《环境修复工程》课件-第7章污染土壤的生态修复工程

第7章污染土壤的生态

修复工程

环境修复工程2026/9/170:01

生态工程概述7.1生态工程修复7.2生态围隔阻控工程7,3环境修复工程第7章污染土壤的生态修复工程

目录7.1生态工程概述

生态工程（EcologyEngineering）与生态技术（Ecotechnology）是近年来新兴的一门着眼于生态系统持续发展能力的整合工程和技术。他根据整体、协调、循环、再生的生态学原理进行系统设计、规划和调控人工生态系统的结构要素、工艺流程、信息反馈关系及控制机构，从而在系统范围内获取高的经济和生态效益。生态工程强调资源的综合利用、技术的系统组合、学科的边缘交叉和产业的横向结合，可以说其是一门新兴的多学科渗透的边缘学科和综合工程。生态工程迄今仅有30余年的发展历史，但已受到国际很多环保、农业、城建等方面学者、决策者和应用者的重视。2026/9/170:01环境修复工程第3页第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第4页7.1.1生态工程的概念生态工程的概念是著名生态学家H.T.Odum和我国著名生态学家马世俊教授于20世纪60年代及70年代提出的。H.T.Odum教授将生态工程定义为“为了控制系统，人类应用主要来自自然的能源作为辅助能对环境的控制”。

马世骏教授定义生态工程为“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，结合系统最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。他可以是纵向的层次结构，也可以发展为几个纵向工艺链锁横向联系而成的网状工程系统”。20世纪80年代，欧州的Uhfmann等人提出了生态工艺技术（Ecologicaltechnology）概念，将他作为生态工程的同义语，并定义为“在环境管理方面，根据对生态学的深入了解，化最小代价的措施，对环境的损害又是最小的一些技术”。第7章污染土壤的生态修复工程

虽然东西方各家对生态工程或生态技术所下定义的内涵具有相通的实质，但各自的侧重点不同。西方生态工程理论强调自然生态恢复，强调环境效益和自然调控，生态工程设计原则强调自然和生态系统的自我设计(Self-design)能力；中国生态工程则强调人工生态建设，人的介入和参与作用往往超过系统的自维能力；强调追求经济和生态效益的统一及人的主动创造与建设，被认为是发展中国家可持续建设方法论的基础。西方的生态工程投入很少人力，主要投入一些石化能，经济投入小，系统结构简单，多样性低，不要求实现商品价值，不把物质循环利用作为特别目的，只求社会效益和生态效益，如达到污染控制、自然保护目的;中国的生态工程则投入大量人力和人工能，经济投入较高，系统结构设计复杂多样，特别重视物质循环和资源的充分利用，要求达到生态、经济、社会三大效益。2026/9/170:01环境修复工程第5页第7章污染土壤的生态修复工程

7.1.2生态工程的特点

生态工程与典型的高新技术相比，只是利用自然界现有的物种、现有的生态系统结构和功能，遵循生态工程原理和方法，经过合理的设计与调控，来满足人类生态保护和发展经济需求的技术。其特点主要体现在下面几点：1）研究和处理对象的整体性

生态工程研究和处理的对象不仅是系统中的某一成分，如某污染物或生物，而主要是按照生态系统的内部相关性（即系统中各成分间相互联系、相互依存、相生相克、互为因果形成统一的有机整体）和外部相关性（即与系统外的周围环境进行物质、能量、信息的交换），来研究作为一个有机整体的生态系统或社会—经济—自然复合生态系统；2）目的和目标的多元化

生态工程不仅防治污染、保护和改善生态环境，而且要同步取得经济和社会效益；生态工程在生产过程中可最大限度回收、回用物质和能源，对不能回收的废物(污染物)通过再生予以利用，变废为宝，促使良性循环，故在生产过程中是无废或少废，也就是无污染或少污染，而不是将污染物质从一个介质转移至另一介质，从一处转移至另一处，因此他不仅对局部环境，且对区域以至更大范围的环境保护与治理是极有利的；2026/9/170:01环境修复工程第6页第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第7页3）以自我组织和调控为基础

人为调控只作为提供生态系统中某些成分(如生物或环境某些因子)匹配的选择机会，其余的则由生态系统本身的自我组织和自我调节来完成。自我组织是一个生态系统中在无外因控制下，其本身有转变无序为有序，维持相对动态稳态的能力。自我调控是自我组织的一种机制，当强制函数(如污染或其他物质和能量的输入或输出量)发生变化，或生态系统受到干扰时，生态系统本身，主要通过反馈机制，抗干扰和维持其相对稳定的生态系统结构和功能；4)从自然界获取主要资源和能源

生态工程的“设备”主要是自然界提供的，大部分不需人为制造或高昂代价购买，故投资比环境工程相对低廉。以太阳能为主要能源，使生态工程仅需少量、甚至无需化石燃料或电力作为辅助能，这不仅节约了运转费用，并且可减少或避免因处理污染所需动力产生的污染；但是他受自然影响较大，如在严寒之际，许多生物净化及生产效率较低，甚至难以进行。第7章污染土壤的生态修复工程

7.1.3生态工程的主要应用类型（1）生态恢复

生态恢复(EcologicalRestoration)是相对于生态破坏而言的，就是要恢复被破坏了的生态系统的合理的结构、高效的功能和协调的关系。具体的讲就是从生态和社会需求出发，恢复生态系统的合理结构和功能，实现所期望达到的生态-社会-经济效益，通过对系统物理、化学、生物甚至社会文化要素的控制，带动生态系统的恢复过程，达到系统的自维持状态。

生态恢复并不意味着在所有场合下恢复到原有生态系统状态，这没有必要也不可能，其本质是恢复系统的必要功能并实现系统自维持。如在荒山、荒坡、滩涂、沙地、湿地及矿山废弃地等未被利用的退化生态系统，根据当地生态条件，利用生态工程与技术恢复植被，发展草业、牧业或林业，恢复其生态服务功能及经济效益。2026/9/170:01环境修复工程第8页第7章污染土壤的生态修复工程

（2）生态农业

生态农业(Ecologicalagriculture)，即利用生态学原理，依据生态系统内物质循环和能量转化的基本规律建立的一种农业生产方式。其生产结构是农、林、牧、副、渔多种经营联合体，使初级生产者农作物的产物能沿食物链的各营养级进行多层次利用，以发挥各种资源的经济效益。生态农业强调利用生物防治技术和综合控制技术防治农作物病虫害，尽量减少农用化学品的使用。以减少污染达到最大限度地保护土地资源、水资源和能源的基础上，获取高产的目的。图7-1是某一生态农业的物质循环途径示意图，从图中我们可以看到营养物质以肥料、饲料、粪便、浆液、污泥等形态在庄稼地、沼气厂、鸭场和养鱼塘、污泥贮留池等几个单元间得以转化循环利用。2026/9/170:01环境修复工程第9页第7章污染土壤的生态修复工程

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（3）生态工业

生态工业(Ecologicalindustry)，既仿照自然界的生态过程物质循环模式来规划工业生产系统生产的一种工业模式。在生态工业系统中各生产过程不是孤立的，而是通过物料流、能量流和信息流相互联系，一级生产过程的废物可作为另一级生产过程的原料加以利用。生态工业追求的是系统内各生产过程从原料、中间产物、废物到产品的物质循环，达到能源、资源和资金的最优利用及最小环境影响。如粪便发酵产生沼气提供绿色能源，沼液用来无土栽培青绿饲料或蔬菜，沼渣再制混合饲料等多种生产项目及工艺结合；既分层多级处理了废物，又可获得可观的综合效益。建立无（少）废工艺系统：进行工业系统的内环境治理，如新建工厂、工业项目和工业园区要加强无污染工艺设计，建立废物再生利用系统。包括废热的再利用、废渣的资源化、废水的净化和再生循环利用等，达到无废或少废，即无污染或少污染。如许多造纸企业采用生态工业的理念实现了生产的闭路循环（如图7-2）。2026/9/170:01环境修复工程第11页第7章污染土壤的生态修复工程

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(4)废弃物资源与能源化综合利用的生态工程

生活垃圾(Householdgarbage)等固体废弃物的土地填埋法处理不仅会消耗大量的土地，还会在处理过程中产生垃圾渗滤液的棘手问题。因此，可对城市垃圾进行减量化、无害化、资源化和产业化处理。，既可减少环境污染，又可增加产值。如将垃圾进行分选收集实现资源化再利用，废纸进入造纸工业再循环，废金属和废玻璃通过金属工业和玻璃工业实现再利用；将生活垃圾中有机部分和人畜粪便通过堆肥腐化生产成优质生态复合肥；利用畜禽粪便与田间秸秆养殖食用菌后，再培养蚯蚓,蚓粪残渣再作为肥料还田；蔗渣、玉米芯等废弃生物质可用于生产纸、纤维板、糠醛、木糖醇、木质素磺酸钠等。各类食品工业的废弃物可经深层利用和循环再生，为社会提供饲料、燃料、肥料和工业原料。2026/9/170:01环境修复工程第13页第7章污染土壤的生态修复工程

（5）生态建筑及生态城镇建设

充分利用本地生态资源，建设能耗低、绿量高、废弃物就地资源化的方便、舒适、和谐、经济的生态住宅、生态小区和生态城镇，这样的生态建筑要同时满足包括对健康、自然保护、物质循环及生境改善4方面的要求。所用建材、室内装饰、服务设施、建筑结构要对居住者或使用者的生境健康及所在环境的健康无害而有利，使人居其中方便、舒适，有利于人的身心健康。保温、隔热效率高，通风采光好，所用设施在运转中消耗动力少，节能、节水，尽可能应用再生能源和动力，如太阳能、风能、生物质能，垃圾及污水可就地处理与利用，其中有机质和营养盐在庭院内和附近的园艺农业中能方便、完全利用，形成良性循环。其中的植物及绿化区要尽可能靠近建筑，屋顶及外墙尽可能绿化，以增加绿化面积和量，不仅便于生活废水、废渣的就地净化与利用，而且有利于美化环境及改善小气候。选址要按生态学原则，人与包括生物群落在内的自然环境要实现和谐、互利共生。2026/9/170:01环境修复工程第14页第7章污染土壤的生态修复工程

（6）流域和区域的生态治理与开发的生态工程

流域的生态治理与开发是在现有资源基础上，通过低耗、高效和持续地利用流域内的自然资源，如将治坡、治沟、修梯田与发展草业、牧业、林业等相结合，来实现农村经济向集约型经济的转变。目前我国正进行的三北、长江中上游防护林生态工程是当今世界上面积最大的流域治理与利用的生态工程。

在良好的自然和半自然生态系统区域开发生态旅游，促进区域生态、经济和社会的全面发展。生态旅游不消耗和破坏当地的自然旅游资源(山、川、湖、海、森林、草原、农田等自然环境和名胜古迹、历史文化、当地民俗风情等人文环境)，旅游基础设施尽量生态化，并与自然环境相协调；生态旅游不仅由于旅游收入可增加当地经济收入，而且可引导吸纳海内外游客，招引国内外投资，并作为催化剂融合多种产业，独特的旅游产品将具有强烈的市场吸引力和产业开发的凝聚力，能够促进当地经济发展。2026/9/170:01环境修复工程第15页第7章污染土壤的生态修复工程

7.2生态工程修复

7.2.1生态工程修复概述

生态修复(Ecologicalremediation)是指在特定的区域和流域内，依靠生态系统本身的自组织或自调控能力作用，或依靠生态系统本身的自组织和调控能力与人工调控能力的共同作用，使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态。生态修复的基本原理是通过生物、生态、工程的技术和方法，人为的改变和切断生态系统退化的主导因子或过程，调整、配置优化系统内部及外界的物质，能量和信息等流动过程和时空次序，使生态系统的结构、功能和生态潜力尽快成功地恢复到一定的或原有的乃至更高的水平。

从外延上看，生态修复是应用生态系统自组织和自调节能力对环境或生态系统本身进行修复，可以从四个层面理解：

第一个层面是污染环境的修复，即传统的环境生态修复工程，通过生态系统自组织和自调节能力来修复污染环境的概念，并通过选择特殊植物和微生物，人工辅助建造生态系统来降解污染物。2026/9/170:01环境修复工程第16页第7章污染土壤的生态修复工程

第二个层面是大规模人为扰动和破坏生态系统（非污染生态系统）的修复。

第三个层面是大规模农林牧业生产活动破坏的森林和草地生态系统的修复，即人口密集农牧业区的生态修复，相当于生态建设工程。

第四个层面是小规模人类活动或完全由于自然原因（森林火灾、雪线上升等）造成的退化生态系统的修复，即人口分布稀少地区的生态自我修复。

正在实施的水土保持生态修复工程及重要水源保护地、生态保护区的封禁管护均属于这一范畴。2026/9/170:01环境修复工程第17页第7章污染土壤的生态修复工程

生态修复的理论基础是恢复生态学。恢复生态学是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学科。由于研究对象是那些在自然灾变和人类活动压力条件下受到破坏的自然生态系统的恢复和重建问题，这个过程是相当综合的和在生态系统层次上进行的，具有十分强烈的应用背景和发展前景，有很大的人为促进因素，因而恢复生态学在一定意义上可以说是一门生态工程学。生态工程则是应用生态系统中物种共生与循环再生原理，结合系统工程的最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。作为一种有效地工程手段，生态工程已经在诸如农业、林业、生态恢复的开发及废水处理等方面取得了显著的效果，并显示了其在解决人类面临的生态问题方面的重要性。因此，运用生态工程技术对受损环境或生态系统进行修复已经得到原来越广泛的应用2026/9/170:01环境修复工程第18页第7章污染土壤的生态修复工程

7.2.2生态工程修复原理与内容1.生态修复的基本原理

生态修复是在遵循自然规律的基础上，通过人类的作用，将生态工程学原理应用于受害或退化生态系统或环境的，使其重新获得并有益于人类生存与生活的生态系统的恢复、重建和改造过程，最终达到系统的自我维持（Self-maintenance）。生态工程原理是实施生态工程修复的重要理论基础。由于生态工程涉及生态学、生物学、工程学、环境科学、经济和社会等领域，原理众多（图7-3）。我国学者在系统生态学理论的基础上，吸收了中国传统哲学中有益的部分，根据我国朴素的生态工程实践经验，把生态工程原理总结为整体、协调、自生、再生循环等基本原理，主要包括以下一些基本原理：2026/9/170:01环境修复工程第19页第7章污染土壤的生态修复工程

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（1）整体论原理

生态工程修复的对象是作为有机整体的社会—经济—自然复合生态系统，或是由异质性生态系统组成的、比生态系统更高层次水平的景观。这个系统是由其中生存的各种生物有机体和其非生物的物理、化学成分相互联系、相互作用、相生相克、互为因果地组成的一个网络系统。

任何一个生态系统都是由生物系统和环境系统共同组成的，系统子系统之间或各成分之间，通过能流、物质流、信息流而有机地联系起来，形成一个具有特定功能的、统一的、有机的整体。

因此，运用生态工程技术对受损生态系统进行修复必须以整体观为指导，在系统水平上研究，通过整体调控，统一协调与维护当前与长远、局部与整体、开发利用与环境和自然资源之间的和谐关系，以保障生态平衡和生态系统的相对稳定性。2026/9/170:01环境修复工程第21页第7章污染土壤的生态修复工程

（2）协调与平衡原理

生态系统是长期发展的结果，各组分通过相生相克、转化、补偿、反馈等相互作用，结构与功能达到协调，而处于相对稳定态，具有相对稳定和协调的结构与功能。生态平衡就整体而言包括结构平衡、功能平衡和收支平衡。结构平衡维护与保障系统内物质的正常循环畅通。功能平衡维持了系统内各组分成的代谢过程和系统与外部环境物质交换及循环关系的正常运行。收支平衡防止了生态系统的资源萧条和生态衰竭或生态停滞。任何一个超越生态系统调节能力的外来干扰，由于破坏系统结构之间、功能之间或结构与功能之间的协调和平衡，导致生态系统的原有性质及整体功能的破坏，引起生态系统的退化。因此，在运用生态工程进行修复时，通过调整并协调系统内部结构、功能和收支平衡，改善与加速生态系统中物质的迁移、转化、循环、输出，建立一个结构、功能协调和平衡的生态系统，从而恢复、重建或改造一个在一定时期内达到相对稳定和自我维持的系统。2026/9/170:01环境修复工程第22页第7章污染土壤的生态修复工程

（3）自生原理

包括自我组织、自我优化、自我调节、自我再生、自我繁殖和自我设计等一系列机制。

自生作用是生态系统与机械系统的重要区别之一。生态系统的自生作用维护系统相对稳定的结构、功能及动态，在自我稳定中达到可持续发展。其中，自然生态系统的自我设计能力是生态工程或生态技术中最主要的基本原理之一。自我组织和设计是系统通过反馈作用，依照最小能耗原理，不借助外力形成自身具有充分组织性的有序结构和生态过程，一方面，系统通过自身设计很好地适应周围环境、另一方面，系统也能通过自身的作用使周围的环境变得更为适宜。

自我优化是具有自组织能力的生态系统，在发育过程中，向能耗最小、功率最大、资源分配和反馈作用分配最佳的方向进化的过程。2026/9/170:01环境修复工程第23页第7章污染土壤的生态修复工程

自我维持是指生态系统是一个能够直接或间接依赖太阳能的自我维持系统。自我调节是属于自组织的稳态机制。系统本身通过反馈机制，自动调节内部结构（质和量）及相关功能，维护生态系统的相对稳定性和有序性，达到完善生态系统整体结构和功能的目的。自我调节能在有利的条件和时期加速生态系统的发展，同时在不利时也可避免受害，得到最大限度的自我保扩。在一个生态系统工程修复过程中，人类干预仅是提供系统中—些组分间相互匹配的机会，对生态系统自组织过程的干涉或管理保证其演替的方向，其他过程可以通过系统的自我组织、自我优化、自我调节、自我再生、自我繁殖和自我设计来完成，以便使修复的生态系统和他的结构与功能维持可持续性。2026/9/170:01环境修复工程第24页第7章污染土壤的生态修复工程

（4）物质循环再生原理

物质在各类生态系统中、生态系统间的小循环和在生物圈中的生物地球化学大循环，是维持地球上众多生命存在的基础。这种循环过程通过食物链关系周而复始地循环，维持生态系统地正常运转。在生物圈中，各种物质在地球上生物与非生物之间，在土壤岩石圈、水圈、大气圈之间迁移循环运转，使可再生资源取之不尽，用之不竭。从物质生产和生命再生角度来看．每次物质循环的每个环节都是为物质生产或生命再生提供机会，促进循环就可更多发挥物质生产潜力，提供生物生长繁衍的条件。生态工程修复退化生态系统时，通过采取适当措施，调整退化系统物质循环运转的各个环节及途径，增加或减少循环运动中不足或多余的物质，协调循环中各环节之间的关系，为物质生产和生物再生提供更多机会，促进退化生态系统的良性发展。2026/9/170:01环境修复工程第25页第7章污染土壤的生态修复工程

（5）分层多级利用原理

在生态系统中，一个代谢生产过程中输出的物质是后续代谢生产过程的原料，由于各个环节结构合理，物质输入输出比例协调合适，使前一个代谢环节的输出物质正好全部为后续代谢环节所充分利用，通过食物链联结成一网络，最终增加了产品与总产量，而且节约了原料、时间和空间，形成高产、低耗、高效、优质、持续的生产。这种多层分级利用模式是自然生态系统中各个成分或环节在长期协同进化互利共生的结果，也是自然生态系统自我维持与持续发展的方式。因此，物质分层多级利用是生态系统内耗最省、物质利用最充分、工序组合最佳、最优工艺设计的基础。在生态工程修复技术中应当遵循、模拟和应用这一原理和模式。2026/9/170:01环境修复工程第26页第7章污染土壤的生态修复工程

（6）物种互利共生原理

一个完整的生态系统中，生物之间存在着复杂的相互关系。从性质上，生物之间的关系可分为共生与抗生两大类。共生是互利的，即一种生物对另一种生物有利；抗生则是一种生物对另一种生物有害。生物之间的这种关系是以食物、空间等资源为核心的，在长期进化过程中得以发展和固定。在生态工程修复中，应正确选择匹配生物物种，充分利用物种间的互利共生关系，使生物复合群落“共存共荣”，达到生态系统健康发展的目的。（7）生态位原理

生态系统中每一种生物都占据利用或适应了一定的空间，称为生物的生态位，其大小反映了物种种群的遗传和生物生态学特征。生态位是各种生态因子的综合，包括了水平空间、垂直空间和地下根系的生态位。在生态工程修复、调控过程中，应考虑不同物种的生态位特征，提供他们适宜的生态位，构成一个多样化的、稳定高效的生态系统。合理运用生态位原理，不仅是物种引种、配置的关键．而且是使有限资源合理利用，生态系统的转化固定效率增加，资源减少浪费，提高生态系统效率的关键。2026/9/170:01环境修复工程第27页第7章污染土壤的生态修复工程

（8）物种多样性原理

物种多样性高，系统的自我调节能力强，系统也就越稳定，具有较强的抵抗力。复杂的生态系统通常是最稳定。其主要特征就是生物组成种类繁多而均衡，食物网纵横交织，从而保证系统具有很强的自组织能力。相反，处于演替初级阶段或退化的生态系统，由于生物种类单一，其稳定性就差。物种多样性是生态系统退化研究及生态管理的主要原理之一。在生态工程修复过程中，应充分考虑生物群落的多样性问题，以提高和改善退化生态系统的稳定性和自我调节能力。（9）主导因子原理

组成环境的生态因子都是生物所必需的。但在一定条件下，对生物起作用的诸多因子中，其中必有一个或两个是对生物起决定性作用的生态因子，称为主导因子。主导因子发生变化会引起其他因子也发生相应变化。在生态工程修复过程中，对于不同的区域、不同的系统，采取的修复措施是不同的。需要对特定的环境条件有深刻的分析，确定关键的主导生态因子，根据特定区域的气候和资源等物质条件，因势利导、因地制宜，才能达到事半功倍的效果。2026/9/170:01环境修复工程第28页第7章污染土壤的生态修复工程

（10）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。如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很窄，而且这种因子又易于变化，那么这种因子就很可能是一种限制因子。限制因子原理指出各种生态因子对生物来说并非同等重要，首先应该关注那些影响生物生存和发展的限制因子。由干因子之间的相互作用，某些因子的不足，可以内其他因子来部分地代替．或其他因子的充足可以提高成为限制因子的利用率，从而缓解限制作用。在运用生态工程进行修复时，限制因子往往决定着修复过程的成败和速度，不同的修复阶段，限制因子是不同的。因此，修复工作必须根据不同的限制因子和不同的时期分阶段进行。2026/9/170:01环境修复工程第29页第7章污染土壤的生态修复工程

（11）物种耐性原理

生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间就是生物对这种生态因子的耐受范围，其中包括最适生存区。任何接近或超过耐性下限或耐性上限的因子都称为限制因子。任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时，都会影响该种生物的生存和分布。因此，只有在一定的耐受范围内，生物种类才能生存。对某种元素而言，在耐受范围内有一个最适浓度称之偏好浓度，在该浓度下生物代谢过程的速度最快，当浓度低于耐受下限或高于耐受上限时，有机体由于该元素的缺乏或过量而死亡。最小因子定律也是与物种生存密切相关的。该定律认为、只有所有关键元素都达到足够的数量时。植物才能正常生长，生长速度受浓度最低的关键元素的限制。这就是说，只要有一个关键元素没有达到足够的数量，生物生长就会停滞。耐性定律和最小因子定律对退化生态系统修复中的物种选定和生境改良均具有重要意义，通常，在极度退化生态系统修复的早期阶段均选择对生境因子忍耐区间很大的植物种作为先锋种，并分析生境中的关键元素，并给予人工补偿。2026/9/170:01环境修复工程第30页第7章污染土壤的生态修复工程

（12）生态因子综合作用原理

任何一个环境中，都包含着多种生态因子。各种生态因子不是孤立存在的，而是彼此联系、互相促进、互相制约，共同对生物产生影响。任何一个单因子的变化，都必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用。同时，生态因子所发生的作用一定条件下又可以互相转化，所以生态因子对生物的作用不是单一的，而是综合的，这就是生态因子作用的综合性。在生态工程修复实施过程中，要充分考虑生态因子对生物的综合影响。这种综合影响的作用往往与单因子影响有很大的差异。2026/9/170:01环境修复工程第31页第7章污染土壤的生态修复工程

2.生态工程修复的内容

生物和环境是构成生态系统的两个基本子系统。因此，生态工程修复的内容主要包括生物子系统和环境子系统的调控与建造两部分。其中，生物子系统的调控与建造包括生物种群的选择、生物群落结构配置、食物链的调整和生物与环境的节律匹配等；环境子系统的调控与建造包括水环境、土壤环境、光热环境、大气与微气候环境等。（1）生物种群的选择

生物种群(Bioticpopulation)是构成生态系统的重要组分之一，是生态系统生物群落结构再建的基础。也是建设、调控、改造、治理生态系统的关键。不同生态系统具有不同生物种群组成的生物群落和特定的生态环境。生物物种的选择一般可以依据当地生态系统修复的目标、修复的生境条件和社会需求情况来进行选择，以达到“因地制宜”地选择适应生境种群。生态工程修复技术中，生物种群选择一般包括生物种群的调查、收集、引进，适应性培植（养殖）实验和比较选择三个部分。2026/9/170:01环境修复工程第32页第7章污染土壤的生态修复工程

（2）生物群落结构配置

生物群落(Biocoenosis)的结构是决定生态工程修复的关键。根据生态学原理，一个生态系统的生物群落越复杂，他的生物生产力就越高，同时，这个生态系统的稳定性就越强。生物群落结构配置是依照“结构决定功能”原理、生物共生互生原理、生物生态位原理、景观布局原理等，对种群组成的数量、水平结构布局、垂直结构进行设计，从而建立良好的生物群体，形成互惠共生的群落。各个种群具体比例应当根据当地的自然环境、修复工程的目的和社会需求情况通过科学预测、计算确定。在种群类别、种群数量确定以后，再考虑群落的水平结构布局、垂直结构布局和景观结构布局。生物群落水平结构配置是根据生态工程修复的具体目标和环境特征，将各种生物种群进行水平层次上进行科学设计，使生物种群形成一个相互链接、互相防护、共生互利、整体协调的生物群落。生物群落的垂直结构配置是空间生态位原理把具有在垂直空间上有互利共生关系的两种或两种以上的生物种群合理配置，形成一种复合群落。2026/9/170:01环境修复工程第33页第7章污染土壤的生态修复工程

（3）食物链调整

食物链(Foodchain

)原理是生态系统中物质循环与能量转换的一个重要过程，也是生物之间相互制约的调控机制。生态工程修复的食物链调整包括食物键的“加环”（生产环、增益环、减耗环、复合环）和食物链的“解链”范畴。其中，食物链加环是根据营养级原理，利用资源类型和数量选定加环食物链的种群类型和种群数量，通过加入一个新的生物种群（环-营养级）进行物质、能量的再转化过程，达到废弃物的资源化与产品的再转化的目的，从而提高整个系统的综合效益。食物链解链是针对有害物质通过食物链不断累积最终危害人类本身这一问题提出的，通过食物链解链调整，使有害物质在达到一定程度之前就被降解或脱离与人类相联系的食物链，及时断绝其进入人体的通道。因此，在生态工程修复过程中科学地应用食物链原理，促进退化生态系统功能的提高。2026/9/170:01环境修复工程第34页第7章污染土壤的生态修复工程

（4）生物与环境节律匹配

环境因子与生物的机能具有明显的变化规律。自然环境因子中光照、温度、湿度、降水等不断发生年、月、日的周期性时间变化。对于生物而言，其机能也是随环境因子的时间节律变化而发生周期性的节律变化。在生态工程修复中，必须考虑这种生物与环境因子的时间节律变化。节律匹配是在生物机能节律的基础上，组成生物群落的生物种群机能节律配合，形成生物群落的机能节律，然后再与工程所在区域环境的时间节律进行选择和匹配，构成生态系统生物机能节律与环境时间节律的最佳配置。（5）环境调控

环境的调控包括水分与土壤环境的调控、光热资源环境的调控、营养成分和数量的调控和小气候的调控等。环境调控是通过人工措施改变一些对生物不利的环境因子，从而使生物群落得以顺利生长发育。在环境调控过程中，主要是减弱对生物的生长发育具有限制作用的环境因子，增加生物生长发育所需求的环境因子，保证生态工程修复的成功。2026/9/170:01环境修复工程第35页第7章污染土壤的生态修复工程

7.2.3生态工程修复技术

运用生态工程技术进行环境修复的对象范围相当广泛。对于不同的产业、不同的生态系统和不同的修复目的，生态工程修复可以分为不同的分类体系。根据产业类型，修复生态工程可以分为农业、种植业和林业生态工程；根据修复的生态系统类型，生态工程修复可分为山地、水体、湿地、滩涂、草原、盆碱地、沙漠、过渡带、环境脆弱带生态工程等；根据修复的目的，生态工程修复可分为控制污染环境的生态工程和生态恢复性生态工程。其中，生态恢复生态工程是将生态工程学原理应用于退化生态系统功能的恢复．最终达到系统的自我维持得过程。依据退化生态系统的不同成因和类型，生态恢复生态工程主要包括退化土地生态恢复工程、水土保持生态恢复工程和采矿废弃地复垦工程等。2026/9/170:01环境修复工程第36页第7章污染土壤的生态修复工程

1.沙漠化土地生态工程修复技术

沙漠化生态修复过程是采取生态工程措施，通过自然恢复、人工促进自然恢复与生态系统重建相结合，依据不同退化程度及不同区域自然、社会经济条件及发展需求，采用不同的恢复模式和途径，促使沙漠化过程逐渐逆转、生态系统逐步恢复并趋于良性循环，从而建立高效沙地农业生态系统，逐步形成社会—经济—自然复合系统（图7-4）。2026/9/170:01环境修复工程第37页第7章污染土壤的生态修复工程

沙地沙漠化生态恢复工程措施包括治沙工程、水土环境整治工程和生物构建技术：

（1）治沙工程

治沙工程包括工程治沙和植物治沙两种措施。1）工程治沙

以沙障或胶结物质固定流沙。沙障是用各种材料做成不同规格的格状或带状沙障，如麦草、芦苇、黏土和砾石等。一般来说，带状沙障主要用于防治风向较为单一的沙害，而格状沙障多用于防治多方向风作用下所造成的沙害。障高与障宽之比保持在1：10左右，规格通常为1m×1m或1m×2m，胶结物质固沙是将有机或无机、天然或人工合成的胶结物质，喷洒于沙面并渗入沙层孔隙，经固化后形成防风蚀保护壳。胶结物质有石油产品（重油、沥青等）、合成高分子聚合物（聚丙烯酞胺类、甲醛树脂、丁二烯—苯乙烯橡胶乳等），以沥青乳液应用最为广泛。由于成本高，胶结物质固沙仅用于风沙危害严重、造成重大损失的地区。2026/9/170:01环境修复工程第38页第7章污染土壤的生态修复工程

2）植物治沙

固定流沙、阻截流沙和防治土地沙漠化的基本措施。主要包括：建立人工植被或恢复天然植被以固定流沙；营造大型防沙阻沙林带，以阻截外侧风沙对绿洲、交通沿线、城镇居民点及其他经济设施的侵袭；营造防护林网，以控制耕地风蚀和牧场退化；保护封育天然植被，以防止固定半固定沙丘和沙质草原的沙漠化危害。对于不同类型沙地和不同的部位配置不同的树种。应用于沙漠化生态恢复工程的植物种类黄柳、乔木状沙拐枣、花棒、油蒿、柠条、籽蒿、花棒、沙柳、小叶杨、沙枣和柽柳等。根据植物种类的不同生理生态特征种植于沙丘的不同部位，如在丘顶、梁项及落沙坡可以播种油蒿及籽蒿；2026/9/170:01环境修复工程第39页第7章污染土壤的生态修复工程

在覆盖于山前冲洪积物上的新月型沙丘链上以油蒿、柠条种植为主；在覆盖于盐化草甸土上的新月型沙丘链上栽植沙柳、小叶杨及柽柳等。这些植物还可以进行不同组合应用于不同的沙丘部位。如在裸露的格状沙丘落沙坡脚，种植黄柳+乔木状沙拐枣；在迎风坡种植花棒+油蒿+柠条；在迎风坡上部种植籽蒿+花棒；在覆盖于圆砾石地上的新月型沙垄沙丘上，选择种植沙枣+油蒿+籽蒿等。20世纪50年代以来，我国西北绿洲地区大力营造防风阻沙林带、护田林网及建立人工固沙植被，同时把“封沙育草，保护天然植被”作为防沙治沙的重要措施之一，取得了卓越的成效。2026/9/170:01环境修复工程第40页第7章污染土壤的生态修复工程

（2）水土环境整治工程

水土环境整治工程包括集水技术、径流林业、整地工程等。水土环境整治工程是为了局部改善沙地的恶劣环境条件，为植物的生长发育提供较为适宜的条件。集水技术是采用一些措施形成地表径流将雨水集存起来。为了能在沙地收集到雨水，较为有效的办法是采用封闭土壤孔隙，使土壤具有斥水性，这样水才能在地表形成径流，流进收集雨水的地方。如采用碳酸钠来分散黏粒、喷洒沥青、石蜡、土壤覆盖物等。径流林业是采取拦截措施使降雨径流汇集后能畅通地流进水渠里，通过水渠把水引到种植植物的低洼地，供给植物生长所需。整地工程是为了保证造林的质量采用带状、沟状及穴状整地。通过整地增加土壤通气性，提前截流蓄水增加土壤湿度，积累养分和枯枝落叶、改良土壤和增加肥力。2026/9/170:01环境修复工程第41页第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第42页3）生物恢复技术生物恢复(Biologicalrecovery)技术包括防风固沙林生态恢复技术和植草生态恢复技术两种类型。对于不同沙漠化程度和不同利用途径的区域，其生物治理模式、治理指标是不同的。根据当地的自然气候特点、地形、地貌、立地类型、土地利用现状、社会经济情况等，科学而合理地采用不同的生物措施，宜林则林、宜草则草，形成多层次、多功能的生物群落，王北等将沙漠化土地划分为19个类型，并提出了相应的治理措施（表7-1）。第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第43页第7章污染土壤的生态修复工程

1）种群选择

本着适地和有利用价值原则，选择抗风沙、耐干旱、耐贫瘠、生长快、枝叶稠密、防护性能强、经济价值高、易繁殖、寿命长的树种。首先应选择优良乡土树种，其次是引进成功的优良树种。在沙地生态工程修复中，常用的植物种包括梭梭、白梭梭、沙拐枣、花棒、踏郎、沙蒿、沙柳、沙枣、胡杨、沙打旺和樟子松等。2）种群的匹配

依据生态学原理，在种群形成和演替过程中，根据自然条件的变化采取合理的人工措施和生态工程的种群置换原理，使沙地生态系统在较短时间形成相应阶段的价值更高的人工植被，以达到提高系统的经济效益和增强稳定性的目的。种群匹配技术有沙生先锋植物与旱生植物的混交与配置和防沙林带种群配置。树种选择可以考虑固沙先锋植物与旱生植物的结合以及灌木与半灌木的结合，如花棒+拧条，花棒+小叶锦鸡儿等。大型防沙林带一般包括迎风面的封沙育草固沙带或草灌带和防沙林带主体。防沙林带封沙育草固沙带或草灌带的建立一靠自然繁生，二是通过人工适时栽种而形成，或二者兼而有之。2026/9/170:01环境修复工程第44页第7章污染土壤的生态修复工程

2.水土保持生态修复工程技术

水土流失主要是由于降水、洪水侵蚀、冲蚀地表而造成生态退化，一方面，水土流失使土壤流失，质地劣化，肥力降低而造成土地退化；另一方面，土壤侵蚀过程中，植被也因冲蚀流走而造成大片裸地。由于水土流失导致土壤环境日趋干旱、贫瘠化，植被的结构、组成随之逆行演替，造成植被退化。因此，水土流失过程是一个生态系统退化的过程。我国水土流失区的生态恢复从50年代初就开始进行研究和实施，经历了以水土保持措施为主的单项治理，以小流域为单元进行局域恢复工作，和生态恢复与区域经济协调发展的生态工程三个时期。目前，水土保持生态恢复工程是以流域为单位，坚持生物措施、工程措施、农业措施结合，应用生态工程原理，实施山、水、田、林、路的综合治理技术体系，从流域生态系统优化的角度出发，坚持生态效益与经济效益统一、治理与并发相结合，优化农、林、牧、副等行业用地结构，使各项技术措施互相协调、互相促进，实现生态一经济—社会效益相统一的综合治理目标。2026/9/170:01环境修复工程第45页第7章污染土壤的生态修复工程

水土保持生态恢复工程的技术主要包括农耕技术措施、工程措施和生物措施三种类型。（1）农耕技术措施

农耕技术措施是水土保持生态恢复工程的基本措施，通过改变农耕习惯（如改纵向耕作为横向耕作）来防止水土流失、保持土壤肥力、增加农业生产，按其作用性质可以分为以改变微地形为主的农耕措施和以增加地面覆盖为主的耕作措施两种类型（表7-2）。

因地制宜地采取农耕技术措施，结合其他的农业技术改良措施，可以取得改良土壤，防治水土流失，提高农业产量的显著效果，是一项投资少、费工少、见效快、效益高的水土保持措施。2026/9/170:01环境修复工程第46页第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第47页第7章污染土壤的生态修复工程

（2）工程措施

水土保持工程措施可分为坡面治理工程、沟道治理工程和护岸工程三类（图7-5）。2026/9/170:01环境修复工程第48页第7章污染土壤的生态修复工程

1）坡面治理工程

针对分水岭以下至沟缘线的坡地采取的水土保持措施，包括梯田工程和坡面蓄水工程两种类型。梯田是坡地上沿着等高线修成的台阶式田块，是改造坡地的一项重要措施，他基本消除了产生强烈径流的地形条件，可以就地拦蓄水分。根据地形、土壤、气候和生产基础，可以因地制宜的采用各种类型的梯田。坡面蓄水工程是为了拦蓄坡地的地表径流，满足流域内人畜用水或灌溉用水而建造的小型集水工程，包括集水池、旱井等。另外，还有截流防冲工程，主要是指山坡截水沟，他是在坡地上自上而下每隔一定距离，横坡修筑的具有一定纵坡、可以拦蓄、输排地表径流的沟道，其功能是改变坡面坡长，拦蓄暴雨径流，并将其排至蓄水工程中，起到截、缓、蓄、排等调节地面径流的作用。2026/9/170:01环境修复工程第49页第7章污染土壤的生态修复工程

2）沟道治理工程

由于有部分径流在经过坡面治理工程后，仍可能流入沟道还会引起冲刷而采取的治理措施，包括沟头防护工程、谷坊工程和修建拦沙坝或淤地坝。沟头防护工程是防止因径流冲刷而引起沟头前进、扩张和沟底下切的工程措施。谷坊工程是在沟底中修建的小坝，一般修在沟底正在下切的小支、毛沟中，其主要作用是固定沟床侵蚀基点，防止沟底下切，沟岸扩展，缓洪挡沙。同时，谷坊工程也能起到拦蓄径流、泥沙，淤积田块，发展农业生产的作用。可田地制宜，就地取材修建不同类型的谷坊工程（表7-3）。

修建拦沙坝或淤地坝是一项行之有效的水土保持工程措施，具有拦泥淤地、扩大耕地面积，巩固沟床，减少泥沙等多重作用。2026/9/170:01环境修复工程第50页第7章污染土壤的生态修复工程

3）护岸工程

防止沟道和坝坡沿岸侧向冲刷的工程措施，具有调整水流、稳定岸线，保护堤岸安全的功能，包括坡式、坝式、墙式等多种类型。坡式护岸是将构筑物、材料直接铺设在堤岸或滩岸临水坡面以防止水流对堤岸的侵蚀、冲刷。坝式护岸是依托堤身、滩岸修建丁坝、顺坝导引水流离岸，以防止水流、风浪、潮汐等直接冲刷堤岸而危及堤防安全。墙式护岸是顺堤岸设置，具有断面小、占地少的优点，但要求地基具有一定的承载能力。堤岸防护应采取工程措施与生物措施相结合的治理方法。在经常处于水浅、流速小的堤段或提前有宽滩的地段，受水流风浪冲刷都不是很大的情况下，一般均可采取种植防浪林、草坡护坡进行防护，在水深、流急滩险的地段则需要采取工程防护措施。2026/9/170:01环境修复工程第51页第7章污染土壤的生态修复工程

（3）生物措施

造林种草，增加植被覆盖率，是治理水土流失的一项根本措施，同时也是恢复和改善地区生态平衡的物质基础。在水土流失区域内开展植树造林、种草，恢复地表植被，可以大面积减少水土流失，迅速改善生态环境，促进当地社会经济的发展。

生物措施应根据当地具体条件，科学采取，包括林草配置、林草种选择、整地规格、造林种草技术和抚育管理等措施。

运用生物恢复技术时，坚持乔木混交、灌草结合，积极发展经济林，加强用材林、薪材林和饲料林建设以及封山育林草果等原则，在坡度大于30°的山头山顶建设松杉防护林带；在坡度25°左右的荒地和梯田间隙地的山腰建设杂果经济林带，种植柑橘、柿子、板栗、花椒、桑、梨等；在山坡坡脚建设坡地固坡护江林草带，草种以具有商品加工价值的草类等为主；在村围路边，田坎地头建设经济林草带。2026/9/170:01环境修复工程第52页第7章污染土壤的生态修复工程

在严重水土流失区，为尽早获取防护效益，需配置以速生树种为主的防护林，并辅以淤沙坝、排水沟、微型谷坊、坡改台等工程措施治理并举的山地侵蚀沟保护体系。树木种植后，采取种草或种灌、种草相结合的办法，迅速提高地表覆盖，以降低水土流失。苏仲仁（1990年）提出：在黄土高原区的水土流失区的源面、源坡和沟床建立了三道防线，将工程措施和生物措施有机结合起来，把治源、治坡、治沟统一起来，治理与开发利用结合起来，形成了黄土高原沟望区小流域总体防护体系（图7-6）。2026/9/170:01环境修复工程第53页第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第54页3.湿地生态工程修复湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。

根据Ramsar公约，湿地是指不管是自然的或人工的，长久的或暂时性的沼泽地、泥炭地、水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水域。随着社会和经济的发展，人口的增加和城市化进程的加快，湿地面积的减少、湿地水质的改变、湿地生物多样性的降低、湿地生态系统结构和功能丧失已成为湿地退化的主要过程。湿地恢复是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建，再现干扰前的结构和功能，以及相关的物理、化学和生物学特征，使其发挥应有的作用。第7章污染土壤的生态修复工程

总体而言,湿地生态恢复的基本目标包括：实现生态系统地表基底的稳定性；恢复湿地良好的水状况；恢复植被和土壤,保证一定的植被覆盖率和土壤肥力；增加物种组成和生物多样性；实现生物群落的恢复,提高生态系统的生产力和自我维持能力；恢复湿地景观,增加视觉和美学享受；实现区域社会、经济的可持续发展。

湿地恢复与重建有很多的目的，如恢复和重建湿地提供野生生物栖息地；提高渔业生产生产力；恢复湿地调蓄洪水的功能；利用湿地降低湖泊、河流中富营养物质（N、P）以及有毒物质以净化水质以及美学景观和提供户外娱乐区等。对于不同的湿地类型，恢复和重建的目标是不同的。同时，由于湿地所处的地理位置、气候条件、功能要求、经济基础不同，所以相应采取的恢复措施也不同（表7-4）。2026/9/170:01环境修复工程第55页第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第56页第7章污染土壤的生态修复工程

根据湿地的构成和生态系统特征，湿地的生态恢复工程技术也可以划分为湿地生境恢复技术、湿地生物恢复技术和湿地生态系统结构与功能恢复技术三类:（1）湿地生境恢复技术

湿地生境恢复技术包括湿地基质的恢复、湿地水文状况恢复和湿地土壤恢复等。湿地基质恢复是通过工程措施，维护基底的稳定性，稳定湿地面积，并对湿地的地形、地貌进行。基底恢复技术包括湿地基地改造技术、湿地及上游水土流失控制技术、清淤技术等。湿地水文状况恢复包括湿地水文条件的恢复和湿地水环境质量的改善。水文条件的恢复通常是通过筑坝体高水位、修建引水渠等水利工程措施来实现；湿地水环境质量的改善技术包括污水处理技术、水体富营养化控制技术等。土壤恢复技术包括土壤污染控制技术、土壤肥力恢复技术等。（2）湿地生物恢复技术

湿地生物恢复技术主要包括物种选育和培植技术、物种引入技术、物种保护技术、种群动态调控技术、种群行为控制技术、群落结构优化配置与组建技术、群落演替控制与恢复技术等。（3）湿地生态系统结构与功能恢复技术

湿地生态系统结构与功能恢复技术主要包括生态系统总体设计技术、生态系统构造与集成技术等。2026/9/170:01环境修复工程第57页第7章污染土壤的生态修复工程

7.3生态围隔阻控工程

7.3.1生态围隔阻控基本原理1.生态围隔阻控概述

生态工程修复方法的核心是采用生态学方法进行围隔阻控（On-sitecontainmentremedies），不让已经污染的土地面积扩大，或者说，不让污染物发生迁移，使其对周围环境的影响降低到最小的限度（图7-7）。特别是，在围隔阻控过程中，不扰动土壤，不破坏周围植被，不干扰周围地区生物正常生活秩序。2026/9/170:01环境修复工程第58页第7章污染土壤的生态修复工程

从市政工程的角度来说，污染土壤修复生态围隔阻控的基础或许与传统的物理围隔发法（用于固体或半固体介质的处理）和水利学措施（液态形式的污染物控制）两个方面有关。

然而物理围隔法本身并不能消除、摧毁环境中的污染物，其缺点在于对环境中存在的污染物不能提供“永久性”或最终的解决办法。水力学措施主要涉及传统市政工程原理，技术与设备的应用，在用于污染土壤修复过程中，主要的用途有：

①通过水力学调控使有关目标和场地与污染源相阻隔；

②控制污染地下水“斑块”的迁移；

③通过抽取污染的地下水到处理厂从而消除点的污染。但是，对已经污染的土壤，水力学措施不能起直接的去污作用。2026/9/170:01环境修复工程第59页第7章污染土壤的生态修复工程

水力学措施在设计与实施前，必须掌握许多信息和资料，包括：

①点的水力学特征；

②污染物的性质、行为和分布；

③水力学措施与可能采用的其他修复方法之间的关系；④污染物处置/处理的条件；⑤修复所需的大致持续时间。2026/9/170:01环境修复工程第60页但从生态学的角度看，污染土壤修复是一个复杂的系统工程，是各种方法的综合。生态围隔阻控是生态学原理在污染土壤修复工程中的实际应用，具有许多优势：①具有对各种类型污染物和污染介质进行处理的广泛适用性；②一切从实际出发，因地制宜，可以采用各种传统技术与设备，降低各种工程费用；③现场就地取材，容易操作，经济实惠；④对污染地区进行最小程度的干扰，有利于对地表水和地下水进行保护及对土壤结构进行维护；⑤能够很好地使用各种处理形式相互结合，起到相互补充的作用。“挖-填”方法不利于原有土壤结构和生态系统正常功能的维持，具有潜在的不良环境影响。对污染物实施市政工程通常采用的物理围阻法，也不能很好地解决污染土壤及其引发的相关问题。因此，引入“围隔阻控”生态工程具有重要意义。第7章污染土壤的生态修复工程

2.技术目标

在污染土壤修复中，最终的技术目标是阻隔土壤污染源，消除土壤环境中的污染物，达到土壤清洁。因此，在污染土壤修复过程中，实施“围隔阻控”生态工程，必须考虑同时实现下属若干技术目标：①防止淋滤液的迁移、扩散；②防止水（包括地下水和地表水）的进入；③防止污染物以气态形式向外迁移；④防止污染的固体物质（如以扬尘形式）迁移；⑤维持绿色植物和土壤动物的生长与发育；⑥发挥、促进土著微生物对有机污染物的降解功能；⑦提供一个“结构”层用于承重；⑧为需要挖掘的地方以及地面承受能力差的地方提供地面构造上的支持；⑨为公路、硬质地面提供一现成的覆盖层；⑩为工厂和设备建造一个临时性的工作平台。2026/9/170:01环境修复工程第61页第7章污染土壤的生态修复工程

通常，只有全面实现上述目标，生态围隔阻控才能达到预期的目标。如果达不到前6项目标，就是我们所谓的一般性市政工程通常采用的物理围隔法。图7-8对一般性围隔阻控技术和生态围隔阻控技术进行了从应用模式到内涵、从方法到目标的比较。2026/9/170:01环境修复工程第62页第7章污染土壤的生态修复工程

3.生态围隔阻控三要素

一般条件下，水平阻控系统、垂直阻控系统和地面生态覆盖系统是“围隔阻控”生态工程的三要素（图7-9）。为了防止污染物向地下水的扩散迁移，通常在污染土壤下层通过灌浆安装一个水平阻控层；为了防止污染物向两侧迁移，在污染土壤两端打入垂直地面的地膜或构建垂直泥浆阻控层；为了防止土壤中挥发性污染物向大气的蒸发和污染，沿着地面或污染土壤上层铺设生态覆盖系统。这样，就可以把污染土壤包围起来，然后采用前面几章介绍的各种有效方法把污染物清除掉。2026/9/170:01环境修复工程第63页第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第64页

水平阻隔系统和垂直阻隔系统的建设，有各种不同的方法（图7-10）。其中，水平阻隔通常的方法有：化学灌浆、喷射灌浆、液力加压开裂技术等。有时，可以利用污染土壤下层的自然地层来构建水平阻控系统，或者加入黏性土壤形成低渗透性水平阻控层。垂直阻控的方法主要有注射法、取代法和挖掘法等。这些方法的采用，因土壤理化性质、水力学特性及污染物的组成与浓度水平有相应的区别。第7章污染土壤的生态修复工程

4.系统影响因素

在生态围隔阻控系统的选择与设计过程中，需要考虑的主要因素有：①修复土壤中污染物的种类、性质、浓度和活度；②驱动污染物扩散与迁移的潜力（包括电动力学、流体静力学、水力学的、热力学的、化学的作用以及渗透能力）；③当地地质学、土壤学、水文条件；④构件材料的特性及其污染物的兼容性；⑤设计与安装技术；⑥在安装时以及今后运转过程中的管理方式；⑦点上及其周围地区的各种人类活动；⑧气候条件，这尤其与覆盖系统有关；⑨土地利用变化。2026/9/170:01环境修复工程第65页第7章污染土壤的生态修复工程

生态围隔阻控系统的有效性，主要取决一下因子：①有关污染物性质、浓度、分布和行为的系统认识；②污染边界（包括垂直的和侧面的）的准确定义；③风险目标的准确识别，并因此达到所需的技术目标；④场地的合理规划、设计和规范；⑤安装时工艺的高标准；⑥与公共健康与环境保护所需的标准相一致；⑦开发、使用维修程序，使系统的损坏或破坏降低到最低限度，并对可能的系统运转失效性进行检测。2026/9/170:01环境修复工程第66页第7章污染土壤的生态修复工程

限制围隔阻控系统有效性的主要影响因素有：①污染源是否继续存在，既没有可能被搬迁，也没有采取有效的措施予以控制、消减污染源；②周围有新的污染源产生或出现的可能性：③围隔、修复过程中可能产生次生污染问题；④系统建造材料易受化学的或生物学的攻击，或易受物理损害和干扰；⑤可能需要系统提供多功能，因此需要平衡这些设计目标，甚至需要协调经济利润与生态效应之间的关系；⑥系统不能完全阻止污染物的迁移与扩散；⑦维修或修补存在实际困难或费用很高。表7-5列出了有关生态围隔阻控系统设计的一些工程问题。2026/9/170:01环境修复工程第67页第7章污染土壤的生态修复工程

5.系统检测维修

对安装系统进行长期的监测和维修是十分必要的。其主要作用：①证实是否继续有效或已经/将要失效；②为系统的退化提供指示，以便设计，实施更进一步的污染土壤修复工程；③为系统出现的故障提供预报、预警、并采取应急的修复措施；④提供有关系统性能的资料，为今后更为有效的工程设计提供参数与依据。

为此，两类检测是需要的：①以系统设计参数为背景的性能检测；②当地的环境监测（表7-6）。2026/9/170:01环境修复工程第68页第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第69页第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第70页7.3.2生态覆盖系统

生态覆盖系统(Ecologicalcoveragesystem)涉及污染地面上的无污染、惰性材料以及生态材料的定位与放置，通常用于长期解决污染土壤特别是地面污染问题。有时，应急也是需要的。1.技术目标与功能

在污染土壤的修复过程中，生态覆盖系统主要有以下3各方面的技术目标：1）防止地下水污染介质与地上可能存在的目标生物特别是人群相接触，尽量避免对生命系统的危害和对人体健康的不良效应；2）减少水从上而下的渗滤，消除随水导致的污染物的迁移或扩散甚至危害效应的发生；3）涉及自然的或合成的材料，可渗的或不可渗的材料，生物学的或化学活性材料以及惰性材料的具体使用、有效使用和正确使用；4）结合地下水垂直阻控系统或水平自控系统的应用，发挥对污染组分的有效隔离和对污染土壤修复的最大作用。生态覆盖系统工程与生态设计的条件见表7-7。第7章污染土壤的生态修复工程

2026/9/170:01环境修复工程第71页第7章污染土壤的生态修复工程

如表7-7所示，生态覆盖系统有许多功能。概括起来，主要如下：①防止潜在有害污染物以固、液或气的形式向上或向下迁移、扩散甚至危害；②隔断目标生物（包括人、动物和植物）和其他目标（如地表水、地下水、服务设施和建筑材料等）与污染介质的直接或间接接触，防止出于风险的各种目标暴露于潜在的有害污染物；③为今后安全地、成功地实施计划中的土地利用创造所需要的工程与环境条件，维持植物的生长与发育，保护土壤动物的生命；④改善地面的工程特性或提供结构支持；⑤与该地区有待实施的其他项目不发生矛盾，尽量相互结合，利用各自优势，达到相得益彰的效果；⑥次生功能：淋滤液的控制，污染流体的向上迁移，改善土壤的承受能力，减少地面上层污染物的毒性，防止雨水的渗入，控制气体污染物释放进入大气，控制植物根系的生长、防止、避免污染物的物理迁移获生物化学转化。

上述这些功能有时是相互抵触的。问题在于，在系