区逐渐退化为缺少水生高等生物的以藻类和微生物为主的“荒漠化”水域.由贫营养型向富营养型发展是湖泊自然演变的过程.沉水植物的出现是湖泊富营养化发展过程中自然选择的结果.沉水植物吸收底泥和水中的营养盐生长,分泌的化学信息素(info -chemical substances )可遏制浮游植物生长,并共生有利于有机物矿化分解的微生物群落,其生第13卷第3期2001年9月 湖 泊 科 学JOURNAL OF LAKE SCIENCES Vol .13,N o .3Sep .,2001 本文主要内容发表在香山科学会议(2001年4月16-18日,北京).收稿日期:2001-04-30;收到修改稿日期:2001-06-10.濮培民,男,1936年生,研究员,博士生导师.194湖 泊 科 学 13卷长周期以月和季节为主,不同沉水植物优势种群的生长季节往往交叉演替,在年度内形成适宜于高等水生生物生存的环境,对水质起持续的净化作用.当水体营养程度进一步提高后,在某种水生高等植物生长的不利季节,特别在其机体的萎缩部位,着生藻类容易孳生.着生藻类、生物残体和颗粒悬移质的增加使水体透明度减少,沉水植物生长率减弱,遏制浮游植物的化学信息素减少,浮游植物种群和生物量进一步发展,水下光照进一步减弱,沉水植物种群逐渐减少,最后甚至全部消失,其它水生生物种类也相应减少,成为以浮游植物为主的生物多样性少的富营养化湖泊.由于浮游植物生长周期以旬为主,其死亡分解时易形成缺氧条件,并经常含有毒素,对高等水生动物的生存构成威胁,这是一种不健康的水体.所以,高等沉水植物种群的减少是健康水生态系统退化的重要指标.在较高营养盐负荷下,浅水水体可以有浮游植物为主的(藻型)不健康水体和以沉水植物为主体的(草型)健康水体两种稳定状态[2].后者在历史上是太湖流域的主导景观,而且在现实条件下,尽管污染负荷与其它已成为以浮游植物为主体的湖区类似,也仍然在东太湖、长荡湖、固城湖等湖荡、湖区存在.因此,历史和现实说明,建设健康水生态系统既是目标也是主要手段,是改善水质的主要途径.对退化的健康水生态系统进行修复犹如“逆水行舟”,不进则退.某种稳定的生态系统是在一定污染负荷下调整适应的结果.水质指标是水生态系统指标的组成部分,水质问题是水生态问题,生态问题应该用生态方法来解决.要获取稳定的健康的自然水环境,只有修复已退化的水生态系统.在高污染负荷下如何修复已退化的水生态系统,其理论与技术已成为问题的关键和研究的热点.1 对传统改善水环境方法的评价1.1 转移污染源和稀释扩散的道路几乎已走到了尽头转移污染和稀释扩散对于局部地区讲常常被视为解决污染相对简单、易行和代价较低的办法,但这是一种以邻为壑的办法.就全国来说,我国近海已经受到了相当程度的污染,退路已断.从另一角度看,污水本来也可视为一种资源,特别在有些地区,将污水排掉,既损失了水资源,又损失了其中携带的其它物质资源.在有些地区,一面挖渠(隧)道把污水排掉,一面挖渠(隧)道从远地另寻水源.这样化费的代价是非常昂贵的.实际上,从污染治理来说,是与稀释扩散相反的浓缩富集收集取出水体的过程.因此,要采取措施,污水就地截留,越浓越治理,这样的代价越低.变污染物为资源,在除去污染物获取资源的同时,将污水变为较清洁水.水是可以循环使用的资源.一定要转变观念,把推卸责任变为“各家自扫门前雪”.实际上,工业污染排放标准,远高出地表水Ⅲ类标准.目前我国许多地区地表水系统已劣于或大大劣于Ⅲ类标准.当务之急是将地表水尽快就地治理为不劣于Ⅲ类水.1.2 投放化学物质对生态系统会带来负面影响若干化学物质有絮凝、杀藻和除臭等功能,为了提高水体透明度和改善水体观感效果,也有被采用的试验.这种办法除了在时效和在大水域或水体流动性大处有其局限性外,还必须注意其可能的负面影响.尤其是大规模人工合成物的利用破坏了自然环境,必需特别注意其长期的负面效应.1.3 疏浚底泥可用于水利工程和交通航运需要,但不是控制湖泊富营养化的充要条件一般情况下湖底是污染物储存库,而不是污染源,在输入污染负荷没有得到明显控制情况下,需要大量经费投入的大规模疏浚对生态系统的负面影响不容忽视.犹如用挖沙无法治理沙漠和风沙一样,底泥疏浚无法控制水体富营养化[3].我国若干湖泊和城市河道已经疏浚,但未见水质稳定改善,许多情况下水质仍继续恶化.例如,太湖流域在1999年底前完成了对14406km 河道的清淤,挖泥量约14×106m 3.尽管同时已实行了洗衣粉中的“禁磷”政策,但20条主要入太湖河道的年平均总磷(TP )浓度由1998年的0.149mg /L 上升为2000年的0.175mg /L ,即增加了17%.太湖湖心区的TP 浓度也由1998年的0.069mg /L 上升为2000年的0.100mg /L ,增幅达45%①.滇池草海在耗资人民币2.5亿元,完成2.828km 2上的4.24×106m 3挖泥工程后,1999年5月,草海中心的总氮、总磷和叶绿素a 浓度分别达13.03mg /L ,1.2mg /L 和639.41mg /m 3,与挖泥前1994-1996三年平均值的4.21mg /L ,0.60mg /L ,119.17mg /m 3相比均有大幅度增加②.2000年平均BOD 5,COD Mn ,TN ,TP 与1998年相比分别增加了15%,60%,57%和92%③.我国已在较大规模上进行了需要巨大资金投入的疏浚底泥工程,其对控制水体富营养化的正面和负面效果及其投入效益比如何,是值得认真予以科学总结的.1.4 生物调控方法过程长,取出营养盐效率低按照生态效率(Ecological efficiency )原理(又称1/10规律),食物链网越长,转换损耗越多.因此取出原初生产物对减少水体中的营养盐有较高的效率,而取出鱼类资源对削减水体中营养物质的效率则要大大低于直接取出藻类和水生高等植物.1.5 简单恢复历史景观难以抵御增大了的环境负荷及环境灾变历史景观和相应的水生态系统是在当时污染负荷下自然选择的结果.自然和人类活动造成的环境变化,特别是环境灾害,从局部到大范围破坏了历史景观,说明历史上的水生态系统不能适应这些环境变化.据国家可持续发展水资源战略研究报告,经过努力,有可能实现如下指标:与1997年比,2010年污染负荷将增加14.6%,到2030年污染负荷将增加1.5%,在2050年可控制到1997年的水平[5].1997年的污染负荷大大高于1990年的水平.在1990年太湖一次藻类爆发,在一周内由于供水不足,部分工厂停产半停产使无锡市的直接经济损失达人民币1.3亿元.据“八·五”攻关资料(目前情况更不容乐观)太湖流域降水和干沉降合成的氮、磷的浓度为1.2mg /L 和0.04mg /L ,比相应的国际通常认为的富营养化标准(TN0.2mg /L 和TP0.02mg /L )要高出2-6倍;滇池(草海)则超过12-13倍.所以,人口的增长、工农业的增长所增加的污染加上大气干湿沉降污染在50年或更长些时期内已不可能再控制到50年以前的情况了.在相当长的时期内简单地恢复的历史景观已不能稳定存在,必需发展非常规的新的理论和技术修复稳定的健康水生态系统,以满足社会持续发展的需要.1990年太湖藻类大爆发后,根据实际需要,作者从此开始了直接治理和控制湖泊富营养化的理论和实验研究.在太湖梅梁湾和五里湖、贵阳红枫湖和南京莫愁湖等水域发展和完善了从局部到大范围治理污染水体的“物理生态工程(Phy sico -Ecological Engineering ,PEEN )”[1].这是主要利用太阳能在局部水域内中性地恢复稳定健康水生生态系统的技术.1953期 濮培民等:健康水生态系统的退化及其修复———理论、技术及应用①②③云南省环保局.云南省环境质量报告书(1996年-2000年度).根据及昆明市环境监测中心站、昆明市环境科学研究所,滇池污染基本状况,1997舒金华,黄文钰,高光等.太湖地区“禁磷”措施效果评估研究报告,2001.2 物理生态工程(PEEN)依据的基本原则2.1 与污染源控制相结合,主要利用太阳能中性地增加自然水体自净能力是基本指导方针自然水体有净化(自净)能力.在太阳能作用下,通过生化过程、生命过程、矿化分解过程、沉降过程将水中悬移质、溶解质转化为生物资源、气体和底泥等物质,使水体得到净化.人们用水过程通常是用比较清洁的水去溶解、运载污染物质,即污染过程,是稀释扩散、熵增加的过程.净化是污染的逆过程,是将污染物富集浓缩起来提高能质的过程,是非开放系统在消耗大量能量提高能质、减少熵的有序化过程.藻类和水生高等植物的生物生命过程利用太阳能将水溶质物质富集浓缩,转化为生物量,消耗了大量太阳能,提高了能质.实际自然水体中太阳能的利用率是较低的,仅1%的量级.通过管理、物理措施和移植生物种群等措施,提高广阔自然水体对太阳能的利用率,提高水体自然净化能力是发展PEEN的指导方针(图1).图1 用PEEN提高水体自净能力,发展生物环保产业(BEE)Fig.1 Development of Bio-Environmental Enterprise (BEE)by using Physico-Ecolog ical Engineering (PEEN)for increasing self-purification of water bodies资源化利用水中污染物发展生物环保产业(Bio-Environmental Enterprise,BEE)是地表水治理的最优目标.主要利用太阳能和生物过程,将水中污染物转化为生物资源,并尽可能将资源取出利用,获取经济效益,形成生物环保产业(图1).在将水中物质取出水体方式中,输出生物资源的方式比用气态逸出和固态沉降更有利于环境保护和获取经济效益.输出水生植物可最直接地输出营养盐.例如,太湖水面在夏季凤眼莲的生产力为0.5kg/(m2·d),蓝藻生产力为6.2g/(m2·d),相应地凤眼莲吸收氮、磷的能力为0.79t/(km2·d)and0.13t (km2·d),是蓝藻的13和21倍[1].生物资源可用作食品、饲料、肥料等,具有经济价值.把环境治理工程变为兼顾环境效益和经济效益的措施,可以星火燎原地推广开来,适合中国国情.2.2 从局部到大范围治理是现实可操作、可实现的途径水污染和水生态系统的退化是从局部到大范围发展起来,目前在许多地区已成为难以全局性改善的程度.如前所述,要等待全局性控制污染源,使进入地表水系统的水都达到健康水要求,在短期内几乎是不可能.在这种情况下,现实可操作、可实现的是在一定财力物力条件下从局部到大范围修复健康的水生态系统.“抓两头(污染源和饮用水源),带中间(所有地表水域)”,从局部到大范围,到全流域.这类似于在不可能控制大范围气候条件下用建造温床的办法,营造小气候,获取在当地气候条件下无法种植的各种新鲜蔬菜水果.这就要求在污染水域的某些重要局部水域,建立保护膜(生物物理膜,Bio-phy sical membrane),控制污染负荷对保护膜内生态系统的影响,减少周围环境灾变对其的危害强度.在该水域修复有特定功能(如饮用水源、游泳、旅游等)的健康的水生态系统,使其能在环境灾变中持续稳定发展.196湖 泊 科 学 13卷2.3 借助物理措施、建设和强化功能群的作用是在高环境压力下生态系统持续稳定的重要举措如前所述,简单地恢复历史景观已不能适应当前和将来50年内环境压力和环境灾变的冲击.在生态系统中如不增加新的结构和子系统,将无法持续稳定地修复健康水生态系统.除了必须有生物物理保护膜外,在保护的系统中应划分和建设若干子系统.首先分析不同水生生物的净化水质功能.挺水植物通过对水流的阻尼和减小风浪扰动使悬移质沉降,并通过与其共生的生物群落有净化水质的作用.但它主要吸取深部底泥中的营养盐,通常不或很少直接吸收水中的营养盐,而其部分残体又往往滞留湖底,矿化分解后又会污染水体.所以挺水植物的功能中,有把下层底泥中的营养转移到表层的一面,不利于直接净化水质.加上收割、水位变化对其生长的影响等问题,限制了它们在净化水质中的作用.必须注意管理、收割利用和防止种群退化.浮叶植物在一般浅水湖泊中有良好的净化水质效果,种植和收获较容易,有经济效益,和观赏效益,在一定季节可以作为重要的支撑系统.需要及时收获.大型飘浮植物在光照和营养盐竞争上比浮游植物有优势,有些种群的耐污性很强(如凤眼莲Eichornia crassipes ,喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides 等),已经发展了在大水面大风浪条件下种植的技术[1],是良好的净化水质选择.浮萍生长快,许多种群能在空气中固氮,覆盖水面后与沉水植物在光照等方面有竞争,一般不宜采用.有些飘浮植物和浮体陆生植物[6](加上浮力支撑后可水培的植物)是很好的观赏和食用植物,可在一定条件下组合应用,既有净化水质作用,又有经济效益、环境效益和观赏效益.着生藻类和浮游藻类生长过程中都有净化水质作用.着生藻类的收集也不难,浮游藻类的收集也已发展了捕获技术[7],在一定条件下也可因势利导予以利用,一方面净化水质,另一方面作为资源取出.各种沉水植物是健康水生态系统的重要组成,其耐污程度和对水温、水位、水流、水质、底质等条件各有差异,要根据当地具体自然条件因地制宜、因时制宜在时间空间上予以镶嵌优化组合[7],使各种种群在整体上互补共生适应季节变化和环境灾变.沉水植物和湖底水生植被的存在可吸附储存生物碎屑于植物根部,增加底泥表层溶氧,遏制磷的释放,阻止上层水体动力扰动向湖底的传输,减少湖底水动力交换系数,从而有效地遏制底泥营养盐向水体的释放.螺、蚌等底栖动物可过滤悬移质,摄食生物碎屑,其分泌物有絮凝作用,螺有刮食着生藻类功能,虾和若干种类鱼类可摄食藻类、碎屑、浮游动物等.这些动物,作为健康水生态系统的补充组成,也有重要作用.微生物,特别是氮循环细菌在水体自净能力中具有不可忽视的作用.有机物的矿化分解,氮素的气化,磷盐的沉降和固定在湖底等都与细菌的作用分不开.自然界的水生植物附近共生有多种远比自由水体中丰富的细菌群落.飘浮植物容易种植,采用耐污性强,生长快的飘浮植物作为先锋植物,不仅有植物直接吸收营养盐的作用,而且更重要的是有与其共生的细菌的作用.可以很快增加水的透明度,改善水质.飘浮植物作为细菌的载体极为重要,但飘浮植物受气候条件影响,在有些季节难以发挥作用,因此研制人工载体和优选高效细菌种群极为重要.利用优化的人工载体培养优化的氮循环细菌,释放到自然水体,以自然生物载体、其它人工载体和底泥为二级载体,水中悬浮物为三级载体,将原来荒漠化水域中以水土界面为主的好氧-厌氧,硝化-反硝化条件扩大到水面和水1973期 濮培民等:健康水生态系统的退化及其修复———理论、技术及应用体并加强细菌浓度,从而增加系统净化能力[9-11].利用这些措施的配合和组合,作为历史景观生态系统的补充,这是抵御环境变化和增强系统抗环境灾变能力的不可缺少的组成部分.以饮用水源的净化系统为例,需要依靠物理工程,建设生物物理保护膜,过滤膜,导流带,构建子系统的框架,为漂浮生物在大水面上的生长提供条件,为着生藻类和氮循环细菌的繁殖生长提供条件,为观赏植物提供固定框架等.生物种群的布设要结合气候、水文、水质、地质等自然条件,考虑季节转换时系统有稳定的净化水质功能等情况,因时制宜、因地制宜地综合考虑[7],构建不同子系统,使沿水流过程逐步将水质从Ⅳ-Ⅴ类净化到Ⅱ-Ⅲ类.在以游泳、旅游为目标的工程中,要划分水质净化保护区、观赏区、游泳区、划船区、垂钓区等功能区.在若干区内,游人不得入内,以利生态保护.这类似于在陆地公园的建设中需要规划出绿化区、观赏区、休闲区、道路等功能区,在若干区内游人不得入内.2.4 借鉴历史景观和现实水生态系统发展宏观仿生学健康的水生态系统是一个包括许多子系统的很复杂的系统.每一个子系统担负一定的功能.为了提高整体效率和完成整体功能,将子系统专业化是非常重要的.现代化工业生产中的流水作业法在某一个人和部位从事较单一的工作,然后组合为复杂的系统.这样可大大提高生产效率.每一个局部的水生态子系统可以承受一定的环境压力(输入负荷),将营养盐降低约一个数量级(或将水质改善一级).例如依靠耐污性很强的生物群落可以将重富营养化水体净化图2 载体polyHEA/14G固定化氮循环细菌的总氮(左)及氨氮(右)的去除率Fig.2 Removing ra te for total nitrogen(left)and ammo nia nitrogen(rig ht)by immobilized nitrogen bacteria with carrier made from poly HEA/14G cy cle 到Ⅲ-Ⅳ类水,但无法净化到Ⅰ类水.需要将初步改善的水质输出给下一级子系统,经过若干个子系统,从例如Ⅳ类Ⅴ类水输入直至完成Ⅰ类水的输出.后者要靠适应于清洁水的生物种群来稳定实现.例如,以氮循环细菌的除氮效果为例(图2),在经过8d后,氮浓度水平就维持在一定值上,基本随时间不变.若需要进一步降解,则需要另外的细菌种群组合.构建怎样的水生态子系统呢?依照历史的和现存的自然界的选择是最佳选择.为此发展以组建多样性水生态系统和揭示其结构功 能为主要目标的宏观生学有重大现实意义. 3 物理生态工程(PEEN)的四项主要技术及应用实例3.1 PEEN的主要技术在上述理论指导下,自1990年以来,经过实践再实践,发展了治理局部水域的物理生态工程(PEEN).以饮用水源区的PEEN为例,其结构见[13].它还可获取水生生物资源和直接经济效益,发展生物环保产业(Bio-Environmental Enterprise,BEE).它主要包括四种技术:1)能适应多种底质、风浪、湖流条件的软隔离墙过滤技术(Soft Wall Technology,SWAT) (图3a);在饮用水源区用二道过滤软隔离墙.外软墙阻隔部分悬移污染物进入,内软墙作为最终过滤膜使自来水厂获得优质水源.在二道软墙之间布设各种框架、导流和生物种群.2)水生198湖 泊 科 学 13卷图3 物理生态工程(PEEN)的若干技术Fig.3 Sketch map of some technologies of P EEN 1993期 濮培民等:健康水生态系统的退化及其修复———理论、技术及应用生物群落镶嵌技术(M osaic Technology for Hydro-Biocoen,MOTHB)(图3c)[7].3)捕藻技术(Technology for Reducing Algae Plume,TRAP)(图3b、3d)[8].4)固定化氮循环细菌技术(Im-mobilized Nitrogen Cy cle Bacteria,INCB)[9-10](图3e).图4 红枫湖养殖场污染治理PEEN工程部分Fig.4 A part of PEEN for removing pollutants from the fishery ponds in Hongfeng Lake,G uiy ang 3.2 应用实例———贵阳红枫湖固定化氮细菌技术在贵阳市红枫湖温流水养殖场排污水治理工程中进行了现场实验.红枫湖有水面37km2,也是贵阳市饮用水的水源.近年来,红枫湖的水质有恶化趋势,导致藻类快速生长.污染源是多方面的.其中,位于后午湾中的二个温流水养鱼场,通过鱼类排泄物和未被利用的饵料的分解转化,也给湖泊造成了氮、磷污染.红枫湖主要超标指标是非离子氨和亚硝酸盐氮,这是两项影响人们健康的重要指标.电厂温排水一般增温8℃.按计算,电厂每天流失的余热约相当于1000-3000t煤燃烧的热量.由于其能质低,很难利用.温流水高密图5 红枫湖水质监测点位置(1:偏山寨;2:腰洞;3:大坝;4:花鱼洞;5:后午;6:三岔河;7:焦家桥)Fig.5 Water quality monito ring sitesin Hongfeng Lake度水产养殖是余热利用的有效方式之一.目前两个养鱼场,可为贵阳市提供大量优质水产品,是贵阳市重要的副食品基地.针对这种情况,采取积极的治理措施,达到利用余热水既改善水质,又增加水产资源输出,实现环境效益、社会效益和经济效益的同步发展是符合我国国情的最佳选择.本项治理工程也可为红枫湖水库的全面治理提供科学依据(图4、5).治理方案为以物理生态工程(PEEN)为主的综合治理方案.除了改善养殖结构,提高饲料转化率外,主要是在二个共约12000m2水域内强化PEEN工程.自1999年9月起,建设若干导流软坝和水面分割带,优化实验区的水流环境,使形成多样性水流流态,增加了污水在若干部分水域内的滞留时间.导流软坝与水面分割带是着生藻类、原生生物、细菌作用的载体.水生生物具有很好净化水质能力.除了本身吸收水体中的氮磷外,还能吸附悬浮物;尤其是可成为着生藻类、原生生物以及细菌作用的载体.经测定,凤眼莲投放密度在3.15-6.30kg/m2时,生长率较高,约为1.5kg/(m2·d),是夏季太湖地区的3倍.但综合地看,喜旱莲子草在该区具有最佳的应用前景.在工程区范围内,利用水温相对较高,氮循环细菌生长、繁殖较快的特点,应用固定化细菌200湖 泊 科 学 13卷。
水生态环境修复研究现状及发展
水生态环境修复研究现状及发展摘要：近年来随着我国经济的快速发展和科技不断进步，社会主义现代化建设取得了巨大的成就。
但是在我国综合国力快速增长的同时，我国的水生态环境也遭到了一定程度的破坏。
目前我国的水生态环境污染状况十分严重，有60%以上的水体被污染。
水生态修复技术是生态工程技术的一种，主要利用水生态学中自我修复的原理对受污染的水体进行修复。
本文简要介绍了水生态修复技术类别，分析了其在水环境修复技术及应用现状，展望了水生态修复技术在未来的发展趋势。
关键词：水生态；环境；修复技术；发展中图分类号：文献标志码：文章编号：随着时代的进步，我国的社会经济和科学技术不断前进发展，城市的水生态环境收到了较大的影响，水资源被大量开发，以至于城市水生态环境超过了所能承载的范围而被破坏。
并且在城市发展进步的同时，人们对于生活的质量要求也逐渐提高，在日常对水质量的标准也不水涨船高。
因此提高水环境质量迫在眉睫，而水生态环境修复是提高水环境质量的必经之路。
1水生态环境修复面临的挑战1.1 水生态环境中存在多元污染水质是水生态质量评价的重要标准，水生态供水功能和生物多样性都受其影响。
通过有关专家研究分析，对水污染问题进行及时遏制，才能实现水生态的恢复。
水质的提升对水生态环境修复至关重要。
水生态环境中水质污染主要分为面源污染和点源污染两种[1],城市的工业废水已经生活污水的排放是点源污染的重要原因。
所以城市中的污水处理工艺和给排水体制对降低水生态中点源污染至关重要。
面源污染相对于点源污染来说，对水体污染的范围更大，比如酸雨侵蚀对水生态环境的大范围污染。
水生态系统中的土壤污染、地表沉积物污染以及化肥农药流入水域的污染都属于面源污染。
城市中主要存在点源污染，而处置方法主要是对污水进行集中处理、监测并排放。
面源污染由于其在水域中的分布范围较广且不确定因素大，治理难度也相对较大。
1.2 河流过度开发为了调控水生态系统中的水资源，国家的水务部门对水利工程的建设加大看重视。
恢复生态学的理论和发展趋势
恢复生态学的理论和发展趋势1. 引言1.1 恢复生态学的定义恢复生态学指的是通过生态系统的修复和重建，以恢复受到破坏或受到威胁的自然环境的学科领域。
其目的是保护和恢复生态系统的稳定性和功能，以实现人与自然的和谐共生。
恢复生态学要求从整体的生态系统层面出发，通过恢复物种多样性、生态过程、生态功能等方面的改善，达到生态系统的稳定和可持续发展。
恢复生态学强调了生态系统的自然再生能力以及人类对其的影响，通过研究和实践，寻找更有效的方法和技术来促进生态系统的恢复和重建。
在当今社会，随着人类活动的扩展和生态环境的恶化，恢复生态学的研究和实践变得愈发重要。
通过恢复生态学的研究和实践，可以帮助人类更好地保护和利用自然资源，维护生态平衡，实现可持续发展的目标。
1.2 研究意义恢复生态学的研究意义主要体现在以下几个方面：恢复生态学可以帮助我们更好地理解自然生态系统的恢复机制，提高人类对自然资源的利用效率和环境保护水平。
恢复生态学可以促进生态系统的复原和重建，恢复受损生态系统的功能和结构，实现自然资源的可持续利用。
恢复生态学对于改善人类生活环境、保护地球生态平衡和促进生态文明建设具有重要意义。
研究恢复生态学的意义在于为人类解决环境问题提供科学支持和技术手段，推动生态系统恢复和可持续发展。
通过不断探索和实践，可以不断拓展恢复生态学的理论和方法，为人类美好未来奠定坚实基础。
1.3 发展背景随着全球化和气候变化等全球性问题的不断加剧，人类面临着前所未有的挑战，需要采取更加积极的措施来保护和恢复生态系统，这进一步推动了恢复生态学的发展。
恢复生态学的发展背景是多方面的，既包括人类活动对环境的影响，也包括社会需求和科学技术的进步，这些因素共同推动着恢复生态学的不断发展和壮大。
2. 正文2.1 恢复生态学的基本理论1. 恢复生态学的理论基础：恢复生态学是以生态学为基础的一门学科，其理论基础主要包括生态系统稳定性理论、物种多样性维持理论、自然演替理论等。
生态修复技术的最新进展有哪些
生态修复技术的最新进展有哪些生态修复是指对受损的生态系统进行恢复和重建，使其重新具备自我维持和发展的能力。
随着人类活动对生态环境的影响日益加剧，生态修复技术的发展变得越来越重要。
近年来，生态修复技术在不断创新和改进，取得了许多令人瞩目的进展。
一、植物修复技术的新突破植物修复是利用植物的吸收、转化和固定作用来清除环境中的污染物。
在过去，常见的植物修复主要集中在重金属污染土壤的治理上。
如今，这一技术有了更广泛的应用和更深层次的发展。
1、超积累植物的选育科学家们通过基因工程和杂交育种等手段，培育出了具有更强污染物吸收能力的超积累植物品种。
这些新品种能够更高效地吸收土壤中的重金属、有机物等污染物，大大提高了植物修复的效率。
2、植物与微生物的协同作用研究发现，某些植物根系周围的微生物能够促进植物对污染物的吸收和转化。
通过引入特定的微生物群落，与植物形成共生关系，可以显著增强植物修复的效果。
例如，一些根瘤菌能够帮助植物固定氮元素，提高植物的生长速度和抗逆性，从而更好地进行污染物的吸收和代谢。
3、水生植物修复技术在水体生态修复方面，水生植物的作用愈发受到重视。
一些浮水植物、沉水植物如睡莲、狐尾藻等，不仅能够吸收水中的营养物质和污染物，还能为水生生物提供栖息地，改善水体生态系统的结构和功能。
二、微生物修复技术的创新微生物在生态系统的物质循环和能量流动中起着关键作用，其在生态修复中的应用也不断推陈出新。
1、基因编辑微生物利用基因编辑技术，对一些具有降解污染物能力的微生物进行基因改造，使其能够更快速、更有效地分解特定的污染物。
例如，通过基因编辑使某些细菌能够高效降解石油等有机污染物。
2、微生物群落的优化配置不再仅仅依赖单一的微生物种类进行修复，而是注重构建多样化、功能互补的微生物群落。
这样的群落能够适应复杂的污染环境，共同完成污染物的降解和转化。
3、微生物与植物联合修复将微生物修复与植物修复相结合，形成协同作用。
微生物可以帮助植物更好地吸收养分和应对污染物胁迫，植物则为微生物提供生存场所和营养物质，提高了整体的修复效果。
生态修复可行性研究报告
生态修复可行性研究报告生态修复可行性研究报告「篇一」一、海南受损农地再利用山区农业用地非常宝贵，受采煤影响损毁和破坏的农业用地重新利用有明显的必要性。
采煤后形成的塌陷坑和裂缝给山区梯田地和坡耕地的耕作操作带来严重不便，存在漏水漏肥现象。
对其的修复和改造主要是工程措施辅以生物措施和农耕措施，减少水土流失，保存土壤养分。
受损农地的生态修复应作为一项系统工程来抓。
有条件的地区要实施耕作便道和蓄、引、排、灌等配套工程，坚持山上山下综合治理，治好山上，保护山下;全程规划，分布实施。
同时通过施肥改良措施，提高土壤有机质含量;多施农家肥、有机肥等措施，改良土壤，提高土壤肥力。
二、海南废弃矿业资源再开发煤矿关闭后留存的废弃矿井、研石堆、机械设备和采矿典型迹地，是一类非常重要的废弃资源。
这些物质和非物质文化具有极高的市场、历史、社会、建筑和科技、审美价值。
因此对这类具有采矿工业历史记录作用的矿山遗产进行保护性开发利用。
废弃矿业资源开发利用主要内容包括:矿井水净化作灌溉和景观用水、歼石堆充填塌陷坑和矿业遗迹旅游资源开发等。
三、合理开发和保护未利用废弃地从土地生态学和生态景观理论的角度分析，还未利用的矿山废弃地土地资源并不是完全处于一个平衡的生态系统。
保护土地资源不是简单地等同于不开发土地资源，关键在于开发的形式是否有利于生态系统的稳定，有利于维护良好生态环境和促进经济发展。
主要措施包括对矿山废弃地天然林地区的封山育林、荒地的植树造林、部分适宜开发为农业、旅游用途的荒地的适度开发。
如结合优越自然、社会和文化资源的缓坡荒地开发具有特色或主题的生态旅游。
四、海南地质灾害防治地质灾害防治是煤矿废弃地的生态修复的重要内容，主要是针对泥石流、滑坡等。
多年采煤产出的岩石堆积在沟谷内，极易诱发泥石流等。
泥石流等防治工程主要措施包括工程措施与生物措施相结合的边坡治理，植被再造等。
工程措施是一种直接防御泥石流发生的治理手段，采取排导沟、护坡和挡墙等相结合的治理方案可以稳定沟床和坡面物质，控制泥石流发生发展;生物措施是一种有助于减缓泥石流形成的治理手段，采用科学的方法植树种草。
陕西省湿地生态保护现状及湿地生态和资源修复技术研究
陕西省湿地生态保护现状及湿地生态和资源修复技术研究陕西省是一个拥有着丰富湿地资源的省份，由于湿地生态对于生态环境稳定以及生物多样性维护起着至关重要的作用，因此湿地的保护和修复工作显得尤为重要。
本文将就陕西省湿地生态保护现状及湿地生态和资源修复技术进行深入探讨。
一、陕西省湿地生态保护现状1.湿地资源分布情况陕西省境内的湿地资源主要分布在黄河流域、渭河流域、河西走廊等地区，主要包括沼泽、湖泊、河流三大类型。
渭河湿地、洛河湿地、汉江湿地、黄河湿地等是陕西省重要的湿地保护区。
这些湿地生态系统有着丰富的生物多样性和生态功能，对于维护地区生态平衡、水资源调节、净化环境等方面发挥着重要作用。
2.湿地生态环境现状由于长期的人类活动和自然因素的影响，陕西省的湿地生态环境受到了一定程度的破坏和污染。
湿地面积减少、湿地水质恶化、湿地生物多样性减少等问题日益突出，严重影响了湿地生态系统的稳定性和健康发展。
一些湿地生态环境受到河流污染、固体废物排放、农业面源污染等影响，生态问题日益严峻。
3.湿地保护政策为了保护和修复湿地生态系统，陕西省加强了湿地保护政策的推进，落实了一系列相关法律法规和政策文件，加大了湿地保护工作的投入力度。
加大了对湿地保护区的管理力度，提高了湿地生态环境的保护水平，并通过多种途径增强了人们对湿地生态保护的认知。
二、湿地生态和资源修复技术研究1.湿地生态修复技术为了加强湿地的生态修复工作，陕西省积极开展了湿地生态修复技术研究。
通过植被的恢复植栽、水资源的管理调控、污染的治理修复等手段，促进湿地生态系统的恢复和重建。
比如利用活性炭、生物吸附技术等对湿地内的重金属等物质进行修复处理，有效净化了湿地水体。
2.湿地资源修复技术陕西省还加大了对湿地资源的修复工作，充分利用湖泊、河流等湿地资源，加强对湿地资源的开发利用，推进湿地资源的可持续利用。
通过人工养护、湿地复垦等方式，使得湿地资源得到有效恢复和合理利用，提高了湿地资源的综合效益。
环境学中的生态修复技术
环境学中的生态修复技术生态修复技术在环境学领域中，是一种伴随着人类文明发展的必然产物。
近年来由于全球环境问题的严重性加剧，使得环境学成为一个备受瞩目的学科。
而在生态修复技术发展的道路上，科技水平的提升为其发展注入了强大的动力，为环境问题带来了希望。
一、什么是生态修复技术？生态修复技术通常是指利用特定的技术手段或方法，对破坏或损坏的生态系统进行恢复或修复的一种生态学技术。
生态修复技术的出现和发展，主要是为了应对催化剂、酸雨、水污染、温室气体等环境问题，以及在工业生产、城市化进程中带来的众多环境问题。
二、生态修复技术的类型1.植被恢复植被恢复就是在已破坏的环境中种植树木和其他适宜的植物，以达到修复环境的目的。
此种技术的优点在于有助于维护土地的生态完整性、提高土地肥力和绿化水平。
例如，在城市建设过程中，广泛大量地采用植被恢复技术，以缓解城市生态环境问题。
2.水体修复水体修复是指借助人工修建水生态系统，逐渐替代原本造成了破坏的人工结构，以恢复水体生态系统的健康，促进生物多样性的发展。
目前常见的水体修复方法有湿地修复、人工构建水生态系统、生态补偿、生物过滤等。
（如海河治理）3.土壤修复土壤修复是指通过使用科学技术、生物学手段、物理处理等方法，借助人工的方法，对已受破坏或污染的土地进行恢复，使土壤成为可再利用的资源。
生态修复技术对于土壤修复的技术主要包括采用生物植被修复技术、物理化学处理技术等。
三、生态修复技术在环境保护领域的作用生态修复技术的出现不仅可以帮助环境学家们更好地保护自然环境，而且可以为社会和人类文明的发展做出贡献。
生态修复技术在环境保护领域的作用主要表现在以下几个方面:1.改善环境生态修复技术从根源上解决了破坏环境后的无数问题，从而改善了环境质量。
例如，种植绿化植物可以提高空气质量，使空气中的氧气增加，更好地吸收人体代谢废气。
2.推动产业发展生态修复技术作为环境保护的重要组成部分，可以为产业发展注入新的能量。
我国林业生态的修复现状以及对策分析
我国林业生态的修复现状以及对策分析1. 引言1.1 背景介绍我国林业生态的修复现状以及对策分析引言我国是一个林业资源非常丰富的国家，拥有着广袤的森林资源。
随着经济发展、人口增长以及环境污染等因素的影响，我国的林业生态面临着严重的退化和破坏。
这不仅对生态系统造成了危害，也影响着人们的生活质量和健康。
随着人们环保意识的提高和政府的重视，我国开始重视林地生态的修复工作。
在过去的几十年里，我国已经采取了一系列措施来修复林地生态，如实施退耕还林工程、加强对林地的保护等。
由于各种因素的影响，林地的退化现象依然较为严重，需要进一步加强修复工作。
本文将对我国林业生态的修复现状进行分析，并提出相应的对策，旨在为我国林地生态的修复工作提供参考和指导。
1.2 问题意识在我国林业生态领域，随着经济快速发展和城镇化进程加快，林地资源受到了严重破坏，林业生态系统遭受了严重挑战。
林木资源的过度开发、乱砍滥伐、环境污染等问题日益突出，一些地区出现了严重的林地退化现象。
气候变化、生物多样性减少等全球性问题也给我国林业生态带来了影响。
问题意识方面主要表现在以下几个方面：林地过度开发和滥伐导致了森林资源减少和生态系统失衡，给生态环境带来了严重影响。
林地退化严重影响了土壤水土保持能力和水源涵养功能，进一步加剧了水土流失等环境问题。
林地退化还造成了生态系统服务功能下降，影响了生态平衡和人类福祉。
我国林业生态面临着极大的挑战和困难，亟需采取有效的措施进行修复和改善。
只有增强问题意识，深刻认识到林业生态修复的紧迫性和重要性，才能真正推动林业生态系统的健康发展。
2. 正文2.1 我国林业生态现状分析我国林业生态系统是我国生态系统的重要组成部分，对于生态环境的保护和经济发展都具有重要作用。
我国林业生态系统存在着一些问题和挑战，需要及时加以解决和改善。
我国林业资源分布不均衡，林地结构单一。
大面积的天然林已被砍伐，导致许多地区生态系统失衡、土地沙漠化严重。
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生态系统退化与生态修复技术的研究现状及发展趋势近年来，由于人类活动对环境的污染和破坏，生态系统退化问题变得日益严重。
为了保护和改善自然环境，研究者们致力于开发和实施生态修复技术来恢复生态系统。
因此，本文将简要回顾当前国内外对生态系统退化与生态修复技术研究的现状，并对未来的发展趋势进行展望。
首先，众所周知，在生态修复方法上，有利于维护生物多样性、改善生态系统功能和物质循环，从而恢复生态系统的方法很多。
其中，针对土壤退化的原因，包括山洪灾害、河流变化、土地改造等，土壤修复技术研究最为热门。
其内容包括各种活性细菌剂的开发与应用技术，以及多种土壤改良剂的研发与应用技术，以及各种促土壤微生物活性机制的研究。
另外，针对水体退化，出现过流改良技术、沉积物重力沉降和沉积物质去除技术等技术解决方案。
此外，针对森林退化，得益于传统森林经营技术的不断改进，如植物选择与种植技术、封闭栽培和自然演替技术等，日趋完善。
例如，植物选择、种植技术，能够完美融入自然环境，有效改善植被结构，从而恢复土地利用本质，改善生态系统功能。
此外。