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生态修复技术论文赏析八篇

发布时间:2022-07-30 22:18:18

生态修复技术论文

第1篇

【关键词】环境问题;生态环境;修复;发展

随着地球人口的不断增加和工农业发展速度的日益加快,全球各地的环境问题越来越突出。自从工业革命胜利以来,生产力的提高促使了人们对自然资源需求水平的提升、生产强度的增大。在这种基础上,有毒、有害物质不断的输入到环境之中,远远超过了环境的自净能力而导致了严重的环境污染问题。为了有效解决人类面临的这种重大问题,有关工作人士对大气污染、地表水污染的研究不断深入,且已经取得了一定的研究成绩。生态环境修复就是基于这种时代背景下产生的一种环境修复新技术,在基于原有修复基础上延伸形成的生态修复手段。

1.生态环境修复概述

目前,我国已经进入了工农业发展的重要时期,社会经济的和谐发展已成为党中央和政府高度高度关注的重大问题。在全面建设小康社会的时代背景下,使得社会、经济和文化等方面的全方位、全面性的工作模式,这也为生态环境保护问题奠定了坚实的基础。

1.1生态环境修复概念

生态环境修复是基于生物修复基础上实施的一种修复新技术,是正在发展的一种新技术。生态环境修复技术也被广泛的称之为生态修复,在目前被广泛认同的一种生物修复定义主要指的是利用微生物的催化降解有机污染物,从而使得修复被污染的环境或者消除环境中所含有的污染物问题,是一个受控或者自发性的过程,这也是目前我们常说的狭义定义。

1.2生态环境修复特点

从当前环境污染现状进行分析,环境污染问题是一个普遍性、隐蔽性、累积性、滞后性以及难以治理特点的问题,其修复周期与大气、地表水污染有着密切的关系。这一问题截至目前已成为环境科学工作人员研究最多的课题之一,同时也是一个世界性难题。虽然人们目前已经在污染土壤和地下水物理修复、化学修复、生物修复领域取得了长足进展,但是其中存在的问题还是较为普遍,这些修复方法在应用的同时往往会对地下水、土壤结构造成二次污染,不仅使得污染面积扩大,甚至是形成累积污染。为此,在近年来的环境污染问题研究中,逐渐形成了生态修复这一新技术,这一技术的应用中除了微生物修复之外,还具备着植物修复、动植物修复乃至酶学修复等方式的出现,赋予了生物修复广泛的内涵,即生物修复是指利用细菌、真菌以及其他微生物进行分解,然后改变土壤、水质金属活性在环境中结合态,通过改变污染物的化学或者物理特性来改变环境中的迁移、转化和降解速率,是目前使用最广、最多以及最有效的环境修复技术。

1.3生态环境修复技术的构成

从修复原理的角度对这一问题进行分析,这一技术是一个集物理修复、化学修复和生物修复为一体的环境修复技术,是在充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素,根据污染物的理性性质,通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应,使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常,为了节省环境治理的成本,物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段,近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子,还是工程措施,对于修复生物的生命活动来说,是非常重要的影响要素。

物理与化学修复措施与生物修复的结合,是生态修复必不可少的构成要素,其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中,把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来,才能形成有效的生态修复技术。

1.4植物修复—生态修复的基本形式

植物修复这一概念大约是1980年代前期提出来的,其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。

目前,植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面,如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化;池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化;污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。

在污染环境治理中,从形式上来看,似乎主要是植物在起作用,但实际上植物修复过程中,往往是植物、根系分泌物、根际圈微生物、根际圈土壤物理和化学因素(这些因素可以部分人为调控)等在共同起作用。因而,总的来说,植物修复几乎包括了生态修复的所有机制,是生态修复的基本形式。

1.5污染环境修复标准—生态修复评判基础

污染环境修复标准是指呗技术和法规所确定、确立的环境清洁水平,通过生态修复或利用各种清洁技术手段,使环境中污染物的浓度降低到对人体健康和生态系统不构成威胁的、技术和法规可接受的水平。

近年来,污染环境的修复一直是热点领域。然而,污染环境修复标准的制定远远落后于修复方法的研究,这就很难说清楚环境修复到什么程度才可以认为是清洁的。

在世界范围内,污染土壤修复标准是一个较新的领域,一些发达国家也是刚刚制定玩土壤修复标准。从总体上来看,各国土壤环境质量标准的建立工作,均大大滞后于其大气、水环境质量标准的建立工作;各国污染土壤修复标准的建立工作,又大大滞后于去土壤环境质量标准的监理工作。

2.可持续发展途径的生态修复前景

目前,实施可持续发展的必然途径是实现生态文明,因为在生态环境的基本思想中,生态文明就是以实现人与自然的和谐发展为宗旨,强调人类与自然环境的共同发展,在维持自然界再生产的基础上进行经济再生产。国家制定可持续发展战略,是以物质体系为出发点,一定的物质体系基础,决定了中国可持续发展的纲领、战略与对策。在这种条件背景下,正是基于可持续发展观念以上的特点,生态环境修复理论主张把人的角色从自然共同体的征服者改变成共同体的普通一员,强调生态系统是一个由相互依赖的各个部分组成的统一体的,在修复的过程中充分的利用原有修复技术,并在此基础上不断深入改造,并将它们有机的结合起来,使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时,也有利于污染物的去除或转化,将极大地提高生物修复或植物修复的效率,这一点对于生态修复来说是至关重要的。

3.结束语

总而言之,人类赖以生存、生产的生态环境在现阶段虽然还面临着许多问题,而且也有部分问题是目前难以克服和解决的,但是作为社会活动的主体,人类势必在关注自身发展的同时,也应该密切关注生态环境保护的可持续发展,使得生态环境修复的可持续发展能够在人类社会发展的限度内合理运行,为合理、科学的解决环境问题奠定扎实的基础。

【参考文献】

第2篇

关键词:河流;生态修复;技术

中图分类号:S891+.5 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)18-0159-01

在我国现阶段,河流修复技术的关键就是生态修复技术,是实现人与自然和谐相处的主要途径。生态修复技术主要是通过物资循环规律及自然界的净化能力等对污染水进行治理,这种治理方式具有良好的生态效果,而且其成本低,不需要能耗,而且容易被开发。因此,加强城市河流生态修复技术是非常重要的。

1 河流生态修复的原则

1.1 遵循自然生态原则

河流生态修复工作主要对河道生态系统的自我调节能力进行分析,全面遵循其发展规律,对河流资源进行合理利用,全面建立人与自然和谐发展的生态体系,促进河流系统的快速发展。

1.2 可持续性原则

河流修复过程中应该系统、全面的对各项修复方案进行分析,并且对各个措施的使用条件、有效性、抗风性、经济性等进行探讨,保证河流生态修复工作的正常进行[1]。

1.3 景观和谐性原则

针对现阶段河流景观的宏观概念进行分析,结合河道污染及城市经济的具体情况,进行科学合理的规划设计,全面优化影响河流修复的各个因素,有效的实现净化、治理、修复与景观系统优化的共同目标。

1.4 综合效益最大化原则

河流生态修复过程中应该从流域系统进行分析。将前期、过程及后期利益有效的进行融合,并且将效益进行比较,提高河流修复效益,并且有效的实现环境、经济及社会综合效益的最大化。

2 河流生态修复技术与方法

2.1 恢复河流自然蜿蜒特性

通常情况下,天然河流都具有蜿蜒曲折的特征,因此,才会出现浅滩、沼泽、急流和河湾等情况,为水中生物提供良好的栖息场所。但是,随着航运及泄洪的不断发展,强行通过人为因素将河流修整成直道,严重影响河流的自然形态,导致河流缺乏生物多样化的特征。因此,在河流生态修复过程中,应该根据河流的自然规律,保证其蜿蜒曲折的特征[2]。还可以根据其实际情况建造弯曲的水塘及水路,保证河流水环境符合自然生态标准。

2.2 生态护岸技术

生态护岸是一种将治水与生态环境相结合的新型护岸方式。主要利用多孔环保混凝土、木材、石块和自然材质制造而成的亲水性良好的施工材料,用于修筑河流沿岸,有效的加固堤岸,避免水土污染及流失,提高动植物的多样性,美化河流周围环境。生态护岸集自净效应、景观效应、生态效应及防洪效应于一体,促进护岸工程的快速发展。因为,防止河岸坍塌的主要措施就是生态护岸,还具有土壤与河水两者相互渗透的效果,有效的加强河流的自净能力,促进河流生态系统的快速发展。

2.3 改善水质

河流生态修复的重点工作就是改善水质状况。通常有生态与生物相结合方法、化学化、物理法,其中生态与生物相结合方法是最常用、最广泛、最普遍的方法,主要有生物膜技术、生物浮岛技术和人工湿地技术等。

①生物膜技术。生物膜法的主要作用就是通过河床上依附的生物进行过滤及进化。人工填充载体或者填料,提供给细菌絮凝生长,从而形成生物膜,载体与滤料的表面积表面积比较大,微生物具有数量大、种类多,有效的加强河流的自净能力。

②生态浮岛技术。生物浮岛水质具有富营养化,主要是利用生态工学原理,对水中的磷、氮、COD等元素进行降解,其可以有效的提高水的透明度,并且改善水体的质量,抑制藻类生长具有很好的作用。生态浮岛净化水质的主要作用就是充分的利用植物,植物根系具有良好的吸收富营养化物质的作用,如,有机物、氨氮、总磷等,充分转移水质中的营养,避免河流水体因为自循环不足及封闭导致的富营养化、腥臭状态[3]。

③人工湿地技术。人工湿地技术的主要作用就是对污水进行处理,在具有一定坡度及长宽比的洼地中,使用填料与土壤进行混合,并形成填料床,使污水在床体表面或者床体缝隙中自由流动,并且在床体表面种植经济价值好、美观、生长周期长、抗水性强、成活率高及性能良好的水生植物。

具有良好的污水处理效果,具有良好的社会效益、经济效益及环境效益。

2.4 河流生态景观建设

河流生态修复过程就是河流生态景观的建设,除了恢复退化的生态环境及改善水质环境,还应该使河流实际状态接近自然环境,充分的体现河流美学价值,充分挖掘城市河流的美学价值。

在河流生态修复时,还可以为人们提供一片休息娱乐的场所。

3 河道生态修复技术展望

随着社会经济的快速发展,河流生态修复技术已经得到了快速发展,具有良好的效果。其中主要包括对修复对象进行研究及分析,对其理论性质进行深入的分析。整个过程经历了由简单到复杂、由河流自身的实际状况到修复结构功能,从单一、小尺度的修复技术到多学科、整个区域的、大层次的、多方面相结合的过程。在河流生态修复在发展过程中,应该以综合性的修复技术为发展的主要目标。本文就以下几个方面对河道生态修复技术展望进行分析。

3.1 制定完整的相关技术规范

在我国现阶段,河流生态修复技术还没有完善的规范。因此,在进行河流进行修复过程中,没有相关规范及标准作参考,加大了河流工程的修复难度。根据河流生态修复过程中的各个环节应该制定健全的规范制度及执行标准,才能促进河流生态系统的快速发展。

3.2 确定效果出现的具体时间

在河流生态修复之后,短期内不能充分体现其效果,有的河流由于被严重污染,或者水质出现问题,经过一段时间后才能体现其效果。由于河流生态修复不能快速的取得良好的效果,因此,使用生态修复技术是否具有效果是无从知道的,因此,应该制定一定的评价标准及体系,对修复结果进行检测。

3.3 讲求综合性修复的研究

仅仅只考虑单一的生态修复技术不能适应现阶段河流的快速发展。现阶段,应该紧跟时代的发展,充分考虑河流的整体性,其主要包括河流实际情况及周围环境。同时,应该使用多个方面的学科知识,有效的完善河流生态修复理论,有效的提高河流生态修复效果[4]。

3.4 水生植物的优化配置

如何有效提高河流净化效果,选择水生植物是非常重要的,针对水生植物中具有抗性的进行分析与研究,并将其进行分类,对症下药,才能有效的提高河流的净化效果。

4 结 语

河流作为城市生态环境系统的重要组成部分,促进城市快速发展的关键就是生态系统的受损情况。在河流生态修复过程中,应该恢复河流自然蜿蜒特性、加强生态护岸技术、改善水质及加强河流生态景观建设,严格遵循综合效益、景观和谐性、可持续性、自然生态的原则,促进城市生态稳定发展。

参考文献:

[1] 崔宗昌,翟付顺,张秀省,等.浅谈城市河流生态修复理念与技术[J].聊城 大学学报(自然科学版),2011,(3).

[2] 赵楠,张睿,尚磊.河流生态修复的研究内容和理论技术[J].河南水利与 南水北调,2010,(5).

第3篇

关键词:生态环境可持续发展环境修复

随着地球上人口的剧增和工农业生产的迅速发展,特别是工业革命以来,人类对自然资源需求水平不断提高,生产强度日益加大,有毒、有害废气物质不断的输入环境,远远超过了环境的自净能力而导致环境污染日益严重。为了解决人类面临的这个重大问题,对于大气污染和地表水污染之力的研究已十分广泛,许多技术已相当成熟并被广泛应用。

对于污染土壤及地下水的之力来说,由于其具有隐蔽性、滞后性、累积性以及难治理和修复周期长等区别与大气和地表水体污染的特点,其修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域,同时也是世界性难题。虽然人们已在污染土壤及地下水物理修复和化学修复领域进行了有益探索,形成了一些实用技术,但这些修复方法往往会破坏场地结构、造成二次污染,对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤甚至难以应用。为此,近年来,人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上,进一步提出了生态修复的理念,并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索,试图以生态学的原理和方法,在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展,从而达到可持续发展。

一、生物修复—生态修复的基础

生物修复是对污染环境实施修复、之力的最为重要的技术之一,是正在发展中的技术,是生态修复的基础。

目前被广泛认同的生物修复定义,是指微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程,这是狭义的定义。

除了微生物修复外,植物修复、动物修复乃至酶学修复等方式的出现,赋予了生物修复更广泛的内涵,即生物修复是指利用细菌和真菌等微生物、蚯蚓等动物以及水生藻类、陆生植物,甚至酶及分泌物等的代谢活性降解、减轻有机污染物的毒性,改变重金属的活性或在环境中结合态,通过改变污染物的化学或物理特性二影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。

目前使用最广、最有效的生物修复技术仍是微生物修复。

二、物理与化学修复—生态修复的构成要素

从修复原理来看,物理修复与化学修复是指充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素,根据污染物的理性性质,通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应,使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常,为了节省环境治理的成本,物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段,近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子,还是工程措施,对于修复生物的生命活动来说,是非常重要的影响要素。若将它们有机的结合起来,使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时,也有利于污染物的去除或转化,将极大地提高生物修复或植物修复的效率,这一点对于生态修复来说是至关重要的。

物理与化学修复措施与生物修复的结合,是生态修复必不可少的构成要素,其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中,把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来,才能形成有效的生态修复技术。

三、植物修复—生态修复的基本形式

植物修复这一概念大约是年代前期提出来的,其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。

目前,植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面,如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化;池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化;污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。

在污染环境治理中,从形式上来看,似乎主要是植物在起作用,但实际上植物修复过程中,往往是植物、根系分泌物、根际圈微生物、根际圈土壤物理和化学因素(这些因素可以部分人为调控)等在共同起作用。因而,总的来说,植物修复几乎包括了生态修复的所有机制,是生态修复的基本形式。

摘要近年来,人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上,进一步提出了生态修复的理念,并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索,试图以生态学的原理和方法,在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展,从而达到可持续发展……

关键词生态环境可持续发展环境修复

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随着地球上人口的剧增和工农业生产的迅速发展,特别是工业革命以来,人类对自然资源需求水平不断提高,生产强度日益加大,有毒、有害废气物质不断的输入环境,远远超过了环境的自净能力而导致环境污染日益严重。为了解决人类面临的这个重大问题,对于大气污染和地表水污染之力的研究已十分广泛,许多技术已相当成熟并被广泛应用。

对于污染土壤及地下水的之力来说,由于其具有隐蔽性、滞后性、累积性以及难治理和修复周期长等区别与大气和地表水体污染的特点,其修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域,同时也是世界性难题。虽然人们已在污染土壤及地下水物理修复和化学修复领域进行了有益探索,形成了一些实用技术,但这些修复方法往往会破坏场地结构、造成二次污染,对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤甚至难以应用。为此,近年来,人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上,进一步提出了生态修复的理念,并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索,试图以生态学的原理和方法,在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展,从而达到可持续发展。

一、生物修复—生态修复的基础

生物修复是对污染环境实施修复、之力的最为重要的技术之一,是正在发展中的技术,是生态修复的基础。

目前被广泛认同的生物修复定义,是指微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程,这是狭义的定义。

除了微生物修复外,植物修复、动物修复乃至酶学修复等方式的出现,赋予了生物修复更广泛的内涵,即生物修复是指利用细菌和真菌等微生物、蚯蚓等动物以及水生藻类、陆生植物,甚至酶及分泌物等的代谢活性降解、减轻有机污染物的毒性,改变重金属的活性或在环境中结合态,通过改变污染物的化学或物理特性二影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。

目前使用最广、最有效的生物修复技术仍是微生物修复。

二、物理与化学修复—生态修复的构成要素

从修复原理来看,物理修复与化学修复是指充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素,根据污染物的理性性质,通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应,使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常,为了节省环境治理的成本,物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段,近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子,还是工程措施,对于修复生物的生命活动来说,是非常重要的影响要素。若将它们有机的结合起来,使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时,也有利于污染物的去除或转化,将极大地提高生物修复或植物修复的效率,这一点对于生态修复来说是至关重要的。

物理与化学修复措施与生物修复的结合,是生态修复必不可少的构成要素,其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中,把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来,才能形成有效的生态修复技术。

三、植物修复—生态修复的基本形式

植物修复这一概念大约是年代前期提出来的,其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。

目前,植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面,如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化;池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化;污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。

第4篇

开拓创新,首推生态毒理学五大原理

在人类几百万年的历史进程中,环境对开创人类文明和进步发挥着巨大作用。大气、水、土壤,江河、湖泊、湿地、农田、草原,都是人类得以生存的物质基础;而森林、矿藏等资源又为人类的不断发展提供物质,最终创造了地球上的人类文明。但是,人类在开发利用环境资源的同时,也对自己的生存环境造成了很大的破坏,产生了一系列的生态环境问题。近年来,随着经济和社会的迅猛发展,环境污染问题日益严重。

生态毒理学是环境生物学的一个分支。它研究有毒物质进入环境对组成生态系统的生物种群和生物群落所产生的生态毒理效应及其机理。环境污染问题出现后,促使传统的毒理学从研究毒物对生物个体所产生的效应扩大到研究毒物对生物群体所产生的效应。在此基础上,法国学者R.特吕豪特于1969年提出了生态毒理学的概念。

周启星教授对生态毒理学理论的最大贡献,是总结、归纳并提出了生态毒理学的五大基本原理:(一)环境毒物的剂量-效应关系原理;(二)环境毒物的结构-活性相关原理;(三)毒理作用的多层次效应原理;(四)毒理生态动力学原理;(五)环境毒物的生态适应性原理。以上五大基本原理的提出,对于深化生态毒理学研究以及在环境保护领域的多层次应用,产生了积极而广泛的影响。

在生态毒理学领域,尤其是近年来周启星教授等在石墨烯的健康与生态系统风险理论研究方面取得了重大突破,其研究结果被国际著名刊物《Chemical Reviews》刊出,此研究结果堪称为国际环境界的一项重大进展。

周启星教授通过对金属-金属、金属-有机、有机-有机等污染物之间复合生态毒理效应及其微观机理系统而深入的实验研究,不仅阐明了复合污染生态效应与污染物之间的复杂定量关系,还创造性地提出了联合效应广义理论:复合污染生态效应决定于污染物暴露的浓度组合关系而非其本身的理化性质;它不仅与生物种和生态系统类型有关,还与其作用的生物部位有关;复合污染生态效应是矢量而不是标量,它不仅存在“毒性倍增”机制,还会发生“危害延时”和“危害增时”风险。在此理论指导下,他还进一步归纳出“互作态”的新概念并赋予定量化内涵与定义,并通过实验修

正了教科书中一直沿用的“协同作用”和“拮抗作用”原有定义中不完整甚至错误的提法,并得到有关方面认可。

周启星教授还首次从理论上提出未污染区也有存在超积累植物的可能性,并以沈阳未污染区40科160种农田杂草为筛选对象进行系统的室外盆栽试验,首次发现并报道了龙葵(Solanum nigrum)、球果蔊菜(Rorippa gobosa Turcz. Thell.)和紫茉莉(Mirabilis jalapa L)为镉超积累植物,从而证实了这一理论的正确性和方法的先进性,这在重金属污染土壤植物修复以及生态修复理论上是一个较大的突破;在此基础上,周启星教授还成功地进行了污染土壤植物修复的实际应用,并对其超积累机理进行了深入研究,取得了重要进展。

在实践上,周启星教授以重金属污染土壤植物修复为重点目标,兼顾农药、石油烃和多环芳烃等有机污染土壤的修复,对镉超积累杂草进行其技术性能的多方挖掘和强化。为了解决生物量处理这一世界性难题,周启星教授率先开展了超积累花卉的系统筛选,首次发现紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)为镉超积累植物。以根际圈理论为指导,较为系统地开展污染排异型杂草植物筛选研究,首次发现月见草(Oenothera biennis L.)为镉和铜污染排异型植物。这些重要工作和重大科学发现,为形成具有我国自主知识产权的基于植物修复的生态修复技术体系和开展环境调控实践奠定了基础,而且对于污染生态修复这一新的学科生长点的形成与发展具有巨大的科学价值。尤其是他领衔所著的《污染土壤修复原理与方法》,作为国际上迄今为止系统论述污染土壤修复基本原理并全面介绍相关方法及其进展的学术著作,已对该领域的科研和教学产生了广泛影响。

亲力亲为,为生态环保鼓与呼

在从事科学研究的同时,周启星教授还积极投身到生态环境的保护中去,为生态环境保护鼓与呼。他成功组织了三届污染生态学国际会议、五届全国污染生态学学术研讨会等学术会议;还成功地组织了“污染土壤修复与生态安全”第212次香山科学会议。此外,他还提出了“东北老工业基地环境污染形成机理与生态修复”和“环渤海地区复合污染、生态退化及其控制原理”的973项目建议,并得到了业界的广泛认可和有关方面的批准。

第5篇

关键词:生态修复;词语;辨析

水土保持是一门涉及自然科学、技术科学和社会科学的高度综合性学科,与水文学、植物学、地质学、土壤学、气象学、环境学、农学、林学、信息学、社会学等各种专业学科有着千丝万缕的联系。水土保持是生态建设的主体,由于社会环境对水保工作要求的严肃性、复杂性、紧迫性,传统的水保治理摸式正受到冲击,新时期水保工作的重点逐步转移到以人工治理与生态自我修复相结合的现代水土保持模式上来。水土保持生态自我修复,其根本目的是要达到人与自能和诣共处,实现传统水土保持向现代水土保持观念的转变。生态修复作为一门新的边缘学科,其内容十分广泛,有许多关于生态修复方面的新名词、术语、观念、思想、理论正在生态建设领域得到普及和应用,使生态建设科学体系日趋完善,了解一些生态修复方面的名词、术语及它们之间的辩证关系,对于开展生态修复工作意义重大。

1生态修复、生态恢复、生态重建

生态修复是根据人与自然以及经济社会与生态环境辩证关系的原理,采用人工治理与大自然自我修复相结合的方式对生态环境进行改造,恢复生态系统的生物多样性,达到人与自然和谐共处,推动整个社会走上生态发展、生活富裕、生态良好的文明发展之路的一项浩大的系统工程。生态修复涉及内容广泛,它需要生态水文学、植物地理学、资源生态学、森林园艺学、地质学、环保学、材料工程学、生物遗传学等相关学科共同参与、相互渗透。生态修复不仅是水土流失地区的重点工程,也是广大城市、农村河流、沙漠、森林、矿山、海洋等区域开展生态治理的重点,由于人们居住环境的空间性,其外延已扩展到对空气大气层污染的修复[1]。

生态恢复是指依靠大自然的自我修复能力和植物群落演替规律,以及生物界“物竞天择,适者生存”的原理,对某一生态区域采取简单的封禁措施,让该区域生态环境得到恢复和改善的进程,一般仅指恢复其天然植被和自然生态,其外延较小[2]。因此,应将生态修复与生态恢复区别开。

生态重建是生态建设的重要组成部分,一般指对遭受自然灾害和人为因素破坏的地区进行修复治理,使其恢复原貌和改善生态的生态活动。如对因战争、地震、洪涝、台风、滑坡、泥石流、海啸等天灾人祸而造成破坏的地区进行建设治理、环境改造和生态恢复。从某种程度而言,对一个地区进行生态移民和文化遗址的修复,也属于生态重建的范畴。

2生态环境、生活环境、自然环境

生态环境指由生物群落和非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的统一整体。主要或完全由自然因素组成,并对人类的生存和发展产生影响。保护和改善生态环境,才能改善人们的生活环境,提高生活质量。

生活环境指与人类生活密切相关的各种自然条件和社会条件的总体,由自然环境和社会环境中的物质环境构成。生态环境按是否经过人工改造来划分,可分为自然环境和人工环境。生态修复必须做到保护自然环境,创建良好的人工环境,又不能以损坏原有生态为代价[3]。

自然环境是各种天然因素的总体,由自然界中各种生物和非生物因素所组成。自然环境并不等同于生态环境。自然环境的外延比较广,但只有具有一定生态关系构成的系统整体才能称为生态环境,非生物因素构成的整体可以称为自然环境,不能叫做生态环境。因此,生态环境反是自然环境的一种,二者具有包含关系。

3生态移民、生存移民

生态移民是从保护生态脆弱区的生态环境出发,既考虑移民能脱贫奔小康,又考虑保护迁入地近期和中长期生态环境,同时还要保护迁入地原居民利益不受损害,属多目标移民。生存移民则着考虑增加移民经济收入、解决温饱,不太关注对迁入地生态环境短期和长期的损害,属于单目标移民。生存移民迁入地多居于未开垦的处女地或荒漠地区。

从改善生态脆弱地区的生态环境来看,应实行生态移民。对于环境恶劣、人烟稀少的地区,可以根据需要实行单一的生存移民,以开辟新的“生态家园”。无论何种移民方式,都应保护好当地动、植物资源,实现人与自然和谐共处。

4生物入侵、植物侵蚀

生物入侵指人类有意识或无意识引进外来生物品种和生物品种自然入类,对新生态系统物种及人在健康上带来威胁的生物侵害行为。它危胁本地的生物多样性,引起物种的消失和灭绝,破坏生态系统功能,造成生物污染,能压制和排挤本地种群,导致生物多样性消失。生物入侵已成为一种严重的自然灾害,必须严加预防和控制。

植物侵蚀指引种不良植物和品种或不良物种自然传播,而造成某一地区土壤结构层次和肥力受到破坏,植被受到影响,生态环境受到侵害的过程。相对于生物入侵,它的影响较小,但也不能忽视。

我国有1/2以上的外来入侵有害物种是由人为因素造成的。要防治生物入侵,必须加强执法监督,认真贯彻实施《植物检疫法》和《植物检疫条例》,做到防治结合,利用自然界植物“相生相克”的原理,充分利用生物修复技术制止生物入侵,如充分种植皇竹草就能大大减轻紫茎泽兰的入侵。

5生物圈、生物多样性、生态多样性

生物圈指地球上所有生命与其生存环境的整体,地球表面上到平流层、下到数十千米的地壳,形成一个有生物存在的包容层。它最显著的特征就是其整体性,即任何一个地方的生命体都不是孤立的,都与自然界的其他部分存在千丝万缕的联系。生物圈的另一个显著特征就是生物多样性。生物多样性即一个区域内生命形态的丰富程度,它包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态多样性3个层次。生物多样性是生命在其形成和发展过程中跟多种环境因素相作用的结果,是生态系统进化的体现,同时意味着生物种群在个体数量上的均衡分布。生态修复的目的就是要通过增加生态多样性以达到生物多样性。

6水华、赤潮、富营养化

赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌暴发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象,是水域荒漠化的体现。携带营养物质的泥沙进入水域或有机物附着在泥土中吸入水中,是形成赤潮的原因之一。赤潮是水域富营养化的特征之一。

富营养化是指由于大量含氮、磷生物营养物质的污水不断排入湖泊、河道、海湾等缓流水体,引起水体中藻类及浮游生物和绿色植物迅速繁殖,使水体透明度下降,溶解氧减少,水质恶化,鱼类及其他水生生物大量死亡的现象。水体发生富营养化现象时,随着藻类及浮游生物数量的不同,水体出现不同种类的颜色,如红色、蓝色、棕色、乳白色等。这种富营养化现象发生在江河湖泊叫做“水华”,发生在海洋则叫“赤潮”。

7绿色住区、绿色生态建筑

绿色住区是一个发展的、动态的多样化建筑结合体,是一个被赋予可持续发展设计思想和充满想念空间的生态概念,它是按照住宅周围的自然、人文环境,综合运用生态学、建筑学的基本原理以及现代科技手段,合理安排,组织建筑内外空间与系统内其他相关因素之间的关系,使其成为一个有机的统一体。绿色住区不是单纯的“住宅小区+周边绿化”模式,关键是住区内综合素质的提高。

绿色生态建筑也称可持续性建筑,是根据人与自然和谐的原理,在合理布局、科学论证、精心设计的基础上,在某一区域开发、建设的具有生态示范园区保护特生的生态范围或设施。生态建筑讲求材料的严格筛选、资源的精确配置和环境的合理布局。并不是一切新疑的、天然的和绿色的建筑就是生态建筑,苏州园林式的建筑,可以称得上典型的生态建筑。

8循环经济、可持续发展利用

循环经济是一个从德国引进的新的生态文化概念,是指由“资源—产品—废物”为特征的传统经济发展模式向以“资源—产品—再生资源”为特征的新发展模式转变的过程,它包含了人类发展观念的变革。循环经济已成为我国内地各省市身体力行实现资源可持续利用新发展观念的载体。利用循环经济理念,可以进行生态工程示范区试点,变废为宝,实现资源的循环再生利用。利用循环经济模式,可以治理水域的荒漠化问题,改善和利用水体富营养化状况,有效降解土壤中的有害物质成分,提高土壤有机质含量。进行资源再生利用的各地“种植—养殖—沼气—种植”等工程及小水电代燃料工程等,即是循环经济模式的应用。

9生物堤、城市森林、水下森林

按照生态修复的原则,在河岸营造乔灌木混交林带,形成生物堤坝。生物堤可以约束河道摆动,缓洪落淤,避免洪水冲淘,省工效宏。对于新型河道两岸的混凝土堤坝,可以按照“技术本土化”的要求,建造“绿化混凝土”即多孔混凝土,使树木通过这些孔隙进入土壤层,达到枝繁叶茂、连成一片,形成特殊的混凝土生物堤。

城市森林是一个由美国、加拿大生态学家提出的新的生态术语,它不同于山区、高海拔区域的天然林、原始林,是直接服务于城市、服务于人群,具有生命力的城市基础设施,是一个城市的建设理念和生态效益相结合的产物。城市森林建成后,可以维持大气圈的碳氧平衡,缓解城市尤其是象南京、武汉、重庆这类“火炉”城市的热岛效应。城市森林与郊区森林结合可形成完整的生态体系。

“水下森林”是一种新的生态修复手段,即在水面以下种树,以解决河道里黑臭问题。在水面下种植菹草等沉水植物能将河水变清50 cm,起到净化水质的作用。除了沉水植物外,也可以栽培一些浮游植物和挺水植物,适当放养一些鱼、蚌、螺蛳类水生动物,达到动植物和谐共生、净化水质,从根本上消除黑臭的目的。

10效益监测、预防监督

生态修复效益监测是全国水土保持监测工作的一项重要内容[4]。选择一些有代表性的试点区,通过科学监测,以“3s”技术和信息化手段了解和掌握生态自我修复的规律和效果,为建立生态自我修复效益评价指标体系奠定基础。

在开展水土保持开发建设项目监督执法的同时,各部门在机构、管理制度等方面,必须把生态修复纳入水保监督执法的日常工作,要有专门队伍和人员负责生态修复区的监督管护工作,充分发挥乡村管护人员的作用,加强对试点工程区的管理,加大执法力度。在生态修复过程中,效益监测和预防监督相辅相成,缺一不可。

11结语

当今时代,科学技术、新兴学科正以前所未有的速度和规模飞跃发展,增强了人类知识更新、改造自然的能力,给人类社会带来空前的繁荣,也为今后的进一步发展准备了必要的物质技术条件。随着生态修复工作在各地的迅速开展,将会有更多更先进的新技术、新工艺、新材料、新观念在实践中涌现。因此,在实际工作中应学会掌握和接受更丰富、更实用的新名词、术语,以指导生态修复领域各项工作的正常有序开展。

12参考文献

[1] 吴文卫,杨逢乐,赵祥华.污染水体生态修复的理论研究[j].江西农业学报,2008(9):138-140.

[2] 何发钧,徐洁,杨永辉,等.宁夏彭阳县土石质山区生态修复技术与效益分析[j].内蒙古农业科技,2005(s2):217-219,251.

第6篇

关键词:馆藏文物;文物修复;

中图分类号:G265 文章编号:1674-3520(2014)-11-00-01

一、什么是文物

所谓文物,是指历史遗留下来的在文化发展史上有价值的东西,如建筑、碑刻、工具、武器、生活器皿和各种艺术品。各类文物从不同的侧面反映了各个历史时期人类的社会活动、社会关系、意识形态以及利用自然、改造自然和当时生态环境的状况,具有很高的历史价值、科学价值、和艺术价值。中华民族在漫长的历史进程中,创造了丰富的科学文明和艺术文明。保存在地面上和地下的文物,不仅种类繁多,而且数量极其丰富。有宫殿、寺庙、石窟、遗址等。馆藏文物方面有金属器物、陶器、瓷器、漆器、木器、石器、玉器、纺织品、纸质文物等。这些都是我国古代劳动人民的伟大创造和智慧和结晶,是研究我国古代历史、文化艺术和科学技术发展的极其重要的实物资料。

二、馆藏文物的保护与修复

随着时间的流逝,各类文物都经受着不同程度的破坏和损害,如金属文物锈蚀、陶器、瓷器破碎,石雕残崩,木器和竹器干裂、皱缩,出土的纺织品、纸张文物腐朽。所有这些历史文物都要进行抢救和修复才能长期地保存下去,这就是文物保护工作的意义所在。意大利人布兰迪在他的《文物修复理论》一书中说道:“所谓修复,是为了维持某件物品物质性上的无欠缺性、为保证其文化价值的保全、保护而实施、处理的行为。” 我国的馆藏文物修复保护工作,是文物博物馆事业的一个重要组成部分,是文化遗产保护中不可缺少的一种技术手段,为了博物馆能办出高水平的展览,我们应当创造必要的条件和环境发展文物修复技术,不断提高业务水平。

三、怎样才能做好馆藏文物修复工作

文物的保护与修复是一项极具意义的工作,要做好这项工作,众所周知,首先要有正确的修复理念,其次是对文物的历史背景,和文物本身的各种信息进行深入的分析和研究,然后制定切实可行的修复方案,再进行实际的修复操作,最后要做好文物修复档案的整理记录。笔者认为其中最应该注意的几点如下:

第一,是对文物保护工作者的要求。一个合格的文保工作者要具有高度的责任心和使命感。文物是我国传统文化的载体和历史的见证,是我国重要的文化遗产和人类重要的文化财富。文物工作者在接触到文物时,要怀着对中华传统文化的敬仰,怀着对历史的敬畏心,谨慎再谨慎。另外,文物修复是一项高度专业化的技术,由于文物的受损情况千变万化,它要求修复人员要掌握各方面的知识,结合科学的保护措施,灵活运用。因此,文物保护工作者应具有历史学、考古学、美学、人类学、民俗、宗教等多方面的知识和修养,从社会科学和自然科学两方面充分了解和研究拟修复的文物,从自然环境、社会生活等方面去认识艺术,这是修复的基础。

第二,分析和研究是做好馆藏文物修复保护的重要前提。文物的不可再生性、多样性、时代性、和不可替代性的特点,决定了实施保护技术必须万分审慎。如果修复失当,破坏了文物身上的各种历史信息,文化信息,艺术信息,那将是无法挽回的遗憾。为了避免经验主义,以既定的模式干预文物,更为了杜绝文物越保越坏,错误地选择不当的理念、方法和材料,对文物今后的长期保存留下后患,我们必须以全面系统的分析和研究作为馆藏文物保护技术干预的前提和基础。要以可靠性、确定性、持久性的通用标准选择最佳保护方案,不是简单地只对文物表征进行观察,而应更深入了解文物各个方面,展开更深层次的探讨研究。

第三,要特别重视馆藏文物保护修复过程中的相关信息资料的记录存档。

文物保护修复档案作为文物保护修复工作中的第一手资料有着重要的意义,它不但记载了文物上的各种信息,而且还记录了保护修复工作的全过程。用科学的方法建立文物保护修复档案是文物保护修复工作的需要,也是保护非物质文化遗产的有效途径。

四、结语

笔者认为一切工作中决定成败最关键的因素是“人”,当一件文物拿在手上,如果对它没有清楚的认识,没有高度的责任心,很有可能好心办坏事,毁灭文物上的历史信息。所以在修复保护过程中,文物工作者应严格遵守“不改变现状”的原则,不能凭主观想象改变原物风貌。对于每件待修复的文物,都应该进行具体的分析研究,采用先进科技对文物进行全方位的分析,修复时尽量采用原有制作工艺和方法,不能轻易把不成熟的技术草率地应用在珍贵文物上。经过充分的研究和论证后,制定出最佳的修复方案。然后依照方案来操作,这样才能真正达到保护修复的目的,不给自己和历史留下遗憾。

参考文献:

第7篇

关键字:生态修复技术;园林艺术

中图分类号:TU986文献标识码: A

人类在社会发展的同时不断地对自然资源进行索取,最终导致了自然环境问题不断地发生,因而生态修复这一观点被大多数人提出,生态修复是运用各种科学技术对自然进行改造,从而达到自然环境的最佳状态,目前,我国已经将生态修复技术有机的运用到现代园林艺术中,借助两者的有机结合实现对自然的改善。本文就生态修复技术的原理和其在现代园林中的应用进行了详细的阐述并做出了具体的分析。

1.生态修复的含义

生态修复的含义是以自然环境的自助恢复为基础,借助一定的科学方法,将受到破坏的环境还原到最初的状态,并且保持可持续发展。生态恢复是以恢复自然环境和建立科学的规范为它的主要目标,具体涵盖的内容有以下几个方面:首先,在进行生态恢复的过程中,要保证自然生态系统的整体稳定性,在人类的正常使用情况下不破坏系统的正常发展。其次,要保证自然物种的多样性,确保系统的均衡,减少由于人类活动而对自然产生的影响,降低环境污染程度,最后,要对自然环境结构进行合理的规划,使其中的每种生物都可以得到合理的调配,并且保持其原有的风貌,避免出现环境衰退的问题发生。为了达到生态恢复的最终目标,即维持生态系统的均衡,相关的管理人员遵循科学的原则,秉承可持续发展的观念,使受到影响的生态环境得到有效的改善,并且在恢复的基础之上实现进一步的提升和发展。

2.生态系统重建的基本原理

在政府的相关园林管理人员对自然进行进一步的设计与规划时,往往需要遵循着生态修复的基本理念进行设计规划的构思,之后采用科学合理的生态修复的方法实现设计的实际执行。生态系统重建的原理主要由限制因子原理、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-基底理论等内容构成,在实际的设计规划中,这些内容往往在一定的程度上为生态系统的重建提供明确的目标。

在这些内容中,限制因子原理是旨在对生态修复的过程中应该找出所有因素中最为重要的原因,之后的设计与规划中药主要围绕着这个方面进行开展。其中生态系统的理论结构则是对结构是否能够充分利用有效空间进行约束,且在施工完成之后可有进行自主的运行,使之与自然环境无差异,不需要管理人员定期的进行管理和维护工作。而生态位理论指导生态适宜性原理则是指出要在收集足够的资料后对生物的生长环境进行细致的分析,然后再根据所掌握的信息进行动植物的合理选择。最后需要对植物的位置进行科学合理的安排,在这个过程之中,设计人员要充分的考虑到植物的实际生长状态,结合这些综合信息进行规划。在完成以上的基本内容之后,要确保规划是选取的物种的多样性,物种的品种越多则更加有利于保持该系统的稳定和均衡发展。以上的指导原则在生态系统的重建过程中都具备十分重要的指导性作用。

3.生态修复技术与现代园林设计

3.1现代园林中的植物设计规划

每个国家都有着不同的实际情况,面对不同的生态系统的环境,管理规划人员应该根据具体的要求进行园林植物的选择,其中主要的考虑因素包括其保持水土、抗污吸尘、耐贫瘠、抗病虫害、耐粗放管理、根系发达的基本功能,在现代园林的设计规划过程中应该将以上内容作为植物的考核内容,以此来选择最具备优势的植物。

在现代园林中的植物设计规划的过程中,不仅要考虑到选择的是否达到了资源的合理利用,还要考虑到其选择是否能够作为城市的欣赏物,对城市建筑艺术效果是否有所提高,而且能否有效的面对各种极端其后天气,在水土流失方法是方面是够可以发挥其基础作用。除了在生态修复技术时要进行仔细的思考,管理者还应该了解各种植物的生长条件,均衡考虑各种植物之间的关系,避免发生不同植物之间的竞争情况,从而达到对植物的合理规划和利用,最终实现稳定的生态系统的重建,实现生态技术和现代园林的有机结合,保证资源的合理使用。

3.2园林规划工程与生态修复的主要内容

现代园林植物可以实现自然生态系统的重建与恢复,其在土方工程、给排水工程、水景工程、园路工程这些内容中都发挥着十分重要的作用,具体的方法如下:

园林排水:现代园林中绿化部分的排水功能主要依靠地表排水和排水设备进行排水,在园林规划实施时,往往会结合地面的实际布局适当的设置排水沟,并且在其中种植大量的植物,一次来解决水流对地面的影响,降低水流的速度。为了有效的解决该问题,在设计施工是可以采用以下的方法:第一,从竖向设计角度考虑。应该选择铺地植物对地面进行保护;②在建筑项目具体施工时,在周围添加具有挡水功能的工具,使之在降低水流速度上发挥作用。

水景护坡:水景护坡是现代园林在生态恢复过程中通常采用的另外一种方式,其具体方发是在园林中添加具有可靠边岸的水面,运用驳岸和护坡对坡面实行保护,植物通常采用不同性能的植物进行栽培,减少水流对于坡面的损害程度,防止水流的慎入。

园路铺装:在对园林的路面进行设计时,其主要的目标就是采用各种有效的材料对路面进行保护,防止出现水土流失的情况,这是目前所有国家的研究方向,也是生态恢复的主要内容。

4.生态恢复园林的问题和趋势

4.1存在的问题

尽管我国在生态修复方面取得了更深层次的研究,但是从实际实行状况来看,我国依旧存在着很多的问题,首先是目前我国的研究水平依旧处于较小的研究规模,其研究成果是否能够在更加严厉的情况下进行实现是一个有待研究的问题,其次我国研究的局限性较大,研究方向主要是放在生态系统这一个学科之上,缺乏与其他相关科目的联系,学科之间的交叉性较其他国家较弱,最后是投资与成本的不对应关系上,研究人员不能够保证得到确切的结果,这些问题都是生态恢复在现代园林的实际实施中存在的主要问题

4.2未来发展趋势

目前,城镇的不断扩大与人口数量的增加给自然环境带来了十分严峻的挑战,政府必须使城市更加适合人们居住。因此,管理者应该对城市进行合理的园林规划,基础就是生态恢复技术的实施,在此过程中应该遵循科学的指导理念来对园林规划指明方向。目前,世界对于生态恢复的研究主要集中在土壤和水源的管理上,但是却没有意识到其在园林设计中的重要地位。现代园林生态修复技术的发展中心将会向以下几个方面进行转移,具体包括特殊生境条件下的园林植物景观的构建、人与自然和谐相处的功能性景观的营造、植物景观设计的中远期预测与养护细则和住区小环境的尺度化营造方法等内容。

结语:近年,在我国经济快速发展的阶段,我们对自然的索取量逐渐加大,致使发生了很多关于环境方面的问题,这种毫无节制的使用方式正在使人类的生活环境受到影响,生态问题已经成为了我国甚至全世界所面临的共同的挑战,为了解决这个重大的问题,生态修复技术则是最有效的解决方法,各国都应该将这种方法融入到现代的园林建设当中,从而发挥其重要的作用。

参考文献:

[1]黄玲.城市居住区铺装艺术调查与研究[J].山东林业科技,2009(4):7~69.

第8篇

滨水区是水陆生态交错带,具明显边缘效应,在抵御洪水、调节径流、保持水土、蓄洪抗旱、降解污染、净化水质等改善水域生态系统,调节微气候、提高区域内生物多样性、美化环境等优化水域环境方面及为水生动物提供栖息生存、繁衍生殖、索饵育肥、逃避敌害场所等都具有其它系统不可替代的作用[1-4],是城乡最富有魅力的界面,也是理想的生态走廊,还是城乡景观中最具表现力地带。但随着社会经济、工农业的发展、人类干扰活动的不断增强,以及对水资源利用强度的趋增和对滨水带的不合理利用,导致越来越多滨水区的环境容量和生态承载力不堪重负,滨水岸线侵蚀,水文条件变化,生境恶化,水域富营养化,滨水带退化,生物多样性下降,水岸生态系统良性循环破坏,景观美学价值降低[1],严重影响人们生活质量与健康水平。自20世纪70年代起,人们开始关注滨水带研究。滨水带生境、生物廊道、生态恢复成为改善滨水带生态系统结构和功能的必然选择,近年来更成为生态环境领域的研究热点和前沿,对于保障城乡生态健康与安全,促进城乡生态性和经济性协调发展具有重要意义。滨水景观植物群落生态修复不仅要从结构稳定性,同时也应从生态系统保育角度考虑,综合对滨水生境、生物廊道、岸坡种群等生态因子的影响,考虑其能否保持水岸生态系统的可持续性,能否保持景观的可协调性。因此,本文通过研究水岸生态系统的结构和功能特征,就退化滨水景观带植物群落重建与生态修复技术的研究现状,详细分析与讨论生境恢复、生物廊道恢复、景观格局美化、水岸生态系统结构与功能优化等,为滨水景观带植物群落生态修复集成技术研究提供理论依据和技术支撑。

1滨水带生态景观功能及退化原因

1.1滨水带生态环境功能

滨水带作为水生态系统的重要组成部分,是水、陆生态系统间的过渡区,同时,其本身也是一个生态系统——水岸生态系统,是地球生物圈中一种十分重要的生态过渡带,含有边界和梯度2个特点[5]。滨水带的环境功能主要包括:(1)对水、陆生态系统间的物流、能流、信息流和生物流发挥过滤器和屏障作用的缓冲带功能,调节微气候;(2)抵御洪水、调节径流、保持水土、蓄洪抗旱等防洪消浪功能;(3)提高生物多样性[6],为水生动植物提供栖息生存、繁衍生殖、索饵育肥、逃避敌害等栖息场所;(4)水、陆边界的特殊生境保护功能;(5)稳定护岸,控制土壤侵蚀的护岸功能[7]。

1.2滨水带经济美学价值

滨水空间是连接水域与陆域交界的特殊空间,通过合理处理两个界面,使之有机结合,维持滨水景观空间品质、提升滨水景观空间固有特色,形成滨水带独特的线型景观。滨水带经济美学价值主要包括:(1)水岸文化、水工美学等人文景观价值,丰富地域风貌;(2)优美的滨水景观空间给人们提供休闲、娱乐的空间,具较强的游憩功能;(3)经济价值明显,优美的自然景观成为城乡开发中的旅游等资源,促进城乡景观繁荣昌盛。1.3水岸生态系统退化原因退化生态系统是指生态系统的结构和功能可能在自然因素和人为干扰的作用下发生位移,位移的结果打破原有生态系统的平衡,使系统固有的功能遭到破坏或丧失,稳定性和生产力降低,抗干扰能力和平衡能力减弱[8]。水岸生态系统退化的主要表现是滨水带生态特征的变化,即滨水带生态过程及功能的削弱或失衡。导致滨水空间水岸生态系统退化的原因主要包括气候变化、生物入侵、混凝土直立式驳岸开发、植被消失、不合理水资源利用等。同时,随着经济发展,人类活动对滨水带的影响愈加广泛,大面积的驳岸工程、围网养殖、不合理的水利设施以及旅游业的过度发展[7],也使滨水带长期处于衰退过程,影响水岸生态系统良性循环。

2退化滨水空间生态修复技术研究现状

在可持续发展思想的指导下,生态系统健康学逐渐成为一门新兴学科[9],水岸生态系统的环境功能、生态功能、经济以及美学价值是否健全,是衡量滨水带水环境是否健康稳定的主要因素。2003年,Michael等[10]论述了水-陆交错带的作用和功能。完整的水岸生态系统有利于实现水、陆连通,促进水、陆系统之间的物质、能量流,保证水、陆生态系统健康和稳定。滨水带生态修复的理论基础是恢复生态学[1],即根据景观生态学原理,通过一定的生物、生态工程的技术与方法,依据人为设定的目标,使滨水带生态系统的结构、功能和生态学潜力尽可能地恢复到原有或更高的水平。滨水带的生态修复,通常采取四步曲,即生境恢复、生物廊道恢复、景观格局美化、水岸生态系统结构与功能优化(表1)。2.1生境恢复关键技术研究受水陆生态系统共同影响,滨水带形成独特的生境类型。发育良好的滨水带具有一定的结构,即水体-沼泽带-洲滩带-低湿地带-陆地[11](图1)。这种结构在自然条件下呈与水边平行的带状[12]。而退化滨水空间带来的却是生境破碎化,不仅使滨水生境面积减少,同时使各小生境间产生一定空间距离隔离。滨水带生境的消失和破碎是人类发展对生物多样性最严重、最直接的威胁。假设导致生态系统退化的压力只是暂时的,那部分丧失的生境和减少的种群是可以恢复的[13]。因此,滨水带生境恢复技术,为滨水带生态修复创造良好的生境条件,是退化滨水景观带植物群落生态恢复的前提。

2.1.1基底改良技术研究

为防洪防汛与经济开发,我国许多滨水带已被建立成近直立人工护岸、鱼塘滩地及农田,这对滨水带的基底结构造成严重破坏,且致风浪经护岸岩壁反射形成驻波,浪高增至两倍,更不利水生植物生长,导致植物对基底作用减弱,破坏程度进一步恶化。基底是水生植物扎根的基础,淤泥底质特征、有机质和营养盐限制等因素都会影响植物生长和群落结构。水岸带基底的突出特点是水分多,土壤肥力较高,空气湿度也较高[14]。(1)深槽-浅滩序列技术。自然滨水的水系纵断面可表现为深浅交替的凹岸和凸岸,也就是河道、湖泊内的深槽与浅滩。浅滩增加的紊动促进水流加强充氧外,其凸段底层也成为很多水生无脊椎动物的主要栖息地,是鱼类觅食的场所和保护区;深槽还是鱼类的保护区和缓慢释放到水体的有机物的储存区[15]。由于深槽和浅滩可产生急流、缓流等多种水流条件,同时适合不同生物发育和生长需求,而形成丰富的生物群落。因此,创建交替出现的深槽和浅滩序列是基底改良的主要措施之一[16],也是恢复滨水带生态环境的一个重要方面。深槽-浅滩序列修复和重建在滨水空间生态修复上的运用和研究仍较少。国内外常用的方法有吹填造滩技术、生态袋技术、生物砖技术等。吹填造滩技术可有效营造不同水深、流场,具有施工设备简单、工效高、操作技术简单、经济效益高等优点。该技术最早应用于河道疏浚、吹填造陆等方面,采用吹填法造滩在20世纪80年代才逐渐广泛应用[17],陈静等[18]采用吹填技术,在目标水域边界构筑水下围捻,形成缓坡浅滩,改善滨水带自然条件。生态袋具有良好的固土作用,透水不透土的过滤功能,植物根系可以通过生态袋自由生长,进而进一步稳定生境基底,同时又提升滨水绿化品味。(2)生态清淤技术。基底改良也可通过植物根系降低土壤孔隙水压来加固土层和提高抗滑力、抗侵蚀性,稳定结构(图2)。国外较为常用的是“土壤生物工程”技术,从最原始的柴木枝条防护措施发展形成一套完整的理论体系和施工方法,并得到广泛应用。孙东亚等[15]也强调采用生物工程技术改良基底,为滨水带生态修复创造良好的生境条件。季永兴等[19]提出在河道护坡结构中使用发达根系固土植物、土工材料复合种植基、植被型生态混凝土、水泥生态种植基、土壤固化剂等生态护坡方法。目前,国内外对水岸带基底特性研究较少,特别是深槽-浅滩序列的修复和重建技术,更多的运用于河流、湖泊水域内部基底,在滨水带上的运用还处于起步阶段,需要进一步的深入细化、量化,及推广运用。#p#分页标题#e#

2.1.2驳岸改造技术

驳岸设计形式对滨水带生态景观影响较大。现今由于缺乏合理的生态规划意识,多数城乡的滨水带以混凝土近直立式人工驳岸为主,隔断了水陆生态交错带,且其地面污染物经雨水冲刷后直接进入水体,加重水质污染。因此,驳岸改造也是退化水岸生态修复的重要手段之一[2]。瑞士和德国在20世纪80年代末就提出“自然型护岸”,日本在90年代初也提出“多自然型河道治理”技术,并在生态型护坡结构方面进行大量的实践[11]。生态型护岸是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸。它具有增强岸坡的稳定性、防止水土流失、成本小、工程量小、环境景观协调性好、适应性好等优点。驳岸改造为生态型护岸在国外已有较广泛应用,包括扦插—抛石联合技术、固化技术护岸、直立式生态护岸、生态砖护岸、生态袋护岸等(表2),技术也较为成熟。国内生态护岸开始较晚,以植被护岸结合,依照规模最小化、外型缓坡化、内外透水化等原则进行,使工程结构对水岸生态系统冲击最小,同时创造动物栖息及植物生长所需的多样性生活空间。生态型护岸技术种类多样,从美化环境、改善水质等方面加以考虑,形成各种不同的生态型护岸。张谊[20]在驳岸的处理上推广生态驳岸,提出根据不同的滨水断面选择自然原型驳岸、自然型驳岸及台阶式人工自然驳岸。夏继红等[21]认为生态护坡不仅仅包括植物,提出了生态护坡的设计原则,即水力稳定性原则和生态原则。孙东亚等[15]强调尽可能保持天然断面,也可按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序选择。

2.1.3水文恢复技术研究

水文情势(HydrologicalRegime)是水生生物群落重要的生境条件之一[22],水生态系统的生物过程对于水文过程的变化呈现明显动态响应。反之,生物过程对水文过程也产生重要反作用。Poff等[23]早在1997年就提出自然水流范式(NatureFlowParadigm,NFP),认为未扰状况下的自然水流对于水生态系统整体性和支持土著物种多样性具有关键意义[24]。Johnson等[25]结合俄明州1990—1993年河岸带植被及河流水体调查分析研究径流变化对滨水带植被的影响。土地使用方式的改变和水利工程等系列人类活动,改变自然水文过程,打破水流与泥沙运动的平衡,不同尺度下改变栖息地条件。在滨水生态修复工程中,可以把自然水文过程作为一种参照系统,但不可能完全恢复自然水文过程,需各利益相关者协商,确定合理、可行的目标。Bockelmann等[26]整合了水动力-水质二维模型(DIVAST),发展出一种生态水文模型。Robertson等[27]研究表明漫滩洪水是维持滨水景观生态修复植被生长和繁殖的主要动力,淹没状况对植物的发育和生长以及分布影响很大。国内,吴春笃等[28]对滨水水文情势与植被关系与作用机制进行研究,表明地形起伏、水位变幅、淹水时间、季节变化等是控制滨水植被分布的关键因素。颜昌宙等[29]也认为水位的涨幅和水质条件不仅影响水岸带生态环境的理化性质,而且也是最终选择水岸湿地生物群落的主要因素之一。水质条件恢复和水位的涨幅是影响水岸带生态恢复与重建成败的关键因素,在植物群落生态修复集成技术研究中有待进一步深入探讨其解决模式。

2.2滨水带生物廊道恢复关键技术研究

廊道(Corridor)是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构,强化和构建联系廊道有利于维持物质、能量流通[30]。通过生物廊道可将破碎的生境斑块连接起来。充分发挥水岸生态系统中通道和廊道作用、过滤和障碍作用、生境作用等[31],最大限度地进行植物群落空间配置,能有效增加生物多样性、削减污染物负荷、发挥水生植物强净化能力、增强边缘效应,并提供水生动物及鸟类等生物觅食、繁衍的生存空间,增强滨水沿岸生态廊道功能,从而改善水质,优化群落空间结构,恢复和稳定水岸生态系统,提升滨水带环境与生态水平。

2.2.1水生植物净化技术研究

水生植物是水岸生态系统的重要初级生产者,能够通过多种机制影响生态系统,这些机制包括营养竞争、抑制风浪和藻类、促进营养物质的沉积、稳定沉积物和岸坡、降低水体营养盐含量以及为水生动物提供觅食和庇护场所等[32-33],使整个水生生态系统处于良性循环。水生植物的丧失使滨水岸线退化,导致浮游藻类的大量生长;而良好的水生植被可使滨水空间保持清新的水质和较低营养水平。国内外已广泛开展利用水生植物净化水体的研究,并取得了一些成功。1953年,德国Seidel博士[34]在研究中发现芦苇能去除大量有机和无机物。Seidel与Kickuth合作并由Kickuth于1972年提出的根区理论[35],标志着水生植物作为一种独具特色的新型污水处理技术正式进入水污染控制领域。我国利用水生植物净化水质的研究从20世纪70年代中期开始[36],包括静态条件下单一物种及多种植物配植对污染物浓度较高的污水的净化作用,滨水带不同种类水生植物适合的生态位不同和净化效果不同(表3)[37-46]。其中蔡佩英等[41]通过研究9种水生植物对模拟污水中的氮、磷的生物净化效果;衣十妹等[42]研究不同植物对富营养化水体净化效果,表明水生植物在生长过程中吸收、同化氮、磷等植物必需的多种元素,有较强的水体净化能力。王超等[47]通过对江苏如泰运河农村段和城区段的观测对比,发现两岸芦苇对水体氨氮具有很强的吸附和截流作用,以及城区护坡工程破坏了河道两岸生态环境。同时,水生植物为鱼类、鸟类等水生动物的栖息和繁殖提供丰富多彩的环境条件[15],且具备很强的环境生态功能,在调节城乡小气候、降低热岛效应方面也具有明显的作用[1]。

2.2.2水生植物群落结构配置技术研究

一个完整的水岸生态系统应该包括一定宽度的完整植被结构[11]。岸坡植被在形成滨水物理和生物特性的过程中起着重要的作用,是环境活力和变化的敏感边界。水生植物种群的减少是健康水岸生态系统退化的重要标志[1]。水生植物群落的配置应以滨水岸带存在过的某营养水平阶段下植物群落的结构为模板,考虑生态学、经济学及景观原则,适当地引入有特殊用途、适应能力强、生态效益好的物种,配置多种、高效、稳定的植物群落,构建主要包括两方面内容:水平空间的配置和垂直空间的配置[1]。Mander等[48]研究认为河岸带植被宽度大于39m时河岸带最优,在15m至39m间时较好,不能低于7m。Swanson等[49]认为滨水植被多数情况下呈斑块状分布,植物种总数呈抛物线状分布。陈吉泉[50]认为岸坡植被能够提供物种源和栖息地,是水体中粗木质碎屑和养分能量的来源,过滤、调节由陆地流向水体的有机物和无机物,同时还具有景观廊道功能。王准[51]对上海新型护岸绿化种植进行了研究,把滨水绿化根据护岸形式分别提出适宜种植方法及可选用的绿化植物。江明喜,蔡庆华[52]研究了长江三峡地区干流河岸植物群落进行了物种组成、物种多样性及群落等级划分。艾训儒等[53]初步分析了洪家河流域天然植物群落主林层优势种重要值、生活型谱以及乔木层和灌木层物种多样性指数、群落均匀度等。徐晓清等[54]研究表明合理把握植物耐水湿性与观赏性,创造有地域特色滨水植物景观。吴彩芸等[55]对杭州水景绿化使用的水生植物及其配置进行了调查研究,结合景观生态学原理,初步探讨了不同种类的应用特点和不同水体环境中的生态配置模式。朱强等[56]从河流廊道对生态廊道宽度及其影响因素分析,提出生态廊道宽度需根据地形、气候等具体情况而定。张建春等[57]通过水岸带理论和实践研究,进一步植物多样性和优化配置是退化滨水景观带恢复与重建的关键。总体来看,国内外对滨水自然植物群落的研究较成熟,而从景观生态学角度系统的对水生植物群落人工配置的研究较少,有待于进一步深入研究。#p#分页标题#e#

2.3滨水景观设计技术研究

滨水带景观廊道网络不是孤立存在,是较特殊的空间,它具有特定的生境背景,并与其他形式的廊道连接一起,共同形成了流域的空间景观格局[58-59]。处于水、陆2个不同的界域本身存在着高差等诸多问题,通过滨水带合理的处理,维护滨水景观空间品质、提升滨水景观空间固有特色,形成滨水带的独特线型景观[60]。滨水带廊道是关键的景观特征,其生物多样性水平非常高。早在19世纪后半叶,滨水区的设计便开始出现,但多追求休闲、游憩、商业等功能,就如Jackson[61]认为的“景观是人们有意识创造的、推进或阻碍自然过程的空间”。20世纪60—70年代,McHarg的工作及其《自然设计》一书标志着景观生态设计时代的到来[59,62]。景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的综合性学科,而滨水景观设计技术是以景观生态学为基础,设计构建高度空间异质性的滨水区域,配置景观要素[58]。随着景观生态学研究的继续深入,20世纪90年代后,城乡水岸带生态恢复设计开始较多地运用。滨水区再度成为设计对象,且更加注重可持续规划的意义。通过景观要素的合理配置,使滨水在纵、横、深三维方向都具有丰富的景观异质性,通过超大尺度空间原则,环境优先原则,文脉原则[63],形成浅滩-深槽序列、急流-缓流相间、植被错落有致的景观空间格局[58],生物的组成、结构、类群、动态、生态等自然特性,并深刻影响了生物群落生态功能的发挥。观测和研究表明,景观格局影响生物多样性、种群动态、动物行为和生态系统过程等。换言之,提高景观空间异质性,有利于增强生物多样性,有利于生态修复。生物多样性可提高景观异质性[58]。同时功能性与生态性结合的设计也愈来愈受设计者所追求。张饮江等[64-65]应用水生态学原理,研究世博园区水体生态景观关键技术,实现后滩水岸生态景观与水体自净的完美结合。俞孔坚等[66]在广东中山岐江公园的胡岸设计中使用一种亲水生态护岸设计——栈桥式生态亲水护岸,实现较大水位变化下的滨水带仍具有亲近人、生态和美的效果。在滨水景观设计时,作为一个艺术品来对待,赋予其艺术的表现力和生命力,力求为人们创造高品质的修养身心的场所[2]。

2.4水岸健康生态系统结构与功能技术研究

2.4.1结构及功能优化配置与调控技术研究退化生态系统的恢复与恢复生态学已成为国际生态学研究领域的热点。据研究[29],就水岸生态系统而言,世界20%以上的岸坡植被已不复存在,剩余部分也正迅速的消失或退化。退化的水岸带往往存在植被破坏严重、生物多样性降低、小气候恶化、土壤侵蚀、生态系统功能丧失等。恢复水体“生命”状态的的一个重要前提条件是同时恢复水岸生态系统[29]。一个受损或退化的生态系统,在对其恢复的过程中,实际表现出的是生态上的改进和构建,强调参考条件,即生态系统结构的因子;而生态的恢复,从某种意义上讲,表现的是一种动态的结果[67]。针对不同的区域和现实条件,生态构建和生态恢复应该同时并存,从不同的角度来维系生态系统的安全。国外对水岸生态系统结构及功能优化配置与调控技术研究发展较快,其中主要是通过恢复和重建后的岸坡植被对水陆生态系统间的物流、能流、信息流和生物流起到廊道、过滤器和屏障作用的功能,控制水土流失,保护水岸,增加动植物物种种源,提高生物多样性和生态系统生产力,调节微气候和美化环境等进行水岸生态系统恢复和重建实验研究工作。加拿大学者Chibbar等[68]应用生态生理学原理选择白杨树种,成功地恢复了美国内华达州Truckee河的滨水带滩地生态系统;Barton等[69]研究了美国佐治亚州东部受核电站排出的热水和淤泥影响的Savannah河的河岸带退化生态系统,通过植树造林恢复了河岸带生态系统。国内相关研究还处于起步阶段,并且多集中在理论方面的研究[11]。董哲仁等[12]首先提出了“生态水工学”的工程理念,认为水工学应吸收、融合生态学的理论,满足人们对水的各种不同需求的同时,还应满足水生生态系统完整性、依存性的要求,恢复与建设洁净的水环境,实现人与自然的和谐。杜佳沐等[70]将鱼、贝、植物组合研究,发现其对水质改善明显,为水岸生态系统自然修复提供技术支撑。张建春等[71]通过施加优化的人为生态工程措施对退化河岸带进行了近6年的试验,研究表明,这些措施能迅速提高土壤肥力,改善河岸带下垫面的微生态环境,形成乔、灌、草组成的滨水带植物群落。

2.4.2稳定化长效管理技术研究水岸生态系统的生物学和生态学过程十分活跃,生态脆弱性也非常明显[29]。随着生态系统修复项目尺度[30]的增加,水生植物群落尚不稳定,生态系统更显脆弱,需要进行长期的结构调整和优化,适应性管理的复杂性也会大大增加。水岸生态系统稳定化长效管理是指导人类科学管理和改造自然的重要理论依据[1]。滨水带的保护和管理也逐渐成为国外一个比较热门的研究,恰当的滨水带管理使其功能得到更好的发挥。但是,对于水岸生态系统多稳态特性早就有所认识,只是没有提升为系统全面的理论,并主动用来指导滨水带管理。水岸生态系统的多平衡态特性早已为许多生态学家认识[72-73]。在演替过程中哪些种的出现将由机遇决定,演替的途径也是难以预测的。而国内的研究相对较少。恢复或重建水生态系统需要长期的人力、物力和财力投入,并在初步建立水生植物后,采取持续、有效、适宜的管理方式,建立环境与生物之间的正反馈效应。孙东亚等[74]对河流生态修复适应性管理的特征和面临的挑战进行分析,并提出河流生态修复的适应性管理方法。