第九章受损生态系统的修复(1)

2012-5-11 9
第二节、 第二节、生态修复技术
资源利用、 一、生态工程技术----资源利用、减少排放 资源利用
二、微生物生态修复技术 三、植物生态修复修复技术
污染消除 重建生态
四、物理生态修复修复技术 五、化学生态修复修复技术
2012-5-11 10
一、生态工程技术
1、生态工程定义 、
生态工程：（马世骏先生1979年首先倡导）： 生态工程
14
3、协调与平衡原理
----需要考虑环境承载力即环境容纳量 需要考虑环境承载力即环境容纳量
4、整体性原理 、
整体指社会-经济 自然复合成的巨大系统 整体指社会 经济-自然复合成的巨大系统 经济
2012-5-11
15
5、系统学和工程学原理 （1）系统的结构决定功能原理
垂直结构两层、多层的群落，其生态功能是否相同？
7
微生物 修复
微生物 修复
微生物 修复
生态 修复
微生物 修复
物理 修复
化学 修复
生态修复方法
2012-5-11 8
3、恢复生态学发展简史 、
1） 国际恢复生态学研究概况 ） 恢复生态学研究可追溯到20世纪20年代; 1973.3，召开题为“受损生态系统的恢复”国际会议，第 一次专门系统地讨论生态系统恢复\重建等生态学问题; 1985年，Aber和Jordan首次提出恢复生态学科学术语; 1996年美国召开恢复生态学国际会议--研究、实践新时期。 1996 -2） 我国恢复生态学研究进展 ） 20世纪 年代末 世纪50年代末 世纪 年代末，注意资源不合理利用产生生态环境问题； 80年代后 年代后，生态退化、环境污染等问题困扰我国农业持续 年代后 发展，最初 最初是以土地退化问题为主，主要针对水土流失、 土地退化问题为主， 最初 土地退化问题为主 风蚀沙化、草场退化及盐渍化对农林牧业的危害而进行。
（2）系统整体性原理
系统各组分间要有适当的比例关系，才能顺利完成能 量、物质、信息等的转换和流通，并实现总体功能大于 各部分之和的效果，“1+1>2”。 “1+1>2”。
（3）工程学原理
工程可研论证、工程设计、工程施工、工程运行与维护。
2012-5-11 16
2012-5-11
17
2012-5-11
2012-5-11 5
生态修复任务：
1）两大任务：（1）消除污染；（2）生态重建。
生态系统 消除 污染 修复 奠基 恢复 生态 生态环境 暂时 固定 不利生态
2012-5-11
6
2、生态修复与其他修复 、
物理 修复
化学 修复
污染修复
微生物 修复
生态修复
消除污 染物
植物 修复
2012-5-11
恢复生 态系统
2012-5-11
26
二、微生物生态修复技术
污染物去 除方法
无害化
污染源
转化
植物
转移
环境中 （污染物）
无机化
固定 积累
物理 化学 生物
降解
挥发

转移介质
2012-5-11 27
1、生物修复的概念 、 生物修复(bioremediation)----指利用生物（特别是微生物）， 生物修复 将土壤、地下水和海洋等环境中的有毒、有害污染物 降解为CO2和H2O，或转化为无害物质，从而使污染 生态环境修复为正常生态环境的工程技术体系 工程技术体系。 工程技术体系 工程化生物修复，采用下列手段来加强修复的速度： ①生物刺激（biostimulation)，满足土著微生物生长所必需 生物刺激（ 生物刺激 环境条件，诸如提供电子受体、供体、氧以及营养物 等： ②菌群扩增 菌群扩增（bioaugmentation）通过各种手段，增加降解 菌群扩增 环境污染物的微生物数量。
2012-5-11 29
图12-1 生物注气法修复工作原理示意图
2012-5-11 30
2）易位生物修复(ex situ bioremediation) ——污染的土 ）
第九章、生态系统修复（恢复） 第九章、生态系统修复（恢复）
第一节、生态系统的修复（恢复） 第一节、生态系统的修复（恢复） 第二节、生态修复技术 第二节、 第三节、 第三节、典型生态系统的修复
2012-5-11
1
第一节 生态系统的恢复
1、生态修复（恢复）概念 、生态修复 恢复 恢复）
2、恢复生态学发展简史 、
是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、 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。
目标： 目标：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。
2012-5-11
11
2、生态工程设计生态学理论依据 、
①物种共生原理： ②生态位原理 ③食物链原理： ④物种多样性原理 ⑤物种耐性原理： ⑥景观生态学原理 ⑦限制因子原理 ⑧生态因子综合性原理
2012-5-11 19
生态工程技术在环境保护中应用
我国环境环保生态工程类型有： ①无废（或少废）工艺系统，主要用于内环境治理； ②分层多级利用废料生态工程，使生态系统中的每一级 生产废物变为另一级生产过程原料，使废料被充分利用； ③复合生态系统内废物循环，如桑基鱼塘生态工程； ④污水自净与利用生态系统； ⑤城乡（或工、农、牧、渔、副）结合生态工程都是在 一定区域内，应用生态工程理论与技术来分层、多级利 用废料实现生态、经济效益的良好协调统一。
2012-5-11 12
二）生态工程所遵循的基本原理
1、物质循环再生原理
没有物质循环的系统，就会产生废弃物，生成环境污染， 并最终影响到系统的稳定与发展。 无废弃物农业是我国古代传统农业的辉煌成就之一 是我国古代传统农业的辉煌成就之一， 无废弃物农业是我国古代传统农业的辉煌成就之一， 也是生态工程最早和最生动的一种模式。 也是生态工程最早和最生动的一种模式。
2012-5-11 21
解决长江洪水泛滥的措施有：以生物措施为主， 解决长江洪水泛滥的措施有：以生物措施为主，结
合工程措施，提高森林覆盖率； 退耕还湖” 合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合 理耕作方式等。 理耕作方式等。 在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤 其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何 提高农民的经济收入。
2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？ 洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？
传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有 考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代 价。
2012-5-11 22
2012-5-11
23
2、技术路线
建立互利共生网络----控制系统内部结构与功能，优化 ⑴ 建立互利共生网络 组合，充分利用原料、副产品、时间与空间，发挥物质 生产的潜能，提高生态系统的综合效益。稻田养鱼。 ⑵ 延长食物链 ①生产环----将非经济产品或废物转变成经济产品。如 生产环 有机废水进行无土栽培，种植花卉。 ②增益环----增加或扩大生产环效益。有机废水养殖浮 增益环 萍，作为农田肥料，增加产量。 ③减耗环----减少食物网中的对人无用反而会过度消耗 减耗环 上一级营养的环节。如农田害虫、老鼠等。 ④复合环----上面三种的组合。如：鱼塘养鸭。 复合环
18
三）生态工程的应用
目前10项最活跃的生态工程： 1. 生物多样性保护和持续利用工程 2. 生物物质循环利用生态工程； 3. 废弃水分散治理、系统回用生态工程； 4. 废弃地生态恢复工程； 5. 清洁能源系统开发组合利用工程； 6. 生态复合肥料工程； 7. 绿色化学工程； 8. 绿色食品工程； 9. 生态交通工程； 10. 生态住宅及生态城镇建设工程；
2012-5-11 28
2、生物修复的类型 、
1）原位生物修复（in situ bioremediation)----不需要移动污 ）原位生物修复（ 染物而进行的生物。 （1） 生物扩增 生物扩增(bioaugmentation)菌株----在添加营养物条 件下，用土著或接种菌降解环境中的有机污染物。生 物扩增还涉及将非土著微生物引人到污染场所，投入 已具有降解能力或适应所在地污染物的优势菌种。 （2） 培养法 培养法----向污染生境中添加外源生物活性物质，N、 P、02、NO3-、SO42-、表面活性剂等，大大促进生物 修复。已开发出的亲油肥料，含有N、P营养与易降解 的碳源，即使在寒冷气候下，烃降解菌数量也大增。 （3）生物通气法 生物通气法（bioventing)。 生物通气法
2、物种多样性原理
物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高， 物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高， 为什么樟子松林的松毛虫会肆虐， 为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会 毁于一旦？ 毁于一旦？ 纯林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛 虫、天牛的天敌。
2012-5-11 13
2012-5-11
2012-5-11
2
1、生态修复（恢复）概念 、生态修复 恢复 恢复）
生态修复研究标志：《受损生态系统的恢复过程》 (Cairns主编,1980)。相关概念有生态恢复 生态修复 生态恢复、生态修复 生态恢复 生态修复、 生态重建、生态改建 生态改良等，都具有“恢复和 生态改建、生态改良 生态重建 生态改建 生态改良 发展”的内涵，即使原来受到干扰或者损害的系统恢 复后使其可持续发展，并为人类持续利用。 1）生态恢复（Restoration）----指对受到干扰、破坏 ）生态恢复 的生态环境修复使其尽可能恢复到原来的状态。 恢复生态学----研究生态系统退化原因、退化生态系统 恢复生态学 恢复与重建的技术和方法及其生态学过程和机理的学 科。
2012-5-11 4
目前学术上比较用多的是“生态恢复”和“生态修复”。 生态恢复的称谓主要应用在欧美国家，在我国也有应用， 而生态修复的叫法主要应用在日本和我国。 生态修复----指停止对生态系统人为干扰，依靠生态系统 生态修复 自我恢复能力（生态系统的自我调节能力与自组织能 力），辅以人工措施（物理化学与工程技术），使遭到 破坏的生态系统逐步恢复或向良性循环方向发展，向有 序方向演化。 有目的地采取摹写措施，使受到损害的生态系统结构 和功能得以恢复和完善，实现生产力高、生物多样性丰 富、系统趋于稳定的目标。