海岛海岸带生态修复技术.ppt

海岛海岸带生态修复 一 海岛海岸带生态修复的主要内容二 海岛海岸带生态修复的主要技术三 海岛海岸带生态修复的主要实践四 海岛海岸带生态修复的未来展望 一 海岛海岸带生态修复的主要内容 为什么修复 怎么样修复 管理主体 修复内容 修复技术要求等 怎么作评价 为什么修复 我国作为海洋大国 具有的岛屿众多 这些资源丰富 区位特殊的海岛 不仅成为我国海洋经济与社会发展的一个重要依托 而且在维护我国海洋权益及国防安全方面同样具有重大意义 近年来 随着海洋经济的快速发展和土地资源的日益紧缺 我国各地开发利用海岛的程度不断加大 导致部分海岛生态破坏严重 甚至出现整岛毁灭的情况 据不完全统计 与20世纪90年代相比 福建省海岛消失了83个 减少了6 辽宁省海岛消失了48个 减少数量占全省海岛总数的18 海南省海岛消失了51个 减少了22 而河北省海岛消失的比例最高 60个消失海岛占全省海岛总数的46 海岛被破坏后 水土流失严重 如果不引起重视 及时进行相关生态修复工作 将会有更多的海岛从中国版图上消失 为保护海岛 合理开发利用海岛资源 我国已全面启动海岛规划立法工作 在 国家中长期科学和技术发展规划纲要 2006 2020年 的环境重点领域海洋生态与环境保护优先主题中明确提出要 加强海洋生态与环境保护技术研究 发展近海海域生态与环境保护 修复技术 海岛修复规划是研究海岛的未来发展 海岛的合理布局和综合安排岛上各项工程建设的综合部署 是一定时期内海岛发展的蓝图 是海岛开发建设和管理的依据 要对海岛进行生态修复规划 必先认清海岛的破坏现状 不仅要对海岛进行整体把握 更要对海岛破坏后的山体 海岸带以及植被有个细致掌握 这样才能做到有的放矢 事半功倍 怎么修复 关于开展海域海岛海岸带整治修复保护工作的若干意见 国海办字 2010 649号 沿海各省 自治区 直辖市 计划单列市海洋厅 局 海域 海岛和海岸带是我国国民经济健康和持续发展的重要资源和载体 随着各种不规范开发利用活动的长期积累 对这些宝贵资源的破坏程度也日益显现 若不及时采取措施进行有效地整治修复与保护 将会不断降低海域 海岛和海岸带的价值和功能 按照 海域使用管理法 海岛保护法 和 海洋环境保护法 的规定 各级海洋行政主管部门负有对海域 海岛和海岸带整治修复和保护的职责 因此 进一步加强对海域 海岛和海岸带的整治 修复和保护工作 既是优化资源配置 改善环境的迫切需要 也是有效履行各级海洋主管部门职能的迫切需要 现就开展海域 海岛和海岸带整治 修复和保护工作有关事宜通知如下 一 编写海域海岛海岸带整治修复保护规划二 制定海域海岛海岸带整治修复保护计划三 海域海岛海岸带整治修复保护项目的管理四 编制海域海岛海岸带整治修复保护项目实施方案五 海域海岛海岸带整治修复保护项目的经费保障六 海域海岛海岸带整治修复保护项目的检查验收 管理程序 国家要在近1至2年制定出较完善的 海域海岸带整治修复管理办法 出台相关政策和技术标准 规范项目申报 审核 实施 监督管理和竣工验收等工作 今后所有新建用海项目都要符合新编制的海域海岸带整治修复规划 2013 07 1608 02 国家海洋局近日下发 海岛生态整治修复技术指南 全面介绍了当前我国海岛整治修复的背景情况 关键技术和典型案例 成为我国海岛生态整治修复工作主要技术指导文件 2012 1 3118 32 24 怎么评价 海岛整治修复项目管理暂行办法 海岛整治修复项目验收暂行办法 2013年10月30 二 海岛海岸带生态修复的主要技术 依据恢复生态学以及生态学的其他分支学科 海岛生态修复的理论基础主要包括 自我设计理论 只要有足够的时间 随着时间的进程 退化生态系统将根据环境条件合理地组织自己并会最终改变其成分 在破坏程度很轻的 没有人为干扰 且不缺乏原始种群的情况下海岛生态系统的修复问题符合该理论 人为设计理论 通过工程方法和植物重建可直接恢复退化生态系统 但恢复的类型可能是多样的 这一理论把物种的生活史作为植被恢复的重要因子 并认为通过调整物种生活史的方法即可加快植被的恢复 限制因子原理 生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用 其中限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制因子 当海岛生态被破坏后 要对其进行修复会受到许多因素的制约 应尽量解决或减少限制因子的影响 才能保证生态的修复进程 热力学定律 生态系统存在大量物质和能量的流动 它是海岛生态生长发展规律的体现 影响着生态系统的修复 在对海岛生态系统进行修复时 应明确其能量流动的特征 种群密度制约及分布格局原理 在人工重建生态系统时 应该注意种群的合理密度 在实施自然恢复的生态系统中 应该增加人类活动的积极干扰 控制种群的密度 使物种得以快速恢复 除此之外还要按照种群的分布格局原理明确海岛物种的空间配置情况 生态适应性原理 生物经过长期与环境的协同进化 对生态环境产生了生态上的依赖 如果环境发生变化生物就不能较好的生长 进行海岛生态修复时应尽量使用海岛的乡土种 让最适应的生物生长在最适宜的环境中 生态位原理 不同的物种若具有相同的生态位并处于同一生态系统 则必然会造成剧烈的竞争而不利于各自群体的发展 甚至造成其中之一的群体消亡 海岛生态修复时要根据生态位原理避免引进生态位相同的物种 保证群落的稳定 合理安排海岛生态系统中各物种及其位置 演替理论 演替是指一个先锋植物群落在裸地形成后 植物群落一个接一个的相继不断地为另一个植物群落所代替 直到形成顶级群落的过程 海岛生态修复就是通过控制待修复生态系统的演替过程和发展方向 修复或重建海岛生态系统的结构和功能 极端退化的海岛生态系统修复时 演替理论只具有指导作用 植物入侵理论 生物多样性原理 由于外界因素的影响海岛生态系统会遇到外来物种的入侵 从而影响原始物种的生长 甚至造成原始物种的灭绝 除了解决植物入侵问题外 还应在对海岛引进物种时强调生物多样性 这样才能使恢复的生态系统稳定运行 缀块 廊道 基底 理论 景观生态学家认为 景观由三种结构单元组成 即缀块 廊道 基底 并由此发展出一系列的理论和方法 这种观点被称之为 缀块 廊道 基底 模式 必须指出的是 缀块 廊道 基底的区分往往是相对的 海岛修复应从景观层次考虑生境破碎化和整体土地利用方式 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 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 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 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 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 目前为止没有形成一套完整的技术体系 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 海岛陆域生态系统修复中最重要问题是恢复和维持退化海岛的水分循环与平衡过程 其中最常用手段是恢复海岛植被 虽然海岛单位面积植物群落种类明显少于大陆 但海岛植被恢复仍可参考其群落演替过程 我国学者通过研究南澳岛植物群落演替过程 指出该海岛修复主要运用植被恢复 群落演替控制与恢复等技术 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 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 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 此外 部分海岛还采取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 工程设计 生态设计是海岛生态修复工程的主要技术环节 受损海岛生态系统修复是根据需要和可行性 按照生态学原理设计并建设符合可持续发展的健康海岛生态系统 即预先对海岛修复工程进行生态设计 在生态系统没有损失的前提下 对海岛自然资源和环境进行合理利用 生物技术 国内外常常采用物种引入与恢复技术 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 如通过引入原生的乡土物种使得夏威夷群岛生物得到一定的恢复 新西兰的SantaCatalina岛通过引入山羊以控制杂草等 陆域生物修复技术在国内常见是植被覆绿 该方法是参照自然规律 通过人工方法 重新创造 引导或加速自然演化过程 达到恢复天然海岛生态系统 广东南澳岛的修复主要运用植被恢复 群落演替控制与恢复等技术 潮间带生物修复技术在潮间带生态修复中 首先考虑恢复其生境多样性 维持并加强该生态系统功能 对于生物资源衰退型的泥质 砂质潮间带 采用生物底播技术使原来生物结构单一 生态系统脆弱的滩涂区生物物种多样性和生物资源量得以提高 工程技术 对于某些出现人为采挖破坏 海岸浸蚀 沙滩退化的海岛 常常需要采用工程措施对其进行修复 工程修复包括岛陆护坡 海岛沙滩修复 人造梯度湿地等 传统的岛陆护坡工程主要考虑的是工程结构的安全性及耐久性 多采用砌石 混凝土或钢筋混凝土等硬材料 这样陆坡的硬化改变了海岛自然海岸的生态功能和结构 隔断了水域生态系统和陆地生态系统的联系 海洋生物栖息地减少 导致周边水域污染 破坏了其生态过程等一系列问题 潮间带工程修复技术 对于岩礁 泥滩 沙滩等不同类型海岛潮间带 通过人工鱼礁 人造沙滩 人工导流堤 人工海藻场等工程修复技术促进岛屿潮间带生态系统发育 马尔代夫和塞舌尔等岛屿国家有了成功应用的案例 海洋生态岛建设概论 三 海岛海岸带生态修复的主要实践 海岛生态环境系统破坏的现状近年来 一些肆意开山炸岛 乱砍滥伐海岛森林 乱采岛礁生物等无度和不合理的海岛开发 对部分海岛造成严重破坏 海岛及周边海域生态环境也急剧恶化 据调查 从20世纪80年代以来 浙江省仅因采石造成海岛自然景观和生态系统破坏的海岛就有100多个 此外 还有一些海岛因过度采集海洋生物 放养畜禽等对海岸带及周边海域生态系统造成了较大的破坏 与20世纪80年代海岛资源综合调查结果相比 30多年来 受各种因素影响 全国的无居民海岛总数净减少400多个 海岛保护的相关工作形势已非常严峻 同时 随着岛屿开发和建设项目的频繁实施 使得海岛潮间带湿地面积不断减少 海岛潮间带湿地是海岛生物最大的栖息地 潮间带的不断萎缩 改变了原有的海流体系和水动力条件 造成了周围水环境的恶化 同时连岛坝周围形成淤积区 给周围海域的生物资源带来了严重的影响 导致大量物种的消失 其相应的生态服务功能也将因此而消失 近几年来 笔者陆续调研了浙江 广东 福建 海南等大大小小几十个海岛的环境保护T作 结果发现海岛生态系统环境现状令人担忧 由于基础环保设施的落后 大多数海岛的固体废物和生活污水都得不到及时有效地处理 固体废物基本全部堆放在海岛一角 污水则直接排人土壤或周边海域 所谓 固废主要靠风刮 污水主要靠蒸发 这对海岛及其周边海域的生态系统造成严重影响 1 海岛固废物 太阳能自然堆肥固废处理 堆肥是一种固废生物处理技术 即利用自然界广泛存在的微生物 对有机固体废物进行降解使其无害化 而太阳能自然堆肥则是利用太阳能源 把太阳光能转变成热能 对高含量有机质的垃圾进行无害化生物处理 预计可使60 左右的牛活垃圾最终形成腐熟的堆肥 对于不可利用垃圾 则转运集中处理 此处理法将大大减少垃圾运输和焚烧处理量 以降低海岛上固废处理的费用 改善海岛生态环境 花岙岛固废处理现状 花岙岛别名大佛岛 大佛头山 位于浙江宁波三门湾口东侧 石浦镇西南约14km处 北近高塘岛 面积12 62km2 平地占1 3 最高点雉鸡山海拔308 5m 居民1000人 属高塘乡管辖 花岙岛日产固废2t左右 固废全部采用太阳能自然堆肥吲废处理 设备大小为长5 0m 宽2 6m 高1 8m 2 海岛污水处理 广东省南澳县污水处理情况南澳县污水处理厂从2009年7月动工 2010年5月开始试生产 2010年6月验收 2010年10月正式运营 总投资4700万元 污水处理采用缺氧一厌氧一耗氧工艺 占地1 56hm2 处理厂共有19名员工 设计处理量1 2X104t d 南澳县城里80 的污水到此处理 实际处理量7500t d 处理水达到一级B标准 直排人海 污泥集中收集后运往固废场填埋处理 每天处理含水率80 的污泥泥饼3t 浙江省洞头县污水处理厂洞头县城南污水处理厂规划用地面积10000m2 采用的处理工艺为 硅藻土悬浮生物反应器污水处理技术 处理后的排放水质达到城镇污水处理一级B类标准 总处理规模1 6 104m3 d 总投资2000万元 规划服务人口10万人 浙江省舟山干览镇污水处理舟山群岛新区水产品交易中心是干览镇主要工业聚集区块 以水产品深加工为主 总规划用地面积86 67hm2 近两年 随着企业入驻越来越多 污水排放量越来越大 据调查 定海区80 以上的水产品加工企业已聚集在干览镇 原有区块内2000m3 d污水处理厂已经不能满足现有的污水排放量的需求 部分企业的工业污水和群众的生活污水只经过简单的处理后 就直接排人附近的河沟 海洋 根据当地环境监测站近年对近岸海域海水水质的监测 前两年其无机氮已超四类标准 活性磷酸盐也已近临界值 目前 该区域污水已全部并入舟山岛北污水处理厂得到达标处理 有效解决了有关环境问题 我国海洋生态修复的现状红树林生态修复现状分析 在20世纪50年代初期 我国红树林面积在4万公顷以上 到90年代初期 红树林面积减少到1 51万公顷 随着国家对红树林生态系统的重视 逐步建立了红树林自然保护区 目前 我国在红树林修复上的主要问题是 人工造林红树林成活率较低 且不能确保人为活动破坏等情况 其次 忽视红树林自身修复 仅靠人工造林 同时 我国在红树林修复检测 修复效果评价等方面 还处于摸索阶段 水体生态修复现状分析 水体生态污染及近海海水富营养化都对水体生态修复提出了很大挑战 近年来 我国快速经济发展致使许多陆上污染物进入海洋 造成近海海水水体污染及富营养化 在进行水体修复过程中 需运用物理化学方法 及对动植物方面的治理修复技术 我国在针对水体污染和富营养化问题仍需更进一步研究 沿海沙滩修复 沿海沙滩修复是一项比较重要的修复工程 我国国土面积幅员辽阔 自然海岸线长 沿海沙滩丰富 但近年来过度的开发活动对沿海沙滩已造成较大影响 此外 全球气温不断回暖 导致海平面上升 据资料 如果海平面上升50cm 我国海岸线被侵蚀的面积将达109万m2左右 对沿海旅游会造成巨大损失 我国最早在香港岛南岸开展沙滩修复工作 主要远海挖沙填补近海海滩方式 滨海湿地生态修复 在海洋生态修复实践中 我国对滨海湿地生态修复投入了许多实践与研究 主要的修复措施有建立湿地自然保护区 针对滨海湿地环境污染进行治理 及时清理淤泥 逐步恢复植被破坏掉的生态平衡 但由于我国对海洋生态修复工作与研究比较晚 技术不够成熟 致使我国滨海沙滩修复工程也只是小范围的 实践 渤海生态修复进展及国际典型内海修复经验借鉴 渤海沿岸为辽宁 河北 山东和天津三省一市所环绕 上承黄河 海河和辽河三大流域 下接黄海 东海生态体系 近年入海污染物大幅度增加 渤海环境质量急剧恶化 继而引发渤海部分生态和经济服务功能丧失 生境退化 生物多样性减少 环境污染事故和赤潮频发 渤海正在趋于 荒漠化 生态环境趋于恶化 1 近岸海域环境质量恶化 14年 渤海III类及III类以下海水水质海域约占渤海海域面积的20 其中劣IV类海水水质约5970km2 约占渤海海域面积的7 7 主要超标物质为无机氮和活性磷酸盐 2 典型生态系统退化 环渤海区域岸线利用率高 用海方式多为填海造地 导致滨海湿地生境呈破碎化趋势 同时也改变了近岸水动力条件 部分生态过程受到影响 3 富营养化严重 赤潮频发 14年渤海沿岸13条监测河流中 化学需氧量入海约42万t 氨氮1 34万t 硝酸盐氮2 81万t 亚硝酸盐氮0 52万t 总磷0 31万t 加之水体交换能力差 导致渤海富营养化海域面积达1万km2 赤潮发生海域总面积约4078km2 4 海岸侵蚀 海岸带退化 渤海岸线总长2 5万km 近年来沿岸构筑物建设 海滩海底采砂 上游水库建设等行为改变了沿海泥沙的迁移规律 加之风暴潮频度增大 渤海海岸遭受到越来越强烈的侵蚀 岸线平均侵蚀率约1 2m a 局部或短期可达5 8m a 本文整理了三年间各修复项目实施情况 探究目前渤海各类型生态修复进展 生物资源修复 环渤海三省一市在生物资源修复区域选择上 多为保护区海域 公园海域等 如天津大神堂海洋特别保护区 大连东海公园等 一方面这些区域本底海洋生物资源较为丰富 修复效果较其他区域明显 另一方面这些区域一般具有典型生物资源 有针对性地开展保护物种