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生态修复的定义精选(九篇)

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生态修复的定义

第1篇:生态修复的定义范文

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。

利用植物对重金属如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se,放射性核素如Cs、Sr、Ur,多环芳径,石油,化学农药,有机氯溶剂如TCE,废弃炸药如TNT等的修复研究均有报道。

四、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。

第2篇:生态修复的定义范文

[论文摘要]开展生态修复研究与实践,应理清环境、生态、环境生态、生态恢复、生态建设、生态工程等与之相关的一些概念及科学内涵,避免概念上的混乱。我国的生态工程与国外的环境生态修复和生态恢复有较大差别,将生态学应用于农林水等生产领域,是我国生态工程研究与实践的突出特点。流域生态修复是今后生态修复的发展方向,水土保持工程是建设项目生态修复的主体;当前亟待开展生态修复机理、生态修复潜力、生态修复指标体系等方面的研究。

在人与自然和谐相处,人口、资源和环境协调发展战略思指导下,水利部提出了“加强封育保护,充分发挥生态自我修能力,加快水土流失防治步伐”的水土流失防治新思路。全水土保持生态修复试点启动后,各地因地制宜,采取措施,加配套,积极开展封山禁牧、轮封轮牧,努力探索和总结生态修的技术和经验。生态修复已为水土保持工作者所熟知,但其学涵义及有关问题尚待明确和研究。现对生态修复的若干关概念、理论及有关问题作一讨论,以期达到抛砖引玉之目的。

1生态修复相关的重要概念和理论

1.1环境与生态

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。

1.2生态环境与环境生态

生态包括环境,“生态环境”的说法是不科学和难以理解的,可以牵强地理解为与生命体最密切相关的环境。我国所谓的生态环境实际就是生态,准确地讲“生态环境建设”应为“生态建设”[1]。生态修复是对生态系统的修复,故不能称为生态环境修复。

环境虽然是无机的,但完全从无机角度理解环境是不完整的。特别是自然环境,本身是生物体或生物群体周围的整体状况,只有应用生态学原理研究、认识和理解环境,才能更有效地解决环境问题,这就是环境生态学。环境生态作为概念不易理解,但环境生态学无疑是科学的,他对生态修复理论和技术的形成起到了直接的推动作用。

1.3干扰与生态演替

自然界发生的大大小小的事件,如火灾、水灾、泥石流、虫害、大风、人类活动等,改变着生态系统的结构与功能,这些事件称之为干扰。干扰可分自然干扰和人为干扰。干扰促使某一相对稳定的生态系统发生变化,旧的环境和物种破坏了,新的环境和物种又会产生,并在一定时间内维持其相对稳定。在没有严重干扰的情况下,自然生态系统会定向地、有秩序地由一个阶段发展到另一个阶段,这称为生态内因演替。演替的结果,最终会出现一个相当稳定的生态系统状态,这称为顶极稳定状态。每一演替阶段有其特定生物群落特征,顶极稳定状态的群落称为顶极群落。干扰常使生态系统受损并改变,称为外因演替。生态系统正常演替总是从低级向高级发展,而干扰使演替进程发生变化,严重时,如人类大规模活动,则使生态系统向相反方向演替,这称为逆序演替。生态修复就是使扰生态系统的逆序演替转向正常演替[2]。

1.4生态稳态与生态阈值

生态系统不是绝对平衡的,而是永恒地发生着演替,旧的平衡打破了,新的平衡就会产生,当演替到顶极状态时,在很长时间内将处于相对稳定状态,即稳态。生态系统动态平衡中的稳定状态,称为生态稳态。稳态生态有相当强的自我调控能力,在干扰作用下虽不断地振荡和变化,但只是量变;当干扰严重并超过其调控能力时,系统将发生质变、崩溃,而走向逆序演替,甚至不可逆演替。稳态生态抵抗干扰的自我调节能力的限度称为生态阈值[2]。只有研究生态稳态和生态阈值,才能确定修复生态系统的类型、区域、难易程度、时间周期,并确定合理的修复指标。

1.5人与自然共生理论

人与自然共生和和谐相处,是人类对“自然改造论”深刻反思后产生的新认识。人是自然生态系统的组成部分,不是其对立面,脱离生态规律的自然改造,损害了自然生态系统,必然损害人自身。人与生物、生物与生物之间存在着互利互惠的共生现象。任何形式的自然改造必须建立在人与自然共生的基础之上。F.Vester基于共生现象的研究,总结了人类系统与生物系统之间生物控制的8条规律。据此研究,生态学家提出了以最小能量输入和最小物质消耗以保证生态系统自我调节和恢复能力的生态设计原则。这也是生态修复规划设计的指导思想。

2国外的环境生态修复与生态恢复

修复的本意是对错误和缺陷进行纠正的作用或过程,修复最早从污染环境治理角度被定义为:借助外界作用力使某个受损的特定对象部分或全部恢复到原初状态的过程。环境生态修复起源于环境修复,生态恢复又受环境生态修复的影响。

2.1环境修复与环境生物修复

环境修复是对被污染的环境采取措施使污染物浓度降低到未污染前的状态。早期的环境修复主要采用工程技术手段,以后采用物理和化学手段。1972年美国尝试采用微生物生命代谢活动降解管线泄漏造成的汽油污染,1989年对ExxonVal-dez油轮泄油造成污染的阿拉斯加海海面进行修复(阿拉斯加研究计划),从而出现了环境微生物修复技术,后来出现了环境植物修复技术,最终形成了环境生物修复技术。环境生物修复被定义为利用生物生命代谢活动降解被污染环境的污染物,并使之无毒化和无害化。

2.2环境生态修复

20世纪60年代,美国生态学家H.T.Odum提出生态工程概念,受此启发,欧洲一些国家尝试应用研究,并形成所谓“生态工程工艺技术”,实际属于清洁生产的范畴。随着生态学与环境生态学的发展,90年代美、德等国家提出通过生态系统自组织和自调节能力来修复污染环境的概念,并通过选择特殊植物和微生物,人工辅助建造生态系统来降解污染物,这一技术被称为环境生态修复技术。由于生态系统的复杂性,该技术至今还不成熟,国外的环境生态修复也只是对轻度污染陆地的环境修复,最典型的事例就是通过湿地自调节能力防治污染。这与我国的生态自我修复有很大差别。

2.3生态恢复

第3篇:生态修复的定义范文

[关键词]生态河道的现状 修复 设计原则

中图分类号:TV85 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)15-0211-01

引言

中国对生态河道的修复这个工程的重要性的认识比较晚,原因是中国以前几乎是完全忽略了对环境的保护,一味的追求科技的进步以及经济的快速发展。在几十年经济发展过程中,中国生态环境质量也下降到了人们不得不重视的地步,生态河道的建设和生态河道的修复刻不容缓。西方国家早在一百多年前就提出了对河流资源的充分利用以及对生态河道的工程建设,他们逐步从单一的对河流的一味开发变成对河流的开发与保护,在发展的过程中不忘资源环境保护。中国的生态河道建设既要结合西方国家以前走的路子,也要结合国家具体国情,研究出一套符合我国现行经济与政策的生态河道修复设计方案。

一、中国当今的河道现状

中国经济发展速度让所有国人骄傲,伴随着经济的发展,中国的城镇居民人口数量也在不断地增加,而人口的增加让生态环境的压力越来越大。很多企业在发展的过程中不按照国家工业废气废水的排放标准,将一些未达标的烟尘废弃以及废水废渣直接排放方。另一方面,居民素质不高,很多城镇居民将一些生活废水直接倒进下水管道或附近河流,生活垃圾也是直接扔进河里。久而久之,有许多城市河道的淤积较为严重,地方政府在河道清淤方面的工作也没有及时到位,从而导致河道大面积瘫痪,河床抬高,河道储水能力减弱或者是河道某一段被阻塞导致河流断流,夏季雨水频繁,强降雨会卷杂生活垃圾,工地土石废渣,工厂原料废渣等流入河道,进而加速河道的淤积。当河道的承载力达到极限就会发生城市内涝,交通瘫痪等现象。虽然有的地方努力拓宽河道,但是问题依旧严峻,河道水行政执法困难重重,一方面,一些干部还没看到生态河道的重要性,他们在经济发展的“列车”上有时候也是难以把经济的发展速度放缓去花钱花时间整顿环境问题,经济的发展与环境的确在某些方面难以兼顾。把目光从城镇转移到农村,农村的水环境也令人担忧,农药化肥残留,畜牧业养殖业的污染物沿河排放,致使河流的纳污能力远远超过了其自净能力。还有一些地方填湖填河造地,人为侵占河道,使得水资源稀缺情况更加严重。

二、生态河道的修复

随着水资源的稀缺、传统河道的缺点以及人们对水污染现状的反思,人们开始逐渐认识到生态河道修复的必要性和重要性,于是也就出现了人们对生态河道修复的设计探讨。我记得美国的土木工程师协会曾经对生态河道的修复有着如下的定义:河流生态修复是这样一种环境保护行动,其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态,在这种情况下,河流系统具有可持续特征,并可提高生态系统价值和生物多样性。从这种定义中我们可以知道生态河道的修复不仅要尊重物种的多样性,更要减少对生态环境的破坏和剥夺,我们要把可持续发展和循环利用牢记心中,这样我们的生态环境才能得以改善,我们也能享受更高的生活质量。

生态河道的修复,简单的来说是使河道生态系统恢复到与未破坏前的状态,且能够维持自我均衡的复杂过程。近年来,我国也在生态河道修复方面做出了一系列的努力。在大城市,国家致力于河流的水质改善和河岸风景的改变,在改善河道生态系统的同时也着重于城市景观设计,努力将生态河道发展为城市的一道特色风景,甚至一些地方将生态河道建设和周边的旅游资源相结合,打造城市的生态名片,这样做不仅让城市的河道生态得以改善、居民的生活质量得以提高,还能提高经济收益,促进城市的经济发展。在一些中小型城市,政府采取更多的政策是净化河道水污染,提高水质,因为中小型城市在发展的过程一直都忽视了城市河道的重要性,河道污染比较严重。又由于中小型城市生活用水一般是就近取水,所以河道的水质量直接影响到城镇居民的生活饮用水质量,这也就直接和人们的健康直接挂钩,生态河道的修复重要性也就不言而喻。在农村,生态河道的治理的对象主要是疏通河道,严厉打击填湖填河,还有一方面就是改善水质,农民在农业生产过程中会将一些农药化肥残留随意倒在河里,从而导致水中氮磷等含量升高,导致水体富营养化,水中微生物数量减少,破坏河道的生态系统。只要政府和群众密切配合,生态河道的修复工作一定会十分顺利的进行。

三、生态河道的修复设计探讨

我们不能再以环境破坏为代价进行经济发展,生态河道的修复也需要经行一系列的改进,我们应该从我国经济与生态环境的全局出发,将每一个细节纳入规划当中,统筹兼顾。生态河道修复首先要确定工程目标,我们的工程是一项惠民工程,是实实在在看得见的摸得着的工程,这个工程做好了人们的生存环境就会得到改善,我们的不能将这个工程脱离人民群众。工程目标确定好了以后,接下来我们就要经行修复方案设计,首先对河道内部的修复我们有以下三个方面的修复方案:

1、控制河床以及河岸的侵蚀。我们应该在河道两侧进行混凝土加固,河道的岸坡不能太陡,为了减少激流对河岸的冲击我们还可以适当的增加河道的蜿蜒性,河道堤案种绿化带,防止水土流失。

2、避免河床淤积。我们既要定期的对河道内的淤积进行清理,还要从源头上解决这个问题,加强居民环保意识,使垃圾乱扔的现象得以减少。在河道设计上,我们可以在河道内部建一个植被缓冲带,还可以修建枯水和常规河道,拦截泥沙。

3、保护水质。水质是一个水环境的灵魂,我们应该将水质的改善和保护当做首要任务,仅仅是增加河道的蜿蜒性和改善河岸的坡度结构还只是做了一些皮毛工作,我们还要在河道内部过滤网,建设深潭和浅滩,改设河道地质,设置鱼道,修复水位控导工程,发挥河道自我净化能力,使河道生态系统更加完善。

对于河道周边的建设我们也做了相应的修复设计。我们应该将生态河道打造成该地区的一道风景,我们要利用生态河道打造文化产业,利用生态河道这个特色创建城市特色,也可以在此基础上发展旅游业,带动城镇居民经济发展。这样我们的生态河道才真正的造福于民,造福于世。

环境是我们人类赖以生存的基本空间,我们要将环境保护和环境改造作为一项长期任务加以落实。生态河道的修复只是我们迈向环境改造工程的第一步,我们应该紧跟着生态河道的修复路子,将我们现存的环境问题一一解决,生态发展,绿色发展,我们应时时刻刻牢记我们要坚持走可持续发展道路,发展绿色经济,共建和谐社会。

参考文献

第4篇:生态修复的定义范文

1.生态可持续发展世界环境与发展委员会在著名的布朗特兰报告中《我们共同的未来》里最早提出了关于可持续发展的问题,并将可持续发展定义为既满足当代人发展的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。可持续发展主要表达代际公平与同代公平伦理,即要在同代公平伦理下实现经济、社会和生态三个系统的持续发展,又要满足代际公平伦理下的三个子系统(包含经济、社会和生态三个子系统)的持续发展(表2)。生态文明也称环境文明、绿色文明,指人们在改造世界的同时,不断克服改造过程中的负面应,积极改善和优化人与自然、人与人的关系,建设有序的生态运行机制和良好的生态环境所取得的物质、精神及制度方面的成果的总和。生态文明在可持续发展方面起着至关重要的作用,它是一种全方位、多维度生态发展方式,包括绿色发展、循环发展及低碳发展。

2.生态产业生态产业是指以生态经济原理和知识经济规律为依据并组织发展起来的,是一种基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型、进化型产业。生态生产体系是指与三种产业相关联的生态农业、生态观光旅游业、生态工业和生态商业。可以通过两个以上的生产体系或环节之间的系统耦合,使物质、能量能多级利用、高效产出,资源环境能系统开发、持续利用。生态产业的组合与设计原则主要包含横向耦合、纵向耦合、区域耦合、柔性结构、功能导向、软硬结合、自我调节、增加就业、人类生态和信息网络(图1)。党的十报告中指出,坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针,着力推进绿色发展、循环发展和低碳发展。其中,绿色发展包含节约资源、环境友好、舒适宜居三个方面。循环发展是一种新的经济发展模式(图2)主要从提高能源利用效率、开发利用可再生能源及引导消费者行为等方面推进低碳发展。

二、北京园博会的生态修复利用分析

(一)园博园的生态修复实践

北京园博园以绿色、节能、环保、生态技术为理念,其建设不仅处处体现着科技的力量,而且体现出全方位的生态文明发展——绿色发展、循环发展和低碳发展。园区在景观、建筑和市政设施建设上广泛采用了新材料、新科技创新节能成果,如风机沙透水砖、节水浇灌、垂直绿化、地源热泵系统、高承载植草地坪、木塑平台、雨水花园、节水浇灌技术、屋顶绿化、园区雨水利用系统和太阳能光伏发电系统等;同时运用了大型乔木移植技术提高成活率,利用露骨料透水混凝土新型建筑工程技术。这些生态工程技术都体现了生态优先、以人为本、绿色循环、永续利用的园林建设理念,体现了科学与生态的有机结合的价值所在,具有重要的生态科普价值(表3)。因此,利用生态修复原理对垃圾填埋场进行生态修复,极大地改变了当地的生态环境,同时利用高科技进行能源的循环利用,以实现节约能源的目的。锦绣谷及永定河成功的生态修复的成果,体现了绿色发展、循环发展及低碳发展的全方位、多维度的生态发展方式,进而实现了经济效益、社会效益和生态效益的目标,同时充分体现了生态可持续发展、社会可持续发展及经济可持续发展的三个子系统之间的相关关联关系。

(二)锦绣谷的生态修复

20世纪70、80年代,永定河老河道由于挖砂形成了一个大砂坑,后来逐渐演变为占地面积140公顷左右的建筑垃圾填埋场,且前后有2000多名拾荒者聚集在此,逐渐搭起了2万多平方米的临时建筑。园博园建筑垃圾填埋面积陆地面积52.4%,地基难以处理,垃圾最大填埋深度达到30米。万花锦绣谷原位于永定河河滩地,至园博会筹建时仍留有一个面积约为10公顷的河滩地,其建筑垃圾填埋深度约有20米。如何对其进行修复?园博会秉持尊重自然、保护环境的理念,并通过生态修复原理和技术,把垃圾场变成了绿地,废弃地变成了园林,具有很好的示范性和推广价值(表4)。园博会(锦绣谷)是永定河生态修复的一部分,它通过对生态修复原理的解剖,让游客了解生态系统作用和价值,明白保护生态环境的重要意义。园博会可以通过开展科普旅游来将其成功的景观生态修复案例弘扬下去。由表4可以看出,园博会可以开通生态科普旅游和技术科普旅游,不仅让游客了解各种植物的品种、特色以及栽培技术,也让游客了解生态的绿色发展、循环发展及低碳展。实际上,开展生态科普旅游的形式,不仅仅是对园博园内的众多植物的相关知识进行普及,也是对园博会锦绣谷的生态修复原理的普及。大众在观赏园博园内美丽风景的同时,要明白这片壮阔景观是如何化腐朽为神奇的,并在此基础上引申到生态发展和生态文明的发展。

三、总结

(一)基于生态修复的可持续发展

1.生态修复与可持续发展的关系生态发展是一个广泛的概念,从生态作为经济运行内生变量的角度看,生态发展是指投入要素的“生态资本”存量的增长与质量的提高。生态资本存量的增长是指生态系统中生物多样性的保存与增值。生物多样性包含动物、植物、微生物等各物种以及它们所组成的生态体系和生态过程。生态资本质量的优化是指生态系统保证人类生活素质能力的提高。为实现流域的可持续发展,作为可持续发展系统的一部分——生态可持续发展,在区域可持续发展的复合系统内,以人与自然的协调关系为出发点,必须支撑和适应相应的经济可持续发展和社会可持续发展。生态环境是决定人类生活质量的最主要方面,但在人类过度干扰下,大量的生态环境遭到破坏。而生态恢复就是指停止人类对生态系统的过度干扰,利用生态本身的自适应、自组织和自调控能力,并遵循生态系统演替规律从而实现其回复功能的过程。要摆脱这种不利的生态环境,必须从根本上改变人与自然的关系,必须增强生态发展与经济、社会的可持续发展之间的关系。科学管理生态环境,把经济发展与环境保护协调统一,充分发挥生态系统的自维护功能,借助大自然自身的能力对退化的生态系统进行修复。

2.生态大发展与生态文明理念的弘扬生态发展是经济可持续发展的基础,生态发展与生态文明的理念就是要认识自然、亲近自然及环保、循环利用、低碳发展、绿色发展的理念。园博会内不仅具有包罗万象的奇花异草,还具有高科技的应用,更具有生态修复原理等生物技术知识。因此,这里蕴含着丰富的生态科普知识,可以通过开展科普教育与传播,将生态发展与生态文明的理念弘扬下去。

3.加强经济的辐射作用选择在废弃地上建设园博园,具有重大的生态修复示范意义,这也是历届园博会的一个创举。永定河畔的璀璨明珠永定河绿色生态发展带,辐射丰台、石景山、门头沟等区县,是首都“西部生态发展带”的重要组成部分。经过3年建设,永定河畔的园博园,如今已成为京城西南部的璀璨明珠,将会发挥其辐射作用,带动经济的发展。

(二)生态修复在大地园林中的体现

生态修复在大地园林的建设中起着重要的作用,大地园林正积极地应用生态修复技术改善人类居环境和生态环境。近年来,生态修复技术在河流和修理废弃垃圾填埋场等方面取得很大的进展。目前常见的生态修复类型:工业废弃地、垃圾填埋场和受损淡水水域的恢复重建。日本和韩国在河流和废弃垃圾填埋场的生态修复设计方面有一些典型的案例。

1.日本案例日本江户川支流坂川的古崎净化场,是采用生物-生态方法对河道大水体进行修复的典型工程,它利用卵石接触氧化法对水体进行净化。

2.韩国案例韩国首尔市兰芝岛世界杯公园就是采用一系列生态修复技术对严重污染的垃圾场兰芝岛垃圾山进行综合整治,如自然修复、植物修复、生物修复、客土重填和土壤安定化工程等。生态修复技术在这些项目中,已经不再是简单的利用沉淀、过滤、曝气和单一的植物进行修复,更多的是在园林设计中与环境工程的生态修复技术相结合并进行综合整治。

3.欧美国家案例欧美很多国家,通过生态修复公园的废弃地改造的方式,将废弃地改造为充满活力的城市生态公园。德国对废弃地改造时就充分考虑休闲功能的建设,或作为公园或作为运动场地、露宿营地等。

第5篇:生态修复的定义范文

关键词:河流 生态 恢复 胁迫 目标

从上世纪70年代开始,水利工程与河流生态系统的关系问题,在国际科技界和工程界就引起了广泛的关注,成为环境科学领域中的一个热门话题。人们从不同的角度分析了水利工程对于河流生态系统产生的负面影响,进而提出如何进行补偿的问题,在此基础上产生了河流生态恢复的理论与工程实践。本文介绍了国际上不同学派对于河流生态恢复的定义,讨论了如何结合我国国情研究和规划河流生态恢复问题。

一、生态恢复的缘起

1. 历史简要回顾

在数百万年长期进化过程中,自然河流与周围的生物种织在一起,形成了复杂、有序、动态稳定的河流生态系统,依据其自身规律良性运行。人类历史与自然河流历史相比要短暂得多。比如,据科学家估计长江形成的历史,应追溯到约300万年前喜马拉雅山强烈运动时期。而人类有记载的历史不过几千年,与河流自然年代相比实在微不足道。但是这几千年人类为了自身的安全与发展,对于河流的进行了大量的人工改造。特别是近一百多年来利用现代工程技术手段,对河流进行了大规模开发利用,兴建了大量工程设施,改变了河流的地貌学特征。河流一百年的人工变化超过了数万年的自然演进。有学者估计,至今,全世界有大约60%的河流经过了人工改造,包括筑坝、筑堤、自然河道渠道化、裁弯取直等(Brookes,2001)。据统计,全世界坝高超过15米或库容超过300万立方米的大坝有45000座。其中大约40000座大坝是在1950年以后建设的。坝高超过150米或库容超过250亿立方米的大坝有305座。(ICOLD,2000)。建坝最多的国家依次为中国、美国、前苏联、日本和印度。

一方面,这些工程为人类带来了巨大的经济和社会利益,另一方面却极大改变了河流自然演进的方向。人们始料未及的是对于河流大规模的改造,造成了对于河流生态系统的胁迫,导致河流生态系统的不同程度的退化。这种退化也降低了河流生态系统的服务功能,本来大自然对于人类的恩赐因此而减少,这样反过来又损害了人类自身的利益。

人们开始反思水利工程的功过得失,特别是讨论水利水电工程对于生态系统的负面影响问题。70年代在西方国家就出现了反对建设大坝的观点和思潮,称大坝为“河流杀手”。到20世纪80年代以后,西方国家一些拟建的水利水电工程由于受到社会舆论的猛烈批评,致使计划终止。一些学者还进一步主张要拆除现存的大坝,还自然河流以本来面目。在90年代,发达国家开始小规模地拆除大坝,比如美国拆除了180座小型水坝,计划在2001年再拆除30座坝。

大规模的调水工程在前苏联也受到致命性的打击。前苏联自20世纪30年代开始建设大规模调水工程。至苏联解体为止,相继完成费尔干纳大灌渠(1939)、北克里木运河(1971)、卡霍夫主干渠(1979)和列宁-卡拉库姆运河(1980)等近百项规模不等的调水工程,主要分布在缺水的乌克兰、俄罗斯欧洲部分南部和中亚地区部分。调水线路总长6000多公里,年调水总量高达861亿立方米。到80年代中期,全国调水工程建设形成,更大的调水工程还在规划中。但是形势却发生了急剧逆转。1985年官方准许在媒体上公开批评调水工程,于是全国范围开展了一场关于调水工程合理性的大辩论。反对派的主要观点是调水工程存在着潜在的严重生态危机,而决策者和设计者对此问题评估不足。另外,反对派认为在经济上调水工程的是一种挥霍浪费。对于南方干旱地区可以靠工业节水和改造灌溉系统等多种途径解决缺水问题。反对派中许多作家和知名学者反对调水工程的另外理由是工程给俄罗斯北部的中世纪城市、教堂、寺庙等历史文化遗产带来损害。在这种形势下,戈尔巴乔夫领导下的苏共中央和和部长会议于1986年8月通过一项决议,要求暂停调水工程的设计工作,授权国家科委等单位组织对于开展水资源再分配的科学问题研究,进行全面经济和生态研究论证。随后几年,前苏联局势急转直下,到苏联解体后,大规模调水工程计划也就从此束之高阁。

2.水利工程对河流生态系统的胁迫

自然与人类活动对于生态系统造成的压力,生态学中称为胁迫(stress)。人类活动对于河流生态系统的胁迫主要来自以下几个方面:(1)工农业及生活污染物质对河流造成污染;(2)从河流、水库中超量引水,使得河流本身流量无法满足生态用水的最低需要;(3)通过对湖泊、河流滩地的围垦挤占水域面积以及上游毁林造成水土流失,导致湖泊、河流的退化;(4)在河流的水库中,不适当地引入外来物种造成生物入侵,使乡土种消失和生态系统水平的退化;(5)水利工程对于生态系统的胁迫。这是一种物理类的胁迫。

水利工程对于河流生态系统的胁迫主要表现在两方面:一是自然河流的渠道化,二是自然河流的非连续化。

所谓“河流渠道化”是指:(1)平面布置上的河流形态直线化。即将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流或人工河网。(2)河道横断面几何规则化。把自然河流的复杂形状变成梯形、矩形及弧形等规则几何断面。(3)河床材料的硬质化。渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材料。防洪工程的河流堤防和边坡护岸的迎水面也采用这些硬质材料。河流的渠道化改变了河流蜿蜒型的基本形态,急流、缓流、弯道及浅滩相间的格局消失,而横断面上的几何规则化,也改变了深潭、浅滩交错的形势,生境的异质性降低,水域生态系统的结构与功能随之发生变化,特别是生物群落多样性将随之降低,可能引起淡水生态系统退化。二是指自然河流的非连续化。筑坝是顺水流方向的河流非连续化。流动的河流变成了相对静止的人工湖,流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变化。库区内原来的森林、草地或农田统统淹没水底。陆生动物被迫迁徙。水库形成后也改变了原来河流营养盐输移转化的规律。由于水库截留河流的营养物质,气温较高时,促使藻类在水体表层大量繁殖,产生水华现象。藻类蔓延遮盖住大植物的生长使之萎缩,而死亡的藻类沉入水底,在那里腐烂的同时还消耗氧气。溶解氧含量低的水体会使水生生物“窒息而死”。由于水库的水深高于河流,在深水处阳光微弱,光合作用也弱,导致水库的生态系统比河流的生物生产量低,相对要脆弱,自我恢复能力弱。河流泥沙在水库淤积,而大坝以下清水下泄又加剧了对河道的冲蚀,这些变化都大幅度改变了生境。由于靠水库进行人工径流调节,改变了自然河流年内丰枯的水文周期规律,即改变了原来随水文周期变化形成脉冲式河流走廊生态系统的基本状况。最后,众所周知,不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是不可逾越的障碍。另一类非连续性是由于筑堤引起的。堤防也有两面性。一方面起防洪作用,另一方面又妨碍了汛期主流与岔流之间的沟通,阻止了水流的横向扩展,形成另一种侧向的水流非连续性。堤防把干流与滩地和洪泛区隔离,使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变。原来可能扩散到滩地和洪泛区的水、泥沙和营养物质,被限制在堤防以内的河道内。植被面积明显减少。鱼类无法进入滩地产卵和觅食,也失去了躲避风险的避难所。鱼类、无脊椎动物等大幅度减少,导致滩区和洪泛区的生态功能退化。 二、 河流生态恢复和生态工程学的定义

人们对于水利工程给河流生态系统带来的胁迫进行反思和总结以后,认为应该缓解对河流生态系统的压力,对于各种胁迫因素给予补偿,恢复河流原有面貌,于是出现了“河流恢复”的概念和相应工程技术。美国土木工程师协会对于“河流恢复”有以下定义:“河流恢复是这样一种环境保护行动,其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态,在这种状态下,河流系统具有可持续特征,并可提高生态系统价值和生物多样性。”(ASCE,2003)

河流生态恢复是生态工程学的一个分支。所谓生态工程学是20世纪80年代开始,为促进工程学与生态学相结合形成的一门新兴的交叉学科。1989年Mitsch 等对于“生态工程学”(Ecological engineering) 给出定义,Mitsch有时也使用 “生态技术”(Ecotechnology)一词。1993年美国科学院所主办的生态工程研讨会上根据Mitsch的建议,对“生态工程学”定义为:“将人类社会与其自然环境相结合,以达到双方受益的可持续生态系统的设计方法。”生态工程学的范围很广,包括河流、湖泊、湿地、矿山、森林、土地及海岸等的生态建设问题。

1. 河流生态恢复的目标

在“河流生态恢复”的目标方面,学术界存在着不同的表述,这些表述也反映了不同的学术观点,从过程、目标到相关措施都有很大的差别。对于河流生态恢复定义有以下主要表述:

“完全复原” (Full restoration, Cairns,1991),定义为“使生态系统的结构和功能完全恢复到干扰前的状态”。完全复原首先是河流地貌学意义上的恢复,这就意味着拆除大坝和大部分人工设施以及恢复原有的河流蜿蜒性形态。然后,在物理系统恢复的基础上促进生物系统的恢复。

“修复”(Rehabilitation),定义为“部分地返回到生态系统受到干扰前的结构和功能”。

“增强”,(Enhancement,National Research Council 1992),定义为“环境质量有一定程度的改善”。

“创造”,(Creation,National Research Council,1992),定义为“开发一个原来不存在的新的河流生态系统,形成新的河流地貌和河流生物群落”。

“自然化”(Naturalization,Rhoads and Herricks,1990)。“自然化”的出发点是,由于人类对于水资源的长期开发利用,已经形成了一个新的河流生态系统,而这个系统与原始的自然动态生态系统是不一致的。在承认人类对于水资源利用的必要性同时,强调要保护自然环境质量。通过河流地貌及生态多样性的恢复,达到建设一个具有河流地貌多样性和生物群落多样性的动态稳定的、可以自我调节的河流系统。

对应不同的恢复目标,采取不同的措施。概括各种措施不外以下几种:(1)人工直接干预。 通过人工栽种植被,改变植被结构,引进某些生物以达到生态恢复的目标。(2)自然恢复。主要依靠生态系统自我设计、自我组织、自我修复和自我净化的功能,达到生态恢复目标。(3)增强恢复。是介于以上两种方法的中间路线。在初期的物质和能量的投入基础上,靠生态系统自然演替过程和河流侵蚀与泥沙输移实现恢复目标。

上述几种恢复目标中,实现“创造”这种目标,主要靠人工直接干预。其余几种目标依靠增强恢复和自然恢复,不过侧重点有所不同。

2.各种恢复目标的异同

上述几种生态恢复目标存在着共同点。首先,都是从河流生态系统的整体性出发,确定恢复的着眼点是河流生态系统的结构和功能。研究表明,在一个淡水水域中,各类生物相生相克,形成了复杂的食物链(网)结构。一个物种类型丰富而数量又均衡的食物网结构,其抵抗外界干扰的承载力高,生态功能(如能量流动、物质循环、物种流动等)也会趋于完善和健康。其次,各种恢复目标都把生物群落多样性作为恢复程度的主要衡量标准,而不是仅仅恢复岸边植被或恢复某些单一物种。最后,从生物群落多样性与河流生境的统一性原理出发,都强调恢复工程要遵循河流地貌学原理。

至于几种恢复目标的差别,一些学者对于“完全恢复”这种目标提出置疑。到底恢复到什么历史时期的状况?几十年前抑或几百年年前?由于缺乏河流干扰前的地图、文字或其它图象等科学资料,所以弄清楚干扰前的河流状况是十分困难的。何况在近代社会人们在河流上已经建设了大量的水利设施,在经济社会发展中发挥着巨大效益。闸坝、堤防、航道等这些基础设施已经成了河流恢复的重要约束条件。如果全面拆除大坝及各种水利设施以恢复河流的原始面貌,从经济分析和防洪安全观点看可以说是完全不现实的。如上述美国在20世纪90年代拆除了180座小型水坝,占美国大坝总数0.23 %。拆坝之举,同样在科学界引起争论。著名生态学家 Mitsch(2004)指出,回顾90年代在拆除大坝行动,“对于拆坝带来的影响方面科学研究论证很不充分,往往是零散片断地进行,采取的方法是一种‘学院式’的方法而不是用整体式方法。比如一位科学家研究对于鱼类的影响,另一位科学家研究无脊椎动物,第三位可能去分析水样。”Hart (2002)批评说:“已往拆坝的科学论证工作是基于定性的观察而不是定性的测量。由于缺乏对于总体因素比如泥沙输移和水温等重要因素的全面分析,拆坝行动论证中对于拆坝的理由和造成的影响分析往往基于错误的假设。”

其次,对于“创造”一个新的河流生态系统,也有不同观点。不少学者主张,应该更多地依靠自然界的力量,依靠自然演替过程实现生态恢复的目标。人工生态系统的建立具有很大的不确定性,何况新的人工生态系统的成本要高得多。欧洲和日本的河流恢复实践大多倾向于在承认河流开发现状的基础上,进行河流的生态恢复。在权衡满足经济社会需求与满足生态健康关系上,大体采取二者并重的立场。

三、如何结合我国的国情

如何结合我国的国情考虑河流生态恢复工程?首先,对于水利工程建设,要采取面对现实的态度,充分肯定水利工程对于国家经济社会发展的重要作用。为了防洪、供水、灌溉、发电和航运等目的,现在和将来,社会还离不开水利工程。如果在我国侈谈为恢复河流生态而大规模拆除大坝,将是完全脱离社会实际的。如果简单引用西方学者观点一概反对建坝,恐怕也失之偏颇。我们要承认水利工程为经济社会服务这个基本现实,在此基础上,研究河流生态恢复问题。同样,针对工程对生态系统的胁迫问题,也应该采取面对现实的科学态度,而不是回避的态度。要承认并且深入研究这些负面影响。新建水利工程需要在充分论证对生态系统的影响基础上进行建设。对于新建和已建工程,要采取各种工程措施、管理措施和生物措施,尽可能减轻对于河流生态系统的压力,对于生态系统的胁迫给予补偿,在一定程度上恢复河流原有的面貌。总之,应该提倡“趋利弊害”的原则,而不主张“因噎废食”的做法。

我国治水历史悠久,古籍记载的大禹治水约发生在公元前21世纪,说明中华民族大规模的治水活动至今已经有4000余年的历史。古往今来大规模水利工程建设,包括筑坝、筑堤、裁弯取直、渠道化、人工河网化等,已经使我国众多的自然河流面貌发生了巨大的变化。尽管我国有大量的古籍记载了历代治水的历史、对策,但是仍然缺乏大中型河流的包括生态状况的自然演变和人类活动的科学资料。在美国可以讨论河流恢复的目标是欧洲移民到达前河流未受干扰的状况,其实那不过是二、三百年前的历史,而对于我国来说,如果讨论恢复到干扰前的状况是完全缺乏科学基础的。退一步讲,即使讨论恢复到50年前大规模水利建设以前河流生态状态,在缺乏较完整的科学资料条件下,制定这样的生态恢复目标同样会遇到困难。我国河系的中下游地区,人口密集,土地利用高,为防洪目沿河筑堤,已经成为河流恢复的主要约束条件。大范围地调整河流地貌学特征,对于大中型河流来说余地已经不多。

综上所述,在我国对大中型河流生态“完全恢复”可以说是不现实的。在我国需要全面介绍发达国家提出的“河流恢复”的战略规划和经验,全面介绍西方各种学派对于河流恢复的认识。不可简单引用某一种学派的结论,照搬到我国的河流整治的实际中来。实际上,主张拆坝,实现“完全恢复”河流原貌的,仅是一种学派主张。西方各国也是因地制宜地制定河流恢复的目标,制定河流恢复的规划并进行设计和实施。

我们应实事求是地研究我国河流保护问题。考虑到我国目前经济发展阶段,从经济实力看,在我国多数地区还难于按照西方国家的高标准进行河流恢复建设。生态建设要进行经济分析,充分考虑投入产出关系,取得生态效益的最大化。在我国值得提倡的经济可行的技术路线是充分利用生态系统自我设计,自我组织的功能,实现生态系统的自我修复。重点是减轻人为对河流生态系统的胁迫,包括强化治污和污水排放控制,保持最低生态需水量等。在此基础上研究河流恢复问题。在河流恢复工程中,在初期投入少量资金,建设必要的辅助人工措施,主要是河流自然形态的恢复和生物栖息地的构筑,最大限度地发挥生态系统自我修复功能。如果靠国家大量投资进行河流生态建设,力图“创造”一个新的生态系统,本质上说,这也是“改造自然”的一种新翻版。

总之,在我国河流恢复的目标不可能是返回到某种本来不清楚的原始状态,也不是创造一个全新的生态系统,而是立足河流生态系统现状,积极创造条件,发挥生态系统自我恢复功能,使河流廊道生态系统逐步得到恢复,使其具有健康性和可持续性。按照我国的国情和治河经验,治河工程大多是综合治理,在我国现实可行的路线是,结合河流防洪、整治和城市水景观建设等工程项目,综合开展河流生态恢复建设。

重要的问题是水利工程建设如何处理好人与自然的关系。在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面,结合我国的情况,要改变水利工程建设的目的仅仅是为开发利用水资源这种单一目标,而是强调水利工程在满足人类社会需求的同时,应兼顾水域生态系统的健康和可持续性。为此,就要需要吸收生态学知识,促进水利工程学与生态学的结合,改善水利工程的规划设计方法,发展生态水利工程学,尽量减少对于生态系统的胁迫,充分考虑生态系统健康的需求问题。

参考文献

ASCE River Restoration Subcommittee on Urban Stream Restoration,Urban stream

Restoration,Journal of Hydraulic Engineering ASCE , July 2003, pp 491-493

Brookes , A., Shields, F. D., River Channel Restoration: Guiding Principles

for Sustainable Projects, John Wiley & Sons, Chichester, England, 2001

National Research Council, Restoration of Aquatic Ecosystems, National Academy

Press Washington D.C. 1992.

Hart, D. D. and N. L. Poff, eds. . Dam removal and river restoration: special

section. BioScience 52:653-747, 2002.

董哲仁, 生态水工学的理论框架, 水利学报, 2003年第1期P1-6

董哲仁,河流形态多样性与生物群落多样性,水利学报,2003年第11期,P1-7

董哲仁,水利工程对生态系统的胁迫,水利水电技术,2003年7期,P1-5

董哲仁,河流治理生态工程学的发展沿革与趋势,水利水电技术,2004年第1期,P39-41

第6篇:生态修复的定义范文

关键词:恢复生态学;生态园林;西方园林设计

中图分类号:TU986文献标识码: A

1、恢复生态学的定义及内涵

1.1 恢复生态学的定义

生态恢复是由Leppold于1935年倡导的,恢复生态学这一名称最早是Aber和Jordan两位英国学者于1985年提出的。按照美国生态恢复学会(Society forEcological Restoration)的定义,生态恢复是帮助生态整体恢复和管理的过程,生态整体包括生物多样性、生态过程和结构、区域、历史的环境以及可持续的耕作实践等的临界变异范围。

国际生态恢复协会(SERI)对生态恢复的最新定义为:帮助退化、受损或破坏的生态系统恢复的过程。Dobson等将恢复分为修复(Rehabilitation)和自然过程(Natural processes)或原生演替(primary succession)两个层面,也就是恢复生态学中的自我设计与人为设计理论。自我设计理论认为只要有足够的时间,随着时间的进程,退化生态系统将根据环境条件合理地组织自己并会最终改变其组分。而人为设计理论认为,通过工程方法和植物重建可直接恢复退化生态系统,但恢复的类型可能是多样的。

我国植被恢复实践工作者余作岳等给恢复生态学定义为“研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的学科”。

1.2 恢复生态学的内涵

单纯从恢复生态学的定义,重在生态的恢复。根据生态系统退化的不同程度和类型,可采取不同的恢复方式,通常有恢复、重建和保护三种形式。恢复、重建也可概括为生态的修复,通常恢复生态学注重研究的是生态的修护,而忽略了保护。

研究生态系统退化的原因是非常重要的,仅仅帮助退化、受损或破坏的生态系统恢复,是必须的,但是被动的。解决导致退化的根源,胜于解决表现的症状。将退化生态系统的成因、退化的生态过程及其机理等生态系统退化的原因搞清,防止或减缓生态系统的退化,未雨绸缪,防范于未然,是主动的保护。将保护与修护有机结合,保护为先,保修并举,变被动为主动才是恢复生态学更深刻的内涵。

2、生态园林的内容

伴随着人们亲近自然的兴趣的加深及对环境保护意识的增强,人们对城市美化的层次已经不仅仅是停留在美化上,而是期望城市的美化需要建立在保护生态的基础之上。因此,出现了生态园林的概念。生态园林指的是以继承和发扬园林美化为基础,综合运用现代技术和审美概念,使设计完成的园林不仅仅满足美学需要,也要满足生态需要。生态园林在城市的建设一方面有利于建立人与自然的和谐关系,一方面有利于提高城市的生态环境质量。完善的生态园林需要满足景观性原则、生态平衡原则、生态位原则以及人与自然环境的和谐原则

3、西方生态园林的发展历程

西方园林设计的早期,深受东方园林设计传统理念的影响,主要以装饰性的植物以及较单一的园林布局为设计特色。但是随着西方发达国家工业的迅速发展,环境日益恶化,迫使人们不得不探索不同的途径来保护生态环境。因此,以人与自然和谐共处的生态园林设计思想形成并融入到西方园林设计当中。在生态园林设计理念的引导下,西方园林设计逐步形成了不同的设计特色。对于西方国家而言,18世纪是一个工业革命与城市化早期形成的关键时期。在这个时期,社会学家开始思考如何避免人与自然的完全脱离,与此同时,受到我国自然山水园林设计的启发,西方的自然风景园林开始盛行。正如唐宁对西方自然风景园林设计的描述中所提到的,“在自然界中选择最美的景观片段加以取舍,去除所有不美的因素”。西方园林生态设计思想的发展史始终贯穿着景园建筑师对生态环境高度的责任意识,以及敢于运用新技术、新思想开拓改革的创新意识。因此,西方生态园林设计在恢复生态学影响之下,不断向人与自然和谐共处的理想状态靠近。

4、西方园林设计中的恢复生态学理念体现

4.1.田园城市

19世纪中后期,英国著名社会活动家基于英国城市化进程加大造成交通拥堵、生态环境恶化的现状在著作《明日,一条通向真正改革的和平道路》中提出了田园城市的设想,之后,由被英国“田园城市和城市规划协会”定义为田园城市是为健康、生活及产业而设计的城市,它的规模能足以提供丰富的社会生活,但不应超过这一程度。1903年,第一座田园城市莱奇沃思(Letchworth)在距伦敦56公里的地方建立。随后,又距伦敦西北约36公里的韦林(Welwyn)建立了第二座田园城市。田园城市是恢复生态学思想影响下,西方园林设计拉近人与自然距离的初步实践,为推动园林设计融入恢复生态的理念的发展做出了贡献,也为今后的城市规划提供了理论指导。

4.2.变废弃地为公园

上个世纪中后期,一些艺术家着力发掘自然生态的美感,开始走出画廊,走出人们共同生活的城市与乡村,走入偏远的沙漠或旷野,将艺术创作与自然景观相结合,创作出大气蓬勃的艺术作品。这个将废弃地变为创作舞台的举动激发了人们对自然生态美感的审视,纷纷投入到对自然生态的关注之中。这种大地艺术虽然对环境造成了一定的干预,但是并不影响这块地方的自然生态恢复过程,而且这块地方的生态恢复借助艺术给人们带来的冲击力赢得了人们对这块大地生态恢复的关注,会在一定时期内采取措施来帮助其恢复。大地艺术逐渐成为各种废弃地更新、恢复、再利用的有效手段之一,极大地推动了生态园林设计的研究。最典型的实例即是德国拉茨的杜伊斯堡风景公园,其原址是炼钢厂和煤矿及钢铁工业,使周边地区严重污染,于1985年废弃,而后被改造为以煤―铁工业背景为主的大型工业旅游主题公园。在该公园内,原炼钢厂、煤矿工业废弃的贮气罐、混凝土料场、仓库和厂房都被用来作为活动和娱乐场地。该公园以废弃地为背景设计了景观公园,不仅没有对该地的生态恢复造成阻碍,也使后代了解了重工业对环境的影响。

4.3.尊重植被

恢复生态学影响下的西方园林设计对植物在生态环境中的地位更加重视,这一点可以体现在三个方面。首先,留给植物空间用以其自然再生。比如,杜伊斯堡公园在设计中保留了原始野生植被,同样的设计师在其另外一个园林设计作品中也保留了大量的野生植被。利用植被的再生形成一个新的群落,来促进生态的恢复;其次,设计增加对具有吸附污染物植物的利用,即根据具体的环境条件选择适当的植物来吸附空气、污水以及土壤中的污染物;再次,在一些废弃地改造为景观公园的过程中,一般的景观植物很难长期生存,这种情况下,设计者更重视收集对环境适应能力强的植物来帮助完成园林景观的构建。

结语

园林设计的范畴不仅仅是在原有的区域上构建一片供人观赏的绿地或者公园,而是必须在整体的园林中融入生态学的有关理论,使最终建设的园林不会对建设场地的生态造成破坏,还要进一步使该地区的生态得以恢复。在生态问题成为全球关注的焦点的大背景下,西方园林设计如何更好地完成恢复生态的使命还面临着众多的挑战,但是在各方面的共同努力之下,西方的生态园林设计一定会步入一个全新的发展空间并为世界生态园林的设计提供有价值的参考。

参考文献

第7篇:生态修复的定义范文

关键词:建筑智能化 智能建筑 生态建筑 发展趋势

中图分类号:TU198 文献标识码: A

随着现代计算机技术、现代通信技术、现代控制技术和现代建筑技术的发展,建筑工程智能化的浪潮席卷全球,并成为一种势不可挡的历史趋势,出现了诸如智能建筑、智能小区、智能家庭、智能工厂、智能街区、智能城市等信息技术与建筑技术相结合的产物。毋庸置疑,建筑工程智能化给建筑环境的改变和人们生活带来很大的方便,但是在智能建筑工程建设和使用过程中还存在不少问题,比如:智能化系统的设计、安装与土建设计施工之间的配合协调不够、建筑设备智能化水平不高、智能建筑管控手段单一、能耗较高、信息化程度较低等。上述问题成了制约建筑工程智能化的发展瓶颈,因此,本文对智能建筑目前的现状和存在的问题进行分析,并提出了笔者对建筑工程智能化的发展方向的见解。

1 智能建筑的发展现状

自20世纪80年代初期在美国出现第一座智能建筑以来,智能建筑就受到了世界各国的广泛关注和大力提倡,并在世界各地建造了大量的智能建筑。近10年来智能建筑技术在国内发展迅猛,北京、上海、广州、深圳等地己建成了许多具有代表性的智能建筑。

1.1智能建筑的特征

虽然智能建筑已取得广泛的应用,但是国际上关于智能建筑还没有统一的定义。我国的《智能建筑设计标准》(GB/T 5C314-2000)对智能建筑的定义是“以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合于一体,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境”。

智能建筑(如图1所示)包括以下几个基本部分:建筑设备自动化系统(BAS)、通信自动化系统(CAS)、办公自动化系统(OAS)。即通常所说的3A。后来又增加了智能防火监控系统(FAS)和保安自动化系统(SAS),所以又称5A系统。其中,建筑设备自动化系统是智能楼宇设计最基本和最重要的组成部分。

图1 智能建筑系统组成

1.2 智能建筑的存在的问题

目前智能建筑的发展对于提高建筑环境的舒适度等方面有着非常重要的作用,但是智能建筑行业的发展还存在一些问题。(1)建筑智能化系统设计与土建设计施工配合不到位。这往往是由专业之间的限制造成的。建筑智能化系统一般是由自动化或计算机专业的设计人员完成,他们对土建的设计施工等不太熟悉,容易造成两者的分离。(2)建筑智能化设计施工管理混乱。随着智能建筑的普及,出现了大量的建筑智能化系统设计施工公司,这些公司良莠不齐,对设计施工质量管理混乱,造成设计图纸资料不规范、建筑智能化系统使用寿命过短、智能建筑的功能无法得到充分的利用、系统故障频发、能耗较高等问题。(3)智能建筑的能耗过高。一部分智能建筑实现其智能功能是以高能耗为代价的,而对建筑节能方面很少考虑。(4)智能化水平不高。目前建筑智能化系统主要采用集中控制的方式对建筑环境中的设备进行管控,实现人们所要求的目标。这从严格意义上讲还算不上真正的智能建筑,仅仅是智能建筑的初级阶段,而智能建筑的高级阶段应该是利用人工智能技术实现自适应、自诊断、自修复等较高级的智能行为。

2 智能建筑的发展方向

鉴于上述对目前建筑智能化发展存在问题的分析,笔者认为建筑智能化应向一下几个方向发展。

2.1 建筑结构本体的数字化、智能化

从智能建筑的定义可以看出建筑智能化主要是对建筑环境、设备及人们日常服务等方面的智能化管控,而对建筑本体的数字化、智能化却没有考虑。建筑结构作为智能建筑的主体,其健康安全状况等对于建筑智能化的实现起着至关重要的作用。因此,未来的建筑智能化应包括建筑土木结构的数字化、智能化,可利用生物智能技术,将智能传感器、驱动材料、修复材料运用于建筑土木结构,实现建筑结构健康安全状态自监测、自诊断、自适应、自修复等特异功能。

2.2 “云服务、物联网”在建筑智能化中的应用

随着信息技术的日新月异的发展,云服务和物联网等新技术已在各大行业取得了广泛应用。将其用于建筑智能化的建设,对于提高智能建筑设备的管控、资源信息共享等具有显著的作用。因此,智能建筑的设计施工、建筑设备管控和日程服务等方面可考虑运用云服务和物联网等信息技术,促进建筑工程智能化的革新。

2.3 生态智能建筑

目前存在一部分智能建筑实现其智能功能是以高能耗为代价的,而对建筑节能方面很少考虑。这与当前倡导的节约型可持续发展社会不符,下一步的建筑智能化必须以可持续发展的思想为宗旨,在合理利用信息化、网络、控制、绿色生态等技术的基础上,实现建筑环境的安全性、健康性和舒适性,最大限度地降低能源消耗、减少环境污染、提高建筑本身利用率的新型生态建筑。

3 结语

本文探讨分析了目前建筑工程智能化发展存在问题,并提出了建筑本体结构智能化、云服务、物联网等新技术在建筑智能化中的运用以及生态智能建筑三个方面的发展趋势,对于突破目前智能建筑的发展瓶颈,促进智能建筑的发展具有一定的作用。

参考文献

[1] 张丽琼,潘峰. 智能建筑综述. 2011山西省电工技术学会学术年会,2011.

第8篇:生态修复的定义范文

【关键词】水土流失;生态修复的合理性;具体应用

【分类号】:X832

生态修复是指依靠生态系统的自组织和自调控能力的单独作用,或是与人工调控能力的复合作用,使受损的生态系统恢复到相对健康的状态。水土保持生态修复是生态修复的一种类型,是指在特定的土壤侵蚀地区,依靠生态系统本身的组织和调控或与人工调控能力的复合作用,使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态。以促进植被恢复,保持水土,改善生态环境,实现自然生态系统的良性循环。

一、水土保持生态修复的概念

水利部生态修复规划给出的定义是: 水土保持生态修复是指在水土流失区, 通过一定的人工辅助措施, 促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地发挥, 促进植被的持续生长和演替, 保护和改善受损生态系统的功能, 加快水土流失防治的步伐, 建立和维系与自然条件相适应、经济社会可持续发展相协调并良性发展的生态系统。

二、生态修复在水土保持生态建设中的作用

1、增强了农民的生态意识, 提高了人们对生态修复的认识水平

各地在水土保持生态修复上不断提高认识, 积极探索生态修复的技术与方法。在政府的大力宣传和积极引导下, 大多数农牧民逐渐接受了这一新的理念, 认为生态自我修复是一项让土地休养生息的好办法, 是人类实现持续发展的正确选择, 参与封禁治理的积极性很高。陕北农民给“信天游”填了新歌词: “山坡上栽树崖畔畔上青, 羊羔羔养在家门中; 草棵棵赛过粮苗苗, 禁牧带来好光景。”这些都是对封山禁牧、生态自我修复发自肺腑的赞誉。2000 年和2003 年国务院先后下发的关于进行农村税费改革试点工作的通知, 要求组织农村群众投工, 必须严格执行村内“一事一议”投劳制度,凡是群众不愿意投劳的不得强迫。这方面云南省在“长治”工程建设中取得了很好的效果, 提高了农民投资的积极性,90%以上的群众愿意投劳开展国家水土保持重点工程建设,为做好新时期水土保持生态修复工作奠定了基础。

2、实施生态修复产生了显著的效果

(1)植被覆盖率大幅度提高

据调查, 各地在实施水土保持生态修复措施之后植被覆盖率迅速增加。陕西省吴旗县封禁4 年, 林草覆盖率提高了31 个百分点。福建省永泰县封育治理后, 植物种类增加了近3 成, 森林覆盖率由2. 3%增加到43. 3%。内蒙古鄂托克前旗、乌审旗毛乌素沙地的植被覆盖率由10%提高到40%~50%。1995 年, 广东省在全国第一个实现了绿化达标, 植被覆盖率普遍提高30%~50%。江西省兴国县曾是一片“红色沙漠”,如今坚持实行了封禁治理, 突出了预防保护措施, 收到了明显效果, 目前全县林草覆盖率达74%。过去河床以年均4~6 cm 的速度在淤积抬高, 如今以5~7 cm 的速度在降低, 减轻了洪水灾害, 改善了农业生产条件和生态环境, 促进了经济和社会全面发展。生态修复之所以带来如此巨大的变化, 是因为封育保护解除了生态系统所承受的超负荷压力,系统自我组织和调控作用增强, 区域林草植被种类和数量必然增多, 水土流失程度自然减轻。

(2)保土减沙效益明显

20 世纪80 年代中期至90 年代中期, 正是我国水土保持工作全面加强的时期, 水土流失综合治理在局部地区特别是水蚀区成效是显著的。截止2001 年底, 全国累计水土流失综合治理面积81. 5 万km2, 水土保持设施每年拦蓄泥沙能力15 亿t, 增加蓄水能力250 亿m 3, 减少入黄河泥沙3 亿t。与第一次遥感调查成果进行初步比较表明, 不仅水土流失总面积减少, 而且保土减沙效益也有显著的提高。如“三北”地区的防护林面积由1 113 万km2( 1997 年) 增加到3 873. 5万hm2 后, 防护受益面积可达17 936 万hm2, 防护区提高农作物产量10%, 提高牧草产量20%以上, 土壤侵蚀模数可降至500 t/ ( km2・a) 。

(3)蓄水保水、分洪抗旱能力增强

生态系统的蓄水保水功能是由地上植被和土壤共同作用而实现的。实验证明, 在有林地区, 日降雨量30 mm 无出水; 日降雨量55~100 mm, 3 天后才见细水流出。年降雨量1 200 mm时, 有林地区水分损失量仅50 mm , 而同样环境条件的无林地区可达600 mm, 0. 07 hm2 林地比无林地至少能多蓄水20 m3。生态系统的蓄水保水能力主要表现是在雨季能蓄水、分洪, 在旱季则能抗御干旱。水土保持生态修复措施能大面积增加植被, 恢复生态系统的功能, 同时也增加了下垫面的蓄水保水的能力。据黄河水利委员会研究, 黄土高原现有水土保持工程年减少入黄径流10 亿m 3, 规划中的黄土高原淤地坝建设工程每年将减少入黄水资源量40~50亿m 3, 单就确保黄河不断流来说, 它是不利的影响, 但从满足整个流域经济社会发展的需求来分析, 它所减少的这部分水量是水土保持工程区经济社会发展、人民生产生活和生态建设所必需的, 因此是功而不是过。

(4)改善地区或流域的小气候

在有林地区, 日间约有35%~75%的太阳辐射被林冠拦截吸收, 20%~ 25%被树冠叶面反射回大气中, 仅有5%~40%射入林中。绿色植物中森林能防风, 植物蒸腾可保持空气的湿度, 林木可以调节温度, 从而可以改变局部地区小气候。如江西省修水县河桥沟小流域在实施生态修复工程进行封禁后, 山变绿了, 水变清了, 植物群落良性发展, 许多动物重归故里。四川省巴中市坚持10 年封山禁牧、禁砍禁伐,林草茂盛, 山清水秀, 人居环境十分优美。在连续3 年遭受罕见大旱的情况下, 封育保护仍然发挥了很大的作用, 草原生态恶化的势头得到有效遏制, 部分地方再现了绿草如茵、风吹草低、蓝天碧野的秀美景色。

(5)生态修复在治水保土的同时, 也促进了地方经济的发展

实施生态修复过程中, 各地采取了一系列配套的对策和措施, 改善了农业生产条件, 调整了农村经济结构, 发展了乡村工业和旅游业, 显著地促进了地方经济的发展。生态修复使我国的农业由广种薄收、粗放经营向精耕细作、集约经营转变。陕西省吴旗县在实施生态修复后, 大力发展集约高效农业, 培育草、羊、杏三项优势主导产业, 积极兴办绿色企业,与实施前相比, 国内生产总值、粮食总产量、财政收入、农民人均纯收入四项主要经济指标均翻了一番多。生态修复使我国的畜牧业由满山遍野到处放牧、超载放牧向以水定草、以草定畜、围栏封育、休牧轮牧、舍饲半舍饲转变。内蒙古鄂尔多斯市实施封禁治理、舍饲养殖后, 牲畜数量较禁牧前增加8. 1%, 良种及改良种畜平均达到87%, 羊的平均个体增重2. 5 kg , 出栏率由28%提高到44%, 平均出栏时间由21 个月缩短为9 个月。大规模推行生态修复工作,在舍饲半舍饲牲畜比重达71%的情况下, 畜牧业不但没有滑坡, 而且实现了稳步发展。封禁保护后, 原来低产的林草资源变成了高产的林草资源, 促进了生态环境改善和畜牧业稳定发展的良性互动, 为土地资源的合理开发利用和畜牧业的进一步发展奠定了坚实基础。牧民们以水为中心建设草库仑, 由游牧变为草场承包、定居生活, 这样, 给大面积草场以休养生息的机会, 草场得到了保护, 农民得到了实惠, 生产和生活条件都大为改善。

三、 生态问题现状

近年来,我国庞大的人口数量使环境不堪重负,过度的开发利用带来了水土资源的流失及生态系统的退化,继而恶化了生态环境,导致自然灾害的不断发生,对人民群众的生产生活造成巨大损失。

在我国,每年的土壤流失量与土流失面积非常巨大,远远大于世界上平均水平,而且土壤流失量远高于土壤容许流失量。近年来,在全球水土流失继续向恶化方向发展的背景下,我国政府高度重视水土流失治理,现已取得了一定的成效,水土流失总体上在减轻,强度在下降,水土流失在一定程度上得到遏制。但是部分地区水土流失仍很严重,总的水土流失格局也没有改变,甚至部分地区由于经济发展等原因导致水土流失面积和强度进一步恶化,因此水土流失已经成为不得不积极采取措施来遏制的生态问题。

四、实施生态修复的合理性

从某种意义上来说生态修复是一个相对宏观的概念,它是在以人工措施辅助的条件下应用生态系统自我组织和自我调节能力来对被破坏的生态系统进行修复或者加速已被破坏生态系统的恢复的一种理念,辅以人工是为了加快生态系统恢复的步伐。科学研究表明,自然植被有着自身演替规律可以自己完成自身的更新并具有强烈再生能力,可以自己恢复。这就要求我们实施生态修复遵循自然生态本身所具备的自然规律,靠其循环再生能力恢复植被,从而来治理水土流失,使其朝着人与自然和谐相处的方向发展。

我国幅员辽阔,水土流失面积巨大,情况复杂,在当前社会经济状态下,水土流失问题已刻不容缓。研究表明完全依靠传统的水土保持措施很难有效控制水土流失,而且传统的水土保持措施存在很多弊端,已不能适应新时期生态环境建设的要求。近年来我国各地实行的封山育林、建立自然保护区、水土保持示范区等措施,已经验证了生态修复在增加地表覆盖、控制水土流失方面起到了的良好效果。有专家研究表明生态修复能够提高土壤肥力和水保工程效益,如通过自我修复形成的林分单位面积活立木蓄积量比同龄人工林林分平均增加5立方米,质量也远远胜于人工林,而且森林土壤肥力及土壤涵养水分养分的能力会大大提高。因此在水土保持措施采取生态修复,可用较少的投入得到较大的成绩,在较短的时间内恢复植被,较好的减少或控制水土流失。

五、实施生态修复的具体应用措施

5.1 加强生态修复宣传,提高群众的生态意识

长期以来,我国广大人民群众对人与自然和谐相处的理念缺乏足够理解与认识,所以我们要加强宣传教育,让群众逐渐了解生态修复这种措施,接受生态修复的观念,使群众在水土保持生态修复上不断提高认识,认识到生态修复是一项让土地休养生息的好办法,是实现持续发展的正确选择,逐步提高农民投资的积极性,为做好新时期水土保持生态修复工作而努力。

5.2 加大生态修复技术的研究与创新的力度

生态修复应在技术上科学、经济上可行,这就需加强生态修复技术的研究,不断的创新生态修复的技术方法,丰富生态修复的理论,提高生态修复的科技含量。要开展多方面关于生态修复专题的研究,通过研究不同地区水土流失类型及导致生态环境退化的原因来总结水土流失的具体情况,然后创建属于我国生态修复工程的具体可行的科学体系,从各方面研究的结果丰富我国生态系统恢复的理论基础。

5.3 生态修复需因地制宜,同时制定人工辅助

生态自我修复主要是依靠大自然自身的力量来实现的。实施生态修复必须具备一定的自然基础条件,但并非所有的地区都适宜一样的方法,不同水土流失地区生态修复的潜力、时间不同,大多数植物生长的状况也不一样,因此必须因地制宜。当然,实施生态修复仅仅靠自然基础并不够,因为单单依靠自然的力量是难以恢复植被原有原生态面貌的,还必须依靠制定各种人工措施,以提高生态修复的效果。因此在生态修复过程中,我们除了要因地制宜的进行生态修复,还要正确对待生态自我修复与人工治理的关系,既要让生态环境在良好的环境自己主动的恢复,又要添加必要的人工辅助,两者合二为一,以达到最好的效果。

5.4 调整农业产业结构

生态自我修复是林业生产和农业生产的两场革命,修复中我们首先要从思想出发改变人民群众长期以来广种薄收、粗放经营的传统习惯,向精耕细作、集约经营方向转变,实施各方面的综合治理。在发展生态修复时,我们要调整农业生产结构,调整农业结构还是要以解决群众当前的经济收益问题为重点,保证群众基本收入和稳定的生活条件,无论如何调整都不能减少农民的收入,不能为此降低农民的生活水平。因此我们要实施具体的措施发展农业和林业时,比如在发展林业时,如果我们需要封山,就需要在山脚下,比较低的地方来发展农业,种一些有经济效益的果树,合理调节农业生产结构。

六、结束语

水土保持生态修复是新世纪水土保持生态建设的一个重大举措, 是保护和建设好生态环境, 实现可持续发展的必由之路。实施生态修复主要是依靠大自然的自我修复能力,在生态修复工作中我们要特别重视水土保综合治理,不但要做好生态环境的治理,而且要解决好群众的生产生活问题,只有这样生态修复才能顺利的进行。同时生态修复作为一项复杂的系统工程,要做的好、有成效并非是一件简单的事情,它需要政府、群众等全社会各方面力量的积极配合才能完成。

参考文献:

[1]王治国.关于生态修复若干概念与问题的讨论[J].中国水土保持,2003(10).

[2]杜晓军,高贤明,马克平.生态系统退化程度诊断:生态恢复的基础与前提[J].植物生态学报,2003(5).

[3]黄成志,秦百顺,董雨亭.认识大自然修复能力促进生态建设[J].水土保持科技情报,2004(5).

第9篇:生态修复的定义范文

关键词:根际环境;污染土壤;根系;根系分泌物;细菌;菌根真菌;土壤动物

1引言

根际环境是指以植物根系为中心,所形成的含有大量微生物、土壤动物、植物根系及其分泌物,在物理学、化学、生物学特性上而不同于周围土体的微区域环境。根际环境内土壤的重要特征之一就是富有大量的生物,其微生物和原生动物的数量比非根际土壤要多得多.[1]。根际环境内土壤生物学特性在很大程度上取决于植物根系分泌物的性质,一些研究结果表明:根际土壤微生物活性及其群落结构随植物生长发育而变化,对根系生长发育、营养产生很大的影响.[2,3]。正是由于根际环境内这些特殊的特性存在使得污染物在根际环境内表现出特殊的化学行为。

作为植物根系生长的真实土壤环境,根际环境在对污染土壤修复中的作用也不容忽视。近年来重金属和有机污染物对动物、植物及人类的直接的和潜在危害以及被污染环境的综合治理已成为社会各界关注的焦点。生物修复已成为污染生态学和环境生态学研究的热点。存在于土壤中的污染物首先通过根际环境与植物相接触,进而通过植物和根际环境内的生物来降解这些污染物质。根际环境内植物的根及其分泌物和微生物、土壤动物的新陈代谢活动对污染物产生吸收、吸附、降解等一系列活动,在污染土壤修复中起着重要作用.[4]。基于此,本文着重从植物根系和根系分泌物、微生物(细菌、菌根真菌)和土壤动物等方面进行概述,总结了它们在根际环境内对污染土壤修复的重要意义。

2根际环境内植物根系及其分泌物对污染土壤的修复作用

植物根系是土壤食物网的主要基质和能量来源之一,驱动土壤生物、化学和物理过程.[5]。植物根系如同一张“过滤网”,使通过的重金属得到固定并吸附于土壤表面,从而降低重金属在土壤中的生物有效态,达到减轻重金属污染的效果.[6]。植物根系是植物吸收营养物质的重要途径之一,因而也成为污染物质进入植物体内的重要路径。利用植物根系修复污染物正是应用了根系这种“提取能力”,对于富集在植物体内的污染物,通过植物自身的挥发和人为对地上部分的收获达到修复的目的。

2.1植物根系分泌物对重金属污染土壤的修复

植物根系分泌物是植物在生长过程中,根系向生长介质分泌质子和大量有机物质的总称。Mench等的研究表明,根系分泌物各组分(粘胶、高分子、低分子分泌物)均可与重金属发生络合作用,高分子与低分子的络合物可能有助于重金属向根表的迁移,而粘胶包裹在根尖表面,可认为是重金属向根迁移的“过滤器”.[7]。

根系分泌物主要通过活化、螯合、还原等作用来降低根际环境内重金属的有效性和毒性。此外,根分泌物被根际微生物利用,使根际土壤的氧化还原低于非根际土,从而改变根际土壤中变价重金属如Cr、Cu等的形态及有效性.[9]。在重金属等环境胁迫下,植物通过调节根分泌物的成分使根际环境更好的与外界环境相适应。如在铝胁迫下,耐铝植物可通过分泌有机酸,以缓解铝的毒害.[10]。另外,根系分泌物及其分解程度均影响土壤中重金属的吸附-解吸特性,植物根系分泌的新鲜分泌物可减少土壤对重金属的吸附,提高其扩散性 .[11]。

2.2植物根系分泌物对有机物污染土壤的修复

根系分泌物对污染物的降解主要通过酶系统的直接降解和增加微生物的数量和提高其活性的间接降解.[12]。前一种途径已被一些研究所证实,如有毒有机物在外酶的作用下分解为低毒的形态、磷酸酶可降解有机磷杀虫剂 .[13]、植物死亡后释放到土壤环境中的酶还可以继续发挥分解作用。其中尤其植物特有酶对多环芳烃的降解为根际修复的潜力提供了强有力的证据.[14]。根系分泌物通过影响根际土壤中微生物数量和活性来实现有机污染物的修复是主要途径。

3根际环境内微生物对污染土壤的修复作用

根际微生物通常是指细菌、放线菌和真菌(尤以菌根真菌为主)几大类。根际环境内的微生物对污染物具有多种修复手段,有的以污染物为碳源和能源,有的与污染物共代谢,通过代谢过程,这些离子可被沉淀或被螯合在可溶或不溶性生物多聚物上.[15],进而达到对根际环境内污染土壤修复作用。

3.1根际环境内微生物对重金属污染土壤的修复

细菌对重金属污染土壤的修复主要表现在吸附能力上。尤其集中在汞、铬(Hg、Cr)等方面的研究上,证实了可以降低重金属可移动性和生物有效性,从而对污染土壤起到修复作用。根际环境内有独特的氧化还原电势与溶解氧水平,也为污染物的挥发和还原提供了条件。例如,土壤细菌对无机与有机汞化合物的还原与挥发;铬酸盐的还原与亚砷酸盐的氧化.[16,17]。另外,细菌为了生存在寻找碳源和能源的过程中就会形成一种进化优势——趋化性。细菌趋化性在根际环境内污染土壤的生物修复过程中发挥重要的作用,例如,趋化性可以使降解菌株与污染物紧密接触,解决污染物的生物可利用问题.[18]。

关于菌根真菌对重金属的相对独立吸收作用很早就已经有了研究。如,Cooper和Tinker.[19]采用能区分根系和菌丝的装置,利用同位素示踪技术,演示了内生菌根菌丝吸收、累积和移动.65Zn的过程,表明了菌丝本身能够吸收重金属,这可能促进了根系对重金属的吸收能力。此外,外生菌根真菌还具有它独特的特点——屏障作用,因菌套的形成而较为明显,对重金属起了物理阻碍作用,阻止重金属向植物体内转移.[4]。另外,菌根真菌还通过屏障、螯合以及菌根根际效应来影响微生物活性.[20]等作用,进一步促进污染物的降解和转化。

3.2根际环境内微生物对有机物污染土壤的修复

根际环境内的细菌除了对无机污染物具有独特的降解之外,也对大多数有机污染物进行降解。它们除直接的代谢活动外,还能以根分泌物和根际内有机质为主要营养源,从而具有根际环境外细菌所不具有的降解特点.[4]。Ortega-Calvo等人首次评价了根际环境内细菌的趋化性使根际内降解性细菌数量增加,提高了污染物的生物可利用性,促进了根际内多环芳烃的降解.[21]。

菌根真菌作为根际环境内根系与土壤相接触的重要媒介,在促进有机污染物的降解和转化、促进污染土壤中植物的生长、有机污染土壤的生物修复等方面具有积极的作用.[22]。研究表明,受菌根接种的植物根系对农药的污染有很强的耐受力,菌根通过吸收、积累以及分泌物对农药进行分解、挥发等一系列的作用降低了有机农药的毒害。林先贵等.[23]研究发现了接种VA菌根真菌后,白三叶草的菌根侵染率、生长量和对N、P 元素的吸收量都高于不接种的对照植株。王曙光等.[24]也进一步揭示了 AM真菌的菌丝在酞酸酯的降解和转移过程中起了某些特殊的作用。在对外生菌根真菌的众多研究中,均揭示了其对有机除草剂的降解吸收作用。

4根际环境内土壤动物对污染土壤的修复

目前对于土壤动物修复的概念还没有准确统一的定义。据大量研究表明土壤动物修复技术是利用土壤动物对污染物进行机械破碎、分解、消化和富集以及在土壤中进行的翻耕和穿插等活动影响污染物的迁移和分布,并通过肠道排放的微生物及分泌的酶而使污染物降低或消除的一种生物修复技术.[25]。土壤动物作为土壤中的一份子,它们的活动、生长以及繁殖都与土壤的理化性质息息相关,尤其生活在根际环境内的土壤动物对有机物污染物的机械破碎和分解具有重要的作用。与此同时,大量的肠道微生物及分泌的酶也转移到土壤中来,它们与根际环境内土著微生物一起通过吸收、降解等方式使得污染物浓度降低或消失。

土壤动物生活在土壤环境内,作为土壤污染的一个评价指标.[26],因此它在一定程度上能够反映土壤的污染状况。在土壤中添加有机氯培养蚯蚓试验中,谢文明.[27]等发现蚯蚓对所加的有机氯农药的富集作用明显。蚯蚓不但富集了重金属,还可以改良土壤,保持土壤的肥力。将蚯蚓应用于污染土壤生态系统的恢复,甚至应用于强化污染土壤生态系统的修复,具有一定的发展潜力,在实际应用当中也有较大的可行性。

除了以捕食和代谢分泌为基础的假说外,土壤动物对微生物群落结构、土壤有机碳、根系生长及植物群落等的影响也将对根际生物修复产生深远的反馈作用.[28]。在今后的研究中应加大土壤动物其它种类,如甲螨、线虫、跳虫等微型和中型土壤动物对土壤污染修复作用研究。

5结语

根际环境内除了上述的生物种群外,还有很多微生物及土壤动物类群,而对于它们在根际污染土壤中修复作用研究的较少。土壤遭受污染是一个十分复杂的过程,不存在相对单一的污染物,几乎都是多种污染物综合污染的结果。生物修复体系中任何单一生物体一般都不具备降解复合污染物整体能力,因此,生物联合修复是必须采用的。修复过程中可以充分发挥各有机体及相互结合产生的修复作用。随着科技的进步根际环境内污染土壤的生物修复技术已经取得很大的发展,但由于受到区域生物特性以及自然环境的限制,还存在着许多局限性。

(1)土壤中根系的形态和根系的构型在污染土壤中的修复作用研究的很少,应加强不同土壤层中根系修复作用的研究。

(2)由于根际环境是动态的、复杂的系统,在营养及重金属等的胁迫条件下,根系分泌物产生的机制以及影响根际环境中其它组成成分的机理需要进一步的研究。

(3)对于轻度污染的土壤,污染物浓度没有达到生物降解的最低含量,迫使生物无法发挥其正常的降解功能,鉴于此,微生物对污染物最低量的降解反应能否进行定量的研究。

(4)微生物对根际内污染土壤的修复受多种因素的影响,如菌株的生存条件、营养条件以及菌株的呼吸活性等,而从这一视角研究的比较少。

(5)土壤动物在对根际内污染土壤修复中的研究报道的很少,大部分都是集中于蚯蚓的修复作用,而应加强对土壤动物其它种类,如甲螨、线虫等微型和中型土壤动物对土壤污染修复作用研究。随着科学技术的发展和对实验条件进一步的精确模拟,很多新的技术和理论也得到了很大的发展,如,分子生物学技术、基因工程理论、重新组建微生物的遗传性状、筛选具有降解多种污染物且降解效率更高的优良菌株及酶系,显然已经成为污染土壤修复研究的热点。通过对以上内容的深入研究,必将促进生物修复技术从实验室走向大田生产应用。

2012年11月绿色科技第11期致谢:感谢在论文的写作过程中由导师朱永恒提供的指导和帮助。

参考文献:

[1] Griffiths B S.A comparison of microbial feeding nematodes and protozoa in the rhizosphere of different plants[J].Biology and Fertility of Soils,1990(9):83~88.

[2] Paul E A,Clark F E.Soil Microbiology and Biochemistry[M].SanDiego:Academmic Press,Calif,1989.

[3] Zhao X R,Lin Q M,Li B G.Diversity of phosphate-dissolving microorganisms in corn rhizosphere[J].Agricultural Sciences in China,2003,2(2):222~228.

[4] 魏树和,周启星,张凯松,等.根际圈在污染土壤修复中的作用与机理分析[J].应用生态学报,2003,14(1):143~147.

[5] Gregory P J.Roots,rhizosphere and soil the route to a better understanding of soil science[J].Eur.J.Soil Sci,2006(57):2~12.

[6] 罗义,毛大庆.生物修复概述及国内外研究进展[J].辽宁大学学报:自然科学版,2003,30(4):113~119.

[7] Mench M.Metal binding properties of high molecular weight soluble exudates from maize roots[J].Biol Ferti Soils,1987(3):165~169.

[8] Cunninngham S D.Phytoremediation of contaminated soil[J].Trend Biotechnol,1995,13(9):393~397.

[9] 徐卫红.根系分泌物对土壤重金属活化及其机理研究进展[J].生态环境,2006,15(1):184~189.

[10] 郭明新,林玉环.利用微生态系统研究底泥重金属的生物有效胜[J].环境科学学报,1998,18(3):325~330.

[11] 吴启堂.根系分泌物对镉生物有效性的影响[J].土壤,1993,25(5):227~259.

[12] 旷远文,温达志,钟传文,等.根系分泌物及其在植物修复中的作用[J].植物生态学报,2003,27(5):709~717.

[13] Susarla S,Bacchus S T,Med Ina V F,et a.l Phytoremediation an ecological solution to organic chemical contamination [J].EcologicalEngineering,2002,18(5):647~658.

[14] 许超,夏北成.土壤多环芳烃污染根际修复研究进展[J].生态环境,2007,16(1):216~222.

[15] 张太平,潘伟斌.根际环境与土壤污染的植物修复研究进展[J].生态环境,2003,12(1):76~80.

[16] 陈能扬,童庆宣.根际环境在环境科学中的地位[J].生态学杂志,1994,13(3):45~52.

[17] 夏立江,华珞,李向东.重金属污染生物修复机制及研究进展[J].核农学报,1998,12(1):59~64.

[18] 蒋建东.细菌对环境污染物的趋化性及其在生物修复中的作用[J].生态学报,2005,25(7):1764~1771.

[19] Ortega-Calvo J J,Marchenko A I,Vorobyov A V,et al.Chemotaxis in polycyclic aromatic hydrocarbon degrading bacteria isolated from Soil polluted rhizospheres FEMS Microbiol[J].Ecol,2003,44(3):373~381.

[20] Cooper KM,T inker P B.Translocation and transfer of nutrients in vesicular-arbuscular mycorrhizas.Uptake and translocation of phosphorus zinc and sulphur[J].New Phy tologist,1978(81):43~52.

[21] SMITH S E,RRAD D J.Mycorrhizal Symbiosis [M].London:AcademicPress,1997.

[22] 陈瑞蕊,林先贵,尹睿,等.有机污染土壤中菌根的作用[J].生态学杂志,2005,24( 2):176~180.

[23] 林先贵,郝文英,施亚琴.三种除草剂VA 菌根真菌的侵染和植物生长的影响[J].环境科学学报,1991,11(4):439~444.

[24] 王曙光,林先贵,尹睿.接种丛枝菌根(AM) 对植物DBP污染的影响[J].应用生态学报,2003,14( 4):589~592.

[25] 刘军.土壤动物修复技术作用的机理及展望[J].山东农业大学学报:自然科学版,2009,40 ( 2):313~316.

[26] 朱永恒,濮励杰,赵春雨,等.土地污染的一个评价指标:土壤动物[J].土壤通报,2006(2):66~68.