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恢复生态学的基本原理包括限制因子原理、生态系统的结构理论、生态适宜性原理、生态位理论、群落演替理论、生物多样性原理和斑块-廊道-基底理论等(任海等,2001),它们对园林设计及施工具有指导作用。限制因子原理要求在设计中需要找出生态系统恢复的关键因子;生态系统的结构理论要求设计的物种结构能充分利用时空资源,并具备自我维持能力或降低人工维护频度;生态适宜性原理表明多使用乡土植物,并在充分了解植物生态学特性的前提下做种植设计;生态位理论指导植物的搭配,合理安排其在生态系统中的位置与尺度;群落演替理论表明园林绿化可缩短生态恢复时间,但对极端退化的生态系统恢复时,演替理论不适用,只具有指导意义;生物多样性原理要求适当增大物种多样性可使恢复的生态系统稳定性更高;斑块-廊道-基底理论指导景观层次的规划,考虑在生境破碎化的场地中,合理利用空间。
生态修复与风景园林
城市生态系统是个规模大、关系复杂的动态生态系统,它既有自然的组成要素,又有高度人工化的组成要素。城市绿地在改善环境质量、维护城市生态平衡、保持水土、美化景观等方面起着十分重要的作用,乔灌木藤草植物合理地配置在一个群落中,形成复合层次和优美季相景观,具有不同生态特性的植物各得其所,构成一个稳定的群落。由于城市建设造成的人工弃土、土地,改变了地表径流,导致水土流失加剧,大量泥沙及生活垃圾淤积河道,阻塞排水管道,使水土资源遭到破坏。因此,生态修复集成技术可以在方案设计时重点考虑并在园林工程中实施,最终使得城市生态系统向良性方向发展。
园林种植设计在特定的城市生态环境条件下,应将保持水土、抗污吸尘、耐贫瘠、抗病虫害、耐粗放管理、根系发达等作为植物选择的标准。植物的合理配置不但可增加城市建筑艺术效果,丰富城市景观,更能减轻暴雨冲蚀和水土流失,从而改善城市人居环境。在城市园林绿化中,应充分考虑植物的生态位特征,利用不同植物在空间、时间和营养生态位上的分异来配置植物,避免种间直接竞争,形成结构合理、种群稳定的复层群结构,以利种间互相补充,既充分利用水土资源,又能形成优美的景观。
园林工程与生态修复在土方工程、给排水工程、水景工程、园路工程中应结合种植工程,利用园林植物的防护作用实现生态修复。园林排水:园林绿地的排水,一般主要靠地面及明渠排水,结合道路、地形可做成浅沟式排水渠,沟内生长植物,起到减缓径流速度及防止水流冲刷的作用。解决由地表冲蚀措施有:①从竖向设计角度考虑。种植采用铺地植物护坡;②使用工程措施。设置谷坊和挡水石,并与植物搭配消减冲刷力(孟兆祯,2003)。水景护坡:园林中开辟水面要求有稳定的湖岸,在水体边缘必须建造驳岸和护坡,其中植物护坡措施包括防护林、植草和生物-工程综合措施,通常采用深根性和浅根性树种结合的乔灌木混交林。坡面植草可提高坡面抗蚀能力,减小径流速度,增加入渗,防止面蚀和细沟侵蚀,也有助于防止块体运动。生物-工程综合措施,即在工程措施间隙或表面种植植被,以增强其强度,如混凝土构件间隙空格种草,与土工材料配合植草及绿色混凝土模块等。园路铺装:园路按路面材料不同分为:整体路面、块料路面、碎料路面、简易路面等。园路的设计在满足造园艺术要求的前提下尽量利用原地形,以保证路基的稳定,减少土方量及水土流失量;路面应有3%~8%的纵坡和1.5%~3%的横坡。采用生态铺装路面可提高水土流失防治效果,常见种类有透水沥青、透水水泥混凝土、生态透水砖和其他特殊透水材料。新建的居住区中,使用最多的铺装材料是石材,占使用频率的44%,砾石及砖的比例分别占使用频率的18%、20%(黄玲,2009)。
园林生态修复发展趋势
关键词:污染;土壤;生态;修复
前言:在我国,污染土壤的修复工程有着重要意义,是转移和转化土壤中有毒污染物,恢复土壤生态服务功能的重要手段。生态修复技术通过调控生态因子修复污染土壤,作为一种强效修复污染土壤的手段,具有十分可观的协调性、高效性和稳定性等优点。其根本目标是恢复土地的生态功能,提高我国国民生产、生活环境,创建国家土地的可持续发展体系。
一、污染土壤修复的定义
污染土壤的修复通常被定义为,通过转移或转换的方式,消除或减弱污染土壤中污染物的毒性,减少土壤中对生态环境或人体健康产生威胁的有毒有害物质。目前国际上的污染土壤修复方法通常有三种:物理修复法、化学修复法和生物修复法。物理修复法利用污染物与土壤之间的物理性状差异将污染物分离,通常需要外力投入。化学修复法通过化学原理将土壤中的污染物质进行分解、转化、结晶,以实现污染物与土壤间的分离,通常需要使用化学药品、试剂。生物修复法利用自然环境中的天然介质,包括动物、植物以及微生物对土壤中的污染物,进行降解、吸收,让其中的有毒有害物质变成生物循环体系的一部分,从而改善土地环境质量,实现修复目的。
二、污染土壤生物修复法使用优势
污染土壤的生物修复方法拥有物理和化学修复法无法比拟的优势,其中包括:1.应用生物修复法修复污染土壤,基本不会改变当地环境的物理特性和化学特性,对当地动植物生长不产生影响,有助于当地生态环境的保护;2.通过生物修复法修复污染土壤能够在一定程度上实现有机污染物的矿化;3.因为自然环境的生物多样性,所以在应用生物修复法修复污染土壤时,可以根据当地环境情况,选择最合适生物修复途径;4.因为生物修复法在修复污染土壤的过程中通常不借用外力或化学药品,所以成本较低;5.生物修复法能够用在各种生态环境的污染土壤修复工作中。虽然在生物修复法的使用过程中也存在一定的局限性,有时需要与另外两种方法同时操作,但是在学术界依然普遍认为,生物修复法是目前最有助于节省成本和保障环境可持续发展污染土壤修复方法[1]。
三、生态修复的原理与原则
(一)生态修复的原理
1.生物方法与物理、化学方法优化组合原理
在土壤污染的实际情况中,多数都属于复合型污染。这种污染由于污染物结构复杂、多样,单一的生物修复法并不能及时有效的对这种污染物进行处理,这时就需要结合实际情况,有针对性的制定组合式的土壤修复方案。上文已经讲到,在污染土壤的生态修复过程中,生物修复法起到的作用十分重要,但在具体的修复作业当中通过联合式的修复方法能够对土壤污染起到更加显著的修复效果。比如,传统的土壤重金属污染修复过程中,通常会用到生物修复法中的植物修复法,对土壤中的重金属成分进行吸收和富集。但是由于土壤对重金属存在非常强大的吸附性,导致植物修复法作用时间往往非常漫长,所以效率不是很高。但是在植物修复法的使用前通过鳌合剂的释放,降低土壤对重金属污染成分的吸附作用,让重金属具有更高的游离性,能够帮助植物对重金属粒子的快速吸收,提升土壤污染的修复效率[2]。
2.激活土壤生态系统自净化功能原理
土壤与依靠土壤生存的植物与微生物之间通常存在对外力污染物的循环净化作用,它是一种强大又富有活力的过滤器,正常情况下能够保障土壤环境的健康良性发展。生态修复污染土壤的作用就是在这种过滤器因为负载过重而失去净化能力的时候通过一定方法,让土壤生态系统的自净化功能重新运作起来。
(二)生态修复的原则
1.整体优化原则
在现代生态学中,整体优化原则拥有协调性、高效性和稳定性三重意义。通过对不同土壤修复方法的有机结合、合理应用,体现了生态修复法的整体协调性。生态修复的高效性体现在能够实现对资源的高效利用,具有能量消耗低和操作周期短的优点。生态修复法的抗逆性和抗冲击性是其稳定性的一种具体表现,另一种表现在对当地环境的无害性和安全性[3]。
2.循环再生原则
生产力的快速发展,加快了资源的消耗速度,目前社会上普遍使用的煤矿、石油和天然气等资源都属于不可再生资源,如何寻求循环再生可持续利用这些资源的途径将是人类未来生产生活中必须要考虑的问题。因此在污染土壤的生态修复作业中,人们对于土壤的修复目标不应该是单纯的清除或降低污染物的毒性和有害性,而应该更加积极的寻求恢复土壤生态服务功能,实现土壤循环利用的修复方法。
结论:综上所述,生态修复技术对于我国治理污染土地、恢复受污染生态环境以及创建健康可持续的土地发展体系都有着重要的促进作用,是国家提倡科学发展观的根本体现。可以预见,随着我国生态修复技术体系的逐渐成熟,国家土地土壤环境将会因此得到质的提升,真正实现人与自然和谐共存,提升国家公民的生活质量和水平。
参考文献
[1]李华娟. 吉林省典型煤矿区废弃地土壤重金属污染评价及豆科植物修复效应研究[D].吉林大学,2014.
关键词:河道;生态修复;技术措施;修复原则
中图分类号:TV85文献标识码: A 文章编号:
引言
河道生态系统是流域生态系统的一部分,人类在水利方面对河流的研究和开发利用已达到相当高的水平,但从生态角度研究河道生态修复课题是近年才开始的。河道生态修复技术是一项清洁环境的低投资、高效益的技术,它可以建立一个与周围环境相互协调、协同发展,保持社会经济可持续发展的良性循环系统。
一、河道生态修复的必要性
人类在河道整治取得经济快速发展的同时,也给河道带来了致命的后果,导致河道生态环境严重恶化,现已发展到了必须尽最大可能修复河道生态环境、恢复或重建河道生态系统的境地。究其原因如下:
1.1生物多样性减少。河道整治改变了水体流动的多样性,许多生物生息地环境改变甚至消失。随着生活水平的不断提高,在人们对河道环境的要求越来越高的今天,提倡河道的生物多样性具有重大的现实意义。
1.2自净能力降低。天然河道均具有一定的自净能力,水泥衬底和护衬割裂了水体与土壤的关系,使水体与土地、生物和环境相隔离,导致河道的自净能力降低。为了保证河道水体功能符合预定功能的要求,必须确保河道有较大的自净能力。
1.3生态系统的可持续性受阻。对河道生态系统的开发、处理,必须考虑河道生态系统的可持续性,协调人与河道之间的关系,维护河道生态系统的可持续性,故河道的生态修复不仅是对传统河道整治的补救措施,也是今后河道整治的良好借鉴模式。
1.4洪涝灾害的危害增加。河道被裁弯取直使河道束窄加深,硬化覆盖使河床不透水面积增加,导致河道泄洪功能减弱,给防洪带来了隐患,导致洪灾总体风险不断增加。
二、河道生态系统修复原则
2.1自然原则
使河道完全恢复受人类干扰前的原始状态几乎是不可能的。河道的生态修复趋向于运用自然材料。如使用木桩、抛石、沉石进行护坡护岸,河堤采用乔、灌、草立体防护。在河道内营造适宜的生物栖息环境,增设过鱼通道,调整河道结构,宜宽则宽,宜弯则弯,恢复浅滩与沙洲等,模拟自然状态,创造良好自然环境与景观,促进自然生态系统良性循环。
2.2生态原则
因地制宜发展稳定塘,人工湿地及生物栅,生物浮岛等处理技术,重视河岸植被建设,构建河流生态走廊,治理与控制河堤水土流失,在水域内,种植各种喜水、耐水植物,发展水生动物,提高水域生物净化功能。既可降低费用,又可实现对污水处理工程难以处理或处理费用较高的污染物的有效控制,既具有景观效应,又可改善局域气候,提高生物多样性保护等生态功能。
2.3整体景观原则
生态修复要从三维空间考虑,统筹进行上下游、左右岸,由河底至堤岸多层次立体修复,社会经济发展模式优化与河流各要素恢复相结合,统筹考虑沿岸的土地利用,水土保持,水资源利用等多方面的整体要求。河流生态修复工程设计中应考虑景观美学要求,合理规划河岸带宽度,控制污染,突出景观设计,尽显回归自然,将河道景观与周围社区环境有机地融为一体,满足居民的休闲娱乐与亲水需求,将治理、净化、修复与环境景观美化有机统一,营造人水和谐的生态空间。
三、河道生态修复技术措施
3.1先期处理技术
河流生态修复的前提是进行必要先期处理,实施污染控制和治污。如若不进行先期处理,许多以生态修复为基础的技术就无法开展。先期处理技术包括:外源性控制技术和内源性控制技术。
(1)外源性控制技术
发达国家进行河道生态修复的经验表明,要发挥河道的生态功能,控制污废水直接排放入河道是减轻河道污染的根本措施。河道水质的恶化主要是由外界输入的大量营养物质在水体中富集造成的,切实控制外源性营养物质的输入,是河道生态修复的重要前提。为此,必须加大外源性营养物质输入控制技术中的截污工程和引排污染源工程的建设力度。
(2)内源性控制技术
大型水生植物大多具有吸收河道内源性营养物质的功能,某些植物的根茎还具有抑制底泥中营养物质释放的功能,这些大型水生植物在生长后期又能较方便地去除,从而带走河道中过多的营养物质。同时,一些植物对藻类包括形成水华的微囊藻有抑制作用,因此通过种植水生植物可在一定程度上实现控制内源性营养物质污染的目的。
3.3形态修复技术
天然河道是蜿蜒弯曲、不规则的,在传统的河道整治中,为了便于进行规划建设或满足现代航运需求,许多蜿蜒曲折的河道被裁弯取直。自然蜿蜒的河道形态能降低河水流速,自然河岸可通过水体渗透和两岸植物的储水起到调蓄洪水的辅助作用,被水泥和钢筋混凝土加固了的河岸阻止了水体的自然交换,导致洪灾总体风险不断增加。同时,河道形态的直线化改变了原有河道的水流流态,水生鱼类也失去了栖息地,对生态环境产生不利影响。在河道整治的工程中,应尊重河道的天然形态,避免直线和折线型的河道设计,通过保持河道的蜿蜒性来保护河道形态的多样性。
3.4生态河堤修复技术
河堤具有廊道、缓冲带和植被护岸等功能,不仅可为防洪安全提供可靠保障,同时还是一道人水相亲的风景线。因此,不仅要高度重视加固堤防工作,而且要同步实施河堤的生态修复工作,把河堤建成防洪和生态兼顾的绿色坚固长廊。通过河堤建设,使河堤符合防洪标准;通过实施河道沿线景观综合整治工程,使河道实现水清、景美的目标,成为自然景观与人文景观相协调的河道生态景观区。
3.5人工湿地处理技术
人工湿地植物根系的输氧作用及传递特性使人工湿地生态系统呈现连续的好氧、缺氧、厌氧状态。在此过程中,60%以上的总氮通过硝化作用和反硝化作用被脱除。人工湿地对氮的去除主要依靠微生物的氨化、硝化、反硝化等作用完成。湿地植物吸收约8%~16%的总氮作为自身的营养成分,用于合成植物蛋白等有机氮,进而通过植物的收割而去除。人工湿地处理是近年来迅速发展的生态污染处理技术,可处理多种工业废水和农业污水。人工湿地利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重作用实现对污水的净化,这种技术已经成为提高大型水体水质的有效方法。人工湿地对有机污染物有较强的降解能力,废水中的不溶性有机物通过沉淀、过滤作用,很快地被截留并被微生物利用;废水中可溶性有机物通过植物根系的吸附、吸收及代谢降解等过程被分解去除。随着处理过程的不断进行,湿地中的微生物也繁殖生长,通过对填料的定期更换及对植物的收割而将新生的有机体从湿地生态系统中去除。
3.6生态水体修复技术
河道生态修复的首要任务是水体水质的修复:一是控制污染物流入,增加水量,稀释污染物,输移污染物,提高水体的纳污能力,提高水环境容量和水环境承载能力。二是采取工程措施提高河道本身的自净能力和恢复水体水质,主要方法有:通过水利设施调控引入污染水域上游或者附近清洁水源的水进行冲刷、稀释污染河道,以改善河道水环境质量;加大河道的枯水期流量,增加河道的稀释能力。人工增氧的应急方法,对河道水环境的改善具有极其重要的作用。人工增氧能加快水体中溶解氧与污染物质之间的氧化还原反应速度,提高水体中好氧微生物的活性,加快有机污染物的降解速度。
结束语
总之,生态修复是一项复杂的系统工程,必须依靠自然的自我修复能力,并辅以适当的人工措施,才能恢复河道生态系统的功能,恢复河道的生机与活力,使河道成为水量充足、水质良好、生物多样的良性可循环生态系统。
参考文献
[1]刘小梅.现代城市河道生态修复方法与实践[J].山西水利科技,2010,(04).
[2]夏振尧,许文年,戴爱方喜,等.城市内河滨水堤岸生态修复技术探讨[J].中国水土保持,2005.
关键词:生态环境;生态修复;环境指数
1 引言
随着地球人口数量的增加和经济的持续增长,生态环境所承受的压力与日俱增。受到传统工业发展方式的制约以及城市化进程、人口膨胀带来的生存压力,当前的生态环境遭到了严重的破坏,无论是水源、土地还是大气都受到了严重的影响,在某些地区甚至出现了生态环境恶化带来的反噬现象。基于这一现状,人类要想继续在地球上生存和发展,就必须采取必要的生态修复措施,对现有生态环境进行修复。对于我国而言,为了发展经济而对资源进行的掠夺性开采,对生态环境已经造成了极其严重的伤害。要想实现经济和环境的可持续发展、人与自然的和谐相处,就要对目前的生态环境进行积极修复。
2 生态修复的概念和种类分析
广义上讲,环境是人以外的一切事物的总和,如现代人居环境即为广义的环境概念;狭义上讲,环境是影响有机体生长、发展和生存的外界物理条件的总和。生态系统简称生态,是有生命的主体(包括人类)与无生命的客体的总和。研究有机生命体与无机环境关系的科学称为生态学,研究生命体以外的无机环境的科学称为环境学。生态修复的研究与实践离不开环境学和生态学,而后者尤为重要。
对于当前的生态环境而言,所谓生态修复就是采取相应的干预手段,对已经遭到破坏的生态环境进行适度修复,尽可能地恢复生态环境本来的面貌和功能,使生态环境恶化的趋势得以缓解。目前生态修复主要集中在三个生态领域,首先,生态修复集中在水源生态领域,水资源是人类生产生活的最关键资源,因而水资源的修复是生态环境修复的头等大事。其次,生态修复集中在土地生态领域,土地资源是人类生存的基本资料和劳动对象,由于矿产开采和滥砍滥伐导致的土地污染必须得到整治。再次,生态修复集中在大气生态领域,大气环境的状态和变化,时时处处影响到人类的活动与生存,当前我国多地频繁爆发的雾霾天气就是大气污染的最鲜明的例子,这部分污染是关系城市居民身体健康的,因此生态修复的迫切性更加强烈。所以,我们应对生态修复有正确的认识,在生态环境治理中积极推动生态修复工程的进行,努力提高生态修复的质量,保证生态环境维持在稳定状态。
3 生态环境恶化造成的严重影响
通过长期的生态环境监测可以发现,在当前环境形势下开展生态修复已经刻不容缓,原因在于我国长期的经济发展对环境造成了严重影响,生态环境恶化已经造成了严重的后果。
3.1 水资源受到了严重污染
水资源的污染是目前我国环境污染的首要问题,目前不管是长江、黄河等主要流域,还是其他细小支流,都受到了污染的威胁。由于水域周边许多工业企业排放的废水得不到有效处理就直接排入水体,从而使我国多地的水域都不同程度地受到了污染,严重的已经影响到了居民饮水安全,甚至对城市的经济发展造成了严重制约。
3.2 土地污染长期得不到解决
我国土地污染具体表现在矿产资源在长期开采中对地表植被破坏较大,滥砍滥伐使森林面积和数量锐减,许多地区水土流失严重,由此造成了山体滑坡、泥石流和地震等地质灾害频发,对当地的生产和经济造成较大影响。同时,矿产资源的开采多属于粗放式掠夺性开采,不但浪费了矿产资源,还对矿藏所在地的环境造成了永久性的伤害。
3.3 大气污染对城市造成致命的伤害
目前我国由于城市供暖、工矿企业生产、能源消耗、汽车尾气排放、城市道路扬尘等多种原因,使城市大气环境不断恶化,从而使臭氧层遭到破坏、酸雨频次增加,遇到冷热空气交汇时极易在城市上空产生雾霾天气,对城市交通和居民生活造成了严重影响和危害,对人民生命财产安全造成了威胁。因此,大气污染对城市造成的伤害必须引起人们足够的重视。
4 当前环境下生态修复的必要性
基于上述分析可知,目前环境下生态环境已经遭到了严重破坏,要想维持我国经济快速稳定健康发展,并实现人与环境和谐共生的局面,就必须利用生态修复手段对当前环境进行积极修复,以保证生态环境得以好转。因此在当前环境下进行生态修复是十分必要的。
4.1 经济发展的现实要求,需要对生态环境进行修复
目前我国经济发展已经开始积极转型,已经从过去单纯追求效益向多方面利益兼顾的方向发展,不但要实现经济效益,同时还重视社会效益和环境效益的和谐发展,在这种和谐发展的现实要求下,生态修复已经成为了必要选择,刻不容缓。
4.2 人与自然的严峻关系,需要对生态环境进行修复
从目前人与自然的关系来看,远远未达到和谐共生的程度,人类粗放式生产经营活动、对自然不计后果的掠夺和破坏已经使人类尝尽了自然带来的报复苦果。因此,基于人与自然严峻的关系,我们必须立即对生态环境进行修复,使人与自然的关系相对和谐,保证生态环境得到有效保护。
4.3 我国绿色发展战略的推进,需要对生态环境进行修复
为了实现经济持续健康稳定发展,并对生态环境进行有效利用,我国已制定了绿色发展战略,在这一战略政策的影响下,我们应该对生态环境进行积极修复,使生态环境成为经济发展的持续动力,使经济发展和生态环境实现和谐共存、相互促进、共同发展。
5 生态修复开展以来取得的积极效果
考虑到生态修复的必要性和迫切性,生态修复工作在我国已经得到了广泛开展,目前对水源、土地和大气的生态修复已经取得积极的进展和效果,保证了我国的生态环境得到了有效的修复。具体的修复效果主要表现在以下几个方面。
(1)水源生态修复使得水源得到净化,保障了居民饮水安全。目前我国水源生态修复的开展,如近年来积极推进的太湖、滇池、淮河等流域的水污染治理工程,卓有成效,使得我国江河湖泊的污染程度明显减轻,许多城市下大力气合理建设工业园区,将流域周边的严重污染企业迁走,对轻度污染企业实施限制排放,对城市中的河流、水域进行重点治理,保障了居民饮水安全的同时也提升了城市的形象。
(2)土地生态修复使得土地资源得到了有效利用,减少了次生灾害的发生。为了减少土地资源污染带来的次生灾害,我国对土地污染也进行了综合治理。不但规范了矿产开采和森林采伐业务,同时也优化了相关产业结构,从而使土地资源的重视程度得到了加强。从目前来看,土地生态修复有效减少了土地污染的发生,对减少水土流失、山体滑坡、泥石流和地震等次生灾害有重要作用。
(3)大气生态修复使得空气质量得到显著提升,减少了大气污染的危害。在大气生态修复方面,主要从以下几个方面采取了措施,首先是合理建设工业园区,将重污染企业迁出城区,同时积极推进传统产业尽快转型升级;其次是北方地区实现集中供暖,优化能源结构和布局,节约能源消耗,同时扩大清洁能源使用范围,减少污染排放;再次是优化城市交通,大力发展新能源汽车、全面开展机动车尾气治理、合理限行;以及推进园林城市和森林城市建设,扩大城市生态景观带、绿化带,减少城区地面,加强城市扬尘污染控制等。这几方面措施的采用,使得城市大气环境得到了明显改善,减少了大气污染的危害。
6 结语
在目前的环境下我们要想保证生态环境维持现有局面,不再恶化,以免对经济和社会造成较大影响,就要明确进行生态修复的必要性,就要在环境保护过程中,努力推进生态修复工作,使得我国的生态环境能够成为经济发展的有利因素,从根本上保证生态环境质量,为打造绿色生态新型城市和绿色生态发展战略的推进提供重要保证。
参考文献:
[1] 袁 雯,杨 凯,徐启新.城市化对上海河网结构和功能的发育影响[J].长江流域资源与环境,2005(2).
[2] 刘晓涛.城市河流治理规划若干问题的探讨[J].水利规划与设计,2001(3).
[3] 钟春欣,张 玮.基于河道治理的河流生态修复[J].水利水电科技进展,2004(3).
[4] 何 冰,高辉巧,夏旭东.城市河流及其生态治理规划研究[J].中国水土保持,2006(12).
关键词:水污染;植物修复;环境
中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2012)-04-0146-2
基金项目:新疆维吾尔自治区高校科研重点项目:“伊犁河流域土壤重金属环境地球化学基线研究”(课题编号:XJEDU2010157)
氮、磷等营养物质和有机污染是我国水污染的两个主要方面,我国经济建设和水利现代化进程快速发展,国家已经确立了本世纪末基本修复全国水生态环境的目标。而这一目标的实现,需要对现代生态修复技术的不断研究更新应用,完善水污染环境的治理工作。植物修复技术就是目前水污染治理中一项较为实用的技术,并且已经在我国的江、河、湖、海和水库等水污染环境治理中开始广泛应用。
1 植物修复技术
1.1 定义
植物修复技术是指通过绿色植物及其根际的土著微生物共同作用,实现对环境污染的清除,是目前一种较新的原位治理技术,其主要机理就是通过植物及其根际土著微生物的代谢活动来对环境中的污染物进行吸收、积累或者降解转化。
1.2 特点
植物修复技术相比于其他的水污染环境处理方法,主要有以下几方面的特点:
(1)植物修复技术能够在现场进行,这使得治理污染过程中的运输费用得以减少,同时降低了人类和污染物直接接触的机会。
(2)能够有效地处理水体中的有机污染物、重金属污染物和富营养化物质。
(3)可以使水体营养达到平衡,使水体的自净能力得到改善。
(4)具有较低的工程造价,耗能少甚至是不需要耗能。
(5)不需要在水体治理过程中加放药剂,防止了水体的二次污染。
1.3 植物修复技术类型
1.3.1 植物挥发 植物吸收一些容易挥发的污染物后会在表面组织中将污染物挥发掉。空气中的活性羟基可以将植物茎叶挥发出的物质分解掉。植物自身不能降解污染物质,而是将污染物所处的环境进行转移,减少污染物总量。
1.3.2 植物固定 植物在吸收有毒有害污染物后,可以将其汇聚在植物体内,比如根、茎、叶中,将污染物的活动性降低,防止其扩散到周围的水体中,也就是植物对污染物起固定作用。随着植物的死亡腐烂,这一部分被固定的污染物会被重新释放到自然环境中。
1.3.3 植物提取 植物根系可以从土壤中将有机或者重金属污染物转移到植物的地上部分,通常是指那些累积大于叶片干重0.01%的Cd或者0.1%的Cu、Zn、Pb、Co、Ni,或者1.0%的Mn植物。
1.3.4 植物降解 通过植物或植物与微生物对有机污染物进行降解。植物通过同化过程对污染物质进行降解,只是污染物的转换场所,并不对污染物进行存储固定,在植物死亡后,大部分污染物已经被降解为无毒性物质或无机物,可以有效地避免二次污染。
1.3.5 根系过滤 植物根系聚集着大量的微生物,特别是在距离跟表面1-3毫米的地方,这些微生物是没有种植过土壤的3-4倍。一些有机物能够结合植物使重金属的降解得到促进,还能使一些有机污染物矿化。
2 植物修复技术应用的要求
2.1 水环境的要求
2.1.1 水环境的条件 并不是说植物修复技术是万能的治理技术,其有着自身的适用性,该技术对水体的动力条件和水质现状都是有要求的。通常来说,植物修复技术在水流较缓的宽浅水体,不超过3m的水深中较为适用。另外,实践研究表明,水流的流速以及水力停留时间也影响着植物修复技术的运用。因为生物种群可以适应一定的环境胁迫,所以,植物修复技术对水质也有着一定的要求,污染高负荷的水环境不利于植物修复的进展。
2.1.2 水生植物的选型 水污染环境植物修复技术的核心是水生植物,水生植物不同会呈现不同的水体污染吸收能力和吸收效果,并且大型水生植物藻类的不同会使得抑制效应不同,对不同的水生植物藻类也使得同种水生植物的作用不同。而且,营养效率在过长的生物调控过程中较低。另外,分泌物浓度不同使得其对藻类的他感效果不同。因此,在水污染环境不同的治理情况下,对水生植物的选择非常重要。
2.1.3 护坡生态建设 在植物修复技术的使用中,江河湖库的护坡建设也对其效果有着很大的影响。一直以来,人们对于防洪、通航等这类河道自身的功能较为注重,所以我国许多地方的护坡建设中普遍使用混凝土材料护坡、衬砌河床、截弯取直的做法。然而,这些做法实际上对土壤和水体的关系产生了割裂,分离了生物环境,水系和土地及生物环境相分离,对自然环境的生态链产生了破坏,造成了生态环境的不和谐。护坡生态建设对生态修复有很好的效果,主要是在对初期坡面稳定和坡面植被保绿保活有所保证的基础上,遵循自然规律,通过人为手段使坡面植被群落的演替速度加快,将坡面与当地生态环境相互融合。护坡生态建设具有抗蚀、保水、增加截流面源以及坡面强度等功能,提供给植物足够的生长养分和良好的生长环境。
2.1.4 资金投入 在污染问题的治理中,资金投入始终是个大问题,植物修复技术也是这样。第一,植物修复技术自身的特点原因使得这是一个长期漫长的过程,在技术开始阶段的资金投入可能不是最大的,但之后的技术、管理、维护等方面需要资金不断投入。第二,在我国的社会经济发展过程中,经济效益是每个工程都要首先考虑的,在污染治理时,首先想的是少投入、快见效、实用性强的处理技术,对环境可持续发展有所忽略。第三,国家在筹措生态资金时,实施了一些必要的鼓励政策,但是其效果并不是很好。
不难看出,水污染中植物修复技术的使用受资金的制约,资金的保障是植物修复技术实施的关键。
2.2 植物修复技术的要求
2.2.1 植物修复技术的关键性研究 对不同类型植物去除不同污染物的基础性研究是使植物修复技术优势充分发挥的关键,可以对水生植物的优化选择因地制宜,发展为一个完善的修复系统。并且在污染物被水生植物所吸收的最佳时期,人工收割及时进行,达到永久去除污染物的目的。我国在这方面相较于发达国家仍具有一定的落后性,所以,对关键技术的基础性研究加强是非常重要的。
2.2.2 培养复合型人才 植物修复技术是一项较为复杂的学科,它涉及到多个学科,比如生物学科、环境学科、景观学、现代水利工程学、生态学等,作为一门新兴技术,它对于人才素质有着很高的要求。特别对于我国来说,地域广阔,水域环境有着极大的不同,使用植物修复技术对水污染进行处理,对这类人才的需求更是非常迫切。目前来说,这方面人才的培养还是很薄弱的,对我国植物修复技术的使用有着一定的制约。
2.2.3 水环境的生态管理 当今社会,生态化成为了发展的一种自然趋势,在管理上,生态化管理也成为了一种发展方向。虽然目前其机制还没有成熟,也没有可以借鉴和采用的固定模式,但相比于其他的管理,其具有自身的特点:第一,水体完整的生态保护一定要对有效性、持续性和整体目标进行强调。第二,执行时,水环境管理人员要有敏锐的洞察力并且受过专业的培训,这才能在执行上给予其足够的权利。第三,生态管理中,要对基本流量、水质和水体自身的生态现状有所兼顾。提高水环境生态管理的宣传力度,使民间企业能够积极参与进来,并且对公众参与水环境生态保护活动进行推动。利用这些措施,对环境生态保护管理僵化的情况进行改善,为环境问题提供政策决策依据。
3 结语
水作为人类生存的根本物质基础,其污染问题对人类生存发展有着重要影响,对水污染问题的解决是当前社会重点关注的话题。植物修复技术作为一项新兴技术,以其效果好、投资少、管理维护方便的优点,在水污染环境处理中有着广泛应用。
参考文献
[1] 冯杏彪,蒋韬,刘滨东,等.污染水体的植物修复技术应用[J].科技致富向导,2011,(18).
[2] 刘音,张升堂.被污染水体的植物修复技术研究进展[J].安徽农业科学,2009,(15).