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篇1

關鍵詞：河流；生態修復；生物——生態修復技術；綜述

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A

1 概述

河流是人類賴以生存的水環境，是人類社會生存和發展的起源地。河流系統是自然界最重要的生態系統之一。目前由于人類活動排放的各種污染物進入河流，使河流水質和河流底泥的物理、化學性質或生物組成發生變化，從而降低了河流的使用價值，使河流失去了原有的意義。為了恢復河流的使用價值，人們應當對水體中的污染物進行處理，從而使水體得到凈化，使人類對河流環境的干擾降到最小，與自然共生存，為生物棲息和繁殖創造良好的生態環境，造福于子孫后代。近年來，對河流生態修復的研究不斷深化，河流水生態修復有多種方法，這些方法通過強化自然界自身的凈化能力和物質循環規律去治理受損河流，是實現人與自然和諧相處的治理途徑。

2 河流生態修復概述

隨著人們對傳統水利工程給河流生態系統帶來脅迫的反思，人們開始認識到恢復河流生態活力的必要性和重要性，于是出現了河流生態修復的概念和相應的工程技術。河流生態修復的概念最早是在德國提出的，它強調水利工程在具有防洪、供水、水土保持等基本功能的同時，還應該達到接近自然的目的，特別強調河溪治理工程中的自然美學成分。

生態修復措施主要利用培育的植物或培養、接種的微生物的生命活動，對河流水體中的污染物進行轉移、轉化及降解作用，從而使水體得到凈化，具有可持續性好、保持力強、工程造價低、耗能少等優點。

3 河流生態修復技術

河流生態修復的主要技術方法包括緩沖區恢復、植被恢復、河道補水、生物——生態修復、生境修復等技術。

3.1 緩沖區修復

緩沖區是河流與陸地的交界區域，如河邊濕地、河谷或洪泛平原，具有水域與陸地雙重屬性。緩沖區是河流生態系統與陸地生態系統進行物質、能量、信息交換的一個重要過渡帶，成為兩者相互作用的重要紐帶和橋梁。它受到地表水以及地下水的影響，是一種生態交錯帶，具有明顯的邊緣效應。

3.2 植被恢復

植被恢復是最普遍的河流修復方法。植被可以通過影響河流的流動、河岸抗沖刷強度、泥沙沉積、河床穩定性和河道形態而對河流產生很大影響。同時，合理分布的植被還有助于減輕洪水災害、凈化水體、截留來自農田的氮和磷以達到保護水質的目的，并可提供景觀休閑場所和多種生態服務功能。

3.3 生物強化人工河道、生態溝渠及生態護岸

生物強化人工河道是指結合水系疏通工程和結構現狀，構建的以生物處理為主體的人工河道，水質凈化設施主體設于河道內或河流一側，形成多級串聯式的生物凈化系統，從而改善水環境條件。自然河道生態塘則是以太陽能為初始能源，在塘中種植水生植物，進行水產和水禽養殖，形成人工生態系統。通過多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化，可凈化河水中的有機污染物。

生態溝渠是指根據水生植物的耐污能力及生理特征，充分利用現有溝渠條件，在不同渠段選擇利用礫間接觸氧化、強化生物接觸氧化等措施，逐級凈化水質，在達到分級凈化水質功能的同時，將凈化設施與地表景觀融為一體，美化河流景觀。

生態護岸是利用石頭、木材、多孔環保混凝土和自然材質制成的柔性結構等構建，對河岸進行加固，防止河道淤積、侵蝕和下切，同時多孔護岸材料，為植物的生長提供了有利條件，為野生動物提供棲息地，保障自然環境和人居環境的和諧統一。透水的護岸也保證了地表徑流與地下水之間的物質、能量的交換。

3.4 生態修復耦合技術

生態修復耦合系統是綜合人工濕地、微生物及水生動物協同凈化等原理設計的生態修復系統，可去除河流水體中的營養鹽和有機物，從而達到修復河流水環境的目的。其在利用濕地植物的同時，構建新的水生植物系統；在美化景觀的同時，合理配置生態系統營養級結構；利用多種微生物凈化水體的同時，構建具有完整營養級結構的水生動植物生態系統；并利用動植物、微生物的協同作用改善河流水質。

4 河流生態修復技術發展的展望

隨著對河流的認識加深，人們已認識到河流生態修復的重要性，河流生態修復技術不斷得到改進。生態河流與利用傳統水利工程方法治理的河流不同，它是一個完整的生態系統，因此，在不斷探索河流生態修復技術的同時，還應加強對修復后生態河流的維護和管理，從而實現河流生態系統長期的健康和穩定。

參考文獻

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篇2

關鍵詞：生態修復技術；技術比較；技術展望

1.引言

作為城市系統中自然地理因素之一的城區河道，它具有供應水源、提供綠地、保護環境和開展旅游等一系列的生態功能，對城市生態建設具有十分重要的意義，可為城市的生活和生產就近提供水源，減弱城市熱島效應和洪澇災害，為城市綠地建設提供基地，豐富城市景觀多樣性和城市物種多樣性，為市民創造文體娛樂與親近自然的空間。河流獨特的形象功能具有不可估量的社會經濟意義，世界上有許多著名城市中河流及兩岸景觀，已成為該城市的標志，如巴黎的塞納河，倫敦的泰晤士河等。城市河流作為城市生態系統的重要因素，越來越為城市建設者所關注，其生態功能的應用，也逐漸被引人到生態城市的建設中。

2.城市河道底泥處理技術比較

城市河流水體底泥污染已經成為世界范圍內的一個環境問題。污染物主要是通過大氣沉降、廢水排放以及雨水淋溶和沖刷進人水體，最后沉積到底泥中并逐漸富集，使底泥受到嚴重污染。

底泥的污染歸根結底是對水體的污染和底棲生物的危害。如果能消除其對水體和底棲生物的作用，則就能有效降低污染底泥的環境影響。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態系統中的遷移，也可采用各種處理方法降低或消除污染物的毒性，以減小其危害。由于有些城區河道底泥淤積嚴重，開展底泥修復工作是提高河道排洪能力和促進河水水質改善的必要措施。底泥修復技術主要有兩種，即物理修復和生物一生態修復。

2.1物理修復

物理修復是借助工程技術措施，消除底泥污染的一種方法，主要有疏浚、引水、填沙掩蔽等措施。其中疏浚是最常見的方法。物理修復最大的優點是見效快。當底泥中污染物的濃度高出本底值2一3倍時，即認為對人類及水生生態系統有潛在危害，則要考慮進行疏浚。

目前國內最常用的疏浚清淤機型式主要有抓斗式、鏈斗式、反鏟式、耙吸式和絞吸式等。但是這些機型基本上都是龐然大物，適合大型水體，而城區河道一般寬度不是很大，而且橋梁較多，凈高凈寬都小，而且難以拋錨，所以這些龐然大物并不適合城區河道進行疏浚作業。

通過相關研究和技術應用來看，物理疏浚技術在一定程度上取得了效果較為明顯，但是從總體來說還是存在幾個問題：（1）成本比較高。疏浚的成本受到許多因素影響，其中主要包括設備類型、項目大小、堆放場、底泥密度、輸送距離、底泥的綜合利用等。也有人作過相應的預算，機械清淤lhm2時底泥約需9.9-24.7萬美元。（2）疏浚過深將會破壞原有的生態系統。底泥疏浚可能會去除底棲生物，破壞魚類的食物鏈。如果底泥被完全疏挖，可能需要2-3年的時間才能重新建立底棲生物群落。如果底泥疏挖不徹底，底棲生物群落的恢復相對比較快。因此采取疏浚方法時，必須加強實驗研究和科學決策，慎重考慮投入效益比。（3）城市河道清淤疏浚工作不同于湖泊，湖泊水面開闊，方便疏浚船進行水上作業。而城區河道斷面一般較小，且河道中長年有水流動，這給疏浚作業帶來了困難。特別是有些需要清淤的河道靠近鬧市區，疏浚工作必須安排在夜間進行，這也會給施工帶來一定的不便。（4）疏浚底泥的處理是環境保護的選擇。疏浚底泥以其量大、污染物成分復雜、含水率高而使其處理困難。目前國內多采用農田施用和填埋處理，污泥的利用價值低，處理不徹底，又極易造成二次污染。

2.2生物一生態修復

城市河道接納的主要污染物是生活污染源，所以底泥中有機物含量高，可生化性強，而且城區河道水條件穩定，適合采用生物一生態修復技術。底泥的生物一生態修復技術，是指利用培育的植物或培養、接種的微生物的生命活動，對底泥中的污染物進行轉移、轉化及降解，從而達到底泥修復的目的。近年來生物一生態修復技術已經得到各國廣泛的重視。

城市河道底泥的生物一生態修復技術包括原位修復技術和異位修復技術。原位修復技術就是指底泥不疏浚直接采用生物一生態技術對實進行修復。異位修復是指對疏浚后的底泥進行進一步的生物一生態修復。

2.2.1原位修復

原位修復技術對有機污染的底泥，最實用的辦法就是不疏浚，而是采用生物一生態修復技術在原地直接吸收、降解污染物。這樣不但可以節省大量疏浚費用，而且還能減少疏浚帶來的環境影響。

自然的河道中有大量的植物和微生物，它們都有降解污染有機物的作用。植物還可以向水里補充氧氣，有利于防止污染。河道生物一生態修復包括微生物修復和水生生物修復兩大部分，兩者棄一不可，只有互相配合，才能獲取總體治理效果。有研究表明，運用水生植物和微生物共同組成的生態系統能有效地去除多環芳烴的污染，高等水生植物可提供微生物生長的所需碳源和能源，根系周圍好氧菌數量多，使得水溶性差的芳香烴，如菲、蕙以及三氯乙烯在根系旁能被迅速降解。根周圍滲出液的存在，能提供降解微生物的活性。種植的水生植物的根莖能控制底泥中營養物的釋放，而在生長后期又能較方便的去除，帶走部分營養物。城區河道由于其特殊的地理位置，采用生物一生態修復技術時所選用的植物不但要滿足凈化水體的要求，而且還應該滿足美化環境的要求。

使用生物一生態修復技術，可以使河道整治由環境水利向生態水利轉化。但該修復技術在應用中也暴露出主要缺點：（1）在城市河道底泥修復過程中，生物—生態修復速度是十分緩慢的，相對于河道底泥疏浚，底泥修復其實是一個十分緩慢的過程。而且生物一生態修復過程中的水生植物的生長是與季節有關，微生物的生長活性與溫度、pH、溶解氧等諸多因素有關。（2）河流水質變化是隨機性，因為河流水質一般與進人河流的污染源排放特性相關，與河流周圍居民的生活特性和工廠生產周期相關。所以河道接納的污染物的不確定性對所選取修復的生物種類提出了很高的要求。（3）在以水生植物修復時，必須及時將其清除，從而避免植物在枯萎后產生腐敗分解，重新污染水體。

2.2.2異位修復

異位修復技術是與底泥疏浚同時進行使用的。此技術融合了疏浚和生物一生態修復技術的優點于一身，在今后一段時間內就有著很好的應用前景。疏浚底泥在很多時候是一種必需的選擇，但疏浚后的底泥處理則是一個環境保護的難題。目前國內多采用農田施用和填埋處理，污泥的利用價值低，處理不徹底，又極易造成二次污染。因此，建議采用生物處理方法加強對疏浚底泥的處理力度，利用人工反應器對疏浚污泥進行處理，先使其達到無害化，然后用作它用。比如用作建筑材料或路基材料，以代替粘土。底泥具有顆粒細、可塑性高、結合力強、收縮率大等特點，所生產的磚瓦質量高，而且不損壞耕地。這樣一方面可節省粘土的用量，減少對土地資源的破壞，另一方面又充分利用了污泥，減少了處置費用，節約用地，一舉多得。而且建筑材料需求量大，完全有可能大量接納疏浚污泥，使疏浚污泥變廢為寶。

3.結語

相對于我國來說，各種水體都受到了不同程度的污染，其中，城市河道的污染最為嚴重，如果采用國外投入大量資金用于疏浚和污泥處理來達到修復底泥的目的，這是不現實。綜合考慮經費投入和處理效果，大力發展生物一生態修復技術，如高等植物對底泥中重金屬的累積，特異微生物對有機物的分解等，在我國是一條切實可行的途徑。我國河流污染大都較為嚴重，單純使用物理修復疏浚所需經費太大，而單純使用生物處理又難以達到理想的效果，今后在城區的河道修復中應以發展疏浚和生物處理相結合的方法為主，實現底泥的資源再優化。

參考文獻

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【關鍵詞】國土空間；生態修復；工程技術；創新

1引言

在我國全面開展生態文明建設過程中，國土空間生態修復對于提升生態質量、促進社會可持續發展有著非常關鍵的作用。當前我國很多區域中的生態環境被嚴重破壞，因此，要利用國土空間生態修復技術來徹底改善這種環境。本文以“山水林田湖草是一個生命共同體”理念為出發點，真正地了解其規劃定位與內涵，對于當前的國土空間生態修復工程創新提供有利的支持。

2規劃定位與內涵概述

“山水林田湖草是一個生命共同體”主要明確規定了自然資源管理者職責、用途與修復工作要領等，從而給我國山水林天草湖整體修復提供了有利的支持，按照具體情況做出有效的修復，并且可以達到綜合治理的效果。國土空間生態修復就是實現國土空間格局的優化、遏制，更好地提升生態系統的穩定性，使生態環境得到修復，促進環境質量的提升。國土空間生態修復過程中，需要以“山水林田湖草是一個生命共同體”思想為出發點，對于我國的部分地區開發過度、生態功能損失等情況進行修復處理，利用科學合理地規劃設計，同時選擇更加合適的生物與化學修復處理措施，全面提升生態環境修復工作水平【1】。

3國土空間生態修復技術創新面臨的問題

在國土空間生態修復技術創新的過程中，由于各種因素的影響使得該項工作開展還存在諸多問題，主要體現在以下幾個方面。

3.1國土空間生態修復理論方法與技術研究亟待加強

目前的生態修復理論研究比較滯后，無法順應時代的發展，對各個地區所開展的山水林田湖草生態修復等大型項目實際情況分析可以發現，各個地區并沒有認識到生態修復的重要性，對于各項重點工程項目的分項目落實缺乏嚴格執行，使生態系統關系和作用規律的掌握比較有限，最終的生態修復質量難以提升。

3.2國土空間生態修復技術體系和相關標準亟待建立

目前，在我國各個地區生態修復技術應用過程中，存在技術協調不合理、銜接不順暢或出現矛盾的情況。國土空間修復技術對于很多行業和學科有著直接的影響，同時也有著比較嚴重的跨區域、跨領域的問題，考慮使國土空間生態修復工程順利進行，還需要指導相應的部門和機構全面開展國土空間修復技術的研究，逐步進行各項功能的規劃和評價，研發先進的修復技術，滿足現代社會發展的需要，促進社會的可持續發展。

3.3國土空間生態修復新材料、新裝備的研發亟待推進

從長期發展的實際情況分析，最大程度上需要全面地應用土地、礦產、水等自然資源，在生態修復項目的規劃設計環節，沒有綜合分析生物的習性特點，對于生物棲息、通道等方面的分析也存在嚴重的不足，尤其是一些大型基礎項目在建設施工環節應用大量的機械設備和混凝土施工材料，給生態環境造成了嚴重的不利影響，使生物體系缺乏連續性，生物多樣性持續減少、生態系統自我修復能力變得更差。這些問題的存在都和生物多樣性保護意識以及生態材料及新裝備的應用有著直接的關系【2】。

3.4國土空間生態修復技術創新科研平臺亟待搭建

從多年的實踐經驗分析，生態修復技術是施工單位開展修復的基礎，這些技術很多都是施工單位所提供的，在該項目結束之后，很難再次承接類似的工程項目，導致出現“封存”的現象，技術交流和創新嚴重不足。從國家層面來分析，沒有相應的機構開展國土空間生態修復技術的研發，國家也沒有形成社會開放技術創新平臺，導致國土空間修復技術依然停留在理論研究階段，技術設備與材料的創新研究嚴重不足，導致了最終的生態修復技術無法滿足實際需要。

4推進國土空間生態修復技術的創新對策

深入研究和推廣國土空間修復工程技術，要充分掌握各個地區國土空間生態系統的整體性、系統性以及規律性，確定國土空間修復環節中的工作重點與未來發展方向，分析新技術、新設備與新工藝的應用情況，給國家的生態修復研究技術提供重要的支持，全面提升技術研發人員工作的積極性，形成更加合理有效的生態修復技術體系，推動整個國土空間修復領域的發展和進步。

4.1建立國土空間生態修復工程技術創新體系與標準

根據目前所實施的“山水林田湖草是一個生命共同體”理念，要對國土空間生態系統進行全面性、整體性的管理與維護，要實現區域生態環境修復的綜合性治理，就需要對國土空間修復工程類型進行總結和分析，建立更加完善的國土空間生態修復技術標準和系統，從而可以更好地發揮國土空間生態修復技術的優勢，促進生態環境盡快恢復，給人們的生活創造良好的生活環境，推動可持續發展【3】。

4.2推進國土空間生態修復技術創新平臺建設

根據當前的實際情況需要，建立完善的整治中心、土地創新技術中心，要考慮到山水林田湖草工程項目的具體情況，充分發揮出國家相關部門的組織、引領、服務與橋梁等紐帶作用，通過搭建技術創新平臺，可以更好地實現技術創新和發展，形成更加協調與融合的創新局面。同時，還應該建設完善的國土空間生態修復技術中心，實現高等院校、科研機構、創新企業的建設，達到創新技術的合理研發和應用，最終提升技術創新能力和水平，促進我國國土空間生態修復工作順利進行，全面改善生態環境的質量水平，以促進我國生態效益的全面提升。

4.3加強國土空間生態修復技術成果轉化應用

在不斷地實現科技創新的技術上，需要盡量縮短技術創新的周期，同時，還需要結合各個區域內的國土空間生態修復實際情況進行有效的總結和分析，經過深入的篩查和選擇，建立具備創新思路的生態修復體系，達到全面的技術提升，建立更加高效的生態修復技術體系，形成更具創新性的技術成果，以推動生態修復領域的全面發展和進步，實現綜合水平的切實提升。4.4開展生態修復領域的國際技術交流與合作積極學習國際上先進的生態修復技術，了解技術的發展形勢，從而可以把握國際上新技術的創新動態，給國土空間生態修復技術的創新提供未來的發展方向。在整體發展思路的基礎上，深化當前我國各個地區生態修復技術的應用，積極進行技術的交流和創新，全面提升生態修復技術水平，順應時代的發展和進步。

5結語

篇4

摘要：就某化工污染事件，重金屬污染底泥控制技術進行了分析，并對技術的可行性及可操作性進行了論述。

關鍵詞：重金屬污染；底泥疏浚；原位化學處理；生態修復

一、工程概況

某化工有限公司未經審批，擅自進行技術改造，擴大生產規模，在生產過程中，由于購進的礦石原料砷含量較高，其中硫鐵礦中砷含量高達5760mg/kg,導致生產廢水總砷含量嚴重超標，并直接外排入河道，造成河水嚴重污染。

二、砷污染底泥控制技術

重金屬污染底泥控制技術主要包括：底泥疏浚、原位化學處理和原位安全固化、調水沖刷等。

（一）底泥疏浚

底泥疏浚是解決河流內源污染的重要措施，其主要是通過底泥的疏挖去除底泥中所含的污染物，清除污染水體的內源，減少底泥污染物向水體的釋放。目前，江河湖庫的底泥疏浚主要包括機械疏浚、水力疏浚和爆破等3種形式，共有挖、推、吸、拖、沖和爆等六種施工方式。

（二）原位安全固化

河流底泥中的重金屬在一定條件下會以離子態或某種結合態進入水體，如果能將重金屬結合在底泥中，抑制重金屬的釋放，則可降低其對河流生態系統的影響。調高pH值是將重金屬結合在底泥中的主要化學方法。在較高的pH環境下，重金屬會形成硅酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等難溶性沉淀物。加入堿性物質將底泥的pH控制在7～8左右，可以抑制重金屬以溶解態進入水體。常見的堿性物質有石灰、硅酸鈣爐渣、鋼渣等，施用量的多少，視底泥中重金屬的種類、含量及pH的高低而定，但施用量不應太多，以免對水生生態系統產生不良影響。

（三）調水技術

調水通過水利設施（如閘門、泵站）的調控引入污染河道上游或附近的清潔水源改善下游污染河道水質。調水通過增大污染河道的水量，加速了河水流動，促進污水的稀釋，河水在河道中的停留時間縮短，因而不宜在河道中滯留導致黑臭。同時，調水時河道水動力條件的改善使水體復氧量增加，有利于河道自凈能力的提高。對于污染河道上游或附近具有充足的清潔水源、水利設施較完善的河網地區，利用調水改善河道水質是一種投資少、成本低、見效快的治理方法。

三、污染河道生態修復技術

污染河道水質改善技術主要包括：物理生物消浪改善生境技術、浮游動物改善透明度技術、水位調控生態重建技術、湖濱帶水生植被恢復技術、仿生與水生植物鑲嵌技術、入湖河口底泥疏浚技術、人工介質岸邊生態凈化技術等。

篇5

關鍵詞現澆網格；生態護坡；河道邊坡；生態修復

中圖分類號：U416.1+4 文獻標識碼： A 文章編號：

1 前言

我國河流眾多，河流系統是自然界最重要的生態系統之一。但近年來由于工農業生產、亂砍濫伐、氣候等原因造成水土流失日益嚴重、河堤渠岸破壞嚴重，嚴重影響我國經濟的可持續發展與人們生存環境的惡化。1991年我國頒布了《中華人民共和國水土保持法》，該法令明確了水土流失治理、預防以及推廣施政的方法和體制，成為開發地開發治理、生態修復行之有效的行政管理方針。

針對生態環境受到嚴重威脅的河流，人們采取了很多措施，其中傳統的硬質護坡將河岸表面封閉起來,達到了河岸免受河水沖刷的目的，卻阻隔了水土的聯系，破壞了河流生態平衡,影響了河道的自凈能力發揮；同時河道高直的岸墻拉遠了人與水之間的距離。于是河道生態修復的理念逐漸興起，主要有植被措施和植被與工程措施相結合兩種方法。

目前市河道生態修復，往往偏重于園林景觀和人文歷史陳跡的恢復，忽略了河道生態修復的核心。真正意義的河道生態修復是在保持邊坡穩定的基礎上，以營造邊坡的生物多樣性為目標，河岸水文聯系的溝通為關鍵，在水—土—生物之間形成良性循環，構筑優美城市景觀，保證河流生態系統健康。

現澆網格生態護坡技術運用工程與植被相結合的措施，在河道邊坡上以30%的硬化面積獲得了70%的綠化面積，達到了水土保持、涵養水源、改良土壤、生態恢復的目的。

2 現有河道生態護坡技術

河道生態護坡技術在我國起步較晚, 目前形成的河道生態護坡技術主要有：

（1）植被混凝土護坡 多孔混凝土由粗骨料、水泥、適量的細摻和料組成,是植被型生態混凝土的骨架,孔隙率>40%,表面等效孔徑為2～3 cm,孔隙自構件頂表面可蜿蜒通至地面。生態混凝土中加入的保水材料以有機質保水劑為主,并摻入無機保水劑混合使用,為植物提供必需的水分。此技術受水位驟降的影響較小，有利于排出和降低被保護土內的含水量。

（3）生態袋護坡：利用人造土工布料制成透水不透土的生態袋，植物在裝有土的生態袋中生長，并以此來防護河堤、湖岸、壩坡和修復環境，同時植被生存條件受到生態袋空間環境所限。

（4）香根草護坡：是在邊坡上植入根系發達的香根草，形成高強度生物土層、高密度地上綠籬的護坡。適合黃河以南的地區應用。

（5）土工合成材料復合種植基護坡：是采用土工織物上鋪設混凝土預制塊成框格狀，在框格內填土、深栽植物的護坡。有土工網墊植草護坡、土工格室植草護坡、加勁纖維毯護坡。現在的土工網墊大多數以熱塑樹脂為原料，塑料老化后，在土壤里容易形成二次污染。

（6）生態磚護坡：是在邊坡上鋪設或嵌固一種帶孔的混凝土或磚砌塊，并在孔中種植植被的護坡。先進的技術有聯鎖式砌塊護坡、鉸接式砌塊護坡及坡改平砌塊護坡。

①聯鎖式砌塊護坡是生態磚之間互相嵌固封鎖避免發生側向移動形成整體的生態磚護坡。由于其聯鎖是在二維平面上的散體連接，容易遭水流沖刷或地基沉陷破壞。

②鉸接式砌塊護坡是將預制高強度混凝土塊用一系列繩索相互連接而成連鎖型矩陣鋪面護坡，其造價較高。

③坡改平砌塊護坡是將砌塊的下底面制成與邊坡坡面相平行的斜面，上底面制成水平面的空心砌塊，鋪設時底部與坡面相吻合，上端能夠保持水平，達到保水、保土的效果的護坡方法，該方法是散體結構拼接砌筑而成，整體穩定性與抗沖刷破壞有待進一步觀察。

3 現澆網格生態護坡技術

現澆網格生態護坡技術是在河道邊坡上用現澆網格生態護坡模板現場澆筑的鋼筋混凝土網格內種植植物、鋪設抗沖刷基質，達到河道水土保持、涵養水源、改良土壤、生態恢復目標的新型生態護坡技術。

它是針對我國河道邊坡綠化困難、穩定性差和水土流失嚴重等問題，結合國內外先進的河道邊坡生態修復工程經驗，自主研發出的一項先進的生態護坡技術。研發內容包括現澆網格生態護坡技術的模板創新、適用范圍、邊坡穩定、水土保持、抗沖刷基質、本土植物等多個方面研究，綜合實現邊坡穩定、水土保持，生態恢復的目標，形成一套適合我國大部分地區河道邊坡的水土保持、生態恢復的技術體系。

3.1技術原理

現澆網格生態護坡技術是集工程力學，土壤學、肥料學、生態學和植物學于一體，形成的綜合性生態護坡技術，現澆網格工程、抗沖刷基質和本土植物是該技術的三大主要內容。

（1）現澆網格工程穩固坡面，網格工程技術的穩固性主要是由兩方面來體現的，其一，硬質工程方面：縱橫交錯的鋼筋混凝土與錨桿在整個坡面形成三維立體護坡結構，利用宋慶豐[6]邊坡穩定性模型分析內蒙古地區30°、45°和60°的巖土質邊坡，其穩定系數均達到了《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002）的標準。其二，植物根系方面：植物根系在邊坡穩定上也發揮著巨大的作用，通過試驗證明，在網格工程的框格內種植喬、灌木，一年后，邊坡的穩定性系數在原來的基礎上增加0.03-0.05。

（2）抗沖刷基質材料水土保持，硬質工程框格的下框梁比其他的框梁高，減少了水流陶土的作用力，同時抗沖刷基質材料可降低水流對邊坡的沖刷能力，達到了水土保持的目的。

（3）本土植物綠化環境，以“喬灌先行，模擬自然，恢復生態”設計理念為指導，形成地面草-中間灌-上面喬的垂直生態模式結構，并在水平方向上形成草、灌、喬優化配置的種植模式，增加區域環境內的生物多樣性，為區域范圍生態自然恢復提供了必要條件。

現澆網格生態護坡技術以硬質工程護坡為基礎，減少水土流失為關鍵，本土植物美化環境為重點的綠化理念出發，最大程度的模仿自然規律，減少人為干擾，堅持社會倡導的尊重自然，施法自然，構建真正意義上的生態河道。

3.2技術原則

（1）穩固性原則 邊坡穩固是綠化的基礎，網格工程具有抗侵蝕能力（風蝕、水蝕）、具有一定的強度及三維立體穩定結構。

（2）水土保持原則 魚鱗坑網格能夠極大地減少水土流失，抗沖刷基質可以大量的緩減河水對邊坡沖刷。

（3）因地制宜原則 依據地域氣候條件，設計施工方案，并選用當地抗逆性強的植物作為護坡綠化植物。

（4）自然修復原則，以本土喬灌木為主要先鋒種，逐步形成以當地生物群落為主的生態系統，達到自然恢復的目標。

3.3技術優勢

（1）坡面穩固現澆混凝土（鋼筋）網格與錨固形成三維立體的網狀護坡結構，結合草、灌、喬立體種植模式的植物根系保護，使坡面更加穩固，不易塌方毀壞。

（2）高綠化率常用模板整體澆鑄的網格，每1m2中框格面積占0.3m2，綠化面積達0.7m2，而且框格梁的設計呈上窄下寬的梯形結構，在邊坡穩定的基礎上，極大地減小硬質框格面積，擴大網格植物種植空間，為后期的坡面綠化創造條件。

（3）水土保持與現有的生態綠化技術相比，澆鑄成型的網格呈下框梁比上框梁高的魚鱗坑結構，框梁的高度一般為0.15m，下框梁中部高出0.03-0.05m，經實踐證明，下框梁的高度對目的邊坡的水土保持能力起到了非常大的作用。

（4）抗沖刷基質材料在網格內種植植物后鋪設抗沖刷基質材料，能夠加大地表粗糙度，減緩河水沖刷力，增強土壤涵水能力，為植物的正常生長提供環境條件。

（5）應用本土植物充分發揮本土植物抗逆性強的護坡優勢，以草、灌喬相結合的模式種植，組建人工植物群落，逐漸演替為生態自然群落。

（6）模板澆鑄，節約成本支架模板攻克護坡領域支模難關；現場機械澆鑄，易于施工，提高了工作效率；網狀結構護坡節省材料，降低了施工成本。

3.4適用條件

現澆網格生態護坡技術應用范圍較為廣泛，在生態學的基本理論指導下，現澆生態護坡技術中的各個影響因子可隨環境的改變而改變，因此，幾乎可涵蓋自然或人工的各種類型的河道邊坡生態綠化。

現澆網格生態護坡技術在城市河道邊坡生態恢復中的應用尤為突出。它是在利用土體極限平衡原理對邊坡進行坡改緩的基礎上，把現澆網格澆筑成能夠涵養水源的魚鱗坑狀，再選用本土植被進行坡面綠化、抗沖刷基質進行坡面保護，達到穩定、水土保持、生態恢復的綜合效益。

4 現澆網格生態護坡技術用于河道護坡的施工工藝

4.1工程施工過程

現澆網格生態護坡技術的施工過程如下：

（1）河道邊坡根據實際邊坡的坡度進行平整，并勘測放線。

（2）在整平的河岸坡面上鋪設鋼筋，將鋼筋按照一定的角度交錯鋪設，根據需要可加錨固（執行《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002）），將現澆網格（鋼筋混凝土澆鑄）生態護坡模板（斜網格、縱橫網格）套至于鋼筋上，依據河岸坡面綠化面積將模板拼接成一個整體的連續澆鑄系統。

（3）根據河岸坡體的性質，配比鋼筋混凝土，用攪拌機攪拌均勻。

（4）將攪拌均勻的混凝土用輸送泵輸送，并用澆鑄機澆鑄，打開放氣閥，振動棒振實。

（5）待其凝固，取下模板，進行養護。

4.2施工構件

（1）鋼筋材料

為了加強河道邊坡的穩定性，在網格的框梁內加筑鋼筋作為拉力。鋼筋規格按照《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002）執行。

（2）錨桿設置

錨桿是減少邊坡下滑力的重要保障，起到錨固的作用，尤其是在河道邊坡的固定中，起著尤為重要的作用。錨桿主要應用于坡面穩定性差和坡度較大的巖質邊坡。錨桿以鐵質的螺紋鋼或圓鋼為主。依據坡面的結構和特殊性，錨桿的設計密度、規格可按《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002）執行。一般小于30°的邊坡無需加設錨桿可直接綠化。

（3）混凝土澆鑄生態護坡模板

混凝土澆鑄生態護坡模板是一種預置模型，目前有斜網格(專利號：ZL200920006293.4)和縱橫網格(專利號：ZL200920006293.8)兩種混凝土澆鑄生態護坡模板，1000mm×600mm、1200mm×800mm、1500mm×1000mm等多個尺寸模板，適用于不同類型，坡度，坡長的邊坡，網格內可種植植物。如圖1、圖2所示：

圖1護坡植物種植

圖2護坡效果圖

4.3鋪設抗沖刷基質

抗沖刷基質材料的鋪設是現澆網格生態護坡技術的特點，將設計的材料按照比例混合，在網格內種植植物后鋪設50—100mm的抗沖刷基質材料。依據坡度的不同已經配制出適合30°、40°、50°、60°邊坡使用的G1、G2、G3、G4四種抗沖刷基質材料。

4.4本土植物選擇

根據不同的植物特征，選擇綠化植物一直以來是綠化上的熱點。經多年的綠化實踐經驗證明，河岸護坡植物應具備防澇、抗寒，耐貧瘠，生長速度快，綠期長，根系發達等特點。多年來內蒙古和信源生態科技有限公司堅持以“喬灌先鋒，喬灌結合”的綠化模式設計施工，隨著該地區水土保持、河道邊坡生態修復的發展，已從當地野生種中選育出一批適合該地區綠化種植的優良植物。如馬蓮（Lactea Pall Var Chinensis (Fish) Koidz）、檉柳（Tamarix chinensis Lour.）、沙打旺（Astragalus adsurgens Pall）、楊柴（Astragalus mongolicum）、紫穗槐（Amorpha fruticosa L.）、花棒（Hedysarum scoparium）、互葉醉魚草（Buddleja ahernifolia Maxim）、歐李（Semen Pruni Humilis）、胡枝子（Lespedezabicolor Turcz.）、 蒙古蕕（Caryopteris mongholica Bunge）等。

4.5養護

河道邊坡養護包括兩個方面，一個是硬質和基質部分，監測由于自然災害造成的部分坡面下沉，及時工程修復，保證坡面基實，抗沖刷基質表面平整，無裂痕。另方面是植物養護，在植物移栽后的一到二個生長期內保障植物正常生長所需的水分，養分以及病蟲害防治。因此生態護坡養護需注意以下幾點：（1）工程竣工后對邊坡坡體及綠化部分監測需一年；（2）在植物種植后的3個月內，第一月每隔10天澆水一次，后兩月各澆水一次；（3）每一個季度噴灑殺蟲劑一次；（4）及時清除雜草。現澆網格生態護坡技術應用于邊坡綠化養護期一般為一年，植物成活率≥85％，植物蓋度≥85％，病蟲害成災率≤0.5％。

5 結束語與展望

河道邊坡生態修復的重點已經改變了以往的模式，從環境破壞、污染后治理轉變到原始保護上來，從硬化工程保護轉到生態修復上來。

現澆網格生態護坡技術是一套生態的，科學的，合理的河道邊坡生態修復技術體系。該技術在恢復生態學和景觀生態學的基本原理上，建立生態護坡模式，運用生態學先鋒種入侵，生物多樣性，植物空間分布等基本理論指導設計、施工，形成工程與生物相結合，植物優化配置，達到多層面，全方位，立體化的綠化效果，是目前邊坡綠化領域內一項新型的生態護坡技術，已經初露頭角，這將對深化綠化理念，為河道邊坡生態修復達到理想的收益具有重要的意義。

現澆網格生態護坡技術在河道邊坡修復中的應用將獨顯其與生具有優勢，帶來顯著的經濟、生態與社會效益。

6 參考文獻：

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[2]趙明階,何春光,王多垠．邊坡工程處治技術．北京：人民交通出版,2003：260-268

[3]錢曉紅,關云鵬,吳玲杰．現代生態護坡技術的應用研究．內蒙古水利,2009年。

[4]吳和政 孫寧波．混凝土框架與框格梁錨固技術及其應用．中國地質災害與防治學報1999（4）

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關鍵詞：生態措施 生態系統 水下森林

1、 工程概況

本工程是一個以城市景觀為主的城市內湖，生態修復湖面320000m2，清淤完成后平均水深1.74m，庫容55700m3，集雨面積達16.59km2。隨著環湖土地大量開發，周邊污染源源不斷進入，湖區水位并沒有明顯降低，湖面已被水浮蓮密集覆蓋，通過水質檢測其主要水質指標全部超標，已經成為嚴重富營養化的湖泊，極大影響了湖泊的城市景觀效果，為改善湖區周邊的人居環境質量，實施湖泊的綜合整治工程已勢在必行。

2、 綜合治理技術措施

從以往富營養化水體的治理與修復實踐案例分析，采用單一技術治理富營養化水體的成效有限，因而選擇采用外源與內源控制，工程與生態措施相結合的綜合治理方案。

目前，此湖正在實施污水截流，初期雨水截流及凈化，生態引水及底泥疏浚等綜合整治工程。通過以上綜合整治措施，可以有效控制外源污染的輸入量和污染物的富集與釋放，增強底泥對水體的凈化能力，增加水體的復氧能力，使湖區水體水質在較短時間內有明顯改善。但湖區內必須建立健康的水生生態系統，才能長期有效地控制內源污染。

3、水質和污染源分析

通過下表的水質檢測數據可以看出，其主要水質指標全部超標，顯示為劣Ⅴ類水質。

根據資料查閱及現場踏勘，此湖目前存在的主要污染源還有：地表徑流污染和污水處理站尾水污染。其中地表徑流污染主要由于其周邊集雨面積較大，尤其是農村生活社區、農田及綠化地表徑流是該湖污染負荷的主要來源。近幾年，該地區降雨徑流監測顯示，各類城市降雨徑流中的氮磷濃度差異較大，總氮，硝態氮，氨態氮與總磷的平均含量范圍分別為1.96～6.77mg/L、0.62～4.89mg/L、0.35～1.18mg/L和0.04～0.66mg/L。

根據現有的污水處理站的資料分析，現有3座污水站尾水排放入湖，排放量為32800m3/d，排放標準為一級A。

4、 水體生態修復技術措施

此湖水體生態治理主要含6個部分：？生態攔截 ？污水處理站尾水入湖口處理措施

？水下地形改造 ④底質改良 ⑤生態系統構建 ⑥漂浮濕地。

4.1 生態攔截

4.1.1 生態集雨

湖區水體其中的主要污染為面源地表徑流，采用雨水生態收集過濾渠凈化路面及綠化帶來的入湖污染負荷。

4.1.2 環湖生態濕地帶

對于不易收集或集中入湖的漫流形式的地表徑流，采用構建環湖生態濕地帶的技術措施，過濾初級地表徑流。

4.2 污水處理站尾水入湖口處理措施

4.2.1 生態浮島凈化系統

采用生態浮島凈化入湖污水，在達到水質凈化的同時，又具有較好的景觀效果。

4.2.2 復合濕地凈化系統

為最大量的削減污水處理廠的尾水，采用表流濕地深度過濾污水，提升水質量標準。表流濕地的凈化作用主要體現在：植物吸收、微生物分解、物理吸附。

4.3 水下地形改造

借助清淤工程開展，營造合理的水下地形，由陸域、湖濱區（0-40cm）、淺水區（40-100cm）、過渡區（100-150cm）、深水區（150cm以上）組成的多生境條件的水下地形，有利于生物多樣性的恢復。

4.4 底質改良

底質消毒主要是殺死一些土壤表面的藻類孢子以及一些有害病原菌；底質改良主要對底質 pH等進行改善。經過底質預處理，可中和底泥中的各種有機酸，改變酸性環境，起到除害殺菌、施肥、改善底質的作用，含有水生動、植物生長發育所需的全部常量元素和大部分微量元素，這些元素都以離子狀態存在，能被水生動、植物所利用。

4.5 生態系統構建

4.5.1 沉水植物構建

沉水植物是水體中的生產者及動物生境條件的營造著，在水生態系統中具有重要作用。

本案從湖區水深及功能定位選取沉水植物的種類及栽培區域。

淺水區（0-80cm）構建水生草皮系統；過渡區（80-150cm）構建水生森林I型；深水區（150cm以上）構建水生森林II型。

4.5.2 水生動物生態系統的構建

完善生態系統的食物鏈和食物網結構，實現水體生物多樣性。通過濾食浮游藻類，有效控制藍藻水華； N、P通過藻類營養級轉化，以魚產量形式得到固定，進而達到凈化水質目的。

4.5.3 水生微生物凈化系統

水生微生物在水生態系統中具有重要作用，實現了營養物質（污染物）從有機向無機的轉化，有效分解水體中的懸浮物、沉積物、動植物遺體、碎屑等，因此，在建設生態系統的最后，完善有益微生物的種類及數量。

4.5.4 濱水濕地帶構建

湖區水系的景觀功能是本案打造的重點，依據陸域景觀的不同，合理搭配適生、水生植物形成自然、生態的濕地景觀，同時兼顧一定的水質凈化效果。

4.6 漂浮濕地

漂浮濕地是采用漂浮物質及種植土拼著而成，可以漂浮在水面上，可移動也可以固定，栽培植物的種類可以是草皮、水生植物甚至是小型的灌木等。在湖區內構建漂浮濕地，具有一定的水質凈化效果，同時提升水域景觀。

5、水體維護

5.1日常維護：枯死植物更新補植、殘梗敗葉及時清撈、收割長勢茂盛植物、及時捕撈動物，并視具體情況適量補充。

5.2專業養護：定期對景觀湖水質進行檢測

檢測指標：氨氮、亞硝氮、硝酸氮、總氮、總磷、 CODMn、葉綠素a、浮游植物、浮游動物等；檢測頻率：1次/季度，具體檢測頻率根據實際情況而定。

6.注意問題

1）流域面積比較大，流域范圍內的降雨、人類活動、市政建設活動對湖泊水生態系統具有較大的影響和擾動。

2）惡劣天氣如臺風天氣、潮水頂托、強降雨等，使湖區水位超過常水位較長時間和反復次數過多，對湖區清水水生態系統造成破壞。

3）人們的放生活動會影響清水生態系統。禁止隨意投放草魚、鳊魚、鯉魚等魚類。

4）外來物種如羅非魚、福壽螺等對水生態系統也有破壞作用。

5）生態建設所采用的水生動植物品種均為項目區域土著物種或歷史曾有物種，杜絕使用外來種或入侵種，保證湖區的生態安全。

參考文獻：

1.夏宏生，蔡明，向欣 人工濕地凈化作用與微生物相關性研究【J】，廣東水利水電，2008，3：4-8

2.鄭濤，穆環珍，黃衍初等 非點源污染控制研究進展【J】，2005（2）：31-34

3.賀鋒，吳振斌 水生植物在污水處理和水質改善中的應用【J】，植物學通報，2003年06期

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一、水土保持生態修復

1、水土保持生態修復的概念

有專家認為，生態恢復是指解除生態系統所承受的超負荷壓力，按照生態系統自身規律演替，通過其休養生息的漫長過程，使生態系統向自然狀態演化。

水利部生態修復規劃給出的定義是：水土保持生態修復是指在水土流失區，通過一定的人工輔助措施，促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地發揮，促進植被的持續生長和演替，保護和改善受損生態系統的功能，加快水土流失防治的步伐，建立和維系與自然條件相適應、經濟社會可持續發展相協調并良性發展的生態系統。

2、水土保持生態修復的特點

傳統的小流域治理主要是修梯田、筑攔砂壩、種樹種草，合理配置林地、草地、牧場和農田，建立農林牧結合的生產體系，提高水土流失治理效益的行為。生態修復則是針對整個生態系統的，其突破了小流域綜合治理保水、保土和保肥(主要指氮、磷、鉀)的目標，把對構成生態系統的若干重要元素的治理擴大到對生態系統的全面保護、修復乃至重建。

水土保持生態修復的主要做法概括起來是：封山禁牧或輪封輪牧，實行舍飼養畜；退耕還林(草)，25。以上斜坡堅決實施退耕；部分水土流失特別嚴重地區可實行生態移民，促進地方生態環境恢復；封、管、治、調相結合，即對封育區加強管理，部分地塊輔以適當的水土保持工程治理，調整產業結構使封育區人民的生活不受影響并有所提高。

二、水土保持生態修復的基本理論

1、生態系統退化的原因

生態修復是針對生態退化和生態破壞而言的。當生態系統的結構變化引起功能減弱或喪失時，生態系統是退化的。引起生態退化的原因很多，干擾是其中的主要原因之一。由于干擾打破了原有生態系統的平衡狀態，使系統的結構和功能發生變化和障礙，形成破壞性的波動或惡性循環，從而導致系統的退化。事實上，干擾不僅僅在物種多樣性的發生和維持中起著重要作用，也會對生物的進化產生重要的影響。干擾可分為兩個方面，即自然干擾和社會干擾。自然干擾包括火、冰雹、洪水、干旱、臺風、滑坡、海嘯、地震、火山、冰河作用等。社會干擾包括有毒化學物的釋放與污染、森林砍伐、植被過度利用、露天開采等。干擾的強度和頻度是生態系統退化程度的根本原因。過大的干擾強度和頻度，會使生態系統退化成為不毛之地，而嚴重退化的生態系統的恢復是非常困難的，常常需要采取一些生態工程措施和生物措施來進行恢復，從而進一步進行植被恢復。

2、干擾與演替——生態修復與重建的理論基礎

群落的自然演替機制奠定了恢復生態學的理論基礎。演替有兩種基本類型：原生演替和次生演替。發生哪一種類型，是由演替過程開始時土壤條件所決定的。一般地說，生態演替是可預見的和有秩序的變化系列。在演替過程中，一個生態系統被另一個生態系統所代替，直到建立起一個最能適應那個環境的生態系統。生態演替可看作是在外界壓力不復存在之后，生態系統所經歷的一系列恢復階段。如果給以足夠的時間，演替在任何情況下都能夠修復所有的干擾和重建原來的頂極群落嗎?事實并非總是如此，修復過程是有限度的。對受損生態系統恢復過程的關鍵性理解之一，就是擾后演替的最終結果和它們與正常演替的關系。自然干擾作用總是使生態系統返回到生態演替的早期階段。一些周期性的自然干擾使生態系統呈周期性演替現象，成為生態演替不可缺少的動因。人為活動的干擾是否僅僅是將一個生態系統位移到一個早期或更為初級演替階段，還是它從開始就是與自然干擾所發生的演替明顯不同的類型?實踐表明這兩類干擾的結果是明顯不同的。干擾如果很嚴重，使環境變化如此重大，以致演替向新的方向進行，永遠也不能重建原來的頂極群落了。當干擾持續到生態系統接近死亡階段時，恢復與重建可以使其在某些水平上恢復平衡，但與原來的正常狀態不同。天然恢復過程是要經歷很長時間的，在嚴重干擾后，需要的時間更長。生態演替在人為干預下可能加速、延緩、改變方向以致向相反的方向進行。究竟朝哪個方向進行，就取決于人類的行為。

三、水土保持生態修復的技術方法

1、廣義水土保持生態修復的技術方法

（1） 退化坡面生態系統生態修復

a.退化耕地生態系統的生態修復。少施化肥，增施農家肥料；種植綠肥植物，增加固氮作物品種；輪作、套作，間種、混種；減少化學防治，增加生物防治；植等高植物籬等。

b.退化林地、草地、荒地生態系統的生態修復。在封禁的基礎上，補種鄉土樹種、草種。封禁在我國早就得到廣泛的應用，這里需要強調的是封禁只是解除了導致坡面生態系統退化的不合理放牧、刈割、開墾、樵采、挖藥材等人為壓力（或稱人為驅動力），

還需預防、解導致坡面生態系統退化的自然驅動力，如火災、鼠害等。一般來說，自然驅動力并不是導致坡面生態系統退化的主要驅動力，但也不容忽視。封禁時間的長短因生態系統類型、受損程度、氣候等因素的不同而不同，一般來說，喬木林、灌木林、草地生態系統可分別為8年以上、5-8年、3-5年。

（2）退化河流生態系統生態修復

在土壤侵蝕地區，導致河流退化的驅動力主要有修路、開礦、樵采、河岸放牧、化肥與農藥的面源污染、工業廢水與生活污水的點源污染、過度捕魚等，對由于這些驅動力所導致的化河流生態系統進行生態修復，最重要的是要減輕或解除導致河流生態系統退化的驅動力，讓河流休養生息。此外，還可采取如下兩種方法：一是減少河流人工直線化的程度，增加河流彎曲度，以增加河流生境的多樣性，進而增加水生生物多樣性；二是在河流兩岸種植生物隔離帶（種類和寬度應因地制宜），一方面防治面源污染，另一方面為河流水生生物增加營養源。

（3）內陸河流域退化綠洲生態系統生態修復

一是合理開發利用水資源，實施生態應急補水工程，至少要滿足天然綠洲生態系統最小生態需水量；二是合理調整土地利用結構，適當減少人工綠洲面積，使人工綠洲和天然綠洲面積比例調整到1：1左右。

（4）退化水庫生態系統生態修復

對退化水庫生態系統的生態修復可采取與退化河流生態系統相同的方法。

（5）退化礦山生態系統生態修復

該生態系統的土壤、植物等組分完全受損，缺乏植物生長所需要的營養元素，對這種嚴重退化的生態進行生態修復，可采取的方法有：覆蓋土壤，對土壤進行物理處理，添加營養物質，去除有害物質，種植適應性強的先鋒樹種或草種、間種鄉土樹種或草種

2、狹義水土保持生態修復的技術方法

（1）生態自然修復的基本技術方法是封禁法。該方法適用于受損程度較輕的生態系統。

（2）自然和人工共同修復生態的基本技術方法是“封禁補種”法。該方法適用于受損程度較重的生態系統。

【參考文獻】

[1]蔡建勤;張長印全國水土保持生態修復分區研究[期刊論文]-中國水利 2004(04)

[2]焦居仁生態修復的探索與實踐[期刊論文]-中國水土保持 2003(01)

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關鍵詞：土壤修復；PCBs污染；生物技術

浙江省臺州市路橋區曾是電力設備、電子電器廢棄物的拆解集散地之一，不當拆解帶來了當地局部土壤的有機物污染。為此，路橋區政府一方面新建臺州市金屬資源再生產業基地，從源頭上消除不當拆解帶來的污染；另一方面開展污染土壤修復。2010年7月，路橋區與杭州高博環保科技公司和南京土壤研究所合作，對其中受污染的土壤進行修復點。之后，在2013年又與浙江大學合作，建立土壤污染修復試驗基地。為了解當地污染土壤修復的相關原理及成效，臺州中學科技實踐興趣小組事先查閱了國內外相關研究資料，實地走訪了當地土壤修復試驗基地，認真聽取浙江大學派駐實驗基地的研究人員的情況介紹，并參與相關實驗操作，全面了解污染土壤修復的原理及成效。

一、局部土壤多氯聯苯等有機物污染緣由

多氯聯苯（Polychlorinated biphenyls），化學式C12H10-m-nClm+n，是一類典型的氯代芳香族化合物。根據氯原子數目及其在苯環上位置的不同，共有209種同系物，分子結構如圖1所示。

PCBs因具有耐酸、耐堿、耐腐蝕、蒸汽壓和水溶性較低、絕緣性和熱穩定性好等優點，被廣泛應用于工業生產和軍事設施中，主要用作變壓器和電容器的絕緣油、油、油漆、塑化劑等。土壤是PCBs主要的富集場所，主要源自含PCBs廢水的排放、含PCBs固體廢物的滲漏、垃圾焚燒、遠距離遷移的大氣沉降等。

路橋電力設備、電子電器廢棄物的拆解始于上世紀80年代初，不當拆解帶來了當地局部土壤的有機物污染。2007年5月，受浙江省國土資源廳委托，省地質調查院對該區局部污染地塊展開土地質量調查，發現存在多氯聯苯等有機物超標現象。這期間，路橋區開展了多次大規模的行業整治，力求消除不當拆解帶來的土壤有機物污染問題。同時，積極借鑒“鎮海治理模式”，在路橋濱海工業發展區新建了臺州市金屬資源再生產業基地，從源頭上消除拆解業帶來的有機物污染。

二、土壤多氯聯苯污染的三種修復技術

少量的多氯聯苯一般不會引起急性中毒，而是慢慢地侵入人體，可引起皮膚損害和肝臟損害等中毒癥狀，甚至融入細胞DNA中，導致遺傳因子紊亂，促使癌癥的發生。近年來，國內外學者對PCBs污染土壤修復展開了廣泛的研究，并開發了多種修復技術。目前已經產業化的修復技術按修復原理分為物理修復、化學修復和生物修復。

（―）物理修復技術分析

1. 安全填埋法。此法是將PCBs污染土壤挖掘并運輸至安全填埋場，達到PCBs與水環境、大氣環境隔絕的目的，該法適用于PCBs污染程度較重的土壤。

2. 深井注入法。深井注入法是一種并不提倡的技術，存在著環境風險和技術不可控制，注入深井的PCBs可能會污染地下水。

3. 熱脫附法。此法是將PCBs污染土壤在隔絕空氣、密封的條件下加熱，達到PCBs的沸點后，PCBs以蒸汽形式從土壤中釋放出來。該法工藝簡單，可操作性強，適用于PCBs污染嚴重的土壤，但存在高溫破壞土壤結構、能耗高、成本高等缺點。

4. 溶劑淋洗法。此法可分為有機溶劑淋洗和表面活性劑淋洗。溶劑淋洗法適用于PCBs事故性泄漏且污染土壤量不大的情況，但存在著淋洗劑易揮發、廢液處理難度大、產生二次污染等缺點。

（二）化學修復技術分析

1. 高溫焚燒技術。此技術廣泛用于處理持久性有機污染物，需要870～1200℃的高溫，是一種異位修復PCBs污染土壤的技術。

2. 水泥窯技術。水泥窯技術需要高溫、高堿環境和長停留時間。在高溫高堿條件下，PCBs中C-X鍵極易斷裂，氯原子可以與金屬陽離子結合，生成氯化物，實現對PCBs的去除。

3. 等離子體焚燒技術。此技術是使電流通過低壓氣體流產生等離子體，局部溫度高達5000～15000 ℃，能使PCBs徹底分解為原子態，冷卻后生成水、二氧化碳和一些水溶性的無機鹽。

4. 氧化技術。一是超臨界氧化技術是基于高溫、高壓條件下超臨界水的高溶解性而發展起來的一種技術。二是電化學氧化技術是在酸性環境下，電池通電后在陽極產生氧化性物質，這些物質協同酸能夠進攻包括PCBs等有機化合物。三是熔融鹽氧化技術。該法需設置一個堿性熔鹽床，在900～1000℃條件下，使PCBs斷裂C-X鍵，氯原子與金屬陽離子結合，轉化為無機鹽。

5. 還原技術。一是溶劑化電子技術是在溶劑化溶液中，通過自由電子中和鹵代化合物，達到脫鹵的目的。二是催化氫化技術是對PCBs進行脫氯的一種技術。三是零價金屬還原技術，此技術分為納米鐵還原技術和雙金屬還原技術。

6. 化學脫氯技術。此技術是通過取代PCBs上的氯原子或分解PCBs，阻止PCBs向土壤遷移或揮發至其它環境介質的一類技術統稱。

7. 穩定化技術。穩定化技術需要加入粘合劑，例如硅酸鹽水泥、水泥窯粉灰、飛灰、腐殖酸等，將有毒有害物質轉化為難溶解、低遷移、低毒性的物質。

（三）生物修復技術分析

1. 微生物修復。微生物修復是指利用微生物的生命代謝活動，減少壤環境中有毒有害物的濃度或使其完全無害化，從而使污染了的土壤環境能夠部分地或完全地恢復到原初狀態的過程。這是較為理想的一種治理污染的途徑，具有處理費用低、對環境影響小、效率高等優點。微生物修復PCBs污染土壤，分兩種代謝模式：一是直接降解PCBs，以PCBs為碳源和能源；二是共代謝作用，需要加入底物，而共代謝是現在降解PCBs最主要的途徑

2. 植物修汀V參鐨薷PCBs的機理相對復雜，它是多種機制協同作用的結果。一般說來，植物修復PCBs有3種機制：一是植物直接吸收PCBs，將其轉化為無生物毒性的物質累積在植物組織細胞中；二是釋放可降解PCBs的酶，分直接作用和間接作用，主要還是間接作用，提高PCBs的生物活性，然后微生物降解；三是植物與根際微生物協同作用。根際由生長發育和生理代謝活動，形成一個不同于非根際土壤的微生態系統，植物根際是土壤、植物、微生物相互作用的場所，也是土壤水分、養分、污染物進入植物體的門戶。在根際環境中進行的酸堿反應、氧化還原反應、絡合解離反應、生化反應、活化固定、吸附解吸等，能改變PCBs污染物的生化有效性和生物毒性。

3. 植物-微生物聯合修復。植物修復PCBs污染土壤，與微生物有著緊密的聯系，很多植物與微生物存在著共生關系，根際區域微生物的密度和活性均強于非根際區域。因此，植物-微生物聯合修復技術有很好的應用前景。在根際區域，細胞分裂能力強，新陳代謝快，分泌出大量物質，為微生物提供了適宜生存的微生態環境。植物源源不斷地向根部輸送氧氣，釋放可作為微生物生長底物的根系分泌物，促進微生物對PCBs的降解。

4. 動物-微生物聯合修復。動物-微生物聯合修復技術主要是利用土壤中動物（例如蚯蚓等）的運動，增加土壤中氧氣的含量，同時，動物分泌的一些物質可以促進土壤中微生物的生長，增強微生物的活性，促進微生物對PCBs的降解。但是由于PCBs具有強生物毒性，動物對其耐受性差，使得動物-微生物聯合修復技術具有一定的局限性。

三、多氯聯苯土壤污染的生物修復技術及成效

從2010年開始，路橋區專門劃撥財政專項資金用于局部污染土壤的修復。由路橋區環保局與杭州高博環保科技公司和南京土壤研究所合作合作，先后分兩期實施土壤污染修復示范區塊的建設：一期修復土壤面積7400平方米，完成污染土壤控制區塊種植結構的調整，停止種植可食用農產品；二期完成示范區塊12500平方米的土壤修復工作，全部達到農用地標準。

據臺州市土壤污染修復試驗基地的浙江大學研究人員介紹，綜合分析物理、化學、生物三種土壤修復方法的優劣對比（見圖2），物理、化學修復適合處理少量極高濃度PCBs污染土壤的修復，修復時還易帶來土壤功能的破壞和產生二次污染，而生物技術可以彌補物理化學修復技術的不足。

針對當地土壤有機物污染修復的特點（見圖3），確定主要采用生物修復技術，用厭氧脫氯―好氧降解相組合的工藝處理。生物修復技術以微生物（菌）為主，植物為輔進行。微生物修復的原理：首先經過生物厭氧脫氯反應，PCBs的“三致毒性”被大幅降低。而后PCBs經過好氧生物降解后，被完全解毒和礦化。植物修復的原理是利用菌類和美人蕉、香蒲、旱傘草等根系發達、吸附性強的植物，將土壤中的高污染有毒物物吸附和分解，使土壤生態功能得到恢復。修復實驗基地的土壤PCBs 85%是通過生物降解，6%通過植物吸收，余下的通過物理化學等其他方式降解。實驗基地的修復工作取得了預期的效果，一期土壤修復于2010年年底完成，二期土壤修復于2012年年底完成，全部通過驗收合格，達到農用地標準。

另外，路橋區政府先后引進了臺州市綠苑園藝有限公司等45家花卉苗木公司，建了5000多畝花木園區，種植珊瑚樹、女貞、印度芥菜以及堇科類等吸收能力好、生命力強的花木，有效地控制土壤和空氣污染，綠化美化了環境。多家花卉苗木公司在實踐中，摸索出了一條生態修復與經濟效益雙贏的發展模式。如大禾園林有限公司在近千畝苗木基地內，種植了羅漢松、紅豆杉、竹柏、茶梅等名貴樹種，產生了較好的經濟效應。經過幾年的環境整治修復，2015年7月23日～24日，省環保廳驗收組對路橋局部土壤有機物污染整治工作進行了驗收，認定被修復的土壤已達到安全水平。

污染土壤的修復是以去污染、復質量、再利用、保安康為目的。土壤修復往往是控污、減污、降毒、化險的綜合凈化過程，達到使土壤恢復生產力和美化環境。“萬物土中生”，土壤質量決定萬物的質量。為保障居民的食物安全和身體健康，需要重視土壤資源的保護和土壤污染的修復。一方面，要大力宣傳“綠水青山就是金山銀山”科學發展觀，貫徹“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展新理念，堅決摒棄和升級帶有環境污染的拆解產業，從源頭上杜絕和減少污染。另一方面政府和全社會要大力支持土壤污染防控修復技術的研究，發展適合我國國情的實用性修復技術與設備，以推動土壤環境修復技術的市場化和產業化發展。

（科技興趣實驗小組成員：陳之豪（執筆）、李科穎、陳佳一，指導老師：陳清妹、林偉）

責編/劉紅偉

參考文獻

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[3]郭彥容，曾輝.生物質碳修復有機污染土壤的研究進展[J].土壤，2015年47期.

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[5] 馮俊生，張俏晨.土壤復原修復技術與應用進展[J].生態環境學報，2014年43期.

篇9

關鍵詞 礦區生態系統;人為干擾;修復與重建技術

中圖分類號X3文獻標識碼A文章編號 1674-6708(2010)18-0096-02

1 人為干擾對礦區生態系統的影響

1.1 人為干擾的概念

人為干擾是區別于自然干擾的另一種主要干擾方式,是指由于人類生產、生活和其它社會活動形成的干擾體對自然環境和生態系統施加的各種影響。人為干擾無論從傷害強度、作用范圍、持續時間還是發生頻率、潛在危害、誘發性等方面,都常常高于自然干擾。

1.2 人為干擾的方式

對于中國礦區環境生態系統,人為干擾的主要方式是污染。主要包括:水資源的破壞和污染、廢氣污染、固體廢物污染、噪聲污染等污染。

煤礦開采礦區廢水的排放使許多水域被污染,水質下降甚至喪失飲用水的價值,洗煤污水的污染程度較礦井水為重;煤矸石在露天堆放過程中,經雨水淋溶后部分物質形成地表徑流進入土壤、地表水體或地下水體時,造成土壤、地表水或地下水的污染;煤礦開采過程中噪聲污染主要是由于各種機械設備工作時所產生的,不僅直接影響的身體健康,還會影響周圍居民的工作、生活和學習。

2 礦區受損生態系統的特征

根據目前的研究成果,礦區受損生態系統的主要特征可以概括為:

1)生態系統受損傷的各種變化都始于結構的改變

礦區水土資源受到污染破壞、物種資源急劇衰減、礦區植被面積下降、植物光和作用的轉換效率低,能量流動效率降低、物質循環受阻等,修復礦區生態需要借助于生態系統的外部力量才能促進礦區生態功能的轉變,礦區生態治理和維持成本加大。

2)生態系統過程受阻和功能衰退是受損生態系統的主要特征

礦區產業結構的演變通過對生態系統的破壞力和生態修復能力而影響礦區生態系統功能的發揮。開發初期,礦區生態惡化程度較低,生態系統維持成本較低,礦區生態自我修復的能力較強,對礦區生態長期影響較小;礦區形成期,礦區污染和生態環境破壞力加大,礦區生態的自我修復能力急劇下降,治理成本上升,但是礦區生態治理在可以接受的范圍之內,需要加大礦區治理的力度或實行清潔化生產,以消除開采過程生態系統的破壞力。如果失去礦山生態治理的時期,礦區進入衰退期,整個礦區的惡化程度急劇上升,礦區生態修復的周期長、成本高、修復能力脆弱,對礦區持續發展的長期影響大,嚴重阻礙礦區社會的持續發展能力。

3)關鍵組分和過程的狀態決定著生態系統的回復進程

一個具有自我維持能力的生態系統才是真正健康的生命系統,生態系統的關鍵物種(如建群種、優勢種、關鍵的傳粉動物、頂級食肉動物等)和關鍵生態過程,在受損傷的的生態系統中還是否存在,對于受損傷的生態系統的恢復進程至關重要。在礦區生態修復的過程中,要注重生物種類、數量、生物量的增加,更要注重物種間的競爭和協同關系,才能更充分地利用系統自身的潛能,促進礦區生態系統的恢復進程。

3 探索人為干擾下的生態演替規律

礦區生態系統是人類生態系統經過漫長的發展時期才產生的,在人為干擾下礦區生態系統先后存在3種不同的類型:

1)原始型礦區生態系統

人類社會早期礦區生態系統,社會生產力水平低,礦業開發利用程度很低,對自然生態系統的壓力不大,生態與礦業開發的矛盾沒有顯現。

2)掠奪型礦區生態系統

19 世紀開始社會生產力有了飛速提高,對礦產的需求量不斷擴大。人們僅僅為了追求經濟發展而進行掠奪式的開發,環境污染嚴重,礦區環境生態系統嚴重破壞。

3)協調型礦區生態系統

這種礦區生態系統類型以生態與經濟協調和可持續發展的理論作指導,必將成為普通存在的先進礦區生態系統類型。礦產資源的綜合利用率高, 礦區災害很少發生, 礦區生態系統處于健康狀態。

4礦區生態系統修復和重建技術

礦區生態修復的綜合技術主要包括監測、預測及風險評估技術,管理技術,規劃設計 技術,工程修復技術,化學與生物修復技術。

4.1 監測、預測及風險評估技術

主要是對礦區生態環境損害進行動態監測與預測,揭示損害的程度、范圍、機理和規律及風險,為礦區生態環境治理技術的選擇和有關法規與技術標準的制定提供依據。

4.2 管理技術

主要是對受損礦山生態環境進行科學的管理、宏觀過程管理以及礦山整個生命周期的環境修復管理。

4.3 規劃設計技術

礦區生態環境規劃設計技術包括傳統規劃法和計算機輔助規劃法。在詳盡調查、監測的基礎上,運用先進的規劃技術和手段對礦區生態進行詳細的規劃。

4.4 工程修復技術

包括回復生態系統的各種工程措施。應根據不同的破壞特征、不同的自然條件采取不同的技術措施,主要包括生態破壞的工程修復技術和環境污染的工程(物理)修復技術。

4.5 化學與生物修復技術

指提高和改善重建系統生產力和環境安全的各種化學和生物措施,其中生物工程(含植物修復)、生態工程、化學修復和土壤改良技術等是十分重要的。

4.6 采煤沉陷區生態修復技術

采煤沉陷是我國兩大面廣的礦區生態問題,其主要的修復技術主要包括疏排法、挖深墊淺法、充填復墾法、直接利用法、修整法、生態工程復墾法等方法。將土地復墾技術和生態工程技術結合起來,綜合運用生物學、生態學、經濟學、環境科學、農業科學、系統工程學的理論,運用生態系統的物種共生和物質循環再生等原理,結合系統工程方法對破壞土地所涉及的多層次利用的工藝技術。

5 結論

本文主要闡述了在人為干擾下生態系統的變化,特別是對中國礦區生態系統的研究,提出礦區生態修復和重建技術,在開發礦產能源的同時,走經濟與生態環境的可持續發展之路。

參考文獻

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[3] 蕭篤寧主編.景觀生態學.理論、方法及應用[M]. 北京:中國林業出版社,1991.

篇10

關鍵詞生態環境可持續發展環境修復

隨著地球上人口的劇增和工農業生產的迅速發展，特別是工業革命以來，人類對自然資源需求水平不斷提高，生產強度日益加大，有毒、有害廢氣物質不斷的輸入環境，遠遠超過了環境的自凈能力而導致環境污染日益嚴重。為了解決人類面臨的這個重大問題，對于大氣污染和地表水污染之力的研究已十分廣泛，許多技術已相當成熟并被廣泛應用。

對于污染土壤及地下水的之力來說，由于其具有隱蔽性、滯后性、累積性以及難治理和修復周期長等區別與大氣和地表水體污染的特點，其修復問題已成為環境科學研究日益活躍的領域，同時也是世界性難題。雖然人們已在污染土壤及地下水物理修復和化學修復領域進行了有益探索，形成了一些實用技術，但這些修復方法往往會破壞場地結構、造成二次污染，對于污染面積巨大且污染程度較輕的土壤甚至難以應用。為此，近年來，人們在污染環境的物理修復、化學修復甚至生物修復取得一定成功的基礎上，進一步提出了生態修復的理念，并對其概念、內涵、原理、產業化途徑等進行了理論上的探索和實踐上應用的探索，試圖以生態學的原理和方法，在污染環境的修復和治理過程中實現人與自然的和諧發展，從而達到可持續發展。

一、生物修復—生態修復的基礎

生物修復是對污染環境實施修復、之力的最為重要的技術之一，是正在發展中的技術，是生態修復的基礎。

目前被廣泛認同的生物修復定義，是指微生物催化降解有機污染物，從而修復被污染環境或消除環境中的污染物的一個受控或自發進行的過程，這是狹義的定義。

除了微生物修復外，植物修復、動物修復乃至酶學修復等方式的出現，賦予了生物修復更廣泛的內涵，即生物修復是指利用細菌和真菌等微生物、蚯蚓等動物以及水生藻類、陸生植物，甚至酶及分泌物等的代謝活性降解、減輕有機污染物的毒性，改變重金屬的活性或在環境中結合態，通過改變污染物的化學或物理特性二影響其在環境中的遷移、轉化和降解速率。

目前使用最廣、最有效的生物修復技術仍是微生物修復。

二、物理與化學修復—生態修復的構成要素

從修復原理來看，物理修復與化學修復是指充分利用光、溫、水、土、氣、熱等環境要素，根據污染物的理性性質，通過機械分離、蒸發、點解、磁化、冰凍、加熱、凝固、氧化—還原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化學反應，使環境中污染物被清除或轉化為無害物質。通常，為了節省環境治理的成本，物理修復或化學修復往作為生物修復的前處理階段，近年來根式作為生態修復的構成要素。無論是環境要素或生態因子，還是工程措施，對于修復生物的生命活動來說，是非常重要的影響要素。若將它們有機的結合起來，使環境條件和生態因子在有利于生物生活的同時，也有利于污染物的去除或轉化，將極大地提高生物修復或植物修復的效率，這一點對于生態修復來說是至關重要的。

物理與化學修復措施與生物修復的結合，是生態修復必不可少的構成要素，其利用的是否直接關系到生態修復的有效性和成敗。在實際的修復過程中，把物理修復、化學修復措施更好地與生物修復結合起來，才能形成有效的生態修復技術。

三、植物修復—生態修復的基本形式

植物修復這一概念大約是1980年代前期提出來的，其最初的思想是利用超累積植物的的超量富集作用來去除污染環境中多余的重金屬。

目前，植物修復這一技術已經涵蓋了污染環境治理的各個方面，如城市樹木、草坪乃至花卉植物對大氣或室內空氣的凈化；池塘中水生植物通過對氮、磷等營養物質的利用而對富營養化水體的凈化；污染土壤及水體中無機污染物的去除及有機污染物的講解等。

在污染環境治理中，從形式上來看，似乎主要是植物在起作用，但實際上植物修復過程中，往往是植物、根系分泌物、根際圈微生物、根際圈土壤物理和化學因素（這些因素可以部分人為調控）等在共同起作用。因而，總的來說，植物修復幾乎包括了生態修復的所有機制，是生態修復的基本形式。

利用植物對重金屬如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se，放射性核素如Cs、Sr、Ur，多環芳徑，石油，化學農藥，有機氯溶劑如TCE，廢棄炸藥如TNT等的修復研究均有報道。

四、污染環境修復標準—生態修復評判基礎

污染環境修復標準是指唄技術和法規所確定、確立的環境清潔水平，通過生態修復或利用各種清潔技術手段，使環境中污染物的濃度降低到對人體健康和生態系統不構成威脅的、技術和法規可接受的水平。