生态修复技术

2011年8月21日,生态修复技术,选修课程学时：42学分：3,2011年8月21日,目录,0、前言,1、绪论,2、生态修复技术的原理和方法,3、土壤污染后的生态修复,4、水体污染的生态修复,5、大气污染的生态修复,6、多氯联苯污染土壤的生物修复,7、核污染问题,2011年8月21日,课程基础：生态修复技术作为黑龙江大学生物技术专业的任意选修课。在学习这门课程之前，同学们已经学习了生态学的基本知识，在此基础上了解了生物与环境的相互关系，树立了环境意识、生态观念以及自然界可持续发展思想，并通晓了人类的经济进步和活动已经破坏了人类赖以生存的环境。同时，通过学习微生物学、有机化学等方面的知识，为以生物方法为主，考虑其它环境因素为辅的方法修复已经破坏的生态系统打下了知识基础。,适应对象：生物技术专业,前言,2011年8月21日,教学目的：同学们在掌握了生态修复、生态恢复等概念的基础上，学会以生物修复方法为主，其他环境因素为辅的生物修复技术，进一步拓宽学生的生态知识，牢固树立环境意识，提高生态意识，为人与自然和谐发展做出贡献。,内容提要：概述生态修复的基本概念，基本原理和基本方法。目前，生态修复存在的问题及今后发展趋势，以生物修复法为主，其他方法为辅的生态修复技术修复被人类破坏的受污染的土壤、水体、大气、以及石油、多环芳烃、多氯联苯等特殊污染物的土壤。,2011年8月21日,考核方法：期末100分（折扣70分）+平时（30分），其中平时30分包括笔记20分，出勤10分,参考书目：,1.陈生明等生态保护与生物修复，北京：科学出版社，2008,2.孙书存等恢复生态学，北京，化学工业出版社，2009,3.李季等生态工程，北京，化学工业出版社，2008,2011年8月21日,第一节生态修复的内涵,第一章绪论,一生态修复的定义,生态修复概念：生态修复是一种以生态系统健康，完整和自我持续发展为指导的，促进或加速修复生态系统的人为活动。,2011年8月21日,三是快速恢复植被、重建和改建，可理解为通过外界力量使受损（开挖占压、污染、全球气候变化、自然灾害等）生态系统得到恢复、重建或改建。,一是要遵循自然生态规律；,二是充分利用自然资源；,它的涵义应包括3方面：,2011年8月21日,生态修复的目的：主要使那些在自然突变和人类活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作。重建一个物种组成和群落结构完整、生态功能健康能够抵抗外部干扰自我持续的生态系统。,2011年8月21日,生态系统：生物与生物，生物与环境总是不可分割地相互联系，相互作用着，它们通过能量、物质、信息相互联结构成了一个整体，这个整体就是生态系统。,2011年8月21日,中国的生态环境形势十分严峻，从总体上看，生态破坏的范围在扩大，程度在加剧，危害在加重，生态环境已经进入大范围生态退化和复杂性环境污染的阶段。,二生态修复提出的背景,2011年8月21日,水土流失面积已达367万平方公里，占国土面积的38%，沙漠化面积已达262万平方公里，占国土面积的27%，并呈扩大趋势，在20世纪50-70年代，每年的1560平方公里，至80年代为2100km2，90年代为2460km2，有4亿人口笼罩在荒漠化阴影之中。每年平均施耕地1.5万公顷，有235.3万公顷草地变为流沙，平均每年减少草地5.2万公顷。,1、水土流失严重，荒漠化加剧,2011年8月21日,全国600多个城市一半缺水，在108个重要城市，每年缺少损失工业产值600亿，过度采用地下水造成大量的生态环境问题，诸如地面沉降，海水倒灌等。同时由于水资源利用不合理导致地方地区河流断流日趋严重，目前中国已处于高度缺水国家之列。,2、资源严重短缺,2011年8月21日,中国大部分草地已经或正在退化，草地退化、沙化和碱化面积逐年增加。其中中度退化程度以上的草地达1.3公顷，约占草地面积的1/3，并且每年以200公顷的速度增加。,3、草地退化严重,2011年8月21日,4、生物多样性安全,我国已有15%-20%的动植物物种受到威胁，高于世界10-15%的平均水平，在濒危野生动植物物种国际贸易公约中所列的640个物种中，我国占156个，动物资源中，全国列为一级保护动物238种，在植物资源中我国珍稀濒危植物共有389种。,2011年8月21日,每年以气象、海洋、地震等7大类自然灾害所造成的损失高达3007亿元。,5、自然灾害频繁，经济损失严重,2011年8月21日,中国生态环境破坏严重导致对经济的损失不断加大，1986年全国生态破坏造成的直接和间接经济损失为831.4亿元，1994年生态破坏造成的经济损失为4206亿元。如何治理日益恶化的生态环境，防止自然生态系统的退化，恢复和重建已经遭到破坏的生态系统，这是改善生态环境，提高区域生产力，实现可持续发展的关键。现在的迫切要求使生态修复成为国内外生态学研究的热点。,6、中国的生态环境损失,2011年8月21日,三、生态修复技术研究的主要内容,（1）无机物污染：如重金属、酸、碱、盐（2）有机农药：如杀虫剂、杀菌剂、除草剂等：有机氯和重金属制剂、农药分解缓慢，在土壤中残留时间长，易造成土壤污染。（3）有机废物：如油、酚等有机污染物，未经处理的含油、酚等有机污染物的废水灌溉农田，使土壤污染。（4）化学肥料：如氮肥、磷肥。（5）放射性物质：放射性元素主要来源于大气层核试验的沉降物，原子能和平利用过程中所排放的各种废气、废水和废渣。含有放射性元素的物质随自然沉降、雨水冲刷和废弃物的堆放而污染土壤。（6）石油污染（7）多环芳烃污染：两个或两个以上的芳香族一类化合物。（8）多氯联苯污染：是一组具有两个相连苯环结构的含氯化合物。,1土壤污染,大气污染物主要包括：悬浮物颗粒物、CO2、氮氧化合物、CO、碳氢化合物、卤素化合物以及有害微生物等。,2大气污染,2011年8月21日,1.有指导性影像参照系统存在（它是预先鉴定出来的生态动力状态的结果）用来指导后续生态修复要达到的程度；2.生态系统得到改善，生态条件得到可测量性加强；3.抗外部干扰能力增强，比修复前更为自我可持续；4.不施加任何长期危害行动，实施修复过程中，没有掺入任何不可修复的成分；5.生态评估已经完成，修复前后作过某种程度的评估，其评估信息已经分开。,四、生态修复成功的标准,国际生态修复学会认为评价标准应参考指南中的修复目标。在此，以生态修复的定义。科学原理和操作指南为基础，讨论，总结出检验生态修复成功的五大标准。,五大标准：,2011年8月21日,20世纪50年代，我国开始生态修复方面研究。余作岳在广东热带沿海侵蚀台地上开展植被恢复研究。20世纪70年代末：我国开展“三北“防护林工程建设。80年代：长江、沿海防护林工程建设和太行山绿化工程建设。2000年后，黄河、长江中上游及全国范围开展了生态修复试点工程。2003年，全国普遍开展了生态修复工程。,五、生态修复的研究进展,2011年8月21日,六、生态修复的发展趋势,许多国家对森林、草地、湿地、废矿地等退化生态系统的恢复与重建做了大量研究工作并形成了许多研究成果，但目前的研究尚未形成生态修复的理论体系和技术体系。今后的研究工作应从以下几方面开展：,2011年8月21日,1.生态自然修复机理及修复潜力的研究：包括对水土流失及生态系统退化的人为扰动或自然成因及修复潜力预测等。2.生态修复实施区域划分及指针体系研究。3.生态修复工程验收标准及规范研究。4.生态修复规划设计技术规范研究。5.生态修复过程及其效果的监控与评估研究。,2011年8月21日,第二节生态修复与生态恢复的关系,我国目前的生态环境问题引起广泛的关注和讨论，继而有许多的专业术语相继现，生态修复和生态修复就是其中两个，在许多的文献中，这两个术语是混淆使用的针对这一问题，我们进行深入的讨论。,2011年8月21日,2.生态恢复恢复：是指回到原始状态，又包括完美和健康的含义。生态恢复就是人们有目的的把一个地方改建成明确的、固有的、历史上的生态系统的过程，这个过程的目的是竭力仿效那种特定生态系统的结构、功能、生物多样性及其变迁的过程。,一、两者在概念上的差异,1.生态修复生态修复是一种以生态系统健康、完整和自我持续发展为指导的，促进或加速修复生态系统的人为活动。修复：广泛用于指所有退化状态的改良工作。生态修复不是将生态系统完全恢复到原始状态，而是指通过修复使生态系统的功能不断得到改善。主要利用大自然的自我修复能力，在适当的人工措施辅助下，恢复生态系统原有的功能。生态修复是以生态系统出发点和立足点。,2011年8月21日,1.生态修复：强调人类的能动性。在有人类生产生活的生态系统中，只有充分发挥人的科学干预手段，才能尽快的实现被破坏生态系统的优化进程，并使之最大限度的服务于人类社会。生态修复中的工程措施就是人的主观能动性的表现。即生态修复的生态系统的受害是超负荷的，并发生不可逆变化，只依靠自然过程并不能使生态系统恢复到初始状态，必须依靠的帮助，必要时还需要非常特殊的方法，至少使受害状态得到控制。,二、两者在实施的手段和技术方法上的不同,2.生态恢复：是以说明一个过程为主，且主要是纯自然行为。但任何一个原始的生态系统，若被过度干扰甚至是破坏，完全失去了内外原有的平衡之后，是无法恢复到原貌的，即使通过人工努力或长时间的再次自然选择使原系统的生态功能实现甚至超过原有水平，但系统的结构与形成是不可能完全重复的。即当生态系统受害是不超过负荷并是不可逆的情况下，压力和干扰被移去后，恢复可在自然过程发生。如对退化草场进行围栏保护，几年之后草场即可得到恢复。,2011年8月21日,生态修复的目标更偏重于人为的干扰。在人为干扰的情况下，生态系统逐渐恢复。但是由于人为干扰的多样性，导致生态系统修复结果的多样性。这种结果可能与自然的生态恢复所达到的结果是不同的。生态恢复的目标是使生态系统恢复到受害以前的状态或者是没有受害可能的状态。其结果主要是依赖于纯自然的恢复，其恢复过程往往遵循自然生态系统演替的规律性，最终达到生态系统的稳定状态。,三、两者