水体生态修复技术十篇

水体生态修复技术篇1

人工浮岛技术是以浮岛为载体,在其上种植具有景观效用和经济价值的水生植物,通过植物根部吸收、吸附、化感作用和根际微生物的分解作用吸收、分解和富集水中N、P营养元素和有机物,缓解水体营养化程度,抑制藻类生长,净化水质,最终收获植物体,从而彻底移除污染物质。生态浮岛不仅能够净化水质,而且具有景观价值和经济效益,是目前研究较多的生物-生态修复技术。吴伟等研究了人工浮岛水面覆盖率对人工浮岛的净化效果，结果表明，当人工浮岛水面覆盖率为20%时处理效果最好，对TN、NH4+-N、NO2--N和NO3--N的去除率分别为39.4%、51.2%、49.7%和65.0%。覆盖率过小处理效果不明显，过大易造成水体出现缺氧现象，以致水体发黑发臭。

2生态修复技术实践

以邯郸市某公园为实验地点，距进水口200米处，进行了人工浮岛原位修复再生水景观水体的研究。2013年5月1日~2013年12月15日，考察了人工浮岛对污染物的去除效果，实验结果如表1所示。由表1可知，人工浮岛在夏秋季节（7~10月）对COD、NH4+-N、TN、TP的平均去除率分别为20.4%~43.6%、6.4%~16.2%、7.2%~17.6%、15.6%~40.1%，冬季（11~12月）分别为12.6%~12.9%、5.1%~5.4%、6.4%~6.8%、9.5%~12.3%。可见，人工浮岛在夏秋季节对水体中污染物的去除效果要明显高于冬季。人工浮岛在夏秋季节对COD、NH4+-N、TN去除率较高，这主要是因为此时温度较高，植物生长茂盛，根系发达，且微生物数量较多，活性较高，对水体中污染物代谢较快，去除效果较好；11月以后，天气转凉，温度逐渐降低，植物生长缓慢且微生物活性也降低，以致去除效果下降。人工浮岛对TP的去除主要依靠填料的吸收作用。人工浮岛在夏秋季节对TP去除率较高，这主要是因为浮岛填料沸石、陶粒中富含的Ca2+可与水体中的磷发生沉淀反应，通过沉淀形式将水体中磷去除。冬季，填料对TP的吸附逐渐趋于饱和，且原先已吸附在基质表面的磷发生解析现象又重新释放入水体，造成去除率降低。

3结论

水体生态修复技术篇2

关键词：水环境修复；河流；湖泊水库；地下水

水环境是流域内储存、传输和提供水资源的水体，是水生生物生存与繁衍的空间，也是各种污染物的最终归宿。根据水的地理位置，将流域中的水环境分为地表水环境和地下水环境。地表水环境指河流、湖泊、水库、海洋、沼泽、冰川等以暴露在地面的水为主的水域；地下水环境指泉水、浅层地下水、深层地下水等存在于包气带以下底层空隙的水域[1]。

人类不合理的生产和生活方式对水环境造成了不同程度的损害，世界水资源委员会指出，全世界有50%以上的水域已被污染，水域生态系统遭到严重破坏。我国水环境受损也比较严重，超过60% 的河流、湖泊和湿地生态系统的结构与功能遭到不同程度的破坏[2]。

水环境修复，就是利用生态系统原理，采取各种技术手段，提高水体质量，修复生态系统结构，使流域生态系统实现整体协调、自我维持和自我演替的良性循环[3-5]。

随着水环境恢复理论地不断完善和深入，近年来水环境恢复研究发展较快。美国有关受损水环境的修复研究，自1970 年起由clean lake program（clp）组织实施，投入经费逐年增加[6]。欧洲一些国家也从20 世纪70 年代开始水环境治理和修复工作。如荷兰在1990 年对aldefeane 地区水环境进行修复，成效显著[7]。20 世纪80 年代，我国开始了对水环境恢复的研究工作，并在巢湖、太湖等不同地区开展了水环境恢复的研究与实践[8-10]，取得了许多成功的经验。

为了保证人类的可持续发展，开发切实可行的技术对受损水环境进行修复，成为了环境科学与技术领域的研究热点之一。水环境修复的对象不仅包括水体，还有水体相关的生物地理环境。而不同的水域形式，因其物理环境、化学环境以及生物环境的不同，需要不同的修复技术体系。河流、湖泊水库和地下水是与人类生产生活密切相关的水环境，本文将从这3个方面，综述其最新的水环境修复技术，为水环境修复技术的研究提供基础。

1 河流修复技术

河流修复是指使河流生态系统恢复到未被破坏前的近似状态，且能够自我维持动态均衡的复杂过程[11]。河流修复技术多种多样，①物理技术：河道引水技术、生态防渗技术、底泥疏浚与物理覆盖技术、人工增氧技术等[12-15]；②化学技术：投加絮凝剂促进污染物沉淀、加石灰脱氮、投加化学药剂除藻、调节ph值对重金属进行化学固定、原位化学反应技术等[16]；③生物-生态技术：微生物修复技术、水生动植物修复技术[17-19]、人工湿地技术以及多自然型河流构建技术等。

本文将重点介绍以下方法：河道引水技术、原位化学反应技术和水生植物修复技术。

1.1 河道引水技术

河道引水技术是指引进外部清洁水源来改善河道水质[20]，在水源允许的情况下，引进外部清洁的水源，增加河水水量，不仅可以人为地缩短水在河道中的停留时间，增加浮游植物的生物量[21]，使污染河水不易黑臭，同时水体复氧量也会增加，提高河道自净能力。利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的处理工程。

1.2 水生植物修复技术

水生植物在水环境修复中的作用方式主要包括物理过程、吸收作用、协同作用和化感作用[22]。水生植物修复技术利用水生植物及其共生的微环境去除水体中的污染物质并恢复永生生态系统[16]。水生物修复技术的核心是将植物漂浮种植到水面上，利用植物生长从水体中吸收利用大量污染物[23]。生物浮床是其典型的技术应用之一。

1.3 原位化学反应技术

原位化学反应技术是指通过化学反应和生物反应（氧化、还原、吸附、沉淀、有机金属络合等），在受污染的地点，原地使重金属离子固定下来的方法。常用的物质包括石灰[ca（oh）2]、灰烬（koh）硫化钠na2s）等。此外，化学氧化可以将有机物转化为无毒或者毒性比较小的化合物，常用的氧化剂为二氧化氯、次氯酸钠或者次氯酸钙和臭氧等[3]。

2 湖泊水库修复技术

湖泊水库水质恶化主要有2 个原因：一是外界输人的大量营养物质在水体中富集，二是内

源性负荷。因此湖泊水库修复可从外源性污染物质的控制和内源性污染物质的控制2方面展开。外源性污染物的控制技术主要有：清洁生产、退耕还林、改变消费模式[4]、废水集中处理技术[3]等；内源性污染物的控制技术主要有稀释和冲刷、底泥疏浚和覆盖、水力调度技术、气体抽提技术、空气吹脱技术、投加石灰法、水生植物修复技术、生物调控技术、生物膜技术、微生物修复技术、仿生植物净化技术、土地处理技术、深水曝气技术等[3]。外源性污染物控制技术中清洁生产是一项有效技术，内源性污染物控制技术中底泥疏浚是修复湖泊水库的一项有效技术，这不同于河流的修复。

2.1 清洁生产

清洁生产是指通过原材料和能源的调整替代、工艺技术的改进、设备装备的改进、过程控制的改进、废弃物的回收利用、产品的调整变更等措施，达到污染物的源头削减、过程控制、提高资源利用效率的目的，减少或者避免生产和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境危害的技术[24]。清洁生产技术主要包括源头控制、过程减排和末端循环3类技术。源头削减应尽量采用无污染、少污染的能源和原材料；过程减量应尽量采用消耗少、效率高、无污染、少污染的工艺和设备；末端循环时对必须排放的污染物，采用回收、循环利用技术，回收其中有利用价值的资源。清洁生产可以产生环境和经济双重效益，使得汇入湖泊水库中的外源性污染物浓度大大减少，达到修复的目的。 　2.2 底泥疏浚

底泥是湖泊水库中的内污染源，有大量的污染物质积累在底泥中，包括营养盐、难降解的有毒有害有机物、重金属离子等[3]。底泥中的有害物质释放到水体中会使水质急剧恶化。底泥疏浚可以彻底去除其中的有害物质。一般有2 种形式的疏挖，一种是把水抽干，然后用推土机和刮泥机进行疏挖，另一种是采用带水作业。第1 种方法存在一定的技术限制，第2 种方法应用性更强。带水疏挖可以采用机械式疏挖，也可以采用水力式疏挖。疏浚技术主要包括确定疏挖底泥体积、选择挖泥机、计算压头和功率、设计底泥堆放场以及底泥利用几个部分。疏浚时应注意防止底泥泛起以及底泥的合理处置，避免二次污染。欧洲多国均采用过该技术对湖泊水库进行修复，并且效果显著。例如瑞典的trummen 湖，清除表层1 m 厚的底泥后，水深增加1.1～1.7 m，tp 浓度迅速下降，这种状态维持了18 年[25]。

3 地下水修复技术

地下水具有多种功能，与人类生活密切相关。随着工农业的快速发展和人民生活水平的提高，地下水受到了严重污染。因此，对受污染的地下水环境修复变得越来越重要，其修复技术的研究已引起国外学者的广泛关注[26]。

根据其主要工作原理地下水修复技术可大致归并为4 类，即物理技术、化学技术、生物技术和复合技术[27]。物理技术包括水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法、水力破裂处理法等[27]；化学技术包括有机粘土法[28]和电化学动力修复技术[29]；生物技术包括原位生物修复技术例如bs 技术，和异位生物修复技术例如堆肥式处理法、预制床法、厌氧处理法、生物反应器法等；复合技术包括渗透性反应屏法、抽出处理法、注气～土壤气相抽提（sev）法[27]。复合法修复技术兼有以上2 种或多种技术属性，例如抽出处理法同时使用了物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，综合各种技术有点，在修复地下水时更加有效。抽出处理技术，简称b&t 技术，是最常规的污染地下水治理方法。该方法采用水泵将含水层中地下水面附近的地下水抽取出来，把水中的有机污染物质带回地表，然后在地面用地面污水处理技术对其进行净化处理，最后将处理好的水重新注入地下或排入地表水体，以防止地面沉降，或海水人侵，并且可以加速地下水的循环流动。地面污水处理技术方法很多，最常用的包括以下7 种：沉淀、膜分离、交换树脂、活性炭吸附、空气吹脱、化学氧化和生物降解[30]。由于液体的物理化学性质各异，p&t 技术只对有机污染物中的轻非水相液体去除效果很明显，而对于重非水相液体来说，治理耗时长而且效果不明显[27]。

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水体生态修复技术篇3

海岛生态修复的模式研究

根据国内外海岛修复研究情况可将海岛生态修复分为三种模式。

(1)重新设计模式。海岛生态系统已经遭到严重破坏、退化或完全改变而无法挽回，无法进行生态完整性恢复，因为最初的物种可能已经完全消失或大量消失，无法再恢复到最初的状态。目前这类海岛最典型的是位于南太平洋的复活节岛，该岛曾经覆盖茂密的森林，但现在土壤贫瘠，大部分覆盖的是稀疏的草原。曾经覆盖原始地方性灌木和树林的地方，植物已经消失。同样，所有本土的脊椎动物也已经消失。除此之外有学者研究认为外来生物入侵和其他威胁的组合造成的影响，甚至可能导致岛屿生态系统崩溃。现在不能确定本土原有的棕榈树和无脊椎动物以及其他灭绝物种的数据，但是无论灭绝和入侵的数量如何，这个海岛已经不可能恢复，这里存在一个新的生态演替过程。这种类型的海岛原生生态已经丢失，原生物种大多已经灭绝，很难也几乎不能找到合适的原生物种对海岛实施恢复，但是可以根据现在海岛的具体情况采取措施对海岛进行重新的绿化、修复和美化生态工程。这里的重新绿化是用植被更多地考虑到美学和工程应用价值，而不是特别注重恢复生态完整性。

(2)恢复模式。海岛生态系统的原始性维持在较高水平，原生物种保持较好，只有很少部分的灭绝，海岛生态系统的完整性可以修复到较高的水平。此类海岛较典型的包括位于塞舍尔群岛的科西涅岛，该岛的大部分仍然保持原始的旷野，虽然它不是位于远离城市的荒地或是完全未受污染的海域，但还是比较偏远，大多数的物种、生态过程和动物行为维持在人类干扰前的状态。岛上可能只有1～3个巨型海龟物种灭绝，但这是无法确定的。现在为了恢复原来的生态活动，已经引进亚达伯拉的15种巨型海龟等。除此之外还有一些海岛也特别适合恢复，并且已经取得了一些显著的成果，尤其是在新西兰。该类型海岛由于保持较好的生态完整性，几乎没有过多的破坏，可以实现以生物为中心的较高水平的修复，但是也无法恢复到最原始的水平，因为可能有些入侵物种长期存在后，融入原来生态系统中使之成为不能缺少的物种，如果进行移除反而会影响生态系统的正常运行。。

(3)自我修复模式。海岛虽然受到各种因素的影响，现在表现出轻微破坏状态，但是没有超过海岛生态系统本身的承受范围，具有较好的生态完整性，能过通过生态系统的自我更新修复作用可以得到恢复，无须采取措施协助其恢复。目前存在较多此类海岛，它较少受到人类活动及自然灾害的影响或处于较偏远的海域，生态状况处于较良好的状态，即使有轻微破坏也不会对其生态系统造成影响。

海岛生态修复的技术研究

虽然国内外海岛生态修复采取各种不同的技术，但目前为止没有形成一套完整的技术体系，根据国内外专家的研究情况，目前海岛生态修复技术主要以生物技术与工程技术为主，也有学者开始注意到工程与生物相结合的景观修复技术。其中主要包括物种引入与恢复技术、种群动态调控技术、群落演替控制与恢复技术、物种选育与繁殖技术、土壤肥力恢复技术、水土流失控制与恢复技术、水体污染控制技术、节水与保水技术、生态评价与规划技术、生态系统组装与集成技术等。在生物技术方面国内外的研究已经达到一定水平，其中物种引入与恢复技术运用较多，除此之外还综合运用到种群动态调控、群落演替控制与恢复、物种选育与繁殖、土壤肥力恢复等技术。

海岛陆域生态系统的修复中最重要的问题是恢复和维持退化海岛的水分循环与平衡过程，其中最常用的手段是恢复海岛植被。虽然海岛单位面积的植物群落种类明显少于大陆，但海岛植被的恢复仍可参考其群落演替过程。我国学者主要研究了广东的南澳岛和厦门的猴屿等。通过研究南澳岛植物群落演替过程，指出该海岛的修复主要运用植被恢复、群落演替控制与恢复等技术。对厦门猴屿进行修复时采用植被恢复技术。此外澳门离岛的生态环境破坏非常严重，也采用了植被恢复、物种选育与繁殖等技术，使得海岛得到很好的修复。

国外对生物技术研究较早，广泛采取多种技术方法以物种引入与恢复技术为主，如在对夏威夷群岛进行修复时，通过引入原生的乡土物种使得海岛生物得到一定的恢复;科西涅岛通过引入原始物种生态得到了很好的修复;新西兰的SantaCatalina岛通过引入山羊以控制杂草;用犹大山羊技术控制野生山羊以恢复科西涅岛的生态系统;研究引入的野牛对圣卡塔利娜岛原生植物恢复的影响，指出要控制恢复过程中的非本土动植物需采取的措施。工程技术方面主要采用水土流失控制与恢复、水体污染控制、节水与保水、生态评价与规划、生态系统组装与集成等技术。国内研究相对较少，以厦门猴屿和澳门离岛等为主。厦门猴屿码头北面受破坏严重，采取浆砌石挡墙的水土流失控制与恢复技术，防治水土流失。

澳门离岛植被生态恢复过程中采取挖掘沟槽蓄水的节水与保水技术措施，以解决季节性缺水对修复进程的影响。国外学者在工程技术研究方面相对较深入，如科拉马拉岛的修复工程，采用黄麻土工布固定岸坡的水土流失控制与恢复技术，以防治表土侵蚀和种子冲刷。

鲁滨逊克鲁索岛通过试验建立围栏防止放牧牛对森林的破坏，采取了生态评价与规划等技术。科西涅岛生态修复不同阶段采用了相应的工程技术，主要有生态评价与规划、生态系统组装与集成等，如第二阶段建立园艺区隔离非原生的家养植物，第三阶段对外来建设的工厂实施搬迁等。此外，部分海岛还采取了工程与生态相结合的技术以及景观修复技术，如厦门猴屿由于处在景观节点，在研究恢复植被生态系统的同时，采取将绿化恢复与景观建设相结合的景观设计技术方式。国外学者还对GIS、遥感等技术在海岛生态修复方面的应用进行了研究，如在严重侵蚀的科拉马拉岛(孟加拉湾)，利用GIS技术结合卫星遥感图像分析冲淤过程，并运用生物工程技术相结合采取措施修复海岛，提出了具体的修复措施。

海岛生态修复研究趋势

海岛生态修复研究虽然已取得一定进展，但目前仍处于基础性研究阶段，尚未总结出适合海岛修复的一般性理论，对海岛生态修复模式研究不够深入，修复的技术方法以及实践应用尚不成熟。海岛生态修复研究的趋势主要体现在以下几个方面:

(1)海岛生态修复研究仍以理论研究为基础，通过借鉴先进成功的生态修复经验及理论，总结适合海岛生态修复的一般性理论，为海岛生态修复研究及实践提供理论指导。

(2)海岛生态修复研究的重点之一在于对海岛生态修复模式的深入研究，系统分析海岛生态修复模式，以便更精确指导不同地域、不同类型海岛的生态修复过程。

(3)研究高效的海岛生态修复技术，总结指导生态修复的技术方法用以指导修复物种的选择及合理搭配等，以生物修复技术为核心结合工程修复、景观修复等技术，为海岛生态修复提供强有力的技术支撑，将是海岛生态修复研究的另一个重点。

水体生态修复技术篇4

【关键词】水体污染生物修复生态塘人工湿地

水是生态环境中最活跃、最重要的因素，构成生态循环的基础。人类生活生产活动改变了天然水体的物理、化学或生物学的组成性质，其直接结果是造成水体污染和淡水资源短缺。污水也将成为淡水资源之一通过生物修复技术使污水得以有效净化并最终成为一种十分重要的再生资源。

1水体污染的概念和类型

1.1 水体污染的概念

水体污染是指某种物质进入水体，而导致水体的化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水体的有效利用，危害人体健康破坏生态环境，造成水质恶化的现象。水环境中的污染物常见的有四种，持久性污染物、非持久性污染物、酸和碱、热。

1.2 水体污染的类型

水中的污染物种类大致分为固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物、热污染等。

2生物修复技术在水体污染方向应用

生物修复又称生物改良，是它利用生物对环境污染物的吸收、代谢及降解等功能，对环境中污染物的降解起催化作用，加速去除环境中的污染物。这项技术正被用于清除土壤、地下水、废水、污泥、工业塑料和气体中的污染物。生物修复与传统的物理化学方法相比，具有经济；环保；修复时间短；操作方便等方面的特点。

3.水体修复的主要处理方法

水体修复技术包括以微生物为处理功能核心的生物处理技术、具有复合生态系统的生态塘处理技术、以植物和微生物为主要处理功能体的湿地处理技术、土壤处理技术和河湖等自然净化能力的处理等。

3.1生物处理技术

生物处理技术包括好氧处理、厌氧处理、厌氧—好氧组合处理。其主要原理是人工驯化、培养适合于降解某种污染物的微生物，通过控制室和微生物生长的环境以稳定和加速污染物的降解。生物处理技术起步较早，现在已有很多成熟的工艺，比如SBR、氧化沟等。

3.2生态塘处理法

生态塘是以太阳能为初始能源，通过在塘中种植水生作物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统。在太阳能的推动下，通过生态塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水中的有机污染物进行降解和转化。最后不仅去除了污染物，而且以水生作物、水产的形式作为资源回收，实现了污水处理资源化。

人工生态系统利用种植水生植物、养鱼等形成多条食物链。其中不仅有分解者生物、生产者生物，还有消费者生物，三者分工协作，构成纵横交错的食物网生态系统。若在各营养级之间保持适宜的数量比和能量比，就可建立良好的生态平衡系统。污水进入这种生态塘中，其中的有机污染物不仅被细菌和真菌降解净化，而其降解的最终产物，一些无机化合物作为碳源、氮源和磷源，实现并从低营养级到高营养级逐级迁移转化，最后转变成水生作物，从而获得可观的经济效益。

3.3人工湿地处理技术

人工湿地是近年来迅速发展的水体生物—生态修复技术，可处理多种工业废水。人工湿地的原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化。这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理！

人工湿地的显著特点之一是其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湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留进而被微生物利用；废水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。

由于这种处理系统的出水质量好，经济而美观。英、美、日、韩等国都已建成一批规模不等的人工湿地。

4 总结

目前国内外有很多水体修复的成功工程。例如日本渡良濑蓄水池的人工湿地，运用生物技术达到对水体进行自然净化的目的，是世界最大人工湿地。再如李正魁研究了固定化氮循环细菌技术（INCB）在贵阳红枫湖物理生态工程（PEEN）实验区的除氮、抑菌效果，结果表明，应用PEEN—INCB技术应用于红枫湖试验区总红枫湖的非离子氨均

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水体生态修复技术篇5

关键词：北京园博会；生态修复；“锦绣谷”；生态文明

一、研究综述

（一）生态修复概念界定

生态修复是以生态学原理为指导，以物理修复、化学修复及技术工程为手段，通过一定的优化组合，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的污染环境修复方法。[1]生态修复是相对于生态破坏而言，以生态工程或生物技术为措施，将受损生态系统恢复到原来或与原来相近的结构和功能状态。污染环境的生态修复是指在生态学原理的指导下，对多种修复方式进行优化综合。[2]它具有三个主要特点：①遵照生态学原理中的循环再生、和谐共存、整体优化、区域分异等；②主要通过微生物和植物等的生命活动来完成，生态修复的影响因素多且复杂；③需要物理学、化学、植物学、微生物学、栽培学和环境工程等多学科的合作来保障生态修复的顺利实施。[3]

综合国内外相关学者文献，生态修复在基础理论上达成如下共识：第一，不利干扰是生态系统退化的动力，生态修复的最基本条件是消除不利干扰。[4]第二，退化生态系统的类型主要有裸地、森林采伐迹地、弃耕地、沙漠及垃圾堆放场等。第三，生态修复包括生态系统自然修复和人工修复。第四，生态自我修复的初始条件不同，修复过程将具有明显的系列差异。第五，一系列演替的初始条件和后续条件决定了生态自我修复的演替过程。第六，恰当的演替初始条件的人工组合的实现，会显著促进自然修复过程。第七，与人工修复相比，依靠自然力量进行的生态修复将具有显著的优越性。[5]第八，退化生态系统修复和重建的原则一般包括自然原则、社会经济技术原则和美学原则。[6]

（二）生态修复理论

保持生态平衡是生态建设与环境保护的目标，也就是根据生态学的原理，通过一定的生物、生态工程的技术与方法，让生态系统的结构功能尽可能地保持天然的生态环境。受到破坏的自然环境一般采用生态修复的原理进行生态建设，主要生态修复的手法包括三种（表1）。

（三）生态产业概念与生态可持续发展

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效应，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。[8]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。[9]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。[10]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）。[11]

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、循环发展及低碳发展。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。[13]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。[14]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。[15]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。[16]

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。

4.中国案例

我国浙江绍兴的东湖风景名胜区就是在矿山废弃地上进行景观再造而修建成的。将生态修复技术与大地园林景观设计有机地结合，使得生态环境被严重破坏的地段重新焕发自然的生机，为生态环境治理带来新的方法和手段。

说明：本文系基金项目，属2013年度研究生科普研究能力提升类项目（2012KPYJD10-19，2013KPYJD28）、国家社会科学基金青年项目（12CJY088）、2011年度北京市属高等学校人才强教深化计划中青年骨干人才资助（PHR201108319）、2012年北京市社科联青年社科人才资助项目（2012SKL027）、北京对外文化交流与世界文化研究基地2013-2014年度青年研究项目（BWSK201304）、2013年北京市优秀人才培养资助项目“北京文化多样性研究：逻辑、案例与政策”项目的研究成果。

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水体生态修复技术篇6

【关键词】生态修复技术 技术比较 技术展望

中图分类号：S891+.5文献标识码：A 文章编号：

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以下几个问题:

(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9.9一24.7万美元。

(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2一3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以下主要缺点:

(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

1李正最.吴雅琴.河流与城市生态系统〔J〕.水电站设计，2001.17(4).18一20

水体生态修复技术篇7

关键词：污染物 生物修复 生态塘 人工湿地

1．概述

对受污染的江河湖库水体进行修复，已是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要，特别是南水北调东线沿线的治污工程，量大面广，寻找先进实用、造价低廉的技术迫在眉睫。我国的江河湖库水体污染主要包括氮磷等营养物和有机物污染两方面。另外，湖泊水库蓝藻及赤潮给水域生态、人体健康也造成了严重的危害。对于富营养化的控制，发达国家以控制营养盐为主，大多采取“高强度治污，自然生态恢复”的技术路线，即控制外源磷污染负荷并配合生态恢复措施。

去除藻类与控制其生长是湖泊水库水体恢复与保护的难题。目前国际上采用的技术主要有三类：（1）化学方法，如加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等，但是易造成二次污染；（2）物理方法，疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤等，但往往治标不治本；（3）生物方法，如放养控藻型生物、构建人工湿地和水生植被，开发水体生物修复技术，是当前水环境技术的研究开发热点。

生物修复，可以解释为：生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而去处或消除环境污染的一个受控的过程，即利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解，从而使水体得到净化的技术。

与传统的化学、物理处理方法相比，生物修复技术有以下优点：①污染物在原地被降解；②修复时间较短；③就地处理操作简便，对周围环境干扰少；④较少的修复金费，仅为传统化学、物理修复金费的30%—50%；⑤人类直接暴露在这些污染物下的机会减少；⑥不产生二次污染，遗留问题少。

2．生物修复的原理

2．1 生物修复的分类

目前，生物修复技术被划分原位微生物修复和异位生物修复两种。所谓元微生物修复是指对受污染的介质（土壤、水体）不作搬运或输送而在原位污染地进行的生物修复处理，其修复过程主要依赖于被污染地自身微生物的自然降解能力和人为创造的合适降解条件。异位生物修复是植被污染介质（土壤、水体）搬动或输送到它处进行测生物修复处理。但这里的搬动和输送是低限底的，而且更强调人为控制和创造更加优化的降解环境。在处理位置上，前者强调污染物存在的初始空间分布，后者则稍作迁移；处理过程中，后者有更多的人为调控和优化处理。现在所说的生物修复主要是原位修复。

2．2 水体生物修复过程中生物的作用

挺水植物通过对水流的阻尼和减小风浪扰动使悬移质沉降，并通过与其共生的生物群落有净化水质的作用。但它主要吸取深部底泥中的营养盐，通常不或很少直接吸收水中的营养盐，而其部分残体又往往滞留湖底，矿化分解后又会污染水体。所以挺水植物的功能中，有把下层底泥中的营养转移到表层的一面，不利于直接净化水质。加上收割、水位变化对其生长的影响等问题，限制了它们在净化水质中的作用。必须注意管理、收割利用和防止种群退化。

浮叶植物在一般浅水湖泊中有良好的净化水质效果，种植和收获较容易，有经济效益，和观赏效益，在一定季节可以作为重要的支撑系统。需要及时收获。

大型飘浮植物在光照和营养盐竞争上比浮游植物有优势，有些种群的耐污性很强（如凤眼莲，喜旱莲子草等），已经发展了在大水面大风浪条件下种植的技术，是良好的净化水质选择。浮萍生长快，许多种群能在空气中固氮，覆盖水面后与沉水植物在光照等方面有竞争，一般不宜采用。有些飘浮植物和浮体陆生植物（加上浮力支撑后可水培的植物）是很好的观赏和食用植物，可在一定条件下组合应用，既有净化水质作用，又有经济效益、环境效益和观赏效益。

着生藻类和浮游藻类生长过程中都有净化水质作用。着生藻类的收集也不难，浮游藻类的收集也已发展了捕获技术，在一定条件下也可因势利导予以利用，一方面净化水质，另一方面作为资源取出。

各种沉水植物是健康水生态系统的重要组成，其耐污程度和对水温、水位、水流、水质、底质等条件各有差异，要根据当地具体自然条件因地制宜、因时制宜在时间空间上予以镶嵌优化组合，使各种种群在整体上互补共生适应季节变化和环境灾变。沉水植物和湖底水生植被的存在可吸附储存生物碎屑于植物根部，增加底泥表层溶氧，遏制磷的释放，阻止上层水体动力扰动向湖底的传输，减少湖底水动力交换系数，从而有效地遏制底泥营养盐向水体的释放。

螺、蚌等底栖动物可过滤悬移质，摄食生物碎屑，其分泌物有絮凝作用，螺有刮食着生藻类功能，虾和若干种类鱼类可摄食藻类、碎屑、浮游动物等。这些动物，作为健康水生态系统的补充组成，也有重要作用。

微生物，特别是氮循环细菌在水体自净能力中具有不可忽视的作用。有机物的矿化分解，氮素的气化，磷盐的沉降和固定在湖底等都与细菌的作用分不开。自然界的水生植物附近共生有多种远比自由水体中丰富的细菌群落。飘浮植物容易种植，采用耐污性强，生长快的飘浮植物作为先锋植物，不仅有植物直接吸收营养盐的作用，而且更重要的是有与其共生的细菌的作用。可以很快增加水的透明度，改善水质。飘浮植物作为细菌的载体极为重要。但飘浮植物受气候条件影响，在有些季节难以发挥作用。因此研制人工载体和优选高效细菌种群极为重要。利用优化的人工载体培养优化的氮循环细菌，释放到自然水体，以自然生物载体、其它人工载体和底泥为二级载体，水中悬浮物为三级载体，将原来荒漠化水域中以水土界面为主的好氧-厌氧，硝化-反硝化条件扩大到水面和水体并加强细菌浓度，从而增加系统净化能力。

3．水体修复的主要处理方法

水体修复技术包括以微生物为处理功能核心的生物处理技术、具有复合生态系统的生态塘处理技术、以植物和微生物为主要处理功能体的湿地处理技术、土壤处理技术和河湖等自然净化能力的处理等。

3．1生物处理技术

生物处理技术包括好氧处理、厌氧处理、厌氧—好氧组合处理。其主要原理是人工驯化、培养适合于降解某种污染物的微生物，通过控制室和微生物生长的环境以稳定和加速污染物的降解。

由于生物处理技术起步较早，现在已有很多成熟的工艺，比如SBR、UASB、氧化沟等。这些工艺一般要辅助结合其他一些处理方法，例如物理处理法（如吸附法、重力法、离心法和引力法等）、化学处理法（如凝絮法、提取法、氧化法、离子交换法和沉淀法等）。

3．2 生态塘处理法

生态塘是以太阳能为初始能源，通过在塘中种植水生作物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统。在太阳能（日光辐射提供能量）的推动下，通过生态塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水中的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生作物、水产的形式作为资源回收，净化的污水也作为再生水资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现了污水处理资源化。

人工生态系统利用种植水生植物、养鱼、养鸭、养鹅等形成多条食物链。其中不仅有分解者生物、生产者生物,还有消费者生物，三者分工协作，对污水中的污染物进行更有效的处理与利用，并由此可形成许多条食物链，构成纵横交错的食物网生态系统。如果在各营养级之间保持适宜的数量比和能量比，就可建立良好的生态平衡系统。污水进入这种生态塘中，其中的有机污染物不仅被细菌和真菌降解净化，而其降解的最终产物，一些无机化合物作为碳源、氮源和磷源，以太阳能为初始能源，参与食物网中的新陈代谢过程，并从低营养级到高营养级逐级迁移转化，最后转变成水生作物、鱼、虾、蚌、鹅、鸭等产物,从而获得可观的经济效益。

3．3 人工湿地处理技术

人工湿地是近年来迅速发展的水体生物—生态修复技术，可处理多种工业废水，包括化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各类废水，后又推广应用为雨水处理。这种技术已经成为提高大型水体水质的有效方法。人工湿地的原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化。这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理!

人工湿地的显著特点之一是其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湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留进而被微生物利用；废水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。随着处理过程的不断进行，湿地床中的微生物也繁殖生长，通过对湿地床填料的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系统中去除。湿地对氮、磷的去除是将废水中的无机氮和磷作为植物生长过程中不可缺少的营养元素，可以直接被湿地中的植物吸收，用于植物蛋白质等有机体的合成，同样通过对植物的收割而将它们从废水和湿地中去除。

由于这种处理系统的出水质量好，适合于处理饮用水源，或结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质状况。其造价及运行费远低于常规处理技术。英、美、日、韩等国都已建成一批规模不等的人工湿地。

3．4 土地处理技术

土地处理技术是一种古老、但行之有效的水处理技术。它是以土地为处理设施，利用土壤—植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到某种程度对水的净化的目的。土地处理系统可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流、湿地处理和地下渗滤生态处理等几种形式。国外的实践经验表明，土地处理系统对于有机化合物尤其是有机氯和氨氮等有较好的去除效果。德、法、荷等国均有成功的经验。

4．具体工艺的应用

在具体运用这些工艺是通常要做一些组合。例如采用：污水沉淀人工湿低生态塘。

目前国内外有很多水体修复的成功工程。例如日本渡良濑蓄水池的人工湿地，这是一座设有人工设施的芦苇荡，将蓄水池的水引到芦苇荡，通过吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮游植物，达到对水体进行自然净化的目的。这种净化过程循环进行，确保蓄水池水质洁净。渡良濑人工湿地的人工植被从陆地到水面依次为：杞柳（水边林）—芦苇、荻、蓑衣草（湿地植物）—茭白、宽叶香蒲（吸水植物）—荇菜、菱（浮叶植物），形成了一体的生态空间。渡良濑人工湿地已经成为日本最大的芦苇荡，也成为对居民、儿童进行环保及爱水教育的场所，组织学生进行自然观察。

在我国也有很多水体生态修复的研究和工程实例。例如李正魁研究了固定化氮循环细菌技术（INCB）在贵阳红枫湖物理生态工程（PEEN）实验区的除氮、抑菌效果，结果表明，应用PEEN—INCB技术使红枫湖试验区总氮、非离子氨和亚硝酸盐氮分别平均降低0.568mg/L,0.015mg/L和0.019mg/L。工程后排入红枫湖的非离子氨均<0.02mg/L,NO2-N≤0.1mg/L，16个月内无一次超标，而工程前的超标率达39%。与其他湖区相比，PEEN-INCB治理工程区域各主要指标下降4%～40%。

5．总结

传统的生物处理工艺控制相对复杂，而且投资较大。而生态修复技术投资少，运行方便，能耗低。因此，生态处理技术在以后会得到更大的应用。

此外，生态修复工程可以结合其他技术，使其处理效果更加好。例如：利用基因工程和生物技术筛选超积累、高耐性修复植物和具有特异降解功能的微生物进入处理系统，能更有效的达到处理效果。

参考文献:

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[2] 濮培民. 健康水生态系统的退化及其修复——理论、技术及应用. 湖泊科学. 2001年9月

[3] 王宝贞. 生态塘——简易高效的污水处理技术设计应用. 城市环境与城市生态. 1998年6月

水体生态修复技术篇8

经济性和可行性的原则

生态修复是一种时间长、见效慢的工程，在生态修复的过程中需要持续性的投入资金，才能达到生态修复的目的。因此，在干旱地区的生态修复当中必须考虑到方案措施的经济性与可行性，所制定的修复方案应该在国家和当地政府能够承受的资金范围之内，超出资金范围的或者不具有可行性的方案，根本没有实施的意义。这就需要生态修复工程设计人员充分考虑到各项措施的成本，制定稳定的、持续的生态修复方案。

保持生态系统完整性和多样性的原则

生态系统的修复主要目的就是恢复当地生态系统的完整性和多样性，只有这样才能达到恢复原有生态系统的目的。以干旱地区土地资源的生态修复为例，除了要重视各种植被与水资源的恢复与保护之外，还应在方案中对土地资源的生态化开发和利用提出具体的措施，并综合利用各种工程、生物措施，使方案能够保持当地生态系统的独特性和多样性。在保护措施上应该体现出针对性和特殊性，决不能照搬所谓其它地区的成功经验，而是应该在消化这些经验的基础上形成自己独特的措施方案。

修复模式长期化的原则

一个地区生态系统的恢复绝不是一朝一夕就能完成的，需要持续性的生态修复措施才能慢慢的恢复以前的生态系统。这就需要长期不懈的坚持各项生态修复措施，将生态系统保护的观念贯彻到当地各级政府和人民群众当中去，制定详细的生态修复规划，全面设计生态修复的设计、施工、运行和管理各个关节，并能长期执行下去，只有这样才能看到生态修复的效果。

干旱地区生态修复模式分析

根据现有的研究资料和笔者对干旱地区生态破坏形式的认识，认为干旱地区的生态修复主要有四种模式。具体内容如下。

1工矿园区生态修复模式

新疆是我国资源大省，蕴含着各种丰富资源，而目前正处于各种工矿园区的开发建设，由于气候干旱在资源开发利用过程中受到自然因素的影响很容易造成生态环境破坏。不仅如此，资源开发开采过程中受到开发形式、粗放生产等方面因素的影响，会给这些地区的生态系统造成严重的破坏，对于工矿资源开采引发的生态系统破坏的修复，应该采取工矿生态修复模式。在这种模式当中主要是要根据当地的土壤、地貌条件，结合水土保持和生态修复的一般要求，重点做好工矿区水土保持和保水护土工作。这些措施既可以保证生态修复的进程和效果，又可以恢复干旱地区土地的生产能力，还可以为下一步的植被恢复创造条件。目前，工矿区的生态修复技术措施主要有以下几种。

（1）非生物或环境要素的恢复技术，这种技术主要适用于工矿区土壤的恢复，包括表土转换、土壤改良等措施。

（2）生物生态修复技术，这种技术包括先锋种种植技术、土壤种子库引入技术等等，主要是合理配置工矿区的固氮生物、消费者和分解者。

（3）生态系统的整体规划设计修复技术，这种生态技术是综合利用各种生态修复技术，从中找到最适合工矿区生态修复需要的措施。

2荒漠—绿洲区生态修复模式

新疆的荒漠—绿洲区是绿洲生态系统与沙漠生态系统的耦合带，这一地带受到人类活动和气候变化的影响，成为干旱地区生态破坏退化最严重的地区，也是干旱地区生态修复的重点区域。在荒漠—绿洲区的生态修复当中应该以绿洲区的保护作为第一道屏障，采用工程措施和生物措施相结合的方法。

首先，在工程措施当中，应该减少人为活动对生态系统的破坏，在干旱地区薪碳问题和建筑材料问题是居民生活中必不可少的，这些材料在原来的生活习惯当中主要取材于干旱地区的各种植物，如胡杨等等，因此在荒漠—绿洲区生态修复当中，满足当地居民薪碳和建筑材料的需要能够大大减少人为因素对生态环境的破坏。除此之外，荒漠—绿洲区最重要的就是要做好防风固沙工作，主要工程措施有建设防风、防沙林带，设置网格沙障固沙措施等等，这些都是富有成效的措施。

其次，在生物措施方面，一方面要保护好荒漠—绿洲区过渡地带的各种植被，种植一些与当地气候、生态环境相适应的植物，如胡杨等，在此基础上施行“退耕还林(草)”，注重调整人地关系，同时减少绿洲放牧数量，实行牲畜圈养，减少牲畜对草场的破坏。

3干旱地区水生态系统的生态修复模式

水是万物之源，有水万物才能生存，水生态系统对于干旱地区的社会经济发展具有重要意义，也是做好其它生态修复模式的必然要求。在干旱地区水生态系统修复当中，关键是做好水源的综合利用工作。在这一方面“城市水资源综合利用方法”不失是一种有效的方法，这种方法是将各大城市居民生活中产生的各种污水，在城市污水处理能力之外利用管道将污水排放到沙漠地区的一种方法，这种方法不仅可以解决干旱地区城市污水的排放问题，又能解决沙漠地区的缺水问题，透过地表的净化能力还能涵养干旱地区的地下水，改善干旱地区的水循环系统。

水体生态修复技术篇9

关键词:土壤污染、生物修复、研究进展

前言

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高，生态环境保护日趋受到重视，国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题，已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术，同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低，只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好，生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小，无二次污染，最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理，避免了集输过程的二次污染，节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质，使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢，难于实际应用，因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复，利用微生物的降解作用，去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成，也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前，微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1 原位修复技术：

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等，主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌，同时投加微生物生长所需的营养物质，通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物，过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体，以满足土壤微生物代谢，将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法，它是在污染的土壤上打上几眼深井，安装鼓风机和抽真空机，将空气强行排入土壤中，然后抽出，土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时，加入一定量的氨气，可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源，提高微生物的活性，增加去除效率。

2.2 异位修复技术：

异位修复处理污染土壤时，需要对污染的土壤进行大范围的扰动，主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子，再铺上15-30cm厚的污染土壤，加入营养液和水，必要时加入表面活性剂，定期翻动充氧，以满足土壤微生物对氧的需要，处理过程中流出的渗滤液，即时回灌于土层，以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器，加水混合成泥浆，调节适宣的pH值，同时加入一定量的营养物质和表面活性剂，底部鼓入空气充氧，满足微生物所需氧气的同时，使微生物与污染物充分接触，加速污染物的降解，降解完成后，过滤脱水这种方法处理效果好、速度快，但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理，但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合，向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥，加入石灰调节pH值，人工充氧，依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化，是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率，关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此，寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1 污染物的性质：

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存，不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外，重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同，其在土壤中的降解差异也较大。

3.2 环境因子：

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况，拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案，补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗，可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系，也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3 生物体本身：

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小，吸收的金属量较少，难以后续处理，限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，

植物体由于生物量大且易于后续处理，利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢，且对重金属存在选择作用，不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此，在选择修复技术时，应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题：

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术，虽取得很大进步和成功，但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多，商业性应用还待开发。此外，由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理性障碍;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此，目前经生物修复处理的污染土壤，其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

5.应用前景及建议：

随着生物技术和基因工程技术的发展，土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟，特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此，建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:

(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理，超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。

(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。

(3)应用现代分子生物学与基因工程技术，使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高，培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类)，并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌，提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。

(4)创造良好的土壤环境，协调土著微生物和外来微生物的关系，使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。

(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。

结论

综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂，土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度，且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性，同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。

参考文献

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水体生态修复技术篇10

【关键词】水土流失；生态修复；现状；治理；发展

一、前言

生态建设是经济发展的根本，只有兼顾到水土保持和生态修复，维持经济发展与生态保持的平衡，才能更好的促进经济的持续发展。

二、我国水土保持生态修复现状

1、缺乏完善的相关体制

我国是世界上水土流失最严重的国家，光是每年人为因素引起的环境问题就给社会带来巨大的经济负担，人民的生活质量和生活舒适度也因此有所下降。我国每年在水土保持和生态修复方面投入的人力和财力也是很大的，特别是财力方面。要想使环境问题得到实质性的改善，恰当的人力需要得到合理的安排，大笔资金的投入需要合理的分配和使用，相关机构的工作内容和最终结果需要有关方面监督和检侧。而这些如果没有一套完善的相关体制作为指导，水土保持和生态修复最终达到的效果也将会不尽如人意。因此，一套健全的、合理的、实际的有关水土保持生态修复制度的建立是目前需要解决的一项重要问题。

2、修复计划不合理

我国地域辽阔，各地区的自然环境状况千差万别。面对水土流失和生态破坏的现状，我国采取了很多的治理措施，但是其中存在最突出的一个问题就是修复计划不合理，不同地区的环境治理不能根据实际情况做到因地制宜。生态系统在承受能力范围以内具有自我修复的能力，目前我国对于偏远地区遭破坏的水土环境通常采用的做法是让其自行恢复，或者在很多遭到破坏的不同地区都采用相同的治理措施。这些做法都是十分不合理的，其一，环境的自我修复能力非常有限，水土流失严重的地方需要人为的治理。其二，不同地区的水土状况和生态环境是不同的，一味地采取相同的环境措施是一种脱离实际现状的盲目做法。

3、未形成全民风潮

水土保持生态修复本应该是一项全民运动，需要每一个人的积极配合和参与。但是，我国目前的实际情况是宣传力度太小，人们参与环境治理的意识观念薄弱，尚未形成全民风潮。在水土保持生态修复工程的建设和管理过程中，没有着重发动广泛征求和尊重治理区群众的意见和意愿。如果相关水土保持生态修复的宣传力度和相互沟通不够，就会导致人们对环境保护的认识不够深刻，意识也会逐渐变淡，生态修复工程也就自然不能顺利开展和实施。水土保持生态修复相关知识的宣传和普及，目的就是让每一个人都意识到个人行为与大自然的和谐发展有着重要关系。

三、水土保持生态修复案例及分析

1、案例介绍

北京市门头沟区作为我国生态修复的试验田，在短短七年的时间，从原先依靠煤炭开采的重污染地区，逐步经济发展良性互动的可持续发展之路"门头沟区北京城起着极其重要的生态屏障作用"但由于长期的开采，使得该地区地质结构发生巨大变化，整体景观严重破坏"造成生态破坏面积达200平方公里，占区域总面积的14%。自2005年开展生态修复以来，门头沟区及时制定了区城镇公园超过40个，全区森林覆被率达到37.3%，绿化率达到58.8%，人均公共绿地21.6平方米。过去污染严重、生态恶化的门头沟区成为生态和谐、环境优美、舒适宜居的生态新城，门头沟区也成为国家生态示范区和国家卫生区。

2、门头沟案例分析

（1）产业创新

门头沟区结合自身情况，在生态修复过程中，构架出新型的生态产业。生态修复系统由自然生态修复示范产业、人文生态修复主导产业和经济生态修复引导产业。三大部分构成，三大系统互相支撑，协调发展，建立了一条生态发展产业化道路。自然生态修复示范产业主要围绕矿山生态修复示范、农田生态保育示范和湿地生态建设示范三大体系构建。人文生态修复产业主要围绕观光度假乡村旅游健康服务和人文关怀四大主导性产业体系构建。经济生态修复产业主要围绕产品物流、市场交易、技术培训和建设咨询四大引导性产业体系构建。

在生态修复的同时，大力发展旅游业，打造出具有门头沟特色的人文内涵、改变人们生态环境的同时，加强地区经济发展"改变经济发展方式的同时，让人民享受到发展带来的好处。

（2）技术创新

门头沟区作为我国生态修复的桥头堡，可以说他们是摸着石头过河，之前没有任何的成功经验可以借鉴，他们只有通过不懈的努力和创新，去攻坚克难，解决面临的一个个难题。摆在他们面前的其中一个难题就是碎石带上种植树木。他们通过碎石缝隙倒入不同浓度的泥浆，在泥浆中加入营养成分，再种植上适合当地生长的植物品种，该泥土各组分的容积比为：基质100――1000份、营养添加剂1份，有机肥加入量为基质和营养添加剂总体积的1%――10%，用这项技术修复的山路边坡，成长起来的各种灌木已经覆盖了碎石带使公路边坡植被的栽植成活率达95%以上，林木覆被率达80%左右。笼砖裸岩生态修复技术也是一大创新，绿化笼砖和生态箱都采用先让植物在砖上和箱内正常生长，并辅以保水措施，然后把笼砖和箱体固定在边坡表面，从而达到生态修复。

四、未来发展前景

要做好水土保持工作，各级水利部门应该以科学发展观和人与自然和谐相处的科学观念为指导，积极调动社会各届的力量充分人为发挥生态修复、自然自我修复的能力，进一步推进我国水土保持综合治理、执法监督与预报监测的业务水平，通过不断地采取先进的科学技术，促进我国水土保持工程技术措施的现代化和技术性。具体来说主要通过以下几个方面的工作来完成：

1、各级水利部门应该严格按照水土保持的目标任务来部署相关工作，加强职能建设，确保年度水土流失防治任务完满完成。

2、相关部门应该不断创新努力、探索鼓励社会各界积极参与的激励机制，进一步完善和建立符合水土保持发展规律的有效机制。让水土保持工作按照规范的管理程序把各项责任落实到实处。

3、相关部门应该积极的发现并解决在审批水土保持方案、征收相关水土保持补偿费、检查的执法监督工作等方面存在的问题，进一切力量尽快出台具有一定时效性和操作性的管理标准和办法，促进我国水土保持工作的健康发展。

4、加强对水土保持工作的督导和执法检查力度，确保把水土保持方案落实到开发建设的实处。

五、结束语

总之，做好水土保持和生态修复是全国人民共同的责任也是我们的义务。我们要从点滴做起，保护生态环境，打造和谐的生态环境，为可持续发展做出自己的贡献。

参考文献

[1]蔡建勤.我国水土保护生态修复研究[J]国家水利，2013，21（18）：14

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