生态修复技术范文
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篇1
中图分类号：X52 文献标识码：A
1 概述
河流是人类赖以生存的水环境，是人类社会生存和发展的起源地。河流系统是自然界最重要的生态系统之一。目前由于人类活动排放的各种污染物进入河流，使河流水质和河流底泥的物理、化学性质或生物组成发生变化，从而降低了河流的使用价值，使河流失去了原有的意义。为了恢复河流的使用价值，人们应当对水体中的污染物进行处理，从而使水体得到净化，使人类对河流环境的干扰降到最小，与自然共生存，为生物栖息和繁殖创造良好的生态环境，造福于子孙后代。近年来，对河流生态修复的研究不断深化，河流水生态修复有多种方法，这些方法通过强化自然界自身的净化能力和物质循环规律去治理受损河流，是实现人与自然和谐相处的治理途径。
2 河流生态修复概述
随着人们对传统水利工程给河流生态系统带来胁迫的反思，人们开始认识到恢复河流生态活力的必要性和重要性，于是出现了河流生态修复的概念和相应的工程技术。河流生态修复的概念最早是在德国提出的，它强调水利工程在具有防洪、供水、水土保持等基本功能的同时，还应该达到接近自然的目的，特别强调河溪治理工程中的自然美学成分。
生态修复措施主要利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对河流水体中的污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化，具有可持续性好、保持力强、工程造价低、耗能少等优点。
3 河流生态修复技术
河流生态修复的主要技术方法包括缓冲区恢复、植被恢复、河道补水、生物——生态修复、生境修复等技术。
3.1 缓冲区修复
缓冲区是河流与陆地的交界区域，如河边湿地、河谷或洪泛平原，具有水域与陆地双重属性。缓冲区是河流生态系统与陆地生态系统进行物质、能量、信息交换的一个重要过渡带，成为两者相互作用的重要纽带和桥梁。它受到地表水以及地下水的影响，是一种生态交错带，具有明显的边缘效应。
3.2 植被恢复
植被恢复是最普遍的河流修复方法。植被可以通过影响河流的流动、河岸抗冲刷强度、泥沙沉积、河床稳定性和河道形态而对河流产生很大影响。同时，合理分布的植被还有助于减轻洪水灾害、净化水体、截留来自农田的氮和磷以达到保护水质的目的，并可提供景观休闲场所和多种生态服务功能。
3.3 生物强化人工河道、生态沟渠及生态护岸
生物强化人工河道是指结合水系疏通工程和结构现状，构建的以生物处理为主体的人工河道，水质净化设施主体设于河道内或河流一侧，形成多级串联式的生物净化系统，从而改善水环境条件。自然河道生态塘则是以太阳能为初始能源，在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统。通过多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，可净化河水中的有机污染物。
生态沟渠是指根据水生植物的耐污能力及生理特征，充分利用现有沟渠条件，在不同渠段选择利用砾间接触氧化、强化生物接触氧化等措施，逐级净化水质，在达到分级净化水质功能的同时，将净化设施与地表景观融为一体，美化河流景观。
生态护岸是利用石头、木材、多孔环保混凝土和自然材质制成的柔性结构等构建，对河岸进行加固，防止河道淤积、侵蚀和下切，同时多孔护岸材料，为植物的生长提供了有利条件，为野生动物提供栖息地，保障自然环境和人居环境的和谐统一。透水的护岸也保证了地表径流与地下水之间的物质、能量的交换。
3.4 生态修复耦合技术
生态修复耦合系统是综合人工湿地、微生物及水生动物协同净化等原理设计的生态修复系统，可去除河流水体中的营养盐和有机物，从而达到修复河流水环境的目的。其在利用湿地植物的同时，构建新的水生植物系统；在美化景观的同时，合理配置生态系统营养级结构；利用多种微生物净化水体的同时，构建具有完整营养级结构的水生动植物生态系统；并利用动植物、微生物的协同作用改善河流水质。
4 河流生态修复技术发展的展望
随着对河流的认识加深，人们已认识到河流生态修复的重要性，河流生态修复技术不断得到改进。生态河流与利用传统水利工程方法治理的河流不同，它是一个完整的生态系统，因此，在不断探索河流生态修复技术的同时，还应加强对修复后生态河流的维护和管理，从而实现河流生态系统长期的健康和稳定。
参考文献
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篇2
关键词：生态修复技术；技术比较；技术展望
1.引言
作为城市系统中自然地理因素之一的城区河道，它具有供应水源、提供绿地、保护环境和开展旅游等一系列的生态功能，对城市生态建设具有十分重要的意义，可为城市的生活和生产就近提供水源，减弱城市热岛效应和洪涝灾害，为城市绿地建设提供基地，丰富城市景观多样性和城市物种多样性，为市民创造文体娱乐与亲近自然的空间。河流独特的形象功能具有不可估量的社会经济意义，世界上有许多著名城市中河流及两岸景观，已成为该城市的标志，如巴黎的塞纳河，伦敦的泰晤士河等。城市河流作为城市生态系统的重要因素，越来越为城市建设者所关注，其生态功能的应用，也逐渐被引人到生态城市的建设中。
2.城市河道底泥处理技术比较
城市河流水体底泥污染已经成为世界范围内的一个环境问题。污染物主要是通过大气沉降、废水排放以及雨水淋溶和冲刷进人水体，最后沉积到底泥中并逐渐富集，使底泥受到严重污染。
底泥的污染归根结底是对水体的污染和底栖生物的危害。如果能消除其对水体和底栖生物的作用，则就能有效降低污染底泥的环境影响。因而，底泥污染的控制既可采用固定的方法阻止污染物在生态系统中的迁移，也可采用各种处理方法降低或消除污染物的毒性，以减小其危害。由于有些城区河道底泥淤积严重，开展底泥修复工作是提高河道排洪能力和促进河水水质改善的必要措施。底泥修复技术主要有两种，即物理修复和生物一生态修复。
2.1物理修复
物理修复是借助工程技术措施，消除底泥污染的一种方法，主要有疏浚、引水、填沙掩蔽等措施。其中疏浚是最常见的方法。物理修复最大的优点是见效快。当底泥中污染物的浓度高出本底值2一3倍时，即认为对人类及水生生态系统有潜在危害，则要考虑进行疏浚。
目前国内最常用的疏浚清淤机型式主要有抓斗式、链斗式、反铲式、耙吸式和绞吸式等。但是这些机型基本上都是庞然大物，适合大型水体，而城区河道一般宽度不是很大，而且桥梁较多，净高净宽都小，而且难以抛锚，所以这些庞然大物并不适合城区河道进行疏浚作业。
通过相关研究和技术应用来看，物理疏浚技术在一定程度上取得了效果较为明显，但是从总体来说还是存在几个问题：（1）成本比较高。疏浚的成本受到许多因素影响，其中主要包括设备类型、项目大小、堆放场、底泥密度、输送距离、底泥的综合利用等。也有人作过相应的预算，机械清淤lhm2时底泥约需9.9-24.7万美元。（2）疏浚过深将会破坏原有的生态系统。底泥疏浚可能会去除底栖生物，破坏鱼类的食物链。如果底泥被完全疏挖，可能需要2-3年的时间才能重新建立底栖生物群落。如果底泥疏挖不彻底，底栖生物群落的恢复相对比较快。因此采取疏浚方法时，必须加强实验研究和科学决策，慎重考虑投入效益比。（3）城市河道清淤疏浚工作不同于湖泊，湖泊水面开阔，方便疏浚船进行水上作业。而城区河道断面一般较小，且河道中长年有水流动，这给疏浚作业带来了困难。特别是有些需要清淤的河道靠近闹市区，疏浚工作必须安排在夜间进行，这也会给施工带来一定的不便。（4）疏浚底泥的处理是环境保护的选择。疏浚底泥以其量大、污染物成分复杂、含水率高而使其处理困难。目前国内多采用农田施用和填埋处理，污泥的利用价值低，处理不彻底，又极易造成二次污染。
2.2生物一生态修复
城市河道接纳的主要污染物是生活污染源，所以底泥中有机物含量高，可生化性强，而且城区河道水条件稳定，适合采用生物一生态修复技术。底泥的生物一生态修复技术，是指利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对底泥中的污染物进行转移、转化及降解，从而达到底泥修复的目的。近年来生物一生态修复技术已经得到各国广泛的重视。
城市河道底泥的生物一生态修复技术包括原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术就是指底泥不疏浚直接采用生物一生态技术对实进行修复。异位修复是指对疏浚后的底泥进行进一步的生物一生态修复。
2.2.1原位修复
原位修复技术对有机污染的底泥，最实用的办法就是不疏浚，而是采用生物一生态修复技术在原地直接吸收、降解污染物。这样不但可以节省大量疏浚费用，而且还能减少疏浚带来的环境影响。
自然的河道中有大量的植物和微生物，它们都有降解污染有机物的作用。植物还可以向水里补充氧气，有利于防止污染。河道生物一生态修复包括微生物修复和水生生物修复两大部分，两者弃一不可，只有互相配合，才能获取总体治理效果。有研究表明，运用水生植物和微生物共同组成的生态系统能有效地去除多环芳烃的污染，高等水生植物可提供微生物生长的所需碳源和能源，根系周围好氧菌数量多，使得水溶性差的芳香烃，如菲、蕙以及三氯乙烯在根系旁能被迅速降解。根周围渗出液的存在，能提供降解微生物的活性。种植的水生植物的根茎能控制底泥中营养物的释放，而在生长后期又能较方便的去除，带走部分营养物。城区河道由于其特殊的地理位置，采用生物一生态修复技术时所选用的植物不但要满足净化水体的要求，而且还应该满足美化环境的要求。
使用生物一生态修复技术，可以使河道整治由环境水利向生态水利转化。但该修复技术在应用中也暴露出主要缺点：（1）在城市河道底泥修复过程中，生物—生态修复速度是十分缓慢的，相对于河道底泥疏浚，底泥修复其实是一个十分缓慢的过程。而且生物一生态修复过程中的水生植物的生长是与季节有关，微生物的生长活性与温度、pH、溶解氧等诸多因素有关。（2）河流水质变化是随机性，因为河流水质一般与进人河流的污染源排放特性相关，与河流周围居民的生活特性和工厂生产周期相关。所以河道接纳的污染物的不确定性对所选取修复的生物种类提出了很高的要求。（3）在以水生植物修复时，必须及时将其清除，从而避免植物在枯萎后产生腐败分解，重新污染水体。
2.2.2异位修复
异位修复技术是与底泥疏浚同时进行使用的。此技术融合了疏浚和生物一生态修复技术的优点于一身，在今后一段时间内就有着很好的应用前景。疏浚底泥在很多时候是一种必需的选择，但疏浚后的底泥处理则是一个环境保护的难题。目前国内多采用农田施用和填埋处理，污泥的利用价值低，处理不彻底，又极易造成二次污染。因此，建议采用生物处理方法加强对疏浚底泥的处理力度，利用人工反应器对疏浚污泥进行处理，先使其达到无害化，然后用作它用。比如用作建筑材料或路基材料，以代替粘土。底泥具有颗粒细、可塑性高、结合力强、收缩率大等特点，所生产的砖瓦质量高，而且不损坏耕地。这样一方面可节省粘土的用量，减少对土地资源的破坏，另一方面又充分利用了污泥，减少了处置费用，节约用地，一举多得。而且建筑材料需求量大，完全有可能大量接纳疏浚污泥，使疏浚污泥变废为宝。
3.结语
相对于我国来说，各种水体都受到了不同程度的污染，其中，城市河道的污染最为严重，如果采用国外投入大量资金用于疏浚和污泥处理来达到修复底泥的目的，这是不现实。综合考虑经费投入和处理效果，大力发展生物一生态修复技术，如高等植物对底泥中重金属的累积，特异微生物对有机物的分解等，在我国是一条切实可行的途径。我国河流污染大都较为严重，单纯使用物理修复疏浚所需经费太大，而单纯使用生物处理又难以达到理想的效果，今后在城区的河道修复中应以发展疏浚和生物处理相结合的方法为主，实现底泥的资源再优化。
参考文献
篇3
【关键词】国土空间；生态修复；工程技术；创新
1引言
在我国全面开展生态文明建设过程中，国土空间生态修复对于提升生态质量、促进社会可持续发展有着非常关键的作用。当前我国很多区域中的生态环境被严重破坏，因此，要利用国土空间生态修复技术来彻底改善这种环境。本文以“山水林田湖草是一个生命共同体”理念为出发点，真正地了解其规划定位与内涵，对于当前的国土空间生态修复工程创新提供有利的支持。
2规划定位与内涵概述
“山水林田湖草是一个生命共同体”主要明确规定了自然资源管理者职责、用途与修复工作要领等，从而给我国山水林天草湖整体修复提供了有利的支持，按照具体情况做出有效的修复，并且可以达到综合治理的效果。国土空间生态修复就是实现国土空间格局的优化、遏制，更好地提升生态系统的稳定性，使生态环境得到修复，促进环境质量的提升。国土空间生态修复过程中，需要以“山水林田湖草是一个生命共同体”思想为出发点，对于我国的部分地区开发过度、生态功能损失等情况进行修复处理，利用科学合理地规划设计，同时选择更加合适的生物与化学修复处理措施，全面提升生态环境修复工作水平【1】。
3国土空间生态修复技术创新面临的问题
在国土空间生态修复技术创新的过程中，由于各种因素的影响使得该项工作开展还存在诸多问题，主要体现在以下几个方面。
3.1国土空间生态修复理论方法与技术研究亟待加强
目前的生态修复理论研究比较滞后，无法顺应时代的发展，对各个地区所开展的山水林田湖草生态修复等大型项目实际情况分析可以发现，各个地区并没有认识到生态修复的重要性，对于各项重点工程项目的分项目落实缺乏严格执行，使生态系统关系和作用规律的掌握比较有限，最终的生态修复质量难以提升。
3.2国土空间生态修复技术体系和相关标准亟待建立
目前，在我国各个地区生态修复技术应用过程中，存在技术协调不合理、衔接不顺畅或出现矛盾的情况。国土空间修复技术对于很多行业和学科有着直接的影响，同时也有着比较严重的跨区域、跨领域的问题，考虑使国土空间生态修复工程顺利进行，还需要指导相应的部门和机构全面开展国土空间修复技术的研究，逐步进行各项功能的规划和评价，研发先进的修复技术，满足现代社会发展的需要，促进社会的可持续发展。
3.3国土空间生态修复新材料、新装备的研发亟待推进
从长期发展的实际情况分析，最大程度上需要全面地应用土地、矿产、水等自然资源，在生态修复项目的规划设计环节，没有综合分析生物的习性特点，对于生物栖息、通道等方面的分析也存在严重的不足，尤其是一些大型基础项目在建设施工环节应用大量的机械设备和混凝土施工材料，给生态环境造成了严重的不利影响，使生物体系缺乏连续性，生物多样性持续减少、生态系统自我修复能力变得更差。这些问题的存在都和生物多样性保护意识以及生态材料及新装备的应用有着直接的关系【2】。
3.4国土空间生态修复技术创新科研平台亟待搭建
从多年的实践经验分析，生态修复技术是施工单位开展修复的基础，这些技术很多都是施工单位所提供的，在该项目结束之后，很难再次承接类似的工程项目，导致出现“封存”的现象，技术交流和创新严重不足。从国家层面来分析，没有相应的机构开展国土空间生态修复技术的研发，国家也没有形成社会开放技术创新平台，导致国土空间修复技术依然停留在理论研究阶段，技术设备与材料的创新研究严重不足，导致了最终的生态修复技术无法满足实际需要。
4推进国土空间生态修复技术的创新对策
深入研究和推广国土空间修复工程技术，要充分掌握各个地区国土空间生态系统的整体性、系统性以及规律性，确定国土空间修复环节中的工作重点与未来发展方向，分析新技术、新设备与新工艺的应用情况，给国家的生态修复研究技术提供重要的支持，全面提升技术研发人员工作的积极性，形成更加合理有效的生态修复技术体系，推动整个国土空间修复领域的发展和进步。
4.1建立国土空间生态修复工程技术创新体系与标准
根据目前所实施的“山水林田湖草是一个生命共同体”理念，要对国土空间生态系统进行全面性、整体性的管理与维护，要实现区域生态环境修复的综合性治理，就需要对国土空间修复工程类型进行总结和分析，建立更加完善的国土空间生态修复技术标准和系统，从而可以更好地发挥国土空间生态修复技术的优势，促进生态环境尽快恢复，给人们的生活创造良好的生活环境，推动可持续发展【3】。
4.2推进国土空间生态修复技术创新平台建设
根据当前的实际情况需要，建立完善的整治中心、土地创新技术中心，要考虑到山水林田湖草工程项目的具体情况，充分发挥出国家相关部门的组织、引领、服务与桥梁等纽带作用，通过搭建技术创新平台，可以更好地实现技术创新和发展，形成更加协调与融合的创新局面。同时，还应该建设完善的国土空间生态修复技术中心，实现高等院校、科研机构、创新企业的建设，达到创新技术的合理研发和应用，最终提升技术创新能力和水平，促进我国国土空间生态修复工作顺利进行，全面改善生态环境的质量水平，以促进我国生态效益的全面提升。
4.3加强国土空间生态修复技术成果转化应用
在不断地实现科技创新的技术上，需要尽量缩短技术创新的周期，同时，还需要结合各个区域内的国土空间生态修复实际情况进行有效的总结和分析，经过深入的筛查和选择，建立具备创新思路的生态修复体系，达到全面的技术提升，建立更加高效的生态修复技术体系，形成更具创新性的技术成果，以推动生态修复领域的全面发展和进步，实现综合水平的切实提升。4.4开展生态修复领域的国际技术交流与合作积极学习国际上先进的生态修复技术，了解技术的发展形势，从而可以把握国际上新技术的创新动态，给国土空间生态修复技术的创新提供未来的发展方向。在整体发展思路的基础上，深化当前我国各个地区生态修复技术的应用，积极进行技术的交流和创新，全面提升生态修复技术水平，顺应时代的发展和进步。
5结语
篇4
摘要：就某化工污染事件，重金属污染底泥控制技术进行了分析，并对技术的可行性及可操作性进行了论述。
关键词：重金属污染；底泥疏浚；原位化学处理；生态修复
一、工程概况
某化工有限公司未经审批，擅自进行技术改造，扩大生产规模，在生产过程中，由于购进的矿石原料砷含量较高，其中硫铁矿中砷含量高达5760mg/kg,导致生产废水总砷含量严重超标，并直接外排入河道，造成河水严重污染。
二、砷污染底泥控制技术
重金属污染底泥控制技术主要包括：底泥疏浚、原位化学处理和原位安全固化、调水冲刷等。
（一）底泥疏浚
底泥疏浚是解决河流内源污染的重要措施，其主要是通过底泥的疏挖去除底泥中所含的污染物，清除污染水体的内源，减少底泥污染物向水体的释放。目前，江河湖库的底泥疏浚主要包括机械疏浚、水力疏浚和爆破等3种形式，共有挖、推、吸、拖、冲和爆等六种施工方式。
（二）原位安全固化
河流底泥中的重金属在一定条件下会以离子态或某种结合态进入水体，如果能将重金属结合在底泥中，抑制重金属的释放，则可降低其对河流生态系统的影响。调高pH值是将重金属结合在底泥中的主要化学方法。在较高的pH环境下，重金属会形成硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物。加入碱性物质将底泥的pH控制在7～8左右，可以抑制重金属以溶解态进入水体。常见的碱性物质有石灰、硅酸钙炉渣、钢渣等，施用量的多少，视底泥中重金属的种类、含量及pH的高低而定，但施用量不应太多，以免对水生生态系统产生不良影响。
（三）调水技术
调水通过水利设施（如闸门、泵站）的调控引入污染河道上游或附近的清洁水源改善下游污染河道水质。调水通过增大污染河道的水量，加速了河水流动，促进污水的稀释，河水在河道中的停留时间缩短，因而不宜在河道中滞留导致黑臭。同时，调水时河道水动力条件的改善使水体复氧量增加，有利于河道自净能力的提高。对于污染河道上游或附近具有充足的清洁水源、水利设施较完善的河网地区，利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的治理方法。
三、污染河道生态修复技术
污染河道水质改善技术主要包括：物理生物消浪改善生境技术、浮游动物改善透明度技术、水位调控生态重建技术、湖滨带水生植被恢复技术、仿生与水生植物镶嵌技术、入湖河口底泥疏浚技术、人工介质岸边生态净化技术等。
篇5
关键词现浇网格；生态护坡；河道边坡；生态修复
中图分类号：U416.1+4 文献标识码： A 文章编号：
1 前言
我国河流众多，河流系统是自然界最重要的生态系统之一。但近年来由于工农业生产、乱砍滥伐、气候等原因造成水土流失日益严重、河堤渠岸破坏严重，严重影响我国经济的可持续发展与人们生存环境的恶化。1991年我国颁布了《中华人民共和国水土保持法》，该法令明确了水土流失治理、预防以及推广施政的方法和体制，成为开发地开发治理、生态修复行之有效的行政管理方针。
针对生态环境受到严重威胁的河流，人们采取了很多措施，其中传统的硬质护坡将河岸表面封闭起来,达到了河岸免受河水冲刷的目的，却阻隔了水土的联系，破坏了河流生态平衡,影响了河道的自净能力发挥；同时河道高直的岸墙拉远了人与水之间的距离。于是河道生态修复的理念逐渐兴起，主要有植被措施和植被与工程措施相结合两种方法。
目前市河道生态修复，往往偏重于园林景观和人文历史陈迹的恢复，忽略了河道生态修复的核心。真正意义的河道生态修复是在保持边坡稳定的基础上，以营造边坡的生物多样性为目标，河岸水文联系的沟通为关键，在水—土—生物之间形成良性循环，构筑优美城市景观，保证河流生态系统健康。
现浇网格生态护坡技术运用工程与植被相结合的措施，在河道边坡上以30%的硬化面积获得了70%的绿化面积，达到了水土保持、涵养水源、改良土壤、生态恢复的目的。
2 现有河道生态护坡技术
河道生态护坡技术在我国起步较晚, 目前形成的河道生态护坡技术主要有：
（1）植被混凝土护坡 多孔混凝土由粗骨料、水泥、适量的细掺和料组成,是植被型生态混凝土的骨架,孔隙率>40%,表面等效孔径为2～3 cm,孔隙自构件顶表面可蜿蜒通至地面。生态混凝土中加入的保水材料以有机质保水剂为主,并掺入无机保水剂混合使用,为植物提供必需的水分。此技术受水位骤降的影响较小，有利于排出和降低被保护土内的含水量。
（3）生态袋护坡：利用人造土工布料制成透水不透土的生态袋，植物在装有土的生态袋中生长，并以此来防护河堤、湖岸、坝坡和修复环境，同时植被生存条件受到生态袋空间环境所限。
（4）香根草护坡：是在边坡上植入根系发达的香根草，形成高强度生物土层、高密度地上绿篱的护坡。适合黄河以南的地区应用。
（5）土工合成材料复合种植基护坡：是采用土工织物上铺设混凝土预制块成框格状，在框格内填土、深栽植物的护坡。有土工网垫植草护坡、土工格室植草护坡、加劲纤维毯护坡。现在的土工网垫大多数以热塑树脂为原料，塑料老化后，在土壤里容易形成二次污染。
（6）生态砖护坡：是在边坡上铺设或嵌固一种带孔的混凝土或砖砌块，并在孔中种植植被的护坡。先进的技术有联锁式砌块护坡、铰接式砌块护坡及坡改平砌块护坡。
①联锁式砌块护坡是生态砖之间互相嵌固封锁避免发生侧向移动形成整体的生态砖护坡。由于其联锁是在二维平面上的散体连接，容易遭水流冲刷或地基沉陷破坏。
②铰接式砌块护坡是将预制高强度混凝土块用一系列绳索相互连接而成连锁型矩阵铺面护坡，其造价较高。
③坡改平砌块护坡是将砌块的下底面制成与边坡坡面相平行的斜面，上底面制成水平面的空心砌块，铺设时底部与坡面相吻合，上端能够保持水平，达到保水、保土的效果的护坡方法，该方法是散体结构拼接砌筑而成，整体稳定性与抗冲刷破坏有待进一步观察。
3 现浇网格生态护坡技术
现浇网格生态护坡技术是在河道边坡上用现浇网格生态护坡模板现场浇筑的钢筋混凝土网格内种植植物、铺设抗冲刷基质，达到河道水土保持、涵养水源、改良土壤、生态恢复目标的新型生态护坡技术。
它是针对我国河道边坡绿化困难、稳定性差和水土流失严重等问题，结合国内外先进的河道边坡生态修复工程经验，自主研发出的一项先进的生态护坡技术。研发内容包括现浇网格生态护坡技术的模板创新、适用范围、边坡稳定、水土保持、抗冲刷基质、本土植物等多个方面研究，综合实现边坡稳定、水土保持，生态恢复的目标，形成一套适合我国大部分地区河道边坡的水土保持、生态恢复的技术体系。
3.1技术原理
现浇网格生态护坡技术是集工程力学，土壤学、肥料学、生态学和植物学于一体，形成的综合性生态护坡技术，现浇网格工程、抗冲刷基质和本土植物是该技术的三大主要内容。
（1）现浇网格工程稳固坡面，网格工程技术的稳固性主要是由两方面来体现的，其一，硬质工程方面：纵横交错的钢筋混凝土与锚杆在整个坡面形成三维立体护坡结构，利用宋庆丰[6]边坡稳定性模型分析内蒙古地区30°、45°和60°的岩土质边坡，其稳定系数均达到了《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）的标准。其二，植物根系方面：植物根系在边坡稳定上也发挥着巨大的作用，通过试验证明，在网格工程的框格内种植乔、灌木，一年后，边坡的稳定性系数在原来的基础上增加0.03-0.05。
（2）抗冲刷基质材料水土保持，硬质工程框格的下框梁比其他的框梁高，减少了水流陶土的作用力，同时抗冲刷基质材料可降低水流对边坡的冲刷能力，达到了水土保持的目的。
（3）本土植物绿化环境，以“乔灌先行，模拟自然，恢复生态”设计理念为指导，形成地面草-中间灌-上面乔的垂直生态模式结构，并在水平方向上形成草、灌、乔优化配置的种植模式，增加区域环境内的生物多样性，为区域范围生态自然恢复提供了必要条件。
现浇网格生态护坡技术以硬质工程护坡为基础，减少水土流失为关键，本土植物美化环境为重点的绿化理念出发，最大程度的模仿自然规律，减少人为干扰，坚持社会倡导的尊重自然，施法自然，构建真正意义上的生态河道。
3.2技术原则
（1）稳固性原则 边坡稳固是绿化的基础，网格工程具有抗侵蚀能力（风蚀、水蚀）、具有一定的强度及三维立体稳定结构。
（2）水土保持原则 鱼鳞坑网格能够极大地减少水土流失，抗冲刷基质可以大量的缓减河水对边坡冲刷。
（3）因地制宜原则 依据地域气候条件，设计施工方案，并选用当地抗逆性强的植物作为护坡绿化植物。
（4）自然修复原则，以本土乔灌木为主要先锋种，逐步形成以当地生物群落为主的生态系统，达到自然恢复的目标。
3.3技术优势
（1）坡面稳固现浇混凝土（钢筋）网格与锚固形成三维立体的网状护坡结构，结合草、灌、乔立体种植模式的植物根系保护，使坡面更加稳固，不易塌方毁坏。
（2）高绿化率常用模板整体浇铸的网格，每1m2中框格面积占0.3m2，绿化面积达0.7m2，而且框格梁的设计呈上窄下宽的梯形结构，在边坡稳定的基础上，极大地减小硬质框格面积，扩大网格植物种植空间，为后期的坡面绿化创造条件。
（3）水土保持与现有的生态绿化技术相比，浇铸成型的网格呈下框梁比上框梁高的鱼鳞坑结构，框梁的高度一般为0.15m，下框梁中部高出0.03-0.05m，经实践证明，下框梁的高度对目的边坡的水土保持能力起到了非常大的作用。
（4）抗冲刷基质材料在网格内种植植物后铺设抗冲刷基质材料，能够加大地表粗糙度，减缓河水冲刷力，增强土壤涵水能力，为植物的正常生长提供环境条件。
（5）应用本土植物充分发挥本土植物抗逆性强的护坡优势，以草、灌乔相结合的模式种植，组建人工植物群落，逐渐演替为生态自然群落。
（6）模板浇铸，节约成本支架模板攻克护坡领域支模难关；现场机械浇铸，易于施工，提高了工作效率；网状结构护坡节省材料，降低了施工成本。
3.4适用条件
现浇网格生态护坡技术应用范围较为广泛，在生态学的基本理论指导下，现浇生态护坡技术中的各个影响因子可随环境的改变而改变，因此，几乎可涵盖自然或人工的各种类型的河道边坡生态绿化。
现浇网格生态护坡技术在城市河道边坡生态恢复中的应用尤为突出。它是在利用土体极限平衡原理对边坡进行坡改缓的基础上，把现浇网格浇筑成能够涵养水源的鱼鳞坑状，再选用本土植被进行坡面绿化、抗冲刷基质进行坡面保护，达到稳定、水土保持、生态恢复的综合效益。
4 现浇网格生态护坡技术用于河道护坡的施工工艺
4.1工程施工过程
现浇网格生态护坡技术的施工过程如下：
（1）河道边坡根据实际边坡的坡度进行平整，并勘测放线。
（2）在整平的河岸坡面上铺设钢筋，将钢筋按照一定的角度交错铺设，根据需要可加锚固（执行《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）），将现浇网格（钢筋混凝土浇铸）生态护坡模板（斜网格、纵横网格）套至于钢筋上，依据河岸坡面绿化面积将模板拼接成一个整体的连续浇铸系统。
（3）根据河岸坡体的性质，配比钢筋混凝土，用搅拌机搅拌均匀。
（4）将搅拌均匀的混凝土用输送泵输送，并用浇铸机浇铸，打开放气阀，振动棒振实。
（5）待其凝固，取下模板，进行养护。
4.2施工构件
（1）钢筋材料
为了加强河道边坡的稳定性，在网格的框梁内加筑钢筋作为拉力。钢筋规格按照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）执行。
（2）锚杆设置
锚杆是减少边坡下滑力的重要保障，起到锚固的作用，尤其是在河道边坡的固定中，起着尤为重要的作用。锚杆主要应用于坡面稳定性差和坡度较大的岩质边坡。锚杆以铁质的螺纹钢或圆钢为主。依据坡面的结构和特殊性，锚杆的设计密度、规格可按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）执行。一般小于30°的边坡无需加设锚杆可直接绿化。
（3）混凝土浇铸生态护坡模板
混凝土浇铸生态护坡模板是一种预置模型，目前有斜网格(专利号：ZL200920006293.4)和纵横网格(专利号：ZL200920006293.8)两种混凝土浇铸生态护坡模板，1000mm×600mm、1200mm×800mm、1500mm×1000mm等多个尺寸模板，适用于不同类型，坡度，坡长的边坡，网格内可种植植物。如图1、图2所示：
图1护坡植物种植
图2护坡效果图
4.3铺设抗冲刷基质
抗冲刷基质材料的铺设是现浇网格生态护坡技术的特点，将设计的材料按照比例混合，在网格内种植植物后铺设50—100mm的抗冲刷基质材料。依据坡度的不同已经配制出适合30°、40°、50°、60°边坡使用的G1、G2、G3、G4四种抗冲刷基质材料。
4.4本土植物选择
根据不同的植物特征，选择绿化植物一直以来是绿化上的热点。经多年的绿化实践经验证明，河岸护坡植物应具备防涝、抗寒，耐贫瘠，生长速度快，绿期长，根系发达等特点。多年来内蒙古和信源生态科技有限公司坚持以“乔灌先锋，乔灌结合”的绿化模式设计施工，随着该地区水土保持、河道边坡生态修复的发展，已从当地野生种中选育出一批适合该地区绿化种植的优良植物。如马莲（Lactea Pall Var Chinensis (Fish) Koidz）、柽柳（Tamarix chinensis Lour.）、沙打旺（Astragalus adsurgens Pall）、杨柴（Astragalus mongolicum）、紫穗槐（Amorpha fruticosa L.）、花棒（Hedysarum scoparium）、互叶醉鱼草（Buddleja ahernifolia Maxim）、欧李（Semen Pruni Humilis）、胡枝子（Lespedezabicolor Turcz.）、 蒙古莸（Caryopteris mongholica Bunge）等。
4.5养护
河道边坡养护包括两个方面，一个是硬质和基质部分，监测由于自然灾害造成的部分坡面下沉，及时工程修复，保证坡面基实，抗冲刷基质表面平整，无裂痕。另方面是植物养护，在植物移栽后的一到二个生长期内保障植物正常生长所需的水分，养分以及病虫害防治。因此生态护坡养护需注意以下几点：（1）工程竣工后对边坡坡体及绿化部分监测需一年；（2）在植物种植后的3个月内，第一月每隔10天浇水一次，后两月各浇水一次；（3）每一个季度喷洒杀虫剂一次；（4）及时清除杂草。现浇网格生态护坡技术应用于边坡绿化养护期一般为一年，植物成活率≥85％，植物盖度≥85％，病虫害成灾率≤0.5％。
5 结束语与展望
河道边坡生态修复的重点已经改变了以往的模式，从环境破坏、污染后治理转变到原始保护上来，从硬化工程保护转到生态修复上来。
现浇网格生态护坡技术是一套生态的，科学的，合理的河道边坡生态修复技术体系。该技术在恢复生态学和景观生态学的基本原理上，建立生态护坡模式，运用生态学先锋种入侵，生物多样性，植物空间分布等基本理论指导设计、施工，形成工程与生物相结合，植物优化配置，达到多层面，全方位，立体化的绿化效果，是目前边坡绿化领域内一项新型的生态护坡技术，已经初露头角，这将对深化绿化理念，为河道边坡生态修复达到理想的收益具有重要的意义。
现浇网格生态护坡技术在河道边坡修复中的应用将独显其与生具有优势，带来显著的经济、生态与社会效益。
6 参考文献：
[1]王富永，吴长文，王永喜．深圳市岩质边坡生态防护设计技术概述．中国水土保持科学,2008,12（6）：44-45
[2]赵明阶,何春光,王多垠．边坡工程处治技术．北京：人民交通出版,2003：260-268
[3]钱晓红,关云鹏,吴玲杰．现代生态护坡技术的应用研究．内蒙古水利,2009年。
[4]吴和政 孙宁波．混凝土框架与框格梁锚固技术及其应用．中国地质灾害与防治学报1999（4）
篇6
关键词：生态措施 生态系统 水下森林
1、 工程概况
本工程是一个以城市景观为主的城市内湖，生态修复湖面320000m2，清淤完成后平均水深1.74m，库容55700m3，集雨面积达16.59km2。随着环湖土地大量开发，周边污染源源不断进入，湖区水位并没有明显降低，湖面已被水浮莲密集覆盖，通过水质检测其主要水质指标全部超标，已经成为严重富营养化的湖泊，极大影响了湖泊的城市景观效果，为改善湖区周边的人居环境质量，实施湖泊的综合整治工程已势在必行。
2、 综合治理技术措施
从以往富营养化水体的治理与修复实践案例分析，采用单一技术治理富营养化水体的成效有限，因而选择采用外源与内源控制，工程与生态措施相结合的综合治理方案。
目前，此湖正在实施污水截流，初期雨水截流及净化，生态引水及底泥疏浚等综合整治工程。通过以上综合整治措施，可以有效控制外源污染的输入量和污染物的富集与释放，增强底泥对水体的净化能力，增加水体的复氧能力，使湖区水体水质在较短时间内有明显改善。但湖区内必须建立健康的水生生态系统，才能长期有效地控制内源污染。
3、水质和污染源分析
通过下表的水质检测数据可以看出，其主要水质指标全部超标，显示为劣Ⅴ类水质。
根据资料查阅及现场踏勘，此湖目前存在的主要污染源还有：地表径流污染和污水处理站尾水污染。其中地表径流污染主要由于其周边集雨面积较大，尤其是农村生活社区、农田及绿化地表径流是该湖污染负荷的主要来源。近几年，该地区降雨径流监测显示，各类城市降雨径流中的氮磷浓度差异较大，总氮，硝态氮，氨态氮与总磷的平均含量范围分别为1.96～6.77mg/L、0.62～4.89mg/L、0.35～1.18mg/L和0.04～0.66mg/L。
根据现有的污水处理站的资料分析，现有3座污水站尾水排放入湖，排放量为32800m3/d，排放标准为一级A。
4、 水体生态修复技术措施
此湖水体生态治理主要含6个部分：？生态拦截 ？污水处理站尾水入湖口处理措施
？水下地形改造 ④底质改良 ⑤生态系统构建 ⑥漂浮湿地。
4.1 生态拦截
4.1.1 生态集雨
湖区水体其中的主要污染为面源地表径流，采用雨水生态收集过滤渠净化路面及绿化带来的入湖污染负荷。
4.1.2 环湖生态湿地带
对于不易收集或集中入湖的漫流形式的地表径流，采用构建环湖生态湿地带的技术措施，过滤初级地表径流。
4.2 污水处理站尾水入湖口处理措施
4.2.1 生态浮岛净化系统
采用生态浮岛净化入湖污水，在达到水质净化的同时，又具有较好的景观效果。
4.2.2 复合湿地净化系统
为最大量的削减污水处理厂的尾水，采用表流湿地深度过滤污水，提升水质量标准。表流湿地的净化作用主要体现在：植物吸收、微生物分解、物理吸附。
4.3 水下地形改造
借助清淤工程开展，营造合理的水下地形，由陆域、湖滨区（0-40cm）、浅水区（40-100cm）、过渡区（100-150cm）、深水区（150cm以上）组成的多生境条件的水下地形，有利于生物多样性的恢复。
4.4 底质改良
底质消毒主要是杀死一些土壤表面的藻类孢子以及一些有害病原菌；底质改良主要对底质 pH等进行改善。经过底质预处理，可中和底泥中的各种有机酸，改变酸性环境，起到除害杀菌、施肥、改善底质的作用，含有水生动、植物生长发育所需的全部常量元素和大部分微量元素，这些元素都以离子状态存在，能被水生动、植物所利用。
4.5 生态系统构建
4.5.1 沉水植物构建
沉水植物是水体中的生产者及动物生境条件的营造着，在水生态系统中具有重要作用。
本案从湖区水深及功能定位选取沉水植物的种类及栽培区域。
浅水区（0-80cm）构建水生草皮系统；过渡区（80-150cm）构建水生森林I型；深水区（150cm以上）构建水生森林II型。
4.5.2 水生动物生态系统的构建
完善生态系统的食物链和食物网结构，实现水体生物多样性。通过滤食浮游藻类，有效控制蓝藻水华； N、P通过藻类营养级转化，以鱼产量形式得到固定，进而达到净化水质目的。
4.5.3 水生微生物净化系统
水生微生物在水生态系统中具有重要作用，实现了营养物质（污染物）从有机向无机的转化，有效分解水体中的悬浮物、沉积物、动植物遗体、碎屑等，因此，在建设生态系统的最后，完善有益微生物的种类及数量。
4.5.4 滨水湿地带构建
湖区水系的景观功能是本案打造的重点，依据陆域景观的不同，合理搭配适生、水生植物形成自然、生态的湿地景观，同时兼顾一定的水质净化效果。
4.6 漂浮湿地
漂浮湿地是采用漂浮物质及种植土拼着而成，可以漂浮在水面上，可移动也可以固定，栽培植物的种类可以是草皮、水生植物甚至是小型的灌木等。在湖区内构建漂浮湿地，具有一定的水质净化效果，同时提升水域景观。
5、水体维护
5.1日常维护：枯死植物更新补植、残梗败叶及时清捞、收割长势茂盛植物、及时捕捞动物，并视具体情况适量补充。
5.2专业养护：定期对景观湖水质进行检测
检测指标：氨氮、亚硝氮、硝酸氮、总氮、总磷、 CODMn、叶绿素a、浮游植物、浮游动物等；检测频率：1次/季度，具体检测频率根据实际情况而定。
6.注意问题
1）流域面积比较大，流域范围内的降雨、人类活动、市政建设活动对湖泊水生态系统具有较大的影响和扰动。
2）恶劣天气如台风天气、潮水顶托、强降雨等，使湖区水位超过常水位较长时间和反复次数过多，对湖区清水水生态系统造成破坏。
3）人们的放生活动会影响清水生态系统。禁止随意投放草鱼、鳊鱼、鲤鱼等鱼类。
4）外来物种如罗非鱼、福寿螺等对水生态系统也有破坏作用。
5）生态建设所采用的水生动植物品种均为项目区域土著物种或历史曾有物种，杜绝使用外来种或入侵种，保证湖区的生态安全。
参考文献：
1.夏宏生，蔡明，向欣 人工湿地净化作用与微生物相关性研究【J】，广东水利水电，2008，3：4-8
2.郑涛，穆环珍，黄衍初等 非点源污染控制研究进展【J】，2005（2）：31-34
3.贺锋，吴振斌 水生植物在污水处理和水质改善中的应用【J】，植物学通报，2003年06期
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一、水土保持生态修复
1、水土保持生态修复的概念
有专家认为，生态恢复是指解除生态系统所承受的超负荷压力，按照生态系统自身规律演替，通过其休养生息的漫长过程，使生态系统向自然状态演化。
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。
2、水土保持生态修复的特点
传统的小流域治理主要是修梯田、筑拦砂坝、种树种草，合理配置林地、草地、牧场和农田，建立农林牧结合的生产体系，提高水土流失治理效益的行为。生态修复则是针对整个生态系统的，其突破了小流域综合治理保水、保土和保肥(主要指氮、磷、钾)的目标，把对构成生态系统的若干重要元素的治理扩大到对生态系统的全面保护、修复乃至重建。
水土保持生态修复的主要做法概括起来是：封山禁牧或轮封轮牧，实行舍饲养畜；退耕还林(草)，25。以上斜坡坚决实施退耕；部分水土流失特别严重地区可实行生态移民，促进地方生态环境恢复；封、管、治、调相结合，即对封育区加强管理，部分地块辅以适当的水土保持工程治理，调整产业结构使封育区人民的生活不受影响并有所提高。
二、水土保持生态修复的基本理论
1、生态系统退化的原因
生态修复是针对生态退化和生态破坏而言的。当生态系统的结构变化引起功能减弱或丧失时，生态系统是退化的。引起生态退化的原因很多，干扰是其中的主要原因之一。由于干扰打破了原有生态系统的平衡状态，使系统的结构和功能发生变化和障碍，形成破坏性的波动或恶性循环，从而导致系统的退化。事实上，干扰不仅仅在物种多样性的发生和维持中起着重要作用，也会对生物的进化产生重要的影响。干扰可分为两个方面，即自然干扰和社会干扰。自然干扰包括火、冰雹、洪水、干旱、台风、滑坡、海啸、地震、火山、冰河作用等。社会干扰包括有毒化学物的释放与污染、森林砍伐、植被过度利用、露天开采等。干扰的强度和频度是生态系统退化程度的根本原因。过大的干扰强度和频度，会使生态系统退化成为不毛之地，而严重退化的生态系统的恢复是非常困难的，常常需要采取一些生态工程措施和生物措施来进行恢复，从而进一步进行植被恢复。
2、干扰与演替——生态修复与重建的理论基础
群落的自然演替机制奠定了恢复生态学的理论基础。演替有两种基本类型：原生演替和次生演替。发生哪一种类型，是由演替过程开始时土壤条件所决定的。一般地说，生态演替是可预见的和有秩序的变化系列。在演替过程中，一个生态系统被另一个生态系统所代替，直到建立起一个最能适应那个环境的生态系统。生态演替可看作是在外界压力不复存在之后，生态系统所经历的一系列恢复阶段。如果给以足够的时间，演替在任何情况下都能够修复所有的干扰和重建原来的顶极群落吗?事实并非总是如此，修复过程是有限度的。对受损生态系统恢复过程的关键性理解之一，就是扰后演替的最终结果和它们与正常演替的关系。自然干扰作用总是使生态系统返回到生态演替的早期阶段。一些周期性的自然干扰使生态系统呈周期性演替现象，成为生态演替不可缺少的动因。人为活动的干扰是否仅仅是将一个生态系统位移到一个早期或更为初级演替阶段，还是它从开始就是与自然干扰所发生的演替明显不同的类型?实践表明这两类干扰的结果是明显不同的。干扰如果很严重，使环境变化如此重大，以致演替向新的方向进行，永远也不能重建原来的顶极群落了。当干扰持续到生态系统接近死亡阶段时，恢复与重建可以使其在某些水平上恢复平衡，但与原来的正常状态不同。天然恢复过程是要经历很长时间的，在严重干扰后，需要的时间更长。生态演替在人为干预下可能加速、延缓、改变方向以致向相反的方向进行。究竟朝哪个方向进行，就取决于人类的行为。
三、水土保持生态修复的技术方法
1、广义水土保持生态修复的技术方法
（1） 退化坡面生态系统生态修复
a.退化耕地生态系统的生态修复。少施化肥，增施农家肥料；种植绿肥植物，增加固氮作物品种；轮作、套作，间种、混种；减少化学防治，增加生物防治；植等高植物篱等。
b.退化林地、草地、荒地生态系统的生态修复。在封禁的基础上，补种乡土树种、草种。封禁在我国早就得到广泛的应用，这里需要强调的是封禁只是解除了导致坡面生态系统退化的不合理放牧、刈割、开垦、樵采、挖药材等人为压力（或称人为驱动力），
还需预防、解导致坡面生态系统退化的自然驱动力，如火灾、鼠害等。一般来说，自然驱动力并不是导致坡面生态系统退化的主要驱动力，但也不容忽视。封禁时间的长短因生态系统类型、受损程度、气候等因素的不同而不同，一般来说，乔木林、灌木林、草地生态系统可分别为8年以上、5-8年、3-5年。
（2）退化河流生态系统生态修复
在土壤侵蚀地区，导致河流退化的驱动力主要有修路、开矿、樵采、河岸放牧、化肥与农药的面源污染、工业废水与生活污水的点源污染、过度捕鱼等，对由于这些驱动力所导致的化河流生态系统进行生态修复，最重要的是要减轻或解除导致河流生态系统退化的驱动力，让河流休养生息。此外，还可采取如下两种方法：一是减少河流人工直线化的程度，增加河流弯曲度，以增加河流生境的多样性，进而增加水生生物多样性；二是在河流两岸种植生物隔离带（种类和宽度应因地制宜），一方面防治面源污染，另一方面为河流水生生物增加营养源。
（3）内陆河流域退化绿洲生态系统生态修复
一是合理开发利用水资源，实施生态应急补水工程，至少要满足天然绿洲生态系统最小生态需水量；二是合理调整土地利用结构，适当减少人工绿洲面积，使人工绿洲和天然绿洲面积比例调整到1：1左右。
（4）退化水库生态系统生态修复
对退化水库生态系统的生态修复可采取与退化河流生态系统相同的方法。
（5）退化矿山生态系统生态修复
该生态系统的土壤、植物等组分完全受损，缺乏植物生长所需要的营养元素，对这种严重退化的生态进行生态修复，可采取的方法有：覆盖土壤，对土壤进行物理处理，添加营养物质，去除有害物质，种植适应性强的先锋树种或草种、间种乡土树种或草种
2、狭义水土保持生态修复的技术方法
（1）生态自然修复的基本技术方法是封禁法。该方法适用于受损程度较轻的生态系统。
（2）自然和人工共同修复生态的基本技术方法是“封禁补种”法。该方法适用于受损程度较重的生态系统。
【参考文献】
[1]蔡建勤;张长印全国水土保持生态修复分区研究[期刊论文]-中国水利 2004(04)
[2]焦居仁生态修复的探索与实践[期刊论文]-中国水土保持 2003(01)
篇8
关键词：土壤修复；PCBs污染；生物技术
浙江省台州市路桥区曾是电力设备、电子电器废弃物的拆解集散地之一，不当拆解带来了当地局部土壤的有机物污染。为此，路桥区政府一方面新建台州市金属资源再生产业基地，从源头上消除不当拆解带来的污染；另一方面开展污染土壤修复。2010年7月，路桥区与杭州高博环保科技公司和南京土壤研究所合作，对其中受污染的土壤进行修复点。之后，在2013年又与浙江大学合作，建立土壤污染修复试验基地。为了解当地污染土壤修复的相关原理及成效，台州中学科技实践兴趣小组事先查阅了国内外相关研究资料，实地走访了当地土壤修复试验基地，认真听取浙江大学派驻实验基地的研究人员的情况介绍，并参与相关实验操作，全面了解污染土壤修复的原理及成效。
一、局部土壤多氯联苯等有机物污染缘由
多氯联苯（Polychlorinated biphenyls），化学式C12H10-m-nClm+n，是一类典型的氯代芳香族化合物。根据氯原子数目及其在苯环上位置的不同，共有209种同系物，分子结构如图1所示。
PCBs因具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、蒸汽压和水溶性较低、绝缘性和热稳定性好等优点，被广泛应用于工业生产和军事设施中，主要用作变压器和电容器的绝缘油、油、油漆、塑化剂等。土壤是PCBs主要的富集场所，主要源自含PCBs废水的排放、含PCBs固体废物的渗漏、垃圾焚烧、远距离迁移的大气沉降等。
路桥电力设备、电子电器废弃物的拆解始于上世纪80年代初，不当拆解带来了当地局部土壤的有机物污染。2007年5月，受浙江省国土资源厅委托，省地质调查院对该区局部污染地块展开土地质量调查，发现存在多氯联苯等有机物超标现象。这期间，路桥区开展了多次大规模的行业整治，力求消除不当拆解带来的土壤有机物污染问题。同时，积极借鉴“镇海治理模式”，在路桥滨海工业发展区新建了台州市金属资源再生产业基地，从源头上消除拆解业带来的有机物污染。
二、土壤多氯联苯污染的三种修复技术
少量的多氯联苯一般不会引起急性中毒，而是慢慢地侵入人体，可引起皮肤损害和肝脏损害等中毒症状，甚至融入细胞DNA中，导致遗传因子紊乱，促使癌症的发生。近年来，国内外学者对PCBs污染土壤修复展开了广泛的研究，并开发了多种修复技术。目前已经产业化的修复技术按修复原理分为物理修复、化学修复和生物修复。
（―）物理修复技术分析
1. 安全填埋法。此法是将PCBs污染土壤挖掘并运输至安全填埋场，达到PCBs与水环境、大气环境隔绝的目的，该法适用于PCBs污染程度较重的土壤。
2. 深井注入法。深井注入法是一种并不提倡的技术，存在着环境风险和技术不可控制，注入深井的PCBs可能会污染地下水。
3. 热脱附法。此法是将PCBs污染土壤在隔绝空气、密封的条件下加热，达到PCBs的沸点后，PCBs以蒸汽形式从土壤中释放出来。该法工艺简单，可操作性强，适用于PCBs污染严重的土壤，但存在高温破坏土壤结构、能耗高、成本高等缺点。
4. 溶剂淋洗法。此法可分为有机溶剂淋洗和表面活性剂淋洗。溶剂淋洗法适用于PCBs事故性泄漏且污染土壤量不大的情况，但存在着淋洗剂易挥发、废液处理难度大、产生二次污染等缺点。
（二）化学修复技术分析
1. 高温焚烧技术。此技术广泛用于处理持久性有机污染物，需要870～1200℃的高温，是一种异位修复PCBs污染土壤的技术。
2. 水泥窑技术。水泥窑技术需要高温、高碱环境和长停留时间。在高温高碱条件下，PCBs中C-X键极易断裂，氯原子可以与金属阳离子结合，生成氯化物，实现对PCBs的去除。
3. 等离子体焚烧技术。此技术是使电流通过低压气体流产生等离子体，局部温度高达5000～15000 ℃，能使PCBs彻底分解为原子态，冷却后生成水、二氧化碳和一些水溶性的无机盐。
4. 氧化技术。一是超临界氧化技术是基于高温、高压条件下超临界水的高溶解性而发展起来的一种技术。二是电化学氧化技术是在酸性环境下，电池通电后在阳极产生氧化性物质，这些物质协同酸能够进攻包括PCBs等有机化合物。三是熔融盐氧化技术。该法需设置一个碱性熔盐床，在900～1000℃条件下，使PCBs断裂C-X键，氯原子与金属阳离子结合，转化为无机盐。
5. 还原技术。一是溶剂化电子技术是在溶剂化溶液中，通过自由电子中和卤代化合物，达到脱卤的目的。二是催化氢化技术是对PCBs进行脱氯的一种技术。三是零价金属还原技术，此技术分为纳米铁还原技术和双金属还原技术。
6. 化学脱氯技术。此技术是通过取代PCBs上的氯原子或分解PCBs，阻止PCBs向土壤迁移或挥发至其它环境介质的一类技术统称。
7. 稳定化技术。稳定化技术需要加入粘合剂，例如硅酸盐水泥、水泥窑粉灰、飞灰、腐殖酸等，将有毒有害物质转化为难溶解、低迁移、低毒性的物质。
（三）生物修复技术分析
1. 微生物修复。微生物修复是指利用微生物的生命代谢活动，减少壤环境中有毒有害物的浓度或使其完全无害化，从而使污染了的土壤环境能够部分地或完全地恢复到原初状态的过程。这是较为理想的一种治理污染的途径，具有处理费用低、对环境影响小、效率高等优点。微生物修复PCBs污染土壤，分两种代谢模式：一是直接降解PCBs，以PCBs为碳源和能源；二是共代谢作用，需要加入底物，而共代谢是现在降解PCBs最主要的途径
2. 植物修汀V参镄薷PCBs的机理相对复杂，它是多种机制协同作用的结果。一般说来，植物修复PCBs有3种机制：一是植物直接吸收PCBs，将其转化为无生物毒性的物质累积在植物组织细胞中；二是释放可降解PCBs的酶，分直接作用和间接作用，主要还是间接作用，提高PCBs的生物活性，然后微生物降解；三是植物与根际微生物协同作用。根际由生长发育和生理代谢活动，形成一个不同于非根际土壤的微生态系统，植物根际是土壤、植物、微生物相互作用的场所，也是土壤水分、养分、污染物进入植物体的门户。在根际环境中进行的酸碱反应、氧化还原反应、络合解离反应、生化反应、活化固定、吸附解吸等，能改变PCBs污染物的生化有效性和生物毒性。
3. 植物-微生物联合修复。植物修复PCBs污染土壤，与微生物有着紧密的联系，很多植物与微生物存在着共生关系，根际区域微生物的密度和活性均强于非根际区域。因此，植物-微生物联合修复技术有很好的应用前景。在根际区域，细胞分裂能力强，新陈代谢快，分泌出大量物质，为微生物提供了适宜生存的微生态环境。植物源源不断地向根部输送氧气，释放可作为微生物生长底物的根系分泌物，促进微生物对PCBs的降解。
4. 动物-微生物联合修复。动物-微生物联合修复技术主要是利用土壤中动物（例如蚯蚓等）的运动，增加土壤中氧气的含量，同时，动物分泌的一些物质可以促进土壤中微生物的生长，增强微生物的活性，促进微生物对PCBs的降解。但是由于PCBs具有强生物毒性，动物对其耐受性差，使得动物-微生物联合修复技术具有一定的局限性。
三、多氯联苯土壤污染的生物修复技术及成效
从2010年开始，路桥区专门划拨财政专项资金用于局部污染土壤的修复。由路桥区环保局与杭州高博环保科技公司和南京土壤研究所合作合作，先后分两期实施土壤污染修复示范区块的建设：一期修复土壤面积7400平方米，完成污染土壤控制区块种植结构的调整，停止种植可食用农产品；二期完成示范区块12500平方米的土壤修复工作，全部达到农用地标准。
据台州市土壤污染修复试验基地的浙江大学研究人员介绍，综合分析物理、化学、生物三种土壤修复方法的优劣对比（见图2），物理、化学修复适合处理少量极高浓度PCBs污染土壤的修复，修复时还易带来土壤功能的破坏和产生二次污染，而生物技术可以弥补物理化学修复技术的不足。
针对当地土壤有机物污染修复的特点（见图3），确定主要采用生物修复技术，用厌氧脱氯―好氧降解相组合的工艺处理。生物修复技术以微生物（菌）为主，植物为辅进行。微生物修复的原理：首先经过生物厌氧脱氯反应，PCBs的“三致毒性”被大幅降低。而后PCBs经过好氧生物降解后，被完全解毒和矿化。植物修复的原理是利用菌类和美人蕉、香蒲、旱伞草等根系发达、吸附性强的植物，将土壤中的高污染有毒物物吸附和分解，使土壤生态功能得到恢复。修复实验基地的土壤PCBs 85%是通过生物降解，6%通过植物吸收，余下的通过物理化学等其他方式降解。实验基地的修复工作取得了预期的效果，一期土壤修复于2010年年底完成，二期土壤修复于2012年年底完成，全部通过验收合格，达到农用地标准。
另外，路桥区政府先后引进了台州市绿苑园艺有限公司等45家花卉苗木公司，建了5000多亩花木园区，种植珊瑚树、女贞、印度芥菜以及堇科类等吸收能力好、生命力强的花木，有效地控制土壤和空气污染，绿化美化了环境。多家花卉苗木公司在实践中，摸索出了一条生态修复与经济效益双赢的发展模式。如大禾园林有限公司在近千亩苗木基地内，种植了罗汉松、红豆杉、竹柏、茶梅等名贵树种，产生了较好的经济效应。经过几年的环境整治修复，2015年7月23日～24日，省环保厅验收组对路桥局部土壤有机物污染整治工作进行了验收，认定被修复的土壤已达到安全水平。
污染土壤的修复是以去污染、复质量、再利用、保安康为目的。土壤修复往往是控污、减污、降毒、化险的综合净化过程，达到使土壤恢复生产力和美化环境。“万物土中生”，土壤质量决定万物的质量。为保障居民的食物安全和身体健康，需要重视土壤资源的保护和土壤污染的修复。一方面，要大力宣传“绿水青山就是金山银山”科学发展观，贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展新理念，坚决摒弃和升级带有环境污染的拆解产业，从源头上杜绝和减少污染。另一方面政府和全社会要大力支持土壤污染防控修复技术的研究，发展适合我国国情的实用性修复技术与设备，以推动土壤环境修复技术的市场化和产业化发展。
（科技兴趣实验小组成员：陈之豪（执笔）、李科颖、陈佳一，指导老师：陈清妹、林伟）
责编/刘红伟
参考文献
[1] 周际海，袁颖红等.土壤有机污染物生物修复技术研究进展[J]. 生态环境学报，2015年24期.
[2]吴大付，任秀娟等.污染土壤的植物修复.河南科技学院学报[J].2015年4月.
[3]郭彦容，曾辉.生物质碳修复有机污染土壤的研究进展[J].土壤，2015年47期.
[4]王晓峰，张磊.有机污染土壤的微生物修复研究进展[J].中国农学通报， 2013年29期.
[5] 冯俊生，张俏晨.土壤复原修复技术与应用进展[J].生态环境学报，2014年43期.
篇9
关键词 矿区生态系统;人为干扰;修复与重建技术
中图分类号X3文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)18-0096-02
1 人为干扰对矿区生态系统的影响
1.1 人为干扰的概念
人为干扰是区别于自然干扰的另一种主要干扰方式,是指由于人类生产、生活和其它社会活动形成的干扰体对自然环境和生态系统施加的各种影响。人为干扰无论从伤害强度、作用范围、持续时间还是发生频率、潜在危害、诱发性等方面,都常常高于自然干扰。
1.2 人为干扰的方式
对于中国矿区环境生态系统,人为干扰的主要方式是污染。主要包括:水资源的破坏和污染、废气污染、固体废物污染、噪声污染等污染。
煤矿开采矿区废水的排放使许多水域被污染,水质下降甚至丧失饮用水的价值,洗煤污水的污染程度较矿井水为重;煤矸石在露天堆放过程中,经雨水淋溶后部分物质形成地表径流进入土壤、地表水体或地下水体时,造成土壤、地表水或地下水的污染;煤矿开采过程中噪声污染主要是由于各种机械设备工作时所产生的,不仅直接影响的身体健康,还会影响周围居民的工作、生活和学习。
2 矿区受损生态系统的特征
根据目前的研究成果,矿区受损生态系统的主要特征可以概括为:
1)生态系统受损伤的各种变化都始于结构的改变
矿区水土资源受到污染破坏、物种资源急剧衰减、矿区植被面积下降、植物光和作用的转换效率低,能量流动效率降低、物质循环受阻等,修复矿区生态需要借助于生态系统的外部力量才能促进矿区生态功能的转变,矿区生态治理和维持成本加大。
2)生态系统过程受阻和功能衰退是受损生态系统的主要特征
矿区产业结构的演变通过对生态系统的破坏力和生态修复能力而影响矿区生态系统功能的发挥。开发初期,矿区生态恶化程度较低,生态系统维持成本较低,矿区生态自我修复的能力较强,对矿区生态长期影响较小;矿区形成期,矿区污染和生态环境破坏力加大,矿区生态的自我修复能力急剧下降,治理成本上升,但是矿区生态治理在可以接受的范围之内,需要加大矿区治理的力度或实行清洁化生产,以消除开采过程生态系统的破坏力。如果失去矿山生态治理的时期,矿区进入衰退期,整个矿区的恶化程度急剧上升,矿区生态修复的周期长、成本高、修复能力脆弱,对矿区持续发展的长期影响大,严重阻碍矿区社会的持续发展能力。
3)关键组分和过程的状态决定着生态系统的回复进程
一个具有自我维持能力的生态系统才是真正健康的生命系统,生态系统的关键物种(如建群种、优势种、关键的传粉动物、顶级食肉动物等)和关键生态过程,在受损伤的的生态系统中还是否存在,对于受损伤的生态系统的恢复进程至关重要。在矿区生态修复的过程中,要注重生物种类、数量、生物量的增加,更要注重物种间的竞争和协同关系,才能更充分地利用系统自身的潜能,促进矿区生态系统的恢复进程。
3 探索人为干扰下的生态演替规律
矿区生态系统是人类生态系统经过漫长的发展时期才产生的,在人为干扰下矿区生态系统先后存在3种不同的类型:
1)原始型矿区生态系统
人类社会早期矿区生态系统,社会生产力水平低,矿业开发利用程度很低,对自然生态系统的压力不大,生态与矿业开发的矛盾没有显现。
2)掠夺型矿区生态系统
19 世纪开始社会生产力有了飞速提高,对矿产的需求量不断扩大。人们仅仅为了追求经济发展而进行掠夺式的开发,环境污染严重,矿区环境生态系统严重破坏。
3)协调型矿区生态系统
这种矿区生态系统类型以生态与经济协调和可持续发展的理论作指导,必将成为普通存在的先进矿区生态系统类型。矿产资源的综合利用率高, 矿区灾害很少发生, 矿区生态系统处于健康状态。
4矿区生态系统修复和重建技术
矿区生态修复的综合技术主要包括监测、预测及风险评估技术,管理技术,规划设计 技术,工程修复技术,化学与生物修复技术。
4.1 监测、预测及风险评估技术
主要是对矿区生态环境损害进行动态监测与预测,揭示损害的程度、范围、机理和规律及风险,为矿区生态环境治理技术的选择和有关法规与技术标准的制定提供依据。
4.2 管理技术
主要是对受损矿山生态环境进行科学的管理、宏观过程管理以及矿山整个生命周期的环境修复管理。
4.3 规划设计技术
矿区生态环境规划设计技术包括传统规划法和计算机辅助规划法。在详尽调查、监测的基础上,运用先进的规划技术和手段对矿区生态进行详细的规划。
4.4 工程修复技术
包括回复生态系统的各种工程措施。应根据不同的破坏特征、不同的自然条件采取不同的技术措施,主要包括生态破坏的工程修复技术和环境污染的工程(物理)修复技术。
4.5 化学与生物修复技术
指提高和改善重建系统生产力和环境安全的各种化学和生物措施,其中生物工程(含植物修复)、生态工程、化学修复和土壤改良技术等是十分重要的。
4.6 采煤沉陷区生态修复技术
采煤沉陷是我国两大面广的矿区生态问题,其主要的修复技术主要包括疏排法、挖深垫浅法、充填复垦法、直接利用法、修整法、生态工程复垦法等方法。将土地复垦技术和生态工程技术结合起来,综合运用生物学、生态学、经济学、环境科学、农业科学、系统工程学的理论,运用生态系统的物种共生和物质循环再生等原理,结合系统工程方法对破坏土地所涉及的多层次利用的工艺技术。
5 结论
本文主要阐述了在人为干扰下生态系统的变化,特别是对中国矿区生态系统的研究,提出矿区生态修复和重建技术,在开发矿产能源的同时,走经济与生态环境的可持续发展之路。
参考文献
[1] 孙庆先,胡振琪主编.中国矿业的环境影响及可持续发展[J].中国矿业,2003,12 (7):23-26.
[2] 秦万德主编.煤炭工业发展中的环境问题和对策[D].中国煤炭学会,1992年年会论文集,郑州,1992-12-18.
[3] 萧笃宁主编.景观生态学.理论、方法及应用[M]. 北京:中国林业出版社,1991.
篇10
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。
