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1、第三节受损生态系统的修复第1页，此课件共112页哦一、受损森林生态系统的修复一、受损森林生态系统的修复（一）森林生态系统受损的原因及特点 自然原因包括病虫害、干旱、洪涝、风灾和地震等。人类活动：刀耕火种、采伐、矿山开采等。受损的森林生态系统，其变化的特点通常都是生产力减低，生物多样性减少，调节气候、涵养水分、保育土壤、贮存营养元素能力等生态功能明显降低。第2页，此课件共112页哦受损森林生态系统的修复方法受损森林生态系统的修复方法1、封山育林：最简便易行、经济有效的方法。第3页，此课件共112页哦封山育林是利用森林的更新能力，在自然条件适宜的山区，实行定期封山，禁止垦荒、放牧、砍柴等人为的破坏
2、活动，以恢复森林植被的一种育林方式。可分为“全封”（较长时间内禁止一切人为活动）、“半封”（季节性的开山）和“轮封”（定期分片轮封轮开）。第4页，此课件共112页哦2、林分改造：引种当地植被中的优势种、关键种和因受损而消失的重要生物种类，以加速生态系统正向演替的速度。3、透光抚育。热带森林的演替：针叶林-针阔叶混交林-阔叶林；在针叶林或其他先锋群落中，对已生长的先锋针叶树或阔叶树进行择伐，改善林下层的光照环境，促进林下其他阔叶树的生长，使其尽快演替至顶级群落。4、火烧迹地第5页，此课件共112页哦5、林业生态工程技术 根据生态学、林学及生态控制论原理，设计、建造与调控以木本植物为主的人工复合生
3、态系统的工程技术，其目的在于保护、改善与持续利用自然资源与环境。6、森林管理。将生态作用和采伐利用结合起来。第6页，此课件共112页哦案例介绍小良热带季雨林的人工重建背景：小良位于广东省电白县。地带性植被为热带季雨林,由于人为活动的过度干扰,自然植被已荡然无存,只有村边偶见有作为风水林保护的次生林。土壤为花岗岩风化而来的热带砖红壤。表土层的大部分已遭到严重侵蚀,亚土层裸露,地表无植被覆盖。侵蚀土壤的肥力非常之低,有机物质含量仅0.6%,总N量仅0.03%。第7页，此课件共112页哦采用采用4 4 个阶段：个阶段：第一阶段（第一阶段（1959-19641959-1964）,：重建先锋群落重建先锋
4、群落选用速生、耐旱、耐瘠的桉选用速生、耐旱、耐瘠的桉树、松树和相思树树、松树和相思树,重建先锋群落重建先锋群落。第二阶段（第二阶段（1964-1979）：）：配置多层多种阔叶混交林配置多层多种阔叶混交林,模拟自然林的种模拟自然林的种类成分和群落结构特点类成分和群落结构特点,在松、桉林先锋群落的迹地上开展阔叶混交林在松、桉林先锋群落的迹地上开展阔叶混交林的配置研究。的配置研究。第8页，此课件共112页哦第三阶段（第三阶段（19801980年后）：年后）：综合研究综合研究,采取以空间代替时间的方法采取以空间代替时间的方法,选择选择荒坡荒坡、桉树纯林和阔叶混交林、桉树纯林和阔叶混交林3 3 个不同植
5、被类型而地貌、岩性、土壤类型和个不同植被类型而地貌、岩性、土壤类型和坡度等基本一致的集水区坡度等基本一致的集水区,分别建立起森林气候、森林土壤和森林水文分别建立起森林气候、森林土壤和森林水文的观测点的观测点,并同步进行植物、动物、昆虫、土壤动物和微生物等方面的并同步进行植物、动物、昆虫、土壤动物和微生物等方面的生物、生态环境效应的动态观测研究。生物、生态环境效应的动态观测研究。第9页，此课件共112页哦第四阶段，成果推广与应用、生态机理进一步探讨、先进研究技第四阶段，成果推广与应用、生态机理进一步探讨、先进研究技术与手段的应用阶段。在森林形成的基础上发展经济作物和果树术与手段的应用阶段。在森林
6、形成的基础上发展经济作物和果树，开展多种经营。利用小良的研究成果，开展多种经营。利用小良的研究成果，1984年中国科学院批准年中国科学院批准在鹤山市设点，建立中国科学院在鹤山市设点，建立中国科学院鹤山丘陵综合开放试验站鹤山丘陵综合开放试验站，推广，推广混交林面积达混交林面积达15333.33 hm2，产生了巨大的，产生了巨大的生态效益生态效益、经济效益。、经济效益。第10页，此课件共112页哦缺乏种子是限制热带雨林恢复的最主要因素，其次杂草的竞争、缺乏水源和营养。促进演替最有效的方法是种植本地树苗。此外还可以建造人工鸟栖结构和砍倒树桩对热带雨林了解有限多数研究集中在植物生长，对动物群落研究很少
7、系统的高度可变性局限了恢复策略研究结果的应用经验问题第11页，此课件共112页哦二、受损草地生态系统的修复二、受损草地生态系统的修复草地生态系统受损的原因及特点自然原因：自然条件恶劣；自然灾害频繁人类干扰：过度放牧；毁草开荒；污染 受损草地生态系统的主要特征包括植被退化和土壤退化。第12页，此课件共112页哦草地系统的生态修复的原则草地系统的生态修复的原则关键因子原则关键因子原则节水原则节水原则本地种原则本地种原则环境无害原则环境无害原则第13页，此课件共112页哦受损草地生态系统的修复方法与技术受损草地生态系统的修复方法与技术围栏养护，轮草轮牧围栏养护，轮草轮牧。对受损严重的草地实行围栏养护
8、。对受损严重的草地实行围栏养护是一种有效的修复措施；对破坏严重的草地，自然修复比是一种有效的修复措施；对破坏严重的草地，自然修复比较困难时，可采用耕翻或适时火烧等改善土壤结构，播种较困难时，可采用耕翻或适时火烧等改善土壤结构，播种优势牧草，人工增施肥料和合理放牧等方法促进恢复。优势牧草，人工增施肥料和合理放牧等方法促进恢复。第14页，此课件共112页哦重建人工草地重建人工草地。常用于完全荒弃的草地。它是受损生态系统常用于完全荒弃的草地。它是受损生态系统重建的典型模式，不需要过多考虑原有生物群落的结构，而且重建的典型模式，不需要过多考虑原有生物群落的结构，而且多是由经过选择的优良牧草为优势种的单
9、一物种所构成的群落多是由经过选择的优良牧草为优势种的单一物种所构成的群落。实施合理的牲畜育肥生产模式实施合理的牲畜育肥生产模式。季节畜牧业季节畜牧业合理利用多年生草合理利用多年生草地每年中的不同生长期，进行幼畜放牧育肥的方式。地每年中的不同生长期，进行幼畜放牧育肥的方式。第15页，此课件共112页哦内蒙古自治区正蓝旗浑善达克沙地巴音胡舒嘎查草原修复案例介绍背景：巴音胡舒嘎查位于浑善达克沙地的腹地，共有12万亩草原，草原沙漠化始于20世纪80年代。由于过度放牧，2000年，巴音胡舒嘎查12万亩草原严重沙化，80变成了半裸地、裸地、甚至流动沙丘。生物多样性急剧减少。第16页，此课件共112页哦20
10、00年，中科院植物研究所的研究人员展开治沙试验。最初采取了年，中科院植物研究所的研究人员展开治沙试验。最初采取了人人工造林工造林的做法。但是，由于浑善达克沙地的年平均降水量在的做法。但是，由于浑善达克沙地的年平均降水量在200400毫米之间，并不适宜树木生长，试验最终失败。毫米之间，并不适宜树木生长，试验最终失败。2001年，蒋高明和同事们正式提出了年，蒋高明和同事们正式提出了“自然力恢复自然力恢复”的理论，开始了的理论，开始了“无无为而治为而治”，依靠自然力量复壮草原的尝试。，依靠自然力量复壮草原的尝试。第17页，此课件共112页哦具体做法:将4万亩严重沙化的草原围封禁牧，令其自然修复；辅以
11、人工干预在风口处插上柳条；在流沙严重地带，用沙障将沙固住；组织专人每天骑马巡逻，防止牲畜进入。效果：效果：一年后，恢复好的区域，草原滩地草丛长到一年后，恢复好的区域，草原滩地草丛长到80-14080-140厘米。厘米。两年后，草原植被总盖度到达两年后，草原植被总盖度到达6060，与当地未封育的草场相比，沙，与当地未封育的草场相比，沙丘低地的群落丘低地的群落生物量提高生物量提高9 9倍倍。三年后，牧民每户分到三年后，牧民每户分到7 7万斤万斤干草，从此牧草出现富余。干草，从此牧草出现富余。结论结论:“自然的力量远比任何科学家的力量都要强大。自然的力量远比任何科学家的力量都要强大。”第18页，此课
12、件共112页哦2007年7月20日Science以3页完整篇幅6副图片报道了蒋高明研究员在内蒙古浑善达克生态恢复效果标题:Getting at the Roots of Killer Dust Storms。第19页，此课件共112页哦三、受损河流生态系统的修复三、受损河流生态系统的修复河流生态系统受损的主要方式河流生态系统受损的主要方式（1 1）水利工程建设水利工程建设对河流生态系统的影响对河流生态系统的影响（2 2）农业活动农业活动对河流生态系统的影响：对河岸带和河流阶地上天然对河流生态系统的影响：对河岸带和河流阶地上天然植物的开采，将其变为可耕地；使用化肥和农药等有毒有害物质植物的开采，
13、将其变为可耕地；使用化肥和农药等有毒有害物质对河流的面源污染。对河流的面源污染。（3 3）城市化城市化对河流生态系统的受损。主要表现在水资源的巨大消对河流生态系统的受损。主要表现在水资源的巨大消耗、污染程度加重以及河段河流断面的硬质化耗、污染程度加重以及河段河流断面的硬质化第20页，此课件共112页哦河流生态恢复的任务水质、水文条件的改善水质、水文条件的改善河流地貌特征的改善河流地貌特征的改善生物物种的恢复生物物种的恢复总目的是改善河流生态系统的结构与功能，主要标志是生物总目的是改善河流生态系统的结构与功能，主要标志是生物群落多样性的提高。群落多样性的提高。第21页，此课件共112页哦水质、水
14、文条件的改善通过水资源的合理配置以维持河流河道通过水资源的合理配置以维持河流河道最小生态需水量最小生态需水量。改善河流水系的水质。改善河流水系的水质。控制污染物流入，增加水量，稀释污染物控制污染物流入，增加水量，稀释污染物;采取工程措施采取工程措施:引水冲污；人工曝气复氧；底泥疏浚引水冲污；人工曝气复氧；底泥疏浚提倡提倡多目标水库生态调度多目标水库生态调度。在满足社会经济需求的基。在满足社会经济需求的基础上，模拟自然河流的丰枯变化的水文模式，以恢复下游础上，模拟自然河流的丰枯变化的水文模式，以恢复下游的生境。的生境。第22页，此课件共112页哦河流湖泊地貌学特征的改善恢复河流的纵向连续性和横向
15、联通性保持河流纵向蜿蜒性和横向形态的多样性外移堤防给洪水以空间并扩大滩地退耕还湖和退渔还湖采用生态型护坡以防止河床材料的硬质化。土工网植草护坡技术、三维植被网、生态混凝土砖。第23页，此课件共112页哦濒危、珍稀、特有生物物种的保护；河湖水库水陆交错带植被恢复；水生生物资源的恢复等生物物种的恢复第24页，此课件共112页哦河流的生态修复技术缓冲区修复：河流与陆地的交界区域。植被修复：最普遍的重要技术方法。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。生物强化人工河道第25页，此课件共112页哦生态沟渠生态沟渠：指根据水生植物的耐污能力及生理特征
16、，充分利用现有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。与地表景观融为一体，美化河流景观。第26页，此课件共112页哦生物膜技术生物膜技术 用天然材料(如卵石)、合成材料(如纤维)为载体，河道水经过时，在其表面形成一种特殊的生物膜，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用.第27页，此课件共112页哦
17、生态修复耦合系统生态修复耦合系统：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。河流水环境的目的。1）生境修复是河流生态修复的重要途径。）生境修复是河流生态修复的重要途径。2）鱼道恢复。）鱼道恢复。3）水生生物群落修复）水生生物群落修复第28页，此课件共112页哦案例介绍韩国首尔的清溪川复原工程 清溪川位于韩国首尔市中心，全长约5.8公里，是贯穿首尔南北、有600多年历史的河流，曾遭受严重污染而一度成为“
18、臭水沟”，后又被盖入地下，建立高架桥。为了缓解日益增加的交通压力，上世纪70年代末，首尔市在“盖板”的河道上又建成了高架路。2002年新市长李明博上任后，提出了拆除高架桥复原清溪川的计划，进行生态综合整治，将钢筋水泥还原为城市生态商业游憩中心区，使之成为首尔的城市名片。第29页，此课件共112页哦生态修复与复原理念生态修复与复原理念 清溪川河道复原并不是简单的原貌恢复，其中既考虑了河流本身的特点清溪川河道复原并不是简单的原貌恢复，其中既考虑了河流本身的特点，又结合了历史和现代文化，包括现代商业的开发。，又结合了历史和现代文化，包括现代商业的开发。1 1、西部河道形态西部河道形态复原与理念复原与
19、理念（1 1）西部上游河段较窄，一般不超过）西部上游河段较窄，一般不超过25m25m，河道坡度略陡。紧邻朝鲜，河道坡度略陡。紧邻朝鲜王朝时期的皇宫，建有多座文化宗教活动场所，近代建成了韩国的政王朝时期的皇宫，建有多座文化宗教活动场所，近代建成了韩国的政治中心。治中心。（2 2）理念）理念 象征着象征着“现代化的首尔现代化的首尔”。（3 3）河道复原）河道复原 上游侧河道两岸均采用花岗岩石板铺砌成亲水平台，造上游侧河道两岸均采用花岗岩石板铺砌成亲水平台，造型现代，最上游端设有一高约型现代，最上游端设有一高约2m2m的跌水瀑布，全部用黑色花岗岩砌筑的跌水瀑布，全部用黑色花岗岩砌筑成。成。第30页，
20、此课件共112页哦中部河道中部河道形态复原与理念形态复原与理念 （1 1）历史与现状中部复原：中间为过度带，河道开始）历史与现状中部复原：中间为过度带，河道开始变窄，约变窄，约20-30m20-30m。为商业活动中心。为商业活动中心。（2 2）理念）理念 体现体现 古典与自然的结合古典与自然的结合”。（3 3）河道复原）河道复原 南岸以块石和植草的护坡方式为主，北岸修建有连续亲南岸以块石和植草的护坡方式为主，北岸修建有连续亲水平台，间隔设植草平台，并设有一个喷泉。该段河道穿过水平台，间隔设植草平台，并设有一个喷泉。该段河道穿过老城的老城的 东大门东大门。第31页，此课件共112页哦东部河道形态
21、复原与理念东部河道形态复原与理念（1 1）东部下游河段河道较宽，）东部下游河段河道较宽，40m40m左右，坡度较缓。左右，坡度较缓。近期发展成为居近期发展成为居民区和商业混合区；两岸以居民区和一般办公楼为主，路边多为小民区和商业混合区；两岸以居民区和一般办公楼为主，路边多为小铺面。铺面。（2 2）理念）理念 体现体现 自然与简朴自然与简朴”。（3 3）河道复原）河道复原 河道的改造河道的改造以自然河道为主以自然河道为主，没有华丽或现代艺术的装，没有华丽或现代艺术的装饰，给人以自然朴实的感觉。饰，给人以自然朴实的感觉。河道坡度较缓，两座桥之间有河道坡度较缓，两座桥之间有1-2道跌水，道跌水，并设
22、有一定的亲水平台和过河石台阶，两岸用不同的草做植被。并设有一定的亲水平台和过河石台阶，两岸用不同的草做植被。第32页，此课件共112页哦复原后的生态效果复原后的生态效果 水质水质:水源地水源地2级标准级标准 生物多样性：清溪川下游地区的动植物由原来的生物多样性：清溪川下游地区的动植物由原来的98种迅速上升为种迅速上升为314种。其中清溪川水中和两岸能观察到的鸟类即达种。其中清溪川水中和两岸能观察到的鸟类即达32种，还有鱼类种，还有鱼类15种、种、植物植物156种，形成了新的自然生态系统。种，形成了新的自然生态系统。改善环境：噪音下降、气温下降、风速增加、空气质量提高改善环境：噪音下降、气温下降
23、、风速增加、空气质量提高 第33页，此课件共112页哦案例介绍成都市沙河综合整治工程成都市沙河综合整治工程 获获20062006年澳大利亚年澳大利亚“国际舍斯河流奖国际舍斯河流奖”背景：沙河和府河、南河都是流经成都市的主要河道，被称为成都“三河”，属岷江水系。1954年至1957年间，在原有小沙河的基础上改造和扩建而成了全长22.223公里，河道最窄处15.6米，最宽处55米，平均水深4米的穿城河。主要担负着东郊企业的生产供水、市民生活用水、沿河农田灌溉及城市东郊防洪排汛等任务。80年代，沙河两岸成了东郊工业区。各种工业废料与生活垃圾、污水堆积在沙河两岸，或被直接排放到沙河里，沙河环境遭到严重
24、破坏。第34页，此课件共112页哦 2001 2001年年1111月月2828日，沙河综合整治工程正式动工，工程投资日，沙河综合整治工程正式动工，工程投资32.4832.48亿元，规划整治范围涉及亿元，规划整治范围涉及4.634.63平方公里。平方公里。整治沙河的定位是整治沙河的定位是“自然性、生态性、亲水性自然性、生态性、亲水性”，在沿河规划，在沿河规划“两两带带”，即水体，即水体(蓝带蓝带)和绿地系统和绿地系统(绿带绿带)。整治内容包括污染治理工程。整治内容包括污染治理工程、防洪及河堤整治工程、绿化及园林景观工程、道路及桥梁工程、文、防洪及河堤整治工程、绿化及园林景观工程、道路及桥梁工程、
25、文化和光彩工程、环卫设施工程、管线迁改工程、拆迁安置工程、停车化和光彩工程、环卫设施工程、管线迁改工程、拆迁安置工程、停车场配套等场配套等九大工程九大工程。第35页，此课件共112页哦生态修复措施沙河沿岸建造浅滩缓坡，建设50-200米绿化带采用桩板式的复合生态河岸，泥土覆盖着梯形河堤，常水位以下河岸种植的水生植物，常水位以上的河岸种植深根性喜水植物，既固堤又美化环境，保持了河道的生态性。提供各种类型生物栖息地依照沙河原有河滩走向建河堤，保持了沙河自然蜿蜒的水岸线。第36页，此课件共112页哦生态综合效益沿线环境污染得到彻底治理沿线环境污染得到彻底治理防洪能力得以有效提高防洪能力得以有效提高人
26、居环境得到极大改善。人居环境得到极大改善。缓解热岛效应；生态新八景。缓解热岛效应；生态新八景。20042004年获年获“中国中国人居环境范例奖人居环境范例奖”第37页，此课件共112页哦四、受损湿地生态系统的修复 湿地(wetland)这一概念在狭义上一般被认为是陆地与水域之间的过渡地带；广义上则被定义为“包括沼泽、滩涂、低潮时水深不超过6米的浅海区、河流、湖泊、水库、稻田等”。湿地的研究活动则往往采用狭义定义。第38页，此课件共112页哦湿地生态系统的受损原因农业开垦：北大荒（黑龙江三江平原）北大仓北大荒？城市建设水利工程和道路交通工程建设采矿生物收割和捕捞旅游活动第39页，此课件共112页
27、哦1、补水增湿 a、直接输水 b、减少湿地排水 c、重建湿地系统的原始供水机制受损湿地生态系统的修复技术第40页，此课件共112页哦2、控制湿地营养物 a、剥离表土（soil stripping）对于富集营养物的湿地，这是一个减少营养物的有效办法。主要限制是费用问题。b、生态拦截 设置生态沉降池、生态坝、生态隔离带和投放生物制剂等方法设置生态沉降池、生态坝、生态隔离带和投放生物制剂等方法，在入水口处安置生物膜，或种植吸收污染物较强的水生植物，在入水口处安置生物膜，或种植吸收污染物较强的水生植物，建立滨水植物隔离带，通过植物的截留和纳污等功能，建立，建立滨水植物隔离带，通过植物的截留和纳污等功能
28、，建立生态屏障，割断或减少污染源输入生态屏障，割断或减少污染源输入第41页，此课件共112页哦c、湿地植物净化技术 人工种植污染物吸收能力强、耐受性好的植物，从污染水环境中去除污染物;或者基于水生植物与藻类对光照和营养盐的竞争原理以及植物之间的相生相克作用，抑制藻类的繁茂生长，可以达到净化水体和恢复受损水环境的目的沉水植物眼子菜科，黑藻，水车前，茨藻等经济植物具食用价值的水培蔬菜和药材，具有观赏价值的绿化苗木和观赏花卉等，如慈姑、空心菜、水芹等藻类利用其与好氧菌形成的藻菌共生系统，对水中氮、磷等进行吸收、吸附和络合，以及与其他生物协同作用去除污染物第42页，此课件共112页哦d、水生动物净化技
29、术 鱼类：重建菌鱼类：重建菌藻类藻类浮游生物浮游生物鱼类的食物链鱼类的食物链 贝类：富集重金属贝类：富集重金属 螺蛳：摄食藻类，分泌促絮凝物质螺蛳：摄食藻类，分泌促絮凝物质 河蟹：控制水葫芦生长河蟹：控制水葫芦生长第43页，此课件共112页哦3、控制木本植物入侵和湿地演替 可以通过收割与放牧、火烧、去除泥炭层等方法进行控制4、恢复湿地乡土植被 一是利用湿地自身种源进行天然植被恢复，二是从湿地系统外引种进行人工植被恢复。第44页，此课件共112页哦案例介绍云南洱海湖滨带湿地的生态修复 洱海属云贵高原湖区,地处云南省大理州境内,湖面面积250km2,平均水深11.3m,湖容量2.8108m3,是典
30、型的内陆断陷湖泊。洱海处于中营养发展阶段,局部水域已呈富营养状态.洱海只有1 个出水口,流域相对封闭,湖滨带特征比较明显,具有一定的典型性和代表性.退化表现退化表现：水量供需矛盾突出,水质下降;湖滨带被蚕食,其净化功能正在丧失湖滨带自然群落的生态结构破坏严重，生物多样些降低第45页，此课件共112页哦 大理市2003年投入1.2亿元人民币用于洱海湖滨带生态恢复建设工程。采取了“双取消双取消”（取消网箱养鱼、取消机动渔船）和“三退三还三退三还”（退塘还湖、退耕还林、退房还湿）等措施，实施水土保持、截污治污、环境管理、农业面源污染治理、河道治理、湿地恢复等综合治理工程。第46页，此课件共112页哦
31、物理基底修复物理基底修复工艺：采用自然型和生态型湖岸技术第47页，此课件共112页哦生态修复方案生态修复方案 包括生态配置、物种选择、种植以及景观恢复生态配置、物种选择、种植以及景观恢复等,也包括生态廊道建生态廊道建设设工程,以及湖滨带内村落污染控制工程村落污染控制工程。农村面源污染的控制工程：垃圾池、生态卫生旱厕、农村公厕、太阳能牛粪中温处理系统等。第48页，此课件共112页哦建设截污干渠：建设截污干渠：2009年大理市投入2.6亿元建设十七公里截污干渠第49页，此课件共112页哦 洱海湖滨带生态恢复建设工程是大理州洱海流域保护治理规划（2003年2020年）中的“六大工程”之一。形成“洱海
32、经验洱海经验”。目前建成了世界上最长的湖滨带（人工湿地）128公里。第50页，此课件共112页哦五、受损湖泊生态系统的修复 湖泊生态系统的受损及原因（1）环境污染（2）水利建设（3）过度放养（4）富营养化（5）外来种的侵入第51页，此课件共112页哦受损湖泊生态系统的修复技术1、物理处理1.1 直接物理法 主要指机械清除、吸附、曝气和气浮、超声波和电磁波除藻、遮光、过滤、人工打捞等多种方法。第52页，此课件共112页哦高能物理直接氧化蓝藻处理系统将蓝藻捕捞、氧化分解、脱磷脱氮、水体消毒等功能集于一体，不添加任何化学药剂，藻总数去除率可达99%，藻毒素、总氮、总磷去除率可达90%以上第53页，此
33、课件共112页哦1.2 工程处理严禁围湖造田，营造林地加大人为调节湖泊水位的力度清淤增加水体冲刷第54页，此课件共112页哦2、化学处理方法 采用化学药剂、复合药剂、混凝剂、改良絮凝剂等作为除藻剂，将蓝藻杀灭或下沉。目前常用的杀藻剂主要有硫酸铜、高锰酸盐、硫酸铝、高铁酸盐复合药剂、液氯、ClO2、O3 和H2O2 等 天然矿物絮凝剂粘土（如蒙脱土，伊利土，高岭土），海泡石、滑石等第55页，此课件共112页哦氮磷藻移出技术中科院合肥物质科学院离子束生物工程学重点实验室研发以粉煤灰等几种无毒无害的工业废料与壳聚糖等材料复配，再加上磁粉等磁性材料，通过物理化学改性，制成粉剂或水剂母料。这种水处理剂与
34、富营养化湖水混凝，先产生絮凝物，再用磁铁即可吸附移出氮、磷和藻类。第56页，此课件共112页哦生态修复技术生态修复技术1、人工湿地人工湿地 利用利用基质基质-微生物微生物-植物植物这个复合的生态系统这个复合的生态系统,综合综合物理、化学和生物的三重协调作用物理、化学和生物的三重协调作用,通过过滤、吸附通过过滤、吸附、共沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实、共沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现水中有害物质的去除现水中有害物质的去除第57页，此课件共112页哦人工湿地植物的选用具有良好的生态适应能力和生态营建功能具有很强的生命力和旺盛的生长势必须具有较强的耐污染能力年生长期长具有生态安
35、全性具有一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值第58页，此课件共112页哦1.1 表流湿地表流湿地 污染水体在湿地的污染水体在湿地的表面流动表面流动，水位较浅，多在，水位较浅，多在0.1 0.9 m。主要通过植物茎叶的拦截、填料的吸附。主要通过植物茎叶的拦截、填料的吸附过滤和污染物的自然沉降，以及通过植物的吸收和过滤和污染物的自然沉降，以及通过植物的吸收和茎、秆上的生物膜作用来达到去除污染物的目的。茎、秆上的生物膜作用来达到去除污染物的目的。第59页，此课件共112页哦1.2 潜流湿地潜流湿地 污水在湿地床的污水在湿地床的内部流动内部流动，主要利用基质表面生长的生，主要利用基质表面生
36、长的生物膜、丰富的植物根系、表层土和基质截留的作用来净化物膜、丰富的植物根系、表层土和基质截留的作用来净化污水污水第60页，此课件共112页哦1.3 垂直流湿地垂直流湿地 综合了表流湿地和潜流湿地的特性，水流在基质床综合了表流湿地和潜流湿地的特性，水流在基质床中基本中基本由上向下垂直流动由上向下垂直流动，床体处于不饱和状态，氧可，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。第61页，此课件共112页哦1.4 复合人工湿地复合人工湿地 指不同类型湿地（表面流湿地、水平潜流湿地和垂指不同类型湿地（表面流湿地、水平潜流湿地和垂直潜流湿地）构
37、成的复合系统以及湿地与其他工艺（塘直潜流湿地）构成的复合系统以及湿地与其他工艺（塘、生态沟渠、土壤渗滤和传统二级污水处理工艺及其改、生态沟渠、土壤渗滤和传统二级污水处理工艺及其改良工艺等）构成的复合系统良工艺等）构成的复合系统 对各污染物去除效果优于单一的湿地系统，并且对各污染物去除效果优于单一的湿地系统，并且更具有稳定性和耐负荷冲击力更具有稳定性和耐负荷冲击力第62页，此课件共112页哦优点优点:建造和运行费用便宜建造和运行费用便宜 易于维护易于维护,技术含量低技术含量低 可进行有效可靠的废水处理可进行有效可靠的废水处理 可缓冲对水力和污染负荷的冲击可缓冲对水力和污染负荷的冲击 可提供和间接
38、提供效益可提供和间接提供效益,如水产、畜产、造纸原料、建材、如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。第63页，此课件共112页哦面临的问题受环境条件特别是区域地理和气候条件限制受环境条件特别是区域地理和气候条件限制湿地净化效果受进水水质及水量变化影响湿地净化效果受进水水质及水量变化影响湿地长期运行，积累的悬浮固体增多，影响水质净化效湿地长期运行，积累的悬浮固体增多，影响水质净化效果果湿地管理影响湿地净化水质效果湿地管理影响湿地净化水质效果第64页，此课件共112页哦2、生态浮床、生态浮床 生态浮床是模拟自然界的规律，运用无土栽培技术，以混凝
39、土、高分子材料等作为载体和基质，种植水生植物而建立的去除水体中污染物的人工生态系统。生态浮床通过植物根部的吸收，吸附作用和微生物的硝化-反硝化等作用，去除水体中的氮、磷、有机物等污染物，从而达到净化水质的效果，同时也可以作为生态景观。第65页，此课件共112页哦 种植水生植物要选择适合当地水体的品种，如在我国的江种植水生植物要选择适合当地水体的品种，如在我国的江南地区，美人蕉、空心菜、水芹菜、芦苇、水花生、水葫芦南地区，美人蕉、空心菜、水芹菜、芦苇、水花生、水葫芦、水龙、水竹、鸢尾、黑麦草、香根草、慈菇等都可以作为、水龙、水竹、鸢尾、黑麦草、香根草、慈菇等都可以作为浮床植物。这些植物浮床植物。
40、这些植物生长快、分株多、生物量大、根系发达生长快、分株多、生物量大、根系发达，并有一定的观赏价值和经济价值。并有一定的观赏价值和经济价值。第66页，此课件共112页哦净化机理吸收和吸附植物根系降解植物克藻作用植物与微生物协同作用日光遮蔽第67页，此课件共112页哦 2002年北京首次采用人工浮床技术治理年北京首次采用人工浮床技术治理什刹海什刹海、永定河等污染水体、永定河等污染水体，获得了良好的应用效果。，获得了良好的应用效果。中国环境科学研究院在中国环境科学研究院在太湖西五里湖太湖西五里湖的工程示范结果表明，该富的工程示范结果表明，该富营养化水体在底泥疏浚后通过设置营养化水体在底泥疏浚后通过设
41、置30%（占水面积）左右的生态浮（占水面积）左右的生态浮床，其透明度由床，其透明度由25 cm提高到提高到50 cm以上，氮、磷的净化率达到以上，氮、磷的净化率达到70%以上，并引来了白鹭等鸟类在浮床上栖息。以上，并引来了白鹭等鸟类在浮床上栖息。第68页，此课件共112页哦3、生物操纵、生物操纵 利用生态系统食物链关系，通过调整生物群落结构的方利用生态系统食物链关系，通过调整生物群落结构的方法控制并改善水质。在湖泊水库生态系统中，水体中的藻法控制并改善水质。在湖泊水库生态系统中，水体中的藻类除受营养物质的控制外类除受营养物质的控制外,作为食物链中的一环，也受到浮作为食物链中的一环，也受到浮游动
42、物和鱼类的控制。因此可以通过调控食物链的环节来游动物和鱼类的控制。因此可以通过调控食物链的环节来达到改善湖泊水库水质的目的。达到改善湖泊水库水质的目的。第69页，此课件共112页哦3.13.1经典生物操纵理论经典生物操纵理论Shapiro等(1975)在水域生态学研究领域最先提出了经典生物操纵理论，通过通过人人工清除水体中滤食鱼类工清除水体中滤食鱼类或直接或直接投放肉食性鱼类投放肉食性鱼类控制浮游控制浮游动物食性鱼类或底栖生物食性鱼类，借此促进大型浮游动动物食性鱼类或底栖生物食性鱼类，借此促进大型浮游动物（特别是枝角类）、底栖动物的发展，以控制浮游植物物（特别是枝角类）、底栖动物的发展，以控制
43、浮游植物的大量发生。的大量发生。第70页，此课件共112页哦 经典生物操纵的核心：经典生物操纵的核心：大型浮游动物对藻类的摄食及其大型浮游动物对藻类的摄食及其种群的建立。种群的建立。浮游动物作为浮游植物的直接捕食者，其作用在浮游动物作为浮游植物的直接捕食者，其作用在藻类上的藻类上的“下行效应下行效应”对于调节藻类种群结构有重要作对于调节藻类种群结构有重要作用用 大型溞在群落水平上能有效地控制浮游植物的过量生长，能去除藻类生物量的90%以上，甚至可达96.2%；而在种群水平上大型溞能同时减少多种藻类的数量，对藻类群落结构影响较小第71页，此课件共112页哦 如何壮大浮游动物的种群以保证其对浮游植
44、物如何壮大浮游动物的种群以保证其对浮游植物的摄食效率呢？目前主要有以下两种方法：的摄食效率呢？目前主要有以下两种方法：放养凶猛鱼类来捕食浮游动物食性鱼类或者直接捕杀放养凶猛鱼类来捕食浮游动物食性鱼类或者直接捕杀、毒杀浮游动物食性鱼类；、毒杀浮游动物食性鱼类；在水体中人工培养或直接向水体中投放浮游动物。在水体中人工培养或直接向水体中投放浮游动物。体积较大的浮游动物对浮游植物的捕食效率更高体积较大的浮游动物对浮游植物的捕食效率更高第72页，此课件共112页哦 Beklioglut等（2003）在土耳其Eymir湖进行的试验发现，控制放养浮游生物食性鱼类丁鲷和底栖食性鱼类鲤鱼1年后，导致透明度增加2
45、.5倍，无机悬浮固体颗粒浓度减少为1/4.5，叶绿素a浓度降低。第73页，此课件共112页哦存在的问题1 1、浮游动物是否可以控制所有藻类？、浮游动物是否可以控制所有藻类？浮游植物的抵御机制浮游植物的抵御机制:可食用藻类的捕食压力增大，不可食用的可食用藻类的捕食压力增大，不可食用的藻类逐渐成为优势藻类逐渐成为优势 个体大或形成群体个体大或形成群体 释放毒素释放毒素第74页，此课件共112页哦2、通过下行作用控制浮游生物的种群规模往往无法如期实现。有研究认为有研究认为,只有当浮游生物食性鱼的种群密度被降到很低时只有当浮游生物食性鱼的种群密度被降到很低时才有可能实现水质的改善才有可能实现水质的改善
46、,而肉食性鱼往往不能长期维持这种稳而肉食性鱼往往不能长期维持这种稳定状态定状态。“上行/下行效应”假说认为，下行效应随着营养级的传递其作用逐层减弱。第75页，此课件共112页哦3、浮游动物是否可以治理大型湖泊的富营养化？、浮游动物是否可以治理大型湖泊的富营养化？第76页，此课件共112页哦 生物操纵的理论与技术是基于温带湖泊生生物操纵的理论与技术是基于温带湖泊生态系统发展起来的态系统发展起来的,在亚热带水体效果如何还需在亚热带水体效果如何还需进一步研究进一步研究第77页，此课件共112页哦3.2 3.2 非经典生物操纵理论非经典生物操纵理论利用有特殊摄食特性利用有特殊摄食特性、消化机制且群落结
47、构稳定的、消化机制且群落结构稳定的滤食性鱼类滤食性鱼类来直接控制来直接控制水华，其核心目标定位是水华，其核心目标定位是控制蓝藻水华控制蓝藻水华 中国科学院水生生物研究所刘建康、谢平在武汉东湖的研究表明,以浮游生物为食的鲢和鳙,能有效地遏制微囊藻水华。原因：鲢、鳙能滤食10m 至数个毫米的浮游植物（或群体）；对蓝藻毒素有较强的耐性；通过重复摄食的方法使得其对微囊藻具有较高的利用率第78页，此课件共112页哦鲢、鳙控制蓝藻水华的作用机制：改变藻类群落结构 导致小型藻类占优势 围隔实验表明，放养鲢、鳙的围隔内，藻类的生物量处于低水平，并且蓝藻未能成为优势种群。第79页，此课件共112页哦1 1、鲢鳙
48、的放养量以及如何搭配鲢鳙的放养量以及如何搭配？存在的问题鲢、鳙对蓝藻的摄鲢、鳙对蓝藻的摄食利用率必须高于食利用率必须高于蓝藻的增殖速率蓝藻的增殖速率第80页，此课件共112页哦2 2、鲢鳙是否可以控制所有藻类？鲢鳙是否可以控制所有藻类？有研究表明有研究表明,引入鲢鱼不能完全地控制浮游植物引入鲢鱼不能完全地控制浮游植物,浮游植物浮游植物组成组成有有了显著的改变了显著的改变,但生物量只减少了一点但生物量只减少了一点,蓝藻仍有可能出现。蓝藻仍有可能出现。第81页，此课件共112页哦3 3、鲢鳙是否可以降低鲢鳙是否可以降低N N、P P？有研究发现有研究发现,滤食性鱼类的滤食活动及其滤食性鱼类的滤食活
49、动及其生理代谢的增加生理代谢的增加,有利于促进氮、磷的释放有利于促进氮、磷的释放 。第82页，此课件共112页哦 经典生物操纵在富营养化程度较低的湖泊中容易取经典生物操纵在富营养化程度较低的湖泊中容易取得成功得成功 非经典生物操纵在富营养化程度较高，特别是爆非经典生物操纵在富营养化程度较高，特别是爆发蓝藻水华的湖泊中更有效发蓝藻水华的湖泊中更有效第83页，此课件共112页哦3.3 3.3 其他生物操纵技术其他生物操纵技术投放螺、蚌、贝类等水生动物投放漂浮水生植物 漂浮植物具有漂浮在水面上的特点，使水下的光照显著减少,从而对微囊藻的生长产生影响;另一方面,漂浮植物发达的根系上附着的大量微生物,通
50、过微生物有效去除水体中的营养盐,并可通过将漂浮植物移出水系统,将营养盐带出水体。投放有效微生物群控藻第84页，此课件共112页哦 控藻微生物主要包括细菌(溶藻细菌)、病毒(噬藻体)、原生动物、真菌和放线菌等5类 中国环境科学研究院等引进美国AM公司开发的复合微生物制剂用于云南滇池内湖草海的治理，投菌5个月后水体透明度平均提高了68.2%,COD降低了24.3%,总磷降低了48.9%,总氮降低了27.6%,氨氮降低了42.6%,BOD5 降低了58.0%,叶绿素a 降低了63.3%,藻量降低了40.0%第85页，此课件共112页哦“以藻抑藻”共培养条件下黑藻不但破坏铜绿微囊藻的超微结构，还对其生