生態修復技術
⑴ 什麼是生態修復
環境
名詞 n.
1. 以生物修復為基礎, 強調生態學原理在污染土壤和地下水以及地表水修復中的應用, 是物理-生物修復、 化學-生物修復、 微生物-植物修復等各種修復技術的綜合。
食品
名詞 n.
1. 採用某種技術手段對退化或被破壞的水域生態環境系統進行恢復的過程。
⑵ 什麼是生物修復技術
廣義的生物修復抄通常是指利用各種生物(包括微生物,動物和植物)的特性,吸收、降解、轉化環境中的污染物,使受污染的環境得到改善的治理技術,一般分為植物修復、動物修復和微生物修復三種類型。
狹義的生物修復通常是指在自然或人工控制的條件下,利用特定的微生物降解、清除環境中污染物的技術。
⑶ 生態工程修復
生態工程修復就是將復墾工程技術與生態工程技術結合起來,運用生態學、環境學、農業科學、工程學的理論及生態系統的物種共生、物質循環再生等原理,對損毀的土地環境進行多層次修復的過程。由於災毀土地生態修復不同於其他類型,受損地區土地不僅損毀嚴重,往往還存在地質災害隱患,依靠自然演替恢復或其他修復都難以使生態系統恢復到原始狀態,對這樣的區域就必須進行人工生態設計,實行生態重建,因此生態工程修復在滑坡、泥石流和崩塌損毀土地的生態修復中使用較多。常見的生態工程有生態袋防護工程、格構防護工程、客土噴播技術、生態壩工程、掛鍍鋅鐵絲網客土噴播植草技術等。同時,自然保護區也是生態工程中很重要的技術手段,自然保護區的建設對瀕危物種的保護、對生物多樣性的保護、對景觀和生態系統多樣性的保護都具有十分重要的意義。
⑷ 什麽是水體生態修復技術,有哪些具體技術
利用植物或微生物對水體中的污染物進行處理,從而使水體得到凈化,這一用生態—生物的方法來修復水體的技術,廉價實用,適用我國江河湖庫大范圍的污水治理。
1.生物膜法處理技術
生物膜法是指用天然材料(如卵石)、合成材料(如纖維)為載體,在其表面形成一種特殊的生物膜,生物膜表面積大,可為微生物提供較大的附著表面,有利於加強對污染物的降解作用。其反應過程是:①基質向生物膜表面擴散,②在生物膜內部擴散,③微生物分泌的酵素與催化劑發生化學反應,④代謝生成物排出生物膜。
生物膜法主要工藝方法有生物廊道、生物濾池、生物接觸氧化池等。生物膜法具有較高的處理效率,對於受有機物及氨氮輕度污染水體有明顯的效果。它的有機負荷較高,接觸停留時間短,減少佔地面積,節省投資。此外,運行管理時沒有污泥膨脹和污泥迴流問題,且耐沖擊負荷。日本、韓國等都有對江河大水體修復的工程實例。
2.人工濕地處理技術
人工濕地的原理是利用自然生態系統中物理、化學和生物的三重共同作用來實現對污水的凈化。這種濕地系統是在一定長寬比及底面有坡度的窪地中,由土壤和填料(如卵石等)混合組成填料床,污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動,或在床體表面流動。在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高的水生植物(如蘆葦等),形成一個獨特的動植物生態環境,對污染水進行處理。
人工濕地的顯著特點之一是其對有機污染物有較強的降解能力。廢水中的不溶性有機物通過濕地的沉澱、過濾作用,可以很快地被截留進而被微生物利用;廢水中可溶性有機物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除。隨著處理過程的不斷進行,濕地床中的微生物也繁殖生長,通過對濕地床填料的定期更換及對濕地植物的收割而將新生的有機體從系統中去除。由於這種處理系統的出水質量好,適合於處理飲用水源,或結合景觀設計,種植觀賞植物改善風景區的水質狀況。其造價及運行費遠低於常規處理技術。這種技術已經成為提高大型水體水質的有效方法。英、美、日、韓等國都已建成一批規模不等的人工濕地。
3.土地處理技術
土地處理技術是一種古老、但行之有效的水處理技術。它是以土地為處理設施,利用土壤—植物系統的吸附、過濾及凈化作用和自我調控功能,達到某種程度對水的凈化的目的。土地處理系統可分為快速滲濾、慢速滲濾、地表漫流、濕地處理等幾種形式。國外的實踐經驗表明,土地處理系統對於有機化合物尤其是有機氯和氨氮等有較好的去除效果。德、法、荷等國均有成功的經驗。
⑸ 常見的生態修復方法
幾種常見的生態修復技術方法:
1. 建設生態護坡
對於河流來說應改變以直立石駁岸為主的河道形式,有條件的河涌 (段) 應盡可能利用木樁、竹籠、卵石等天然材料修建河堤,種植草坪或灌木,重新建立土壤、生物、水體之間的生態關系。對於湖泊來說建設適當寬度的生態岸邊緩沖地帶,種植濕生植物也是控制面源污染的常用方法。岸邊帶是水- 陸之間的過渡和緩沖地帶,是水系的重要組成部分。岸邊帶對攔截徑流中的固體顆粒,吸收營養鹽,減少入河污染負荷有重要作用。
2.種植水生植物
水生植物和藻類是湖泊生態系統的兩大初級生產者。它與藻類競爭營養、光照和生態位,具有較大的競爭優勢,還能分泌出某些尚不知的化感物質,直接干擾藻類的生長。水生植物的修復對富營養化水體來說具有極其重大的意義。它具有低投資,低能耗,有助於重建和恢復良好水生態系統等優點,日益受到人們的關注
3 水中建濕地。 目前人工濕地被廣泛應用於處理生活污水、工業廢水、礦山及石油開采廢水、農業點源污染和面源污染以及水體富營養化問題的治理。與天然濕地污水處理系統相比,因為人工濕地部分採取了人為控制措施,從而優化了系統去除bod、cod、營養元素和細菌性污染物的性能。它不僅可以為昆蟲和其他動物提供生境,也可以作為一種美學景觀,而且可以最大限度地進行水力條件的控制和濕地植物的管理。
4 建設生態浮床
生態浮床主要是採用現代農藝等措施集成的水面無土種植植物技術,把水生植物或改良馴化的陸生植物移栽到水面浮床上,通過植物扎在水中的根系吸收大量的氮、磷和懸浮物等物質,對有機污染物起到促進降解的作用,並釋放出抑制藻類生長的化合物,達到凈化水質的目的。
5 構建水生動物群落
從生物鏈的連接出發,在水流條件較好的河道放養魚類和螺獅、蚌等底棲動物,可在一定程度上控制水中植物和浮游生物的密度,是恢復和維持健康水生態系統所必需的
6 微生物技術
利用微生物的代謝作用在污染場所投加成品菌株或篩選馴化的現場菌株,迅速提高污染介質中的微生物濃度,在短期內提高污染物生物降解速率。
⑹ 生態修復措施
規劃區降水量較多、水熱條件較好,只要消除人為因素干擾,絕大多數水土流失地都可以在較短時間內恢復植被。在植被較好、輕度水土流失為主的典型小流域,開展水土保持治理應以生態修復為主,工程措施為輔,側重於生態效益和社會效益。生態修復措施主要包括封育管護、能源替代、舍飼養畜、生態移民等。
5.5.4.1 封育管護
封育管護是恢復林草植被、防止水土流失、改善生態環境的重要措施之一。
按《水土保持綜合治理技術規范溝壑治理技術》(GB/T16453.3—2008)標准,在有水土流失的疏幼林地、新造未成立林、灌木林地實行封禁管護措施,通過封禁治理,恢復林草植被,提高林草效益。
項目區封禁治理措施主要包括:落實管護人員,設置網圍欄,設立封禁標牌,對現有疏林地進行補植。封育管護措施還包括:按1km2落實1名管護人員,在每個小流域封禁區域顯著位置按2km2設置1個封禁標牌,並在適當地段設置網圍欄,劃定禁伐禁牧區,有效地阻止人畜進入,真正起到封禁預期效果。並有計劃加強管護人員技術培訓,提高撫育管理水平,保證封禁治理成果。同時要發展沼氣,以氣代燃料,進行生態移民等措施,減輕人為活動對生態環境帶來的壓力,加快封禁區域內植被的恢復速度,改善整個項目區的生態環境。
5.5.4.2 能源替代
農村可利用的能源有農作物秸稈,薪柴、煤炭、電能和太陽能,要因地制宜地發展沼氣等能源保護現有植被,為生態修復創造條件。
根據南水北調中線河南水源區調查,建一座8~10m3的沼氣池,戶均年產沼氣300m3,一年可節約柴草2.5 t,相當於0.33hm2薪炭林一年的生長量,使用清潔的沼氣能源,可有效地解決農村因燒柴而毀樹伐木的問題,保護森林資源,改善農業生態環境,實現山川秀美。故本規劃能源替代措施主要為發展沼氣池和省柴灶,主要布設在封育管護區內以薪柴為主要生活用能的農戶,同時在該規劃區要加強封育管護措施,以達到人與自然和諧。
5.5.4.3 舍飼養畜
舍飼養畜是改變傳統生產方式的重要內容之一,要解決好水源區牲畜的安置問題。
根據項目區養畜習慣和畜群結構調整方向,結合規劃養畜規模,採取聯戶或單戶的方式統一標准建設畜舍。畜舍主要布設在封育管護和項目區內有散養牲畜習慣的自然村莊。
以小流域為單元建設小流域水保治理措施防治標准體系,對水源區水源涵養、保持良好水質、保持和改善生態環境、促進區域經濟社會發展、確保南水北調工程效益充分發揮具有重要意義。
但小流域水保治理工程是一項涉及面廣、長期而復雜的系統工程,因此要保證規劃目標的實現,規劃區各縣市必須加強領導和組織協調;制定並完善水源地保護法規,嚴格制度建設;加強項目建設的協調和運行管理;各級執法部門加強執法監督;提高科技支撐力量,做好技術培訓;依託省級水土保持監測部門進行生態監測等多項規劃保障措施,以確保小流域防治措施治理效益的發揮和治理目標的實現。
⑺ (二)河流濕地修復工程生態修復技術
根據濕地的構成和生態系統特徵,濕地的生態修復可概括為:濕地生境修復、濕地生物修復和濕地生態系統結構與功能修復三個部分,相應地,濕地的生態修復技術也可以劃分為三大類:
1.濕地生境修復技術
濕地生境修復的目標是通過採取各類技術措施,提高生境的異質性和穩定性。濕地生境修復包括濕地基底修復、濕地水狀況修復和濕地土壤修復等。濕地的基底修復是通過採取工程措施,維護基底的穩定性,穩定濕地面積,並對濕地的地形、地貌進行改造。基底修復技術包括濕地基底改造技術、濕地及上游水土流失控制技術、清淤技術等。
濕地水狀況修復包括濕地水文條件的修復和濕地水環境質量的改善。夾河濕地水文條件的修復是通過疏通水系等水利工程措施來實現;濕地水環境質量改善技術包括污水處理技術、水體富營養化控制技術等。需要強調的是,由於水文過程的連續性,必須嚴格控制水源河流的水質,加強夾河上游及相關支流的生態建設。土壤修復技術包括土壤污染控制技術、土壤肥力修復技術等。
2.濕地生物修復技術
該技術主要包括物種選育和培植技術、物種引入技術、物種保護技術、種群動態調控技術、種群行為控制技術、群落結構優化配置與組建技術、群落演替控制與修復技術等。
3.生態系統結構與功能修復技術
該技術主要包括生態系統總體設計技術、生態系統構建與集成技術等。濕地生態修復技術的研究既是濕地生態修復研究中的重點,又是難點。
基於工藝經濟、技術穩定、管理簡便的設計原則,綜合考慮生態保護與水質凈化相協調、環境效益和經濟效益並重、濕地建設和農村產業結構調整相統一,根據夾河的地形地貌特徵,來確定濕地生態修復工程方案。在全面查清夾河濕地資源本底和環境狀況的基礎上,重點保護好現有濕地資源和濕地環境,局部疏浚淤積濕地,實施退耕還濕工程,修復濕地植被,加強保護設施建設,為夾河濕地的全面保護和持續發展奠定基礎。
濕地生態修復工程首先是對水域實施疏浚連通工程,增加濕地水域面積,增加濕地蓄水量。其次,對水域土駁岸和混凝土護岸實施生態護坡和濕地植物栽種工程,主要為生態護坡、栽種濕地植物,形成河道滯留塘,在保證河流水質凈化效果的基礎上兼顧景觀開發。
4.濕地建設的主要工藝方案
該方案本著既要保障河水水質安全,又要促進經濟發展和社會穩定原則,在河流綜合整治過程中需採取科學的治污之路,即從流域內每一條匯水河流入手,按照目標、總量、項目、投資四位一體的小流域控制思路,實施「治」、「用」、「保」並舉策略,綜合運用經濟、法律、科技和必要的行政手段,注重發揮市場機制、宏觀管理機制和公眾參與機制的作用,全面推進流域內經濟結構調整、城市環境基礎設施建設、清潔生產、污染治理、污水資源化、生態保護和建設等各項工作,扎實推進流域污染綜合治理。
所謂「治」,即污染治理。是指以循環經濟理念和工業生態學為指導,綜合採用結構調整、清潔生產、末端治理、環境基礎設施建設、面源污染治理、清淤疏浚等全過程污染防治措施,解決流域內環境污染問題。
所謂「用」,即行政轄區內水資源的充分循環。是以節水為基礎,因地制宜,分類指導,充分利用閑置荒地及廢棄河道,建設中水調蓄設施,合理規劃污水回用工程,最大限度地實行水資源的流域內循環,減少污水排放量。
所謂「保」,即流域生態修復與功能強化。是在污染治理和污水資源化的基礎上,採用濕地建設、水土保持、小流域開發治理、自然保護區建設等生態修復、重建技術,對流域的生態恢復過程進行強化,使之向提高自凈能力、改善水質與生態環境、恢復自身應有生態功能的有利方向盡快轉變。
從治理技術的內在屬性和特點上來講,污染河流的凈化技術一般分為物理/化學技術和生物/生態技術。
物理/化學技術是目前在城市河道治理中比較常用的應急技術,主要有河道曝氣、底泥疏浚、引水沖污和投加化學葯劑等。物理/化學技術短期效果好,但是費用高,只能處理小型河流或者景觀價值較高的河流,對環境有一定的副作用,生態效果不理想,難以長期應用。
生物/生態技術目前主要有生物過濾、人工濕地、滯留塘、多自然河道和植物浮床等。
(1)生物過濾技術
生物過濾技術屬於污染河流的強化治理技術,特別適合於嚴重污染河流支流的水質凈化。生物過濾技術結合了生物膜的降解特性和填料的過濾作用,既具有生物膜處理技術的處理效率和抗沖擊負荷較高的特點,又具有過濾技術的穩定性(對不同種類及大小的污染物,在不同環境條件下都具有一定的去除能力),技術的適用性和持續性比較強;生物過濾技術還可以通過對運行條件的調整,實現多種污染物去除功能(如脫氮除磷等)。
(2)強化人工濕地技術
濕地是陸地和水體之間的過渡地帶,具有獨特的生態結構和功能,是自然環境中自凈能力很強的區域之一。人工濕地可以利用天然或人工構築水池或溝槽,在底面鋪設防滲層,並充填一定深度的土壤和填料組成填料床,表面種植一些生長快速的耐水植物(如蘆葦、香蒲等),形成一個含多種基質和生物的獨特生態環境。因而人工濕地是一種良好的污染河水的生態凈化技術。
根據水流方式,人工濕地可以分為潛流(SSF)和表面流(FWS)兩種。其凈化機理主要有:①過濾和沉降;②吸附和離子交換;③污染物的降解;④植物對營養物質的吸收;⑤對病原體的滅活。
表面流濕地類似於天然沼澤濕地,污水在人工濕地床體的表層流動,水位較淺,一般在0.1~0.6m左右。這種類型的人工濕地具有投資少、操作簡單、運行費用低等優點。缺點是佔地面積大,水力負荷低,去污能力有限,受氣候影響較大,夏季會孽生蚊蠅、散發臭味。除了改善水質外,表面流人工濕地還給人們提供美學價值和為水生野生動植物提供棲息地的功能。表面流人工濕地常用於湖泊、河流的水質凈化與生態修復。
在潛流濕地系統中,污水在濕地床體內部流動,可以充分利用基質層表面生長的生物膜、豐富的植物根系及基質截留等作用,有效延長水力停留時間,提高濕地系統的處理效果和處理能力,同時由於水流在土壤層以下流動,故具有保溫性較好,處理效果受氣候影響小、衛生條件較好等優點,是目前研究和應用較多的一種濕地系統。相對於表面流濕地,潛流型人工濕地存在易阻塞、管理復雜,投資較高及環境友好型較差等缺點。
在具體的應用中,可以通過選擇不同的基質(土壤和填料),根據實際情況種植不同的植物,利用系統中不同基質、植物、微生物和動物形成的獨特生態環境,對污染河水進行凈化。
(3)滯留塘技術
滯留塘技術在國外的應用和研究最早出現於20世紀60年代,並逐漸受到重視。在美國、加拿大、日本等國已大規模應用於控制暴雨徑流污染和污染河流的自凈能力強化,並形成了成熟的應用技術,獲得了大量的設計、運行和管理經驗和參數。在國內也有很多類似的河道穩定塘應用,河流滯留塘技術通過直接在河床上建堰攔水,可以延長河水在單位距離上的停留時間,促進顆粒污染物的自然沉降,提高河水的透明度;可以利用河灘、河岸以及塘內的植物吸收和微生物吸附降解作用,降解河水中的有機污染物,削減氮磷等誘發水體富營養化的物質;可以利用攔水堰上的跌水,加強河水自然復氧,最終提高單位距離上的河流自凈能力。河流滯留塘技術相對易於實施,管理簡單,比較適合於河灘寬闊的小型河流的污染治理和修復。
(4)多自然型河道技術
「多自然型生態河道」即指「多種動植物及微生物可以共存、繁殖的河道」。構建多自然型的生態河道主要通過河道環境條件的天然模擬和強化,在再生河道生物群落的同時,創造良好的生態環境與自然景觀。
天然河道是一個復雜的生態系統,由不同的生物群落所組成。河道物理結構廣義上可分為:水體的河床部分(水生生物區)、河灘部分(水交換區,兩棲區)和受水影響的河岸區。構建多自然型的生態河道,即從這三個層次上通過環境條件的天然模擬和強化,營造適於各種生物棲息繁衍的環境條件,再生各種生物群落,恢復和強化河道的自凈能力,重建河道良好的生態系統。
(5)植物浮島技術
生物浮島技術是利用生態工程學原理,在受污染河道,用木頭、泡沫等輕質材料搭建浮島,以浮島作為載體,在水面上種植植物,構成微生物、昆蟲、魚類、鳥類、植物等自然生物棲息地,形成生物鏈來幫助水體恢復,降解水體的COD、氮、磷的含量,主要適用於富營養化及有機污染的河流。除此之外,還具有為生物提供生息空間,改善景觀以及消波護岸的功能。生物浮島依據浮島植物是否和水接觸分為乾式浮島和濕式浮島兩種。
植物浮島技術的核心是將植物種植於水體水面上,利用植物的生長從污染水體中吸收大量污染物質(主要為氮、磷等營養物質),並通過收獲植物體的方法將其搬離水體。還可以在植物根部放置軟性填料,進一步促進植物生長,去除水中污染物質。
生態浮島可就地處理河流,工程量小,投資省;處理效果好,自然景觀和諧;實現資源持續利用;使用壽命長,維護簡單;避免重復污染,重復治理,實現一次投資長期受益。2002年6~11月和2003年5~10月在北京永引渠羅道庄橋上游設置了5000m2的生物浮島,所植物種為美人蕉、旱傘草,取得了較好的水質修復效果,同時營造出美好的景觀效果。但是植物浮島技術費用較高,且適用性有所限制。
(6)生態護坡技術
河道走廊的生態修復延伸到水環境綜合整治中,生態護坡以保護和創造生物良好的生存環境和自然景觀為前提,在再生生物群落的同時,建設具有設定抗洪強度的河流護堤工程,能夠提高水系功能和改善水的質量,把受人類嚴重干擾和破壞的河道修復成為水體與土壤、水體與生物相互涵養,適合生物生長的近自然狀態的河道。因而,生態護坡技術在水環境綜合整治中逐步得到了應用和發展。
(7)其他
包括投加生物制劑和生物操縱法等,主要是通過在人工條件下強化微生物對污染物質的降解能力,來達到凈化水質的目的。
生物/生態技術的主要優點:
1)基建、運行費用低,管理方便,經濟可行。生物/生態技術可以利用太陽能作為污染凈化系統的能源,通過微生物和動植物的自然生長來降解、吸收、轉移河水中的污染物,較少需要輸入人工的能源和物質。其次,微生物和動植物在一定條件下都能按照一定規律自行生長繁殖,發揮水質凈化作用,較少需要人為管理以維持凈化系統的運行。
2)副作用小,對環境沒有危害或者危害很小。生物/生態技術利用自然界原有的或者經過略微改造的生物,而非人工物質來凈化河水,環境相容性好,不存在對環境的二次污染。穩定的河水生物/生態凈化系統其內部的物質轉換和能量流動處於平衡狀態,各種生物之間相互依存,相互制約,不容易對外界環境造成沖擊。
3)能自我調整,適應環境的變化。微生物有很強的變異能力,植物也具有一定的自我調節能力,因此當河水的污染物發生改變時,生物/生態技術在一定程度上仍舊能夠發揮水質凈化作用,同一種技術對不同類型的河流水質污染有較好的適用性。
4)可與親水景觀建設相結合,外在表現形式自然親切,更富人性化。生物/生態技術利用天然的生物,而非人工的化學物質或機械等來凈化河水,能較為容易地與原有自然環境相融合。
由於具有以上優勢,生物/生態技術在污染河流治理中得到越來越多重視和實際應用。目前實施人工濕地和滯留塘技術對受損河道進行生態修復和水質凈化已逐漸推廣起來。
人工濕地水質凈化工程的建設,是流域「治、用、保」綜合治理思路的關鍵環節之一,也是凈化流域內污染物的最後一道屏障。人工濕地水質凈化工程建設的成敗,直接關繫到能否實現流域水質的目標。
⑻ 生態修復的由來
Harper(1987)認為,生態恢復就是關於組裝並試驗群落和生態系統如何工作的過程。Diamond(1987)認為,生態恢復就是再造一個自然群落,或再造一個自我維持、並保持後代具持續性的群落,他比較側重於植被的恢復。Jordan(1995)認為,使生態系統回復到先前或歷史上(自然的或非自然的)狀態即為生態恢復。Cairns(1995)認為,生態恢復是使受損生態系統的結構和功能回復到受干擾前狀態的過程。Egan(1996)認為,生態恢復是重建某區域歷史上有的植物和動物群落,而且保持生態系統和人類的傳統文化。生態修復是指對生態系統停止人為干擾,以減輕負荷壓力,依靠生態系統的自我調節能力與自組織能力使其向有序的方向進行演化,或者利用生態系統的這種自我恢復能力,輔以人工措施,使遭到破壞的生態系統逐步恢復或使生態系統向良性循環方向發展;主要指致力於那些在自然突變和人類活動活動影響下受到破壞的自然生態系統的恢復與重建工作。
系統地介紹了生態修復原理與技術,內容豐富、概括性強、通俗易懂。闡述了生態修復的基本定義及相關理論,圍繞生態修復的概念對污染環境的生物修復技術、物理修復技術、化學修復技術和植物修復技術給予了比較全面的介紹,概述了污染環境的修復標准與修復效果評判及其方法,對生態修復今後的研究方向和發展前景進行了展望。
⑼ 生態修復包括哪些方法
生態治理法:水生態技術就是通過一系列措施,將已經退化或損壞的水體生態系統恢復、修復、並成百上千倍的強化其納污能力,使水體保持長久清澈與穩定。水生態技術是以立足長遠的循環經濟,打造長治久安的生物食物鏈體系。目前真正行之有效的水體生態系統尚非常之少,均停留於概念階段
⑽ 生態修復的技術可行性,包括重點和難點,研究的意義
哪方面的?
重點和難點是生態系統的結構