海洋环境生态学第八章受损海洋生态系统的修复

第一节受损生态系统的特征第二节恢复生态学及其基本理论第三节受损生态系统的修复第四节生态工程与植物修复技术第八章受损海洋生态系统的修复第一节受损生态系统的特征一、生态系统受损的主要形式二、受损生态系统的基本特征一、生态系统受损的主要形式根据受损过程中发生的变化突发性受损跃变式受损渐变式受损间断式受损复合式受损一、生态系统受损的主要形式1.突发性受损生态系统受到特别强烈的干扰，受害时间短，速度快，局部受损程度严重，受损后系统恢复能力弱，系统靠自然恢复的时间长。风暴潮、地震、海啸、滑坡、泥石流、旱涝等典型的突发型灾害。一、生态系统受损的主要形式2.跃变式受损指生态系统在受到持续干扰作用下，最初并未表现初明显损伤，随着干扰的持续，破坏性进一步累积，达到一定程度后突然剧烈变化的一种形式。例如，大气污染胁迫下的森林生态系统、持续过度开发下的海洋生态系统等就属于这种形式。一、生态系统受损的主要形式3.渐变式受损生态系统受到干扰的强度较均衡，变化的速度较缓慢，受损程度呈逐渐加重趋势，但系统本身的恢复基础较好。海平面上升、海水入侵、地面沉降、海岸侵蚀、海岸变迁及泥沙淤积等灾害。

海岸侵蚀一、生态系统受损的主要形式4.间断式受损指生态系统因周期性的干扰而受到损害的一种形式。当干扰存在时，系统受损，而干扰停止时，生态系统就开始逐步恢复。调水调沙对河口生态系统的影响一、生态系统受损的主要形式5.复合式受损指生态系统在受损过程中，经历了两种以上受损形式。

二、受损生态系统的基本特征生态系统受损后，原有的平衡状态被打破，系统的结构、组分和功能都会发生变化，随之而来的是系统稳定性减弱，生产能力降低，服务功能弱化。受损生态系统的基本特征物种多样性的变化系统结构简单化食物网破裂能量流动效率降低物质循环不畅或受阻生产力下降其他服务功能减弱系统稳定性降低二、受损生态系统的基本特征1.物种多样性的变化生态系统受损关键种共生种类从属种类适应变化种类二、受损生态系统的基本特征2.系统结构简单化种类组成发生变化优势种群结构异常群落结构简单化1985-2002年南黄海鱼类群落优势种组成及占渔获重量百分比二、受损生态系统的基本特征3.食物网破裂食物链的缩短或营养链的断裂单链营养关系增多种间共生、附生关系减弱湿地生态系统受到干旱的干扰海洋生态系统受到捕捞的干扰二、受损生态系统的基本特征4.能量流动效率降低食物关系的破坏导致能量转化及传递效率降低对光能固定作用的减弱，能量流规模缩小或过程发生变化系统中的捕食过程和腐化过程弱化能流损失增多，能流效率降低二、受损生态系统的基本特征5.物质循环不畅或受阻生态系统中物质循环的途径不畅或受阻生态系统中的水循环、氮循环和磷循环发生改变二、受损生态系统的基本特征6.生产力下降系统受损后，其生产力会大大下降。原因在于：①光能利用率减弱；②由于竞争和对资源利用的不充分，光效率降低，净初级生产力下降；③初级生产者结构和数量的变化导致次级生产力的降低。二、受损生态系统的基本特征7.其他服务功能减弱生物生产和维持生物多样性功能调节气候、干扰调节、水调节、水供应、控制侵蚀和保持沉积物、土壤形成、养分循环、废物处理、传粉、生物防治、休闲娱乐和文化等服务功能二、受损生态系统的基本特征8.系统稳定性降低

在受损的生态系统中，由于结构的不正常，稳定性降低，系统在正反馈机制驱动下会使系统更远离平衡。

一、恢复生态学

二、恢复生态学的基本理论

第四节恢复生态学及其基本理论一、恢复生态学1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系

2.恢复生态学的研究进展

3.恢复生态学中涉及的几个重要概念

1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系恢复生态学(RestorationEcology)研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术和方法及其生态学过程和机理的学科。1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系“恢复”是指生态系统原貌或其原先功能的再现“重建”则指在不可能或不需要再现生态系统原貌的情况下营造一个不完全雷同于过去的甚至是全新的生态系统。1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系恢复已被用作一个概括性的术语，包含重建、改建、改造、再植等含义，一般泛指改良和重建退化的自然生态系统，使其重新有益于利用，并恢复其生物学潜力，也称为生态恢复。生态恢复最关键的是系统功能的恢复和合理结构的构建。1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系（1）学科任务研究自然灾变和人类活动压力条件下，受到破坏的自然生态景观的恢复和重建问题。1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系（2）理论研究内容①生态系统结构、功能以及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制；②生态系统的稳定性、多样性、抗逆力、生产力、恢复力与可持续性研究；③先锋群落与顶极群落的发生、发展机理与演替规律；1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系（2）理论研究内容④不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制研究；⑤生态系统退化的诊断及其评价指标体系研究（PSR模型）；⑥生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测研究。1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系（3）应用技术研究内容①退化生态系统的恢复与重建的关键技术的体系研究；②生态系统结构与功能的优化配置及其调控技术研究；③物种与生物多样性的恢复与维持技术；1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系（3）应用技术研究内容④生态工程设计与实施技术；⑤环境规划与景观生态规划技术；⑥典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广研究。1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系（4）与其他学科的关系恢复生态学不同于传统的应用生态学；不是基于单一的物种层次和种群层次，而是从群落或更高的生态系统组织层次考虑、设计和解决生态破坏问题。1.恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系（4）与其他学科的关系生态系统的恢复（restoration）与重建（reconstruction）；恢复：指原貌或原先功能的再现；重建：包括在不可能或不需要再现原貌的情况下营造一个不完全雷同于过去的甚至是全新的生态系统。2.恢复生态学的研究进展（1）国际研究早期可追溯到20世纪20年代，当时的研究工作侧重于采矿业和地下水开采所造成的各种受损环境及其生态恢复方面。最初在恢复生态学方面的工作，集中在开矿后废弃地植被的恢复方面，“恢复生态学”一词最初也是源于此。2.恢复生态学的研究进展（1）国际20世纪70-80年代1973年3月，召开了“受损生态系统的恢复”的国际会议，第一次专门系统地讨论受损生态系统恢复和重建等许多重要生态学问题。1985年，Aber和Jordan首次提出了“恢复生态学”这个科学概念后，恢复生态学的研究得到迅速发展。联合国教科文组织人与生物圈计划（MAB）、美国生物圈持续发展计划、国际地圈生物圈计划（IGBP）、全球变化的人类因素研究计划（IHDP）、全球环境监测系统（GEMS）等都包含恢复生态学的内容。英国、德国、荷兰、澳大利亚和中国等国家业都开展了有关恢复生态学的研究。

2.恢复生态学的研究进展（1）国际20世纪90年代至今1996年在北京召开的生态恢复国际会议主题之一就是“退化生态系统的生态恢复”。1996年在美国召开了恢复生态学国际会议，标志着恢复生态学的研究和实践已步入了新的阶段。2.恢复生态学的研究进展（1）国际20世纪90年代至今2009年7月31日出版的《科学》杂志刊登专题——《恢复生态学》（RestorationEcology），专题导言——《恢复生态学的升起》（TheRiseofRestorationEcology）说，在艺术中，恢复包括重新获得某个物体的美学价值。而在生态学中，赌注则要大得多——我们星球的未来可能要依赖于生态恢复这门年轻学科的成熟。专题包含1篇导言，5篇新闻和5篇观察（Perspectives）。其中包括一篇由《科学》驻中国记者RichardStone撰写的关于中国森林养护的特写文章，文章说，中国推行混交林的努力在使村民和伐木工获得生存机会的同时，也使生态系统恢复了活力。2.恢复生态学的研究进展（2）我国20世纪50年代末，我国就已注意到了资源不合理利用及由此产生的生态环境问题；直到70年代末，提出过有关退化生态系统恢复的问题，也进行了零散的小规模的恢复试验研究，但主要工作还多集中资源调查、环境污染危害调查及环境和资源质量评价方面。2.恢复生态学的研究进展（2）我国从80年代，生态退化、环境污染等问题日益成为我国可持续发展的重要限制因素，因此从不同角度大力支持恢复生态学的研究，开展了“生态环境综合整治与恢复技术研究”、“亚热带退化生态系统的恢复研究”等课题。2.恢复生态学的研究进展（2）我国近年，有关退化生态系统的研究，重点逐渐转移到区域退化生态系统的形成机理、评价指标及恢复重建的研究上，并在生态系统退化的原因、程度、机理、诊断以及退化生态系统恢复重建模式和技术方面做了大量的研究工作。滩涂典型人工湿地生境修复技术与示范、滩涂养殖污染控制与清洁生产技术研究与开发等。2.恢复生态学的研究进展（2）我国2.恢复生态学的研究进展（3）学科发展的重要理论和实践问题

恢复生态学形成与发展的历史不长，理论和方法上都有待于完善和成熟。

2.恢复生态学的研究进展制约学科发展的重要理论和实践问题，主要有：①生态系统恢复的不可确定性；②生态系统恢复要求综合考虑生态、经济和社会因素，但对时间、空间上存在异质性的生态系统而言，很难恢复到理想状态；③对生态系统退化程度和干扰因子很难概括出一些易测定、又能反映实质的具体指标；2.恢复生态学的研究进展④生态系统恢复和群落的自然演替是一个动态的过程，在研究实践中，对两者的区分常常很困难；⑤生态系统恢复的时间到底要持续多长，需要进行可重复的和长期的试验及观测，短时间尺度的研究不能准确回答这个问题；⑥生态系统恢复的机理还不清楚，尤其是重新引进当地消失的物种在恢复中的作用与角色还难以准确判断。

3.恢复生态学中涉及的几个重要概念（1）生态恢复美国自然资源委员会生态恢复是使一个生态系统恢复到较接近其受干扰前的状态（Cairns,1995）；Jordan（1995）生态恢复是使生态系统恢复到先前或历史上（自然的或非自然的）状态；Cairns（1995）生态恢复是使受损生态系统的结构和功能恢复到受干扰前状态的过程；3.恢复生态学中涉及的几个重要概念（1）生态恢复Egan（1996）生态恢复是重建某区域历史上曾有的植物和动物群落，而且保持生态系统和人类传统文化功能的持续性的过程（Hobbs&Norton，1996）。余作岳（1996）研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学。3.恢复生态学中涉及的几个重要概念（2）与生态恢复相关的术语①重建（rehabilitation）：去除干扰并使生态系统恢复原有的利用方式。②改良（reclamation）：改善环境条件以便使原有的生物生存，一般指原有景观彻底破坏后的恢复。③改进（enhancement）：对原有的受损系统进行重新的修复，以使系统某些结构与功能得以提高。3.恢复生态学中涉及的几个重要概念（2）与生态恢复相关的术语④修补（remedy）：修复部分受损的结构。⑤更新（renewal）：生态系统发育，即向新的水平或层次的演替。⑥再植（revegetation）：恢复生态系统的部分结构和功能，或恢复当地先前土地利用方式。二、恢复生态学的基本理论1.自我设计理论与人为设计理论2.生态学理论3.生态恢复理论1.自我设计与人为设计理论自我设计理论只要有足够的时间，随着时间的推移，退化生态系统将根据环境条件合理地实现自我组织并会最终改变其组分。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。该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可加快植被的恢复。1.自我与人为设计理论自我设计理论是在生态系统层次来考虑生态恢复，未考虑到缺乏种子库的情况，其恢复只能靠环境条件来决定生物群落。人为设计理论则是在个体或种群层次上考虑生态恢复，这种生态恢复的方向和结果可能是多种的。

2.生态学理论限制性因子原理热力学定律种群密度制约及分布格局原理生态适应性理论生态位原理演替理论植物入侵理论生物多样性原理缀块-廊道-基底理论2.生态学理论限制性因子原理：寻找生态系统恢复的关键因子热力学定律：确定生态系统能量流动特征种群密度制约及分布格局原理：确定物种的空间配置生态适应性理论：尽量采用土著种进行生态恢复生态位原理：合理安排生态系统中物种组成及其位置2.生态学理论演替理论：缩短恢复时间，极度退化的生态系统的恢复，演替理论可能不适用，但仍具有指导作用；植物入侵理论：物种种群的繁衍生物多样性原理：引进物种时注重生物的多样性，而生物多样性有利于恢复生态系统的稳定；缀块－廊道－基底理论：从景观层次考虑生境破碎化和整体土地利用方式。3.生态恢复理论（1）生态恢复的原则

退化生态系统的恢复与重建，要在遵循自然规律的基础上，根据“技术上适当、经济上可行、社会能够接受”的原则，使受损或退化生态系统重构或再生。自然法则社会经济技术原则美学原则三个方面3.生态恢复理论退化生态系统恢复和重建的原则主要是：①地域性原则首先需要考虑和遵循地域的生态环境本底和历史背景。3.生态恢复理论②生态学与系统学原则遵循生态学原则，要根据生态系统自身的演替规律和结构与功能统一规律，在恢复和重建过程中，分步骤分阶段，循序渐进。从生态系统的层次上展开，根据生物间及其与环境间的竞争、互惠等关系以及生态位和生物多样性原理，来构建生物群落，使生态系统的结构能实现物质循环和能量转化处于最大利用和最优循环状态，使恢复和重建的生态系统稳步、和谐和可持续发展。3.生态恢复理论③最小风险与效益最大原则重建工作在进行生态恢复和重建时，要认真研究被恢复对象的各种情况，做综合的分析评价和充分论证，将其风险降到最低限度。生态恢复往往需要高成本投入，在考虑经济承受能力的同时，要特别重视生态恢复的经济效益和收益周期，这是生态恢复十分现实的主要问题。保持最小风险并获得最大效益，是生态系统恢复和重建的重要目标之一，也是实现生态效益、经济效益和社会效益完美统一的必然要求。

3.生态恢复理论（2）生态恢复的机理依据生态学原理，通过一定的生物、生态及工程的技术和方法，人为地改变和消除生态系统退化的主导因子或过程，调整、配置和优化系统内部及其与外界的物质、能量和信息的流动过程及其时空秩序，使生态系统的结构、功能和生态学潜力成功地恢复乃至得以提高。3.生态恢复理论（2）生态恢复的机理在恢复和重建过程中，首先是建立和完善生产者亚系统（主要指植被），因为其生态功能是固定能量，驱动水分循环，带动营养物质循环。其次，就应设计和建立消费者亚系统、分解者亚系统，进而考虑小生境的多样性。余作岳等（1996）通过近40年的恢复试验研究，发现在热带季雨林恢复过程中，植物多样性导致了动物和微生物的多样性，多样性导致了群落的稳定性。

3.生态恢复理论退化生态系统恢复和重建的可能发展方向（Hobbs&Mooney，1993）：退化前状态持续退化保持原状恢复到一定状态后退化恢复到介于退化与人们可接受状态间的替代状态或恢复到理想状态（Hobbs&Mooney，1993）3.生态恢复理论3.生态恢复理论退化生态系统并不总是沿着一定的方向恢复，也可能在几个方向之间进行转化，达到复合稳定状态。

Hobbs&Norton（1996）提出了一个临界阈值理论。该理论假设，生态系统有4种可选择的稳定状态，状态1是未退化的，状态2和3是部分退化的，状态4是高度退化的。在不同干扰或同种干扰不同强度压力下，生态系统可从状态1退化到2或3；当去除胁迫时，生态系统又可从状态2和3恢复到状态1。但从状态2或3退化到状态4要超过一个临界阈值，反过来，要从状态4恢复到状态2或3时非常难，通常需要大量投入。（Hobbs&Norton，1996）3.生态恢复理论（3）生态恢复的标准

生态恢复和重建成功与否的判断标准，既是恢复生态学的重要理论问题，也是生态恢复的实践需要。Bradsaw（1987）提出，可用5个标准来判断生态恢复：①可持续性（可自然更新）。②不可侵入性（像自然群落一样能抵制入侵）。③生产力（与自然群落一样高）。④营养保持力。⑤具有生物间的相互作用。推荐参考书任海，彭少麟.恢复生态学导论.北京：科学出版社，2001.彭少麟.恢复生态学.北京：气象出版社，2007.第三节受损生态系统的修复一、受损海洋生态系统的修复二、受损河流生态系统的修复三、受损湖泊生态系统的修复一、受损海洋生态系统的修复1.海洋生态系统受损的主要方式及影响不合理的人为开发利用活动对海洋生态环境变化规律缺乏了解和认识生态环境管理和保护缺乏针对性和有效性一、受损海洋生态系统的修复1.海洋生态系统受损的主要方式及影响（1）海洋工程建设沿海地区大量侵占海岸带和海域，尤其是围填海工程、沿海城市化建设、各种海洋设施建设等，对海洋生态系统产生严重的影响和损害。一、受损海洋生态系统的修复1.海洋生态系统受损的主要方式及影响（1）海洋工程建设港口码头油气平台人工岛跨海路桥海岸防护海底采矿离岸排放海底管线局部海域生态功能造成严重损害造成海洋生境破碎和食物链破坏局部海域的“海洋荒漠”现象正常入海的淡水径流和泥沙减少一、受损海洋生态系统的修复1.海洋生态系统受损的主要方式及影响（2）过度捕捞每年从海洋捕捞和收获上亿吨的鱼、虾、贝、藻等海产品；大多数高等级的鱼类数量急剧下降，出现过度捕捞的局面；FAO的报告称，70%以上的海洋鱼类资源处于过度捕捞的状态；渔获物营养级下降；渔业对象为小型、中上层种类。0%10%20%30%40%50%FullyexploitedModeratelyexploitedOverexploitedDepletedRecoveringUndevelopedThestateofstocksin2006过度捕捞的概念过度捕捞（overfishing）：

指对资源种群的捕捞死亡率超过其自然生长率，从而降低种群产生最大持续产量长期能力的行为或现象。生物学过度捕捞（biologicaloverfishing）经济学过度捕捞（economicoverfishing）生长型过度捕捞（growthoverfishing）：

指鱼类尚未长到合理大小就被捕捞，从而限制了鱼群产生单位补充最大产量（MYR）的能力，最终导致总产量下降的现象。补充型过度捕捞（recruitoverfishing）：

是指由于对亲体（产卵群体）的捕捞压力过大，导致资源种群的繁殖能力下降，从而造成补充量不足的现象。生态系统过度捕捞（ecosystemoverfishing）：

指过度捕捞使生态系统的平衡被改变，大型捕食者的数量减小，小型饵料鱼的数量增加，导致生态系统中的物种向小型化发展，平均营养级降低的现象。沿食物网向下捕捞（fishingdownthefoodweb）过度捕捞对渔业产量和渔获物组成的影响对海洋传统渔业资源的过度捕捞海洋鱼类的捕捞量从上世纪80年代中后期开始已呈明显下降趋势，其中传统渔业对象渔获量的衰退最为突出。2006联合国粮农组织（FAO）的报告称，70%以上的海洋鱼类资源处于过度捕捞的状态。渔获物组成的变化

中上层鱼类为主底层渔获量下降顶级渔获物减少渔获物平均营养级下降大个体渔获物减少渔获物种类组成变化大兼捕兼捕（bycatch）：是渔业捕捞的伴生物，系指在对渔业对象的捕捞过程中捕获、抛弃或伤害其他海洋生物资源的行为或现象。兼捕量（含丢弃量）通常占到渔获物总量的25~40%世界海洋渔业的年丢弃物总量约为670万t，占总渔获量的8%容易受到兼捕的海洋生物：因繁殖或摄食活动而与渔捞对象同时出现在同一区域的种类（如海龟、海鸟、海洋哺乳类和鲨鳐类）营固、附着生活或行动缓慢的底栖生物（如珊瑚、海绵和海胆）一些受船舶抛弃物所吸引的海洋生物（如海鸟）易受兼捕影响的海洋生物：K选择物种（如海洋哺乳类）群居的无脊椎底栖动物（如珊瑚）种群小或者地理分布范围有限的物种（如特有种、濒危物种）兼捕的危害破坏海洋生物多样性：对濒危物种的生存产生重大威胁。对小种群的兼捕，会对该种群的稳定性造成强烈的负面影响。

废弃网具造成的连带性死亡也是兼捕的一种类型，常常也对海洋生物多样性构成威胁。影响海洋生物资源的恢复：对幼鱼的兼捕往往严重影响资源种群的补充量。

改变海洋生物行为和生境：兼捕丢弃物常常引起取食者的摄食行为改变，甚至造成局部海域海底缺氧而影响底栖生物定居。渔具、渔法对海底生境的破坏海底是结构高度复杂的复合体，为许多生活在海洋底层的生物提供了重要的栖息地、育婴场和避难所。但是……底拖网作业前底拖网作业后底拖网：底栖环境被破坏后的自然恢复过程是很缓慢的，每一次底拖网作业后至少需要数年的时间才能逐渐恢复。拖网不仅直接影响与其接触的目标（如对虾）和非目标生物（如珊瑚和海绵），更严重的是拖网像风暴一样干扰海床，卷起沉积物（包括有毒物质的再悬浮），造成海床自然条件发生变化，破坏底栖生物的生存环境，同时也干扰了支持生态系统功能的正常的海底生物地球化学过程，如碳固定、营养物质循环、碎屑分解作用和营养物质重新释放回到水层等过程。“炸鱼”或“毒鱼”大大小小的各种鱼类不可避免地受到伤害或死亡，更严重的是这些鱼类和其他海洋生物赖以生存、繁殖的环境也被破坏了。过度捕捞导致生态系统的结构、功能退化食物链结构的稳定性机制受到破坏。改变了群落中的种间关系。削弱了群落中原有优势种或关键种的地位或作用。破坏了海洋生态系统中的物理环境。持续的过度捕捞造成海洋生物种群不断变小，将引起种质退化，最终导致种群衰退和灭亡，使群落的物种多样性下降。一、受损海洋生态系统的修复1.海洋生态系统受损的主要方式及影响（3）海洋污染污染物负荷大大超过海洋的自净能力。近岸内湾有机质污染导致海区严重的富营养化，赤潮现象频繁发生。2008年污染海域分布示意图海区赤潮发生次数累计发生面积（平方公里）2007200820072008渤海

7

1

672

30黄海

512

6551578东海6047978712070南海10

8

49660合计8268

11610137382009年中国海洋环境质量公报长江口及其邻近海域是我国近海富营养化问题最为突出的海域.2000年以后长江口外每年都会发生数千平方公里的赤潮，赤潮优势种类包括骨条藻，东海原甲藻和米氏凯伦藻。我国海域环境污染问题日益突出。渔业水域环境污染和生态退化问题已经成为制约我国渔业可持续发展的“瓶颈”。渔业环境不断恶化与渔业产业发展的矛盾渔业资源衰退与人们对水产品需求的矛盾水产品质量安全与人们身体健康的矛盾目前在我国由渔业环境带来的矛盾主要表现在污染物对海洋生物的毒性效应污染除了会致鱼类死亡或使鱼类失去食用价值外，还会对渔业资源产生严重的中长期影响。对食物链的破坏中长期影响致畸、致突变作用对鱼类生殖影响污染致死亡质量安全一、受损海洋生态系统的修复1.海洋生态系统受损的主要方式及影响（4）海水养殖造成海洋资源枯竭和生态衰退占用产卵场、育肥场造成养殖生态系统失衡养殖污染捕捞杂幼鱼做饵料，缩短了食物链海藻养殖网箱养殖养殖水域的有机污染和富营养化由水产养殖引起的有机物和营养盐污染常常又被称为“自身污染”。污染来源：养殖动物排泄：如NH4+-N残饵、粪团沉降过程释放：大量溶解有机物海底沉积物释放：大量营养盐类养殖区的生境破坏或改变贝类养殖：滩涂贝类养殖：耙挖滩涂采收贝类，造成与底拖网破坏海底类似的生境损坏，对依赖滩涂生境生活的其他海洋生物造成影响。如广西北海海草场的衰退与贝类养殖有密切关系。筏式贝类养殖：养殖筏架改变了海区水流的速度和流向，阻碍或干扰了鱼类的洄游路径养殖贝类排出的大量粪和假粪（有报道称可高达摄食量的95%）在海底沉积，增加了沉积物数量，改变了沉积物成分，进而引起底栖动物种类减少，耐污、耐低氧的种类增加。过量的滤食性贝类养殖会导致水层浮游植物锐减，相应地造成浮游动物和植食性鱼类的减少。网箱养殖：网箱养殖也会改变养殖区的水文特征，干扰鱼类洄游，导致海底沉积物的增加。鱼类养殖所产生的残饵、粪团等沉积物的有机质含量极高，更容易造成养殖区底部缺氧，并释放出氨和硫化氢等有毒物质，对底层和水层的生物造成更严重的影响。海藻养殖：海藻养殖虽然常常有利于净化养殖海区的水质，但如果超过养殖环境容量，则会引起海域的贫营养化，导致浮游植物因营养盐不足而难以生长。海藻养殖过密也会遮蔽太阳光，造成养殖海藻下方的浮游植物和其他野生海洋植物因光照不足而衰亡。水产饵料与饲料海水鱼类和虾蟹类的养殖需要消耗大量的天然饵料和配合饲料。天然饵料（俗称小杂鱼）的饵料系数高（6~10）,残饵问题严重。配合饲料的饵料系数低（优质的为1.5~2），效率高，环境压力小。但也常常是病原体的携带者。饵料所带来的更严重的问题是，规模不断壮大的海水鱼类养殖业对小杂鱼和鳀鱼、沙丁鱼、鲱鱼等海洋中上层鱼类为主的饲料鱼的巨大需求给海洋生态系统带来巨大的压力。据FAO统计，饲料鱼的捕捞量已占全球渔业捕捞量的1/3，大多被加工成鱼粉和鱼油。国际上正在努力开展肉食性养殖鱼类的食性驯化研究和尝试，减少这些鱼类对鱼粉等动物性蛋白和鱼油的依赖。一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（1）海洋生境的修复①再造海洋植被或生境；②海岸带修复，预防海岸侵蚀；③围隔而自然恢复植被或生境；一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（1）海洋生境的修复④引进或再次引进关键的动物和植物种类；⑤重建构建海洋水文功能，河口湿地生态恢复，如恢复滨海湿地淡水供给；⑥严重污染区底质污染整治海藻场建设海藻场建设是向适宜的海域内湾投放石块，成型砼块，清理礁面(含适淹礁、暗礁)，清除海胆类敌害生物，为海藻着生创造适宜基质和环境。通过移栽大型海藻种藻，喷洒海藻孢子水等方法，促使海藻种子附着、生长，大量繁殖形成藻场。海藻场一般以1~2种大型海藻群落为支撑，并以主导海藻命名如铜藻场、巨藻场、马尾藻场等等。一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（2）渔业生物资源增殖修复渔业资源增殖(EnhancementofFisheryResources)，是用人工方法向天然水域中投放鱼、虾、贝、藻等水生生物幼体（或成体或卵等）以增加种群数量，改善和优化水域的渔业资源群落结构，从而达到增殖渔业资源、改善水域环境、保持生态平衡的行为（叶昌臣等，1993）。广义而言，还包括改善水域的生态环境、向特定水域投放某些装置（如附卵器、人工鱼礁等）以及野生种群的繁殖保护等间接增加水域种群资源量的措施。一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（2）渔业生物资源增殖修复人工放流放流增殖的对象应为：①经济价值高且易于进行苗种培育和放流的地方种群；②食物链级次较低、适应性较强的种类；③生活周期短、生长快的种类；④移动范围小的底栖性种类或回归性很强的种类。此外还要考虑到移入水域各生物种间的关系、原有饵料的基础以及各类饵料资源的充分利用等。移植驯化即将新的水产资源生物种群移入一定的水域，使其适应新的环境，自然定居繁殖，形成新的有捕捞价值的种群。如1948～1972年20多年间，前苏联共向400多个湖泊、水库、河流和内海移植了70多种鱼类,其中已经定居的有44种。移植饵料生物可提高水产资源的饵料量，是一种间接增殖水产资源的措施。一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（2）渔业生物资源增殖修复改善水域环境包括为鱼类产卵提供条件，及兴建过鱼设施、以维持洄游性鱼类的洄游通路等。一些在草上产卵的鱼类常由于湖泊、水库水位波动而不能正常繁殖。用树枝、棕皮、合成纤维扎制成把，在鱼类的繁殖期放置在产卵场所，可为亲鱼提供附卵基质,成为人工鱼巢。兴建闸坝常阻隔了鱼类的洄游通路，使之不能到产卵场繁殖、肥育场肥育和越冬场越冬；为此一些国家兴建了过鱼设施，对某些鱼类有一定的过鱼效果。此外，设置人工鱼礁除有诱集鱼类、提高捕捞效率的作用外，还为幼鱼创造了优良的栖息条件，也能起到增殖资源的作用。一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（2）渔业生物资源增殖修复水产生物苗种与亲体放流增殖场的建造与改良一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（3）遏制海洋污染开展“碧海行动”，改善海洋环境质量。严格控制陆源、海上污染源、海上流动污染源污染，遏制海洋环境恶化。一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（4）加强渔业科学管理进行养殖系统环境质量生态与优化，开展海水养殖清洁生产；退化天然渔场环境整治与生态修复；强制规定网目大小和捕鱼季节，严格执行禁渔休渔制度，控制破坏性渔业活动。有关捕捞限额、捕捞规格、禁渔区、禁渔期和水域环境保护等的法规，为保护鱼类和鱼类正常繁殖、发育的环境提供了条件，从而增加了补充量和保证最大补充量所需的亲体数量。一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（5）受污生态环境的生物修复利用生物的特性和机能修复环境海水养殖富营养化的治理过程中，江篱、紫菜、石莼等大型海藻是常有效的生物过滤器

我国3种主要海藻栽培状况海藻名称栽培面积（公顷）年产量（吨干品）年产值（万元）海带43944862829245630紫菜3421880380174752龙须菜1300015000090000NanaoNanao，ShantouMay，2008一、受损海洋生态系统的修复2.受损海洋生态系统的修复（6）加强海洋与渔业保护区建设加强海洋与渔业保护区建设是保护海洋生物多样性、渔业生物资源和防止海洋生态环境全面恶化的最有效途径之一。例子：“典型海湾生境与重要经济生物资源修复技术集成及示范”该项目针对我国海洋环境保护和海洋生物资源可持续利用的需要，以典型半封闭海湾辽东湾、荣成湾、象山港为研究海区，由中国科学院海洋研究所等7家科研院所和相关企事业单位，在污染物调查和环境容量评估、生境修复、生物资源修复和修复效果评估等方面开展了一系列研究工作。在污染物调查和环境容量评估方面，调查和评估了辽东湾、荣成湾和象山港海域的主要陆源污染物种类及其分布动态、重要生物资源及其数量分布，优化了相应水动力学模型，构建了环境容量模型；在生境修复方面，针对目标海湾生境特点，确定了相应的生物修复工具种和工程手段，构建了沙蚕-翅碱蓬-根系微生物、芦苇-根系微生物、贝-藻-鱼多元养殖、大叶藻(草)床、人工鱼(藻)礁、人工藻床、人工牡蛎床等7种生境修复模式和技术体系，规模化示范应用效果明显；在生物资源修复方面，优化了沙蚕、刺参、鼠尾藻等10种经济生物苗种规模化繁育技术，构建了沙蚕、刺参、鼠尾藻等11种经济生物资源修复模式与技术体系，为海湾生物资源修复提供了种苗基础和技术支撑；在修复效果评估方面，采用遗传评估、现场监测等方法，构建了辽东湾、荣成湾和象山港生境和资源修复效果评价技术。二、受损河流生态系统的修复1.河流生态系统受损的主要方式及影响（1）水利工程建设对河流生态系统的影响在各种水利工程中，对河流影响最显著的是拦河大坝。大坝修建后，河流的许多自然功能河过程都发生了改变。大坝以下的河流，实际上由自然生态系统变为受控的“半自然生态系统”。国家自然科学基金重大项目“大型水利工程对长江流域重要生物资源的长期生态学效应”开展了水利工程建设对河流生态系统影响相关的研究。二、受损河流生态系统的修复1.河流生态系统受损的主要方式及影响（2）农业活动对河流生态系统的影响最明显和最主要的有两个方面：①对河岸带和河流阶地上天然植被的开采，将其变为耕地；②现代农业使用的化肥和农药等有毒有害物质对河流水质的污染。二、受损河流生态系统的修复1.河流生态系统受损的主要方式及影响（3）城市化对河流生态系统的影响①城市化对水资源需求量的剧增与河流供给能力的矛盾；②城市污水排放与河流自净能力的矛盾；③流经城市内河段水环境的彻底改变。二、受损河流生态系统的修复2.受损河流生态系统的修复受损河流生态系统的修复方法与湖泊相近，但也有不同。①自然河流有许多通道、水库和浅滩，在修复时可考虑重建这些“附件”增加河流的境蜒度和河流的生境多样性及抗逆性；②可充分利用河滨或河岸水分和营养充分的特点，首先在这些环境中进行植被恢复，吸引各种动物在此栖息，进而向周围传播和扩展；③要从整个区域或大的景观层次上进行规划和治理。二、受损河流生态系统的修复2.受损河流生态系统的修复通常采用的方法主要有：（1）建立沿岸绿化带，加强植被的生态功能（2）人工清淤（3）控制污染源（4）科学调控河水流量和流速（5）加强渔业管理二、受损河流生态系统的修复2.受损河流生态系统的修复河流生态修复景观1河流生态修复景观2三、受损湖泊生态系统的修复1.湖泊生态系统的受损及原因（1）环境污染如酸雨造成的湖泊酸化、工业污染物排放、农药中有机或无机污染毒物（如重金属、DDT）等进入湖泊。（2）水利建设水利工程建设造成江湖的阻隔，阻碍了一些鱼类和水生生物的生态通道；更重要的是使湖泊的水文条件和物理状况发生变化。三、受损湖泊生态系统的修复1.湖泊生态系统的受损及原因（3）过度放养人工放养量过大，会使饵料生物中的大型植物特别是沉水植物群落衰退。沉水植物的生态功能是吸收大量的营养物质，抑制浮游藻类大量繁殖和生长，使水质清澈，被称之为“水草净化功能”。三、受损湖泊生态系统的修复1.湖泊生态系统的受损及原因（4）湖泊的富营养化湖泊水域富营养化的加速与人口的急剧增长关系密切，与不合理的养殖方式也有关。（5）外来种的侵入如凤眼莲（水葫芦），原产南美。

三、受损湖泊生态系统的修复2.受损湖泊生态系统的修复（1）受损湖泊生态系统修复的方法和技术①严禁围湖造地；②营造林地，提高湖泊周围整个流域的植被覆盖率，减少面源污染的危害，增强涵养水分的能力；③加大人为调控湖泊水位的力度，防止湖泊的干枯；④对于大量淤积的湖泊，清淤是有效的修复措施。三、受损湖泊生态系统的修复2.受损湖泊生态系统的修复（2）富营养化湖泊的修复方法①用工程方法分流或切断进入湖泊的点源污染，减少向湖泊中输入污染物和过多营养物质；②以改进农业耕作方式，减少化肥和农药施用量为基础的面源控制，减少湖泊营养物质的进入；③生物学和生态学的措施，即“生物操纵”。

第一节受损生态系统的特征第二节恢复生态学及其基本理论第三节受损生态系统的修复第四节生态工程与修复技术第八章受损海洋生态系统的修复第四节生态工程与修复技术一、生态工程的内涵二、生态工程的设计与应用三、植物修复技术四、植物修复技术在近海污染治理中的应用生态工程的产生有着历史背景和现实需求，它是在20世纪60年代全球生态危机爆发和人们寻求解决对策并对资源环境进行保护的背景下产生的。60年代以来，全球生态危机表现为人口激增、资源破坏、能源短缺、环境污染和粮食供应不足等，这些人类面临的共同问题在不同国家和地区表现不尽相同。西方发达国家面临的主要是由于高度的工业化和强烈集约型的农业经营带来的环境污染问题。在60年代末、70年代初，人们对改善环境的技术深信不疑，认为可以通过实现无废物目标来解决问题。然而，治理环境污染的人力、财力和物力是有限的。在发展中国家更是如此，此外，某种环境净化技术很可能将污染物从一种介质转移到另一种介质中去。因而，种种原因使得运用常规方法不能实现无污染目标。人们试图运用生态系统的某些功能，如生物净化功能以实现降低污染和保护资源的目标，这样产生了发达国家的生态工程研究。在发展中国家所面临的不单纯是环境污染问题，而是一种由于人口增长、资源破坏、生产不足和环境污染共同构成的综合症。不但需要保护资源和环境，更迫切地需要以有限的资源生产出足够的产品，供养日益增长的人口。现实条件使得发展中国家必须立足于本地资源和条件去寻求适合于自己的发展途径和技术，生态工程正提供了实现低耗、高效、无或少废生产适用技术的发展战略。一、生态工程的内涵1.生态工程的定义Odum（1962）：“由人类用少量的能源对环境进行的熟练操纵以控制那些主要是由自然能源驱动的系统”。Odum（1983）：“生态工程属于自组织的应用系统领域，是对自然的管理，是同自然合作最好的术语”。Mitsch（1989）：《生态工程》中，定义生态工程为“人类社会同自然环境合作进行的对双方都有理的设计”，“它是应用数量方法和我们的基本科学方法对自然环境进行设计的工程，它也是以生态系统的自我设计作为基本工具的”。Mitsch（1993）：“为了人类社会及其自然环境的利益，而对人类社会及其自然滑稽加以综合的而且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、建立和维持新的生态系统等一系列工程，如污水处理（水质改善）、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等，以期达到生态恢复、生物控制等目的”。Uhlmann（1992）：强调了生态工程的技术性，认为生态技术是用最小费用和对环境最小损害的具有生态系统管理意义的应用技术，并认为生态技术与生态工程师同义语。马世骏（1983）：“模拟生态系统原理而建成的生产工艺体系”。1984年给生态工程下了更为明确的定义。一、生态工程的内涵1.生态工程的定义★生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则，综合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。目标：在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。应用自然生态系统原理，通过与自然环境合作而进行的对人类社会和自然环境双方都有利的一种系统设计，强调建立在少花费、低能耗而有效地利用自然资源，以及环境友好型的生态工艺。一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（1）物种共生原理互惠共生与竞争抗生（“相生相克”）这种关系构成了生态系统的自我调节和负反馈机制一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（2）生态位原理空间、功能两层含义构成具有多种群的稳定而高效的生态系统生态位原理应用如何是评价和判断生态工程设计的重要内容一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（3）食物链原理物种关系的一种重要表现形式维持生态系统动态平衡，实现其功能物种共生原理，基础就是食物链和食物网理论设计的合理性，首先应体现在物种的食物关系上一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（4）物种多样性原理生物多样性促进系统稳定性系统能否稳定是衡量生态工程是否成功的重要指标一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（5）物种耐受性原理环境因子的相互补偿作用，物种耐受范围是变动的可通过对环境的适当满足来提高物种适应能力，实现整个设计的最优化该理论对于生态工程的设计很有指导意义一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（6）景观生态学原理以整个景观为对象，着重研究某一景观内自然资源和环境的异质性在生态工程设计中的意义，在于考虑具体设计方案时，要有区域尺度的概念。熵是不能再被转化做功的能量的总和的测定单位。熵的增加就意味着有效能量的减少，能量只能沿着一个方向——即耗散的方向——转化。比如我们烧掉一块煤，虽然燃烧过程中能量并没有消失，但我们却再也不能把同一块煤重新烧一次来做同样的功了。它告诉我们每当能量从一种状态转化到另一种状态时，我们会“得到一定的惩罚”。这个惩罚就是我们损失了能在将来用于做某种功的一定能量。这就是所谓的熵。一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（7）耗散结构原理一个开放系统的有序性，因系统向外界输出熵值的增加而趋于无序，要维持系统的有序性，必须有来自系统之外能量补充和物质输入。一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（7）耗散结构原理一是注重系统自身熵输出的功能潜力；二要注意系统外的输入能力，即可提供的能量和物质的成本。意义：要求考虑工程设计的效益平衡，清楚系统的熵增加与系统的输入实际效益比。一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（8）限制因子原理若能正确运用生态因子规律，可使不希望出现的生态现象得到抑制提高或改变其他因子，消除控制限制因子的作用。一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★（9）生态因子综合性原理综合性作用设计中应注意生态因子对生物的综合作用，尤其是主要（或关键）因子的动态变化对其他因子的影响。意义：在于要掌握生态因子作用强度和性质的可变性，减少系统内生态因子的相互颉抗，增强相互促进。一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★开展生态修复或促进资源的综合利用、环境的综合整治以及人类社会的持续发展，是生态工程的目的。上述各原理的核心是整体性、协调性、再生循环与高效益。

一、生态工程的内涵2.生态工程设计的生态学理论依据★例子：灵山岛生态修复工程规划人工鱼礁海藻场增殖放流生态环境改善二、生态工程的设计与应用生态工程的设计和其他工程的设计一样，是保证生态工程实施成功与提高工程效益的关键步骤和依据。在掌握了生态工程设计生态学原理的基础上，进一步确定生态工程的设计路线和具体步骤，是系统进行设计工作的重要途径。

二、生态工程的设计与应用1.生态工程设计的具体步骤（1）拟定目标生态工程的对象是自然－社会－经济复合生态系统。必须强调复合生态系统的整体协调目标，同时根据当地的条件，强化某个系统的目标。二、生态工程的设计与应用1.生态工程设计的具体步骤（2）背景调查①自然资源条件自然资源包括生物资源、土地资源、矿产资源和水资源等。②社会经济条件社会经济条件包括市场状况、劳动力及其知识水平和经济实力等。③生态环境条件生态环境条件包括气候条件、土壤条件和污染状况等。二、生态工程的设计与应用1.生态工程设计的具体步骤（3）模型分析与模拟根据拟定的目标和收集的数据，构建合适的数学模型。通过模型的运算，评价所选的模型类型和数据集是否合适。在模型和数据集合适的基础上，通过运算，找出关键组分和关键因子等。结合定性研究，评价和分析系统的整体行为特征和发展趋势，并进行综合评价。二、生态工程的设计与应用1.生态工程设计的具体步骤（4）工程可行性评价通过可行性评价和决策分析，可以为管理和政府部门提供在不同社会、经济和自然资源条件下实施的多条途径。使经济效益、生态效益和社会效益达到最大，复合生态系统稳定性和存活进化的机会最大，系统恶化的风险最小等。二、生态工程的设计与应用2.技术路线（1）建立互利共生网络着重调控系统内部结构和功能，进行优化组合，尽量充分利用空间、营养生态位，提高整体的综合效益。将平行的原本不相联结的种类通过食物链生态系统的联结、形成互利共生网络，可提高效率，促进物质的良性循环。如鱼鸭混养、稻田养鱼、基塘系统和贝藻混养系统等。

二、生态工程的设计与应用2.技术路线（2）延长食物链在一个生态系统或复合生态系统中的食物链（网）或生产流程中，增加一些环节，改变食物链与生产流程结构，此即称之为加环。二、生态工程的设计与应用2.技术路线（2）延长食物链根据加环的性质和功能，可以将它们归纳为4类：①生产环所加入的环，可使非经济产品或废物直接生产出为人利用的经济产品。如利用无毒有机废水进行水培蔬菜或花卉。②增益环所加入的环，虽不能直接生产出商品，但可加大或提高生产的效益。例如利用无毒的有机废水种植凤眼莲、浮萍等植物，处理与净化污水。二、生态工程的设计与应用2.技术路线（2）延长食物链③减耗环在食物链网中，每个环节都是上一营养级的消耗者，其中有些环节生产的产品对人无用，反而过度损耗上一营养级的资源，如农田害虫、鼠害等。如白菜套种三叶草抑制害虫。④复合环所加入的环，往往起到上述各环的多种功能。例如在林、农生态系统中引入蜜蜂；鱼塘养鸭；贝类养殖系统中加入藻类养殖等。

二、生态工程的设计与应用3.生态工程设计的应用太湖水污染治理生态工程二、生态工程的设计与应用3.生态工程设计的应用（1）太湖底泥生态疏浚湖泊底泥是太湖水生生态系统的重要组成部分，是湖泊营养物质循环的中心环节，是水土界面物质（物理、化学、生物的）活跃交换带。太湖底泥中富含的营养物是造成太湖水体富营养化并成为藻类爆发的营养盐重要来源之一。二、生态工程的设计与应用3.生态工程设计的应用（2）种植植物，达到美化环境，治理富营养化采用生物调控法，利用水上种植技术，在以富营养化为主体的污染水域水面种植粮食、蔬菜、花卉或绿色植物等各种适宜的植物。二、生态工程的设计与应用3.生态工程设计的应用（3）建立渔业生态工程，控制过度养殖，适度利用水体通过建立总量控制的渔业生态工程，网围养殖，经济效益高；在开发利用水体的同时，维护水资源的再生能力。二、生态工程的设计与应用3.生态工程设计的应用（4）建立环湖湿地保护带，实现持久的生态管理主要包括两大部分，一是湖岸湿地保护带工程；一是滨岸带高等水生植物恢复和调控工程。二、生态工程的设计与应用4.国外环境保护生态工程的应用环境保护及污染物控制防治领域的生态工程的研究和应用有很多，特别是对污水处理与湖泊、海湾的富营养化防治更为突出。

二、生态工程的设计与应用4.国外环境保护生态工程的应用美国的污水处理生态工程1968年开始，在北卡罗来纳州的摩洛赫得市研究应用河口区的池塘污水处理生态工程，特别是处理城市污水与海水混合水。20世纪70年代在佛罗里达州的Garimsville处试验和调查了种植柏树并使之成林的湿地，来处理水中的营养盐，使之循环并保护湿地的生态工程，结果去除了进入湿地污水中50%以上的有机质、营养盐和金属元素。在俄亥俄州研究和应用了种植蒲草为主的湿地生态系统用以处理煤矿所排含有硫化铁酸性废水的生态工程，处理后的废水的含铁量减少了50-60%，电导率和pH值均得到上升。二、生态工程的设计与应用4.国外环境保护生态工程的应用美国的污水处理生态工程在防止湖泊等水体富营养化方面，20世纪80年代初在伊利湖北部的河湖结合部和老妇河河口地区的湿地上，建立了生态工程试验基地，测试这些河湖交界湿地生态系统对陆地上与其下游湖泊间化学和水文的缓冲及净化作用，探索如何最有效设计其沿湖湿地。麻塞诸塞州建立了沼泽及盐滩的生态工程，处理陆上所来废水，防止海洋的富营养化，通过有机质矿化、沉积物的吸着、动植物的生产及消耗、化学物质的沉淀、挥发性物质转移至大气和与卤族元素的化合反应等，减少入海污染质。二、生态工程的设计与应用4.国外环境保护生态工程的应用丹麦自1972-1976年开始研究并试用Glums湖富营养化防治的生态工程，建立了生态模型，结果去除了进入湖中污水内90-98%的磷，1976-1981年又对该模型进行了修正和改进。瑞典污水处理的生态工程受到极大重视，为防治自20世纪60年代形成并日渐突出的湖泊和沿岸水体的富营养化问题，各城市分别应用机械、生物和化学三个步骤来处理污水，在20世纪80年代就为此类工程投资约5亿多美元，其中涉及到的污水处理生态工程包括利用污水作为肥料，用农田灌溉处理净化污水，建立许多温室，养殖多种水生植物，净化污水。二、生态工程的设计与应用4.国外环境保护生态工程的应用

荷兰在20世纪70年代起开始试验和调控小型湖泊生态系统的结构，增加直接摄食藻类和与藻类在阳光和营养方面有竞争的生物种类，以防治水体的富营养化。在一些居民区建立了若干生活污水处理生态工程，设置一些垂直分布的充气和厌气土壤滤器纵向组合，并建立了营养盐流动的数学模型。二、生态工程的设计与应用5.我国环境保护生态工程的应用1）无（或少）废工艺系统

主要用于内环境的治理，如：在工厂和工业城市中的废物再生和利用系统，将废热源再利用，及工厂废水的净化再循环，达到无污染或少污染。2）分层多级利用废物生态工程

使生产过程中的每一级生产过程的废物都变为另一级生产过程的原料，且各环节比量合适，使所有废物均被充分利用，如：一些家畜饲养场所产生的粪便，配合沼气发酵、沼液无土栽培青绿饲料和蔬菜，沼渣再制混合饲料等几项生产项目和工艺组合；浒苔的无害化综合利用。3）复合生态系统内的废物循环和再生系统例如桑基鱼塘式的生态工程。二、生态工程的设计与应用5.我国环境保护生态工程的应用4）污水自净与利用生态工程污水灌溉是利用土壤生态系统的自净能力，既净化了生活污水，又利用了其中的营养元素作为肥料，在干旱、半干旱地区，对缓解缺水矛盾有重要意义。利用生活污水养鱼，使污水中的营养盐和有机物作为饵料肥料，促进了水产品的增产并处理净化了污水。二、生态工程的设计与应用5.我国环境保护生态工程的应用5）城乡结合的生态工程在一定区域内，应用不同生产系统分层多级利用废物，如城市粪便、垃圾、家禽家畜饲养场粪便等制作沼气，再用作农田肥料或鱼塘养鱼饲料或肥料；食品及轻工工厂废物用作畜牧、水产养殖饲料，其废物在作农田肥料；一些废旧物资的回收、再生与利用。三、植物修复技术有毒有害固体废物填埋过程中的泄露工业生产中有毒有害物质释放农业生产中大量化肥农药施用生活垃圾的堆放大气、土壤、水的污染污染物饮用水土壤-植物系统食物链进入人体合理的环境治理技术环境治理技术化学修复技术物理修复技术生物修复技术微生物修复技术植物修复技术生物修复技术的优点污染物在原地被降解消除修复时间短就地处理,操作方便,对周围环境干扰小成本较低,仅是传统的物理和化学方法的30%-50%不产生二次污染,遗留问题少植物修复内涵水体污染治理中的应用土壤污染治理中的应用发展前景植物修复技术以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础,利用植物及其共存微生物体系清除环境中的污染物的一门环境污染治理技术。目前基本成熟的植物修复技术植物萃取技术根际过滤技术

植物固定技术植物刺激技术植物降解技术三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（1）植物萃取技术指金属积累植物或超积累植物将土壤中的金属萃取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上枝条部位的技术。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（1）植物萃取技术适合于植物萃取的理想植物应该具有如下特点：①植物可收割部位必须能忍耐和积累高浓度的污染物；②植物在野外条件下生长速度快、生长周期短、生物量高、个体高大、向上垂直生长以利于机械化作业等；③植物对农业措施如施肥等能产生积极的反应。因为只有这样才能反复种植，多次收割。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（1）植物萃取技术常用植物包括各种野生的超积累植物、某些高产的农作物如芸苔属植物（印度芥菜）、油菜和工业用的大麻等。

三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（2）根际过滤技术指利用超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属的技术。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（2）根际过滤技术适用于根系过滤技术的植物，必须有较大的根系生物量，最好是须根植物。常用的植物：各种耐盐的野草如弗吉尼亚盐角草、盐地鼠尾粟、杂交杨树、印度芥菜、向日葵及各种水生植物如宽叶香蒲等。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（2）根际过滤技术主要用来处理：石油天然气生产过程中产生的废水含放射性污染物质的废水含重金属的各种废水富含其他污染物（如氮、磷、钾）的废水三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（3）植物固定技术指利用超积累植物或耐重金属植物降低金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性的技术。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（3）植物固定技术适用于固化污染土壤的理想植物：能忍耐高含量污染物、根系发达的多年生绿叶植物。这些植物通过根吸收、沉淀或还原作用可使污染物（如金属）惰性化。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（3）植物固定技术对废弃场地重金属污染物和放射性核素污染物固定尤为重要，原地固定这两类污染物是上策，可显著降低风险性。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（4）植物刺激技术（植物辅助生物修复技术）指通过根圈范围内植物的活动刺激微生物的生物降解的植物修复过程。根圈的植物修复可增加土壤有机质含量、细菌数量和菌根真菌数量。反过来，这些因子又有利于土壤中有机化合物的降解。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（4）植物刺激技术（植物辅助生物修复技术）桑树、桑橙树和苹果树被人们用来刺激能降解多氯联苯和多环芬烃的微生物生长，他们的根际产物包括黄酮类化合物和氧杂萘邻酮。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（5）植物转化技术指通过植物新陈代谢作用降解环境污染物的过程。植物转化取决于污染物从土壤和水体中的直接吸收和在植物器官中新陈代谢物的积累。三、植物修复技术1.植物修复技术的类型★（5）植物转化技术目前主要的应用领域：石化产品污染地和贮藏地武器弹药废弃物燃料溢出物氯化溶剂垃圾掩埋中的淋滤物农用化合物（杀虫剂和化肥）三、植物修复技术2.植物修复技术的应用（1）环境中重金属的去除植物具有生物量大且易于后处理的优势，因此利用植物对金属污染位点进行修复是解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。植物固定、植物转化、萃取等是去除环境中金属离子的有效技术。三、植物修复技术2.植物修复技术的应用（2）环境中有机物的去除传统的有机污染物的生物修复是用微生物来完成的，与微生物修复相比，植物修复更适用于现场修复。通过植物萃取、转化和辅助修复等技术，可去除环境中的有机污染物。植物从土壤中直接吸收有机物，然后将没有毒性的代谢中间体存储在植物组织中，这是植物去除环境中中等亲水性有机污染物的一个重要机制。三、植物修复技术2.植物修复技术的应用（3）环境中放射性核素的去除目前已有的技术需将污染土壤从污染位点转移，然后用分散剂和螯合剂进行处理。土壤的转移需要很大的设备，处理费时费钱并且很困难，因此目前很少用于处理大面积低浓度的放射性核素污染。植物可从污染土壤中吸收并积累大量的放射性核素。如核电站附近有多种能大量吸收137Cs和90Sr的植物；桉树苗一个月可去除土壤中31.0%137Cs和11.3%90Sr。植物修复技术在环境治理中的应用根际过滤清除废水中的污染物植物降解、