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公務(wù)員期刊網(wǎng) 精選范文 海洋生態(tài)修復(fù)方法范文

海洋生態(tài)修復(fù)方法精選(九篇)

前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的海洋生態(tài)修復(fù)方法主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。

海洋生態(tài)修復(fù)方法

第1篇:海洋生態(tài)修復(fù)方法范文

把被破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù),重建健康的海洋生態(tài)系統(tǒng),利用各種科學(xué)技術(shù)手段恢復(fù)建設(shè)海洋生態(tài)系統(tǒng)成為一門(mén)新的學(xué)科。海洋生態(tài)系統(tǒng)遵循著以多種魚(yú)類(lèi)及生物存在為組合、以食物營(yíng)養(yǎng)鏈為生存的基礎(chǔ)、以水域環(huán)境為棲息繁衍條件的完整性規(guī)則。面對(duì)日趨嚴(yán)重破壞的海洋生態(tài)環(huán)境,我國(guó)在加大陸源污染治理的同時(shí)采取了一些海洋生態(tài)環(huán)境修復(fù)措施。如投放人工魚(yú)礁建設(shè)海洋牧場(chǎng)、增殖放流、伏季休漁、限船捕撈等。海洋牧場(chǎng)是在某一海域內(nèi),采用一整套規(guī)模化的漁業(yè)設(shè)施和系統(tǒng)化的管理體制,利用自然的海洋生態(tài)環(huán)境,將人工放流的經(jīng)濟(jì)海洋生物聚集起來(lái),進(jìn)行有計(jì)劃、有目的的海上放養(yǎng)魚(yú)蝦貝類(lèi)的大規(guī)模人工漁場(chǎng)?!昂Q竽翀?chǎng)”是20世紀(jì)70年代由日本海洋學(xué)家提出,并于80年代末在日本建成了世界第一個(gè)海洋牧場(chǎng)。如今日本海大部分海域都已形成大規(guī)模的人工魚(yú)礁和海底森林場(chǎng),有的完全實(shí)現(xiàn)了人工管理和控制,海洋牧場(chǎng)給日本帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。2003年我國(guó)大連開(kāi)始了海洋牧場(chǎng)的建設(shè),取得了一些經(jīng)驗(yàn)和效益。2010年我國(guó)將山東、浙江、廣東作為發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的試點(diǎn)省,這為建設(shè)海洋牧場(chǎng)、發(fā)展海洋漁業(yè)帶來(lái)了機(jī)遇。如今,山東、浙江、廣東等沿海各地在積極興建和發(fā)展不同規(guī)模的海洋牧場(chǎng)。山東沿海在幾年前就開(kāi)始海洋牧場(chǎng)的建設(shè),青島已投資數(shù)千萬(wàn)元在近海多處投放人工礁石并開(kāi)展增殖放流活動(dòng)。目前,山東海洋漁業(yè)局已把建設(shè)海洋牧場(chǎng)、修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)境作為“十二五”期間藍(lán)色半島經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)的重要內(nèi)容,爭(zhēng)取在5年內(nèi)山東半島沿海建成能形成一定規(guī)模的、多種類(lèi)型的“魚(yú)礁”,為海洋生物營(yíng)造棲息、繁衍的場(chǎng)所。爭(zhēng)取在10年內(nèi)將山東可以利用的沿海內(nèi)20%海區(qū)鋪設(shè)人工魚(yú)礁,并加大增殖放流量,通過(guò)海洋牧場(chǎng)的建設(shè),把山東近海恢復(fù)到當(dāng)年“黃金漁場(chǎng)”的景象。浙江臺(tái)州市海洋與漁業(yè)局充分發(fā)揮海島海域優(yōu)越的養(yǎng)殖環(huán)境和資源條件,建造了全市首個(gè)海洋牧場(chǎng)。2004年寧波市做出了“人工魚(yú)礁建設(shè)規(guī)劃”,在近岸建六大海洋牧場(chǎng),并進(jìn)行了人工魚(yú)礁和魚(yú)苗、參苗、蟹苗等的試驗(yàn)投放,通過(guò)調(diào)查觀測(cè),人工魚(yú)礁試驗(yàn)性投放有了初步的成效。目前已投資2000萬(wàn)元對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)建設(shè)。從全國(guó)海洋牧場(chǎng)發(fā)展的形勢(shì)來(lái)看,雖然發(fā)展趨勢(shì)較好,但處于起步階段。存在著規(guī)模小、設(shè)施落后、資金投入不夠、科技含量低、科學(xué)管理手段還很落后,還沒(méi)有達(dá)到真正意義上的海洋牧場(chǎng)。在增殖放流方面還處在探索階段,缺少一系列的科技手段,影響投入的產(chǎn)出率,沒(méi)有做到“負(fù)責(zé)任”的放流。在休漁方面缺少科學(xué)研究的依據(jù),沒(méi)有做到有的放矢的保護(hù)。

二、用科技手段修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)境

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要科技支撐,提高科技成果的轉(zhuǎn)化,發(fā)展海洋科技,用科技手段引領(lǐng)海洋生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)建設(shè)具有重大意義。

2.1大力加強(qiáng)海洋牧場(chǎng)的建設(shè)與管理

海洋牧場(chǎng)是一種大型人工漁場(chǎng),是一種新型海洋資源開(kāi)發(fā)利用模式。既要有增殖放流和現(xiàn)代養(yǎng)殖的特點(diǎn),又要維護(hù)自然生態(tài),更重要的是保證漁業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。因此,投放人工魚(yú)礁僅僅是建設(shè)海洋牧場(chǎng)的技術(shù)手段之一,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是海洋牧場(chǎng)本身,海洋牧場(chǎng)的建設(shè)還包括了相關(guān)的技術(shù)研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。其中的核心技術(shù)內(nèi)容分別是:魚(yú)礁建設(shè)、海岸工程技術(shù),選擇魚(yú)類(lèi)繁殖和培育技術(shù),海洋生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù),海洋牧場(chǎng)的科學(xué)管理、經(jīng)營(yíng)技術(shù)。這些技術(shù)共同支撐了海洋牧場(chǎng)的建設(shè)與發(fā)展。我國(guó)的海洋牧場(chǎng)建設(shè)目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題有:人工魚(yú)礁設(shè)計(jì)制造及環(huán)境修復(fù)與優(yōu)化技術(shù),建設(shè)涌升流構(gòu)造物、營(yíng)造海底森林等;近海漁業(yè)資源增殖技術(shù),即放流種苗,產(chǎn)卵場(chǎng)、培育場(chǎng)的管理技術(shù);用科技手段對(duì)魚(yú)類(lèi)行為控制與捕撈技術(shù),即利用高科技手段建立對(duì)魚(yú)類(lèi)生物馴化系統(tǒng),以行為理論為基礎(chǔ),從聲、光、電、磁和魚(yú)礁餌料等物理、生物方法馴化,使魚(yú)類(lèi)的行為得到有效控制;環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)等。

2.2科學(xué)指導(dǎo)增殖放流

雖然近些年來(lái)我國(guó)開(kāi)展的增殖放流對(duì)近海漁業(yè)資源的增殖和恢復(fù)起到了積極作用,但增殖效果并不明顯。科學(xué)指導(dǎo)、有序放流、優(yōu)化品種和增殖放流對(duì)生物多樣性及生態(tài)系統(tǒng)的影響研究,是增殖放流提高回捕率的關(guān)鍵問(wèn)題。國(guó)外的放流經(jīng)驗(yàn)很值得借鑒。據(jù)了解,從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,韓國(guó)在增殖放流方面由于只顧眼前利益,缺乏深入系統(tǒng)的科學(xué)研究盲目放流,大量放流、魚(yú)種單一、魚(yú)種劣質(zhì),不但對(duì)生物各種群造成了影響,也加速了韓國(guó)沿岸魚(yú)種的遺傳基因劣性化。一方面病害多發(fā),如香魚(yú)的冷水病、牙鲆的貧血病等,這些疾病在魚(yú)群中蔓延,使得捕獲的魚(yú)失去經(jīng)濟(jì)價(jià)值;另一方面使得沿岸海洋生物單一化,本地的魚(yú)種逐漸滅亡,生態(tài)系統(tǒng)逐漸失去平衡。雖然放流使大馬哈魚(yú)的數(shù)量增多了,但生存在同一水域的其他魚(yú)種減少了一半?,F(xiàn)在韓國(guó)每年都投入大量的資金用于放流,因放流的手段缺少科學(xué)性,最終導(dǎo)致了放流效果不盡如人意。解決上述增殖放流工作中存在的問(wèn)題,要提高科學(xué)增殖放流的意識(shí),用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段指導(dǎo)增殖放流,并形成制度化;用科學(xué)技術(shù)手段規(guī)范增殖放流行為,才能更有效地增殖漁業(yè)資源,做到負(fù)責(zé)任的增殖放流活動(dòng)。

2.2.1應(yīng)用優(yōu)化種苗和對(duì)放流種苗跟蹤評(píng)估技術(shù)

放流品種的選擇及種苗的健康決定著放流的回報(bào)率,而放流群體的回捕率是衡量放流經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的重要指標(biāo)。因此,要采用優(yōu)化、健康的種苗和對(duì)放流種苗跟蹤評(píng)估技術(shù),針對(duì)放流魚(yú)類(lèi)生物學(xué)特點(diǎn),科學(xué)掌握適合放流的季節(jié)、水域及數(shù)量規(guī)格等。還要跟蹤監(jiān)測(cè)魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)過(guò)程、資源變動(dòng)規(guī)律情況,評(píng)估魚(yú)類(lèi)的成活率,提高放流群體的回捕率,以提高放流的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。使用標(biāo)志技術(shù)跟蹤放流的群體,能有效鑒定出放流的效果,是準(zhǔn)確評(píng)估放流的難題,新標(biāo)志技術(shù)是解決這一難題的有效手段。目前標(biāo)志方法主要有:實(shí)物標(biāo)志、分子標(biāo)志和生物體標(biāo)志。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,體內(nèi)標(biāo)志技術(shù)及其他高新標(biāo)志技術(shù)也得到很快的發(fā)展。如編碼微型金屬標(biāo)、被動(dòng)整合雷達(dá)標(biāo)、內(nèi)藏可視標(biāo)、生物遙測(cè)標(biāo)、衛(wèi)星跟蹤標(biāo)等也已廣泛應(yīng)用于海洋生物洄游習(xí)性和種群判別研究,而且這些標(biāo)志技術(shù)仍在不斷改進(jìn)和完善。

2.2.2重視生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)放流影響的研究

我國(guó)有著漫長(zhǎng)的海岸線,沿岸環(huán)境各有特性且變化異常,放流環(huán)境是否適合放流魚(yú)類(lèi)生存問(wèn)題,也是關(guān)系到放流活動(dòng)的最終效果。因此,要開(kāi)展對(duì)放流水域的生物種群結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、水域的生態(tài)承受容量深入研究,要考慮到放流魚(yú)類(lèi)的生理?xiàng)l件、行為能力(如活動(dòng)能力、捕食能力、逃生能力、群體棲息習(xí)性等)對(duì)成活率的影響,來(lái)確定適宜的放流種類(lèi)和合理的放流數(shù)量。對(duì)放流種群監(jiān)測(cè),研究其對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)因素影響的程度,保障增殖放流持續(xù)健康進(jìn)行。

2.2.3加強(qiáng)放流魚(yú)類(lèi)種群遺傳資源保護(hù)和管理技術(shù)的研究

水域生態(tài)環(huán)境污染、捕撈過(guò)度、養(yǎng)殖群體“逃逸”和不安全的種苗放流是導(dǎo)致種群種質(zhì)退化的重要原因。而種群的遺傳基因多樣性退化對(duì)自然種群有潛在的危害。因此,必須加強(qiáng)種群遺傳資源保護(hù)和管理的研究,制定出科學(xué)有效的措施,營(yíng)造放流水域既有放流魚(yú)類(lèi)又有當(dāng)?shù)氐淖匀环N群魚(yú)類(lèi)共存的環(huán)境,以保護(hù)水生生物遺傳多樣性和生物多樣性。保護(hù)水生物種的多樣性也是生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵。

2.3調(diào)整現(xiàn)行的休漁制度

我國(guó)從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始實(shí)施伏季休漁制度,休漁制度并沒(méi)有給漁業(yè)資源恢復(fù)帶來(lái)預(yù)想的效果。我國(guó)魚(yú)類(lèi)種類(lèi)繁多,不同魚(yú)種產(chǎn)卵季節(jié)不同,產(chǎn)卵場(chǎng)分布也非常復(fù)雜,現(xiàn)在采取伏季按海區(qū)先后休漁的措施缺少科學(xué)依據(jù),在捕撈強(qiáng)度不減的情況下,不但對(duì)漁業(yè)資源保護(hù)作用不大,反而把南海海區(qū)可捕撈的中上層魚(yú)類(lèi)捕撈季節(jié)錯(cuò)過(guò),浪費(fèi)了可合理利用的資源。在海洋中一條洄游產(chǎn)卵的成魚(yú),可以產(chǎn)近億粒的魚(yú)卵,給種群帶來(lái)的增殖率在10%以上的。從國(guó)外的漁業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,日本從70年代就開(kāi)始對(duì)6~7種魚(yú)的資源實(shí)行按魚(yú)種限制捕撈的管理模式,韓國(guó)也在2000年對(duì)5種魚(yú)實(shí)行了按魚(yú)種限制捕撈管理,并取得很好的效果。面對(duì)海洋漁業(yè)捕撈效益每況愈下的形勢(shì),我國(guó)應(yīng)加大對(duì)漁業(yè)資源科學(xué)調(diào)查的投入,掌握現(xiàn)時(shí)海洋漁業(yè)資源狀況,調(diào)整現(xiàn)行休漁制度,做到有的放矢的休漁。建立行之有效的按魚(yú)種的資源管理制度,有效修復(fù)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)資源,為將來(lái)實(shí)行捕撈配額許可證制度做準(zhǔn)備。

2.4引進(jìn)技術(shù)和加強(qiáng)海洋科技的研究

在海洋生態(tài)環(huán)境恢復(fù)方面,美、日、韓等國(guó)已有30多年的經(jīng)驗(yàn),已采用了先進(jìn)科技手段。而我國(guó)目前處于起步階段,與世界發(fā)達(dá)海洋國(guó)家相比還有很大差距。2012年5月中美簽署了海洋與漁業(yè)科技合作框架計(jì)劃,在合作領(lǐng)域里面包括了海洋生態(tài)與生物多樣性的保護(hù)科技交流,以及適時(shí)建立中美海洋科學(xué)聯(lián)合研究中心。國(guó)家海洋局還專門(mén)組織專家赴韓國(guó)進(jìn)行考察參觀,并舉辦了中韓海洋牧場(chǎng)研討會(huì),為學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、引進(jìn)技術(shù)創(chuàng)造了條件。海洋環(huán)境的恢復(fù)建設(shè)是一個(gè)龐大工程,我國(guó)這方面的核心技術(shù)自給率低,發(fā)明專利數(shù)量少,在配套的技術(shù)裝備方面落后,一些海洋儀器還要靠國(guó)外進(jìn)口解決,尤其是在環(huán)境觀測(cè)方面,海洋科技總體水平有待提高。當(dāng)務(wù)之急是加大科技研發(fā)的投入,提高科技創(chuàng)新能力,并制訂出科學(xué)的實(shí)施方案,把大力推進(jìn)海洋環(huán)境的恢復(fù)建設(shè)上升到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。

三、結(jié)束語(yǔ)

第2篇:海洋生態(tài)修復(fù)方法范文

經(jīng)濟(jì)功能

在安全得到初步保障后,城市河流的經(jīng)濟(jì)功能逐漸引起重視,它是指水作為一種重要資源所發(fā)揮的功能,包括供水、交通運(yùn)輸、農(nóng)田灌溉和

水產(chǎn)養(yǎng)殖等作用。

景觀功能

河流景觀側(cè)重水景觀,以水為中心軸線向兩岸擴(kuò)展,包括水域景觀、過(guò)度區(qū)域景觀以及岸上景觀等?,F(xiàn)代城市河流是由若干人工設(shè)施和自然存在物共同組成的集合體,各種組成部分形成密不可分的系統(tǒng)關(guān)系,充分研究發(fā)揮這些系統(tǒng)組成部分之間的關(guān)系,并加以利用,可大大增強(qiáng)河流景觀建設(shè)的效果。

生態(tài)環(huán)境功能

生態(tài)環(huán)境功能主要指水維持自然生態(tài)過(guò)程于趨于生態(tài)環(huán)境條件的功能。一個(gè)完善的城市河流生態(tài)體系,應(yīng)該具備改善水質(zhì)及水體的自凈能力、調(diào)節(jié)局部水溫變化、維持水生態(tài)系統(tǒng)的平衡、保持生態(tài)多樣性等功能要求?,F(xiàn)代的城市河流修復(fù)不僅要考慮河流生存的需要,更要保障人類(lèi)的基本生存安全,因此,如今河流整治工程必須兼顧安全、經(jīng)濟(jì)、景觀與生態(tài)環(huán)境等多重功能,其中安全、經(jīng)濟(jì)性是基礎(chǔ),景觀、生態(tài)性是體現(xiàn)現(xiàn)代人追求“自然”、“親水”的基本要求。與河流的自然狀況,以及分析河流整治狀況與生態(tài)系統(tǒng)的相互影響;1989年,Pabst提出了河流的自然特性盡量要靠外界的自然力來(lái)恢復(fù)的理念,強(qiáng)調(diào)河道要有生態(tài)自然修復(fù)的功能;1991年,日本開(kāi)始推行重視創(chuàng)造多樣化河流形態(tài)的“多自然型河流建設(shè)”。于此同時(shí),國(guó)外也開(kāi)展許多大型的生態(tài)修復(fù)工程實(shí)踐,如1987年,德國(guó)萊茵河流域管理委員會(huì)提出了重塑萊茵河的生態(tài),使魷魚(yú)重新回到萊茵河的“萊茵河蛙魚(yú)2000計(jì)劃”,隨后萊茵河保護(hù)國(guó)際委員會(huì)(工CPR)又進(jìn)一步制定了“萊茵河蛙魚(yú)2020計(jì)劃”;在密西西比河上,Juliann等[5〕在CapeGirardeau附近主河槽內(nèi)對(duì)大型無(wú)脊椎動(dòng)物進(jìn)行了研究,John等對(duì)河上游魚(yú)類(lèi)的時(shí)空分布進(jìn)行了研究;1987年,為解決斯凱恩河(SkjernRiver)的水環(huán)境問(wèn)題,丹麥通過(guò)了退耕2200公頃,恢復(fù)河流洪泛區(qū)地的決議,并于2002年基本完成修復(fù)工程。

國(guó)內(nèi)外河流生態(tài)修復(fù)研究進(jìn)展

1國(guó)外研究進(jìn)展

人們對(duì)河流的生態(tài)環(huán)境修復(fù)的認(rèn)知已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì),在德國(guó)Seifert首先提出“親河川整治”概念后,EmstBittmann于1965年首先在萊茵河用蘆葦和柳樹(shù)進(jìn)行生態(tài)護(hù)岸實(shí)驗(yàn),并取得了很好的效果;Schlueter認(rèn)為河流近自然治理要在滿足人類(lèi)對(duì)河流合理利用的前提下,保護(hù)或促進(jìn)河流的生物多樣性;1980年,瑞士州河川保護(hù)建設(shè)局將生態(tài)護(hù)岸法發(fā)展為“多自然型河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)”,對(duì)河流的治理重視恢復(fù)植被和建設(shè)自然護(hù)岸[3];1983年,Bidner提出河流整治首先要考慮河道的水力學(xué)特性、地貌學(xué)特點(diǎn)

2國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

國(guó)內(nèi)開(kāi)展河流生態(tài)修復(fù)的研究工作起步相對(duì)較晚,但發(fā)展非常迅速。有關(guān)生態(tài)河流治理理念方面,董哲仁首先提出了“生態(tài)水工學(xué)”的概念,指出改善河流生態(tài)系統(tǒng)、修復(fù)河流生態(tài)環(huán)境的工程措施及思路德孫宗鳳認(rèn)為生態(tài)水利是我國(guó)新時(shí)期水利建設(shè)的必由之路,提出了如何把生態(tài)建設(shè)和水利工程建設(shè)有機(jī)地融為一體;孫東亞等在流域尺度的河流生態(tài)恢復(fù)研究中,指出我國(guó)現(xiàn)階段河流修復(fù)中的首要任務(wù)是遏制流域內(nèi)引起生態(tài)系統(tǒng)退化的水污染。在河流生態(tài)工程實(shí)踐方面,尤其是河道生態(tài)護(hù)坡的工程應(yīng)用上,我國(guó)在近二十年來(lái)做了許多嘗試,如工程中分別采用了植被護(hù)坡、格賓網(wǎng)石籠(蜂巢網(wǎng)箱)護(hù)坡、生態(tài)袋護(hù)坡、連鎖式鋪面磚護(hù)坡、土工格柵+固土種植基護(hù)坡、三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡、混凝土植生塊護(hù)坡、綠色混凝土護(hù)坡、土壤固化劑護(hù)坡等。總結(jié)國(guó)內(nèi)外的城市河流生態(tài)修復(fù)研究現(xiàn)狀可知,當(dāng)前國(guó)內(nèi)外展開(kāi)的河流生態(tài)修復(fù)工作仍著眼于河流某一方面的功能,如國(guó)外在兼顧景觀的同時(shí),更側(cè)重生態(tài)修復(fù)和重建等方面的工作,而國(guó)內(nèi)則較多地考慮護(hù)岸措施生態(tài)化,對(duì)于生態(tài)修復(fù)理念與生態(tài)功能實(shí)現(xiàn)還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

城市河流生態(tài)修復(fù)方法研究

由前述的河流功能劃分內(nèi)容可知,生態(tài)功能與景觀功能己然成為現(xiàn)代城市河流建設(shè)的兩大重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1生態(tài)功能修復(fù)

河流生態(tài)系統(tǒng)中較為重要的物理組成包括河岸、淺灘、潛流帶和生物棲息地等,它們是河流生物生存及完成河流生態(tài)過(guò)程的基質(zhì),其穩(wěn)定和健康發(fā)展對(duì)城市河流的生態(tài)系統(tǒng)具有重要作用。因此,河流生態(tài)功能的修復(fù)工程應(yīng)具有相對(duì)完整性和系統(tǒng)性,需涵蓋河流的形態(tài)、水體水質(zhì)、生物群落及棲息地等修復(fù)內(nèi)容。

(1)河流形態(tài)修復(fù)

自然河流的橫斷面通常由三部分組成,分別為主河槽、洪泛區(qū)和高地邊緣過(guò)渡帶(見(jiàn)圖1)。

河流形態(tài)修復(fù)的主要目標(biāo)是構(gòu)建近自然型的多樣性河流形態(tài),它是流域生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境的核心,亦生物群落多樣性的基礎(chǔ)。對(duì)于河道形態(tài)多樣性的修復(fù),高永勝等針對(duì)我國(guó)目前一些中小河流健康受損的實(shí)際情況,提出從縱、橫兩方面來(lái)提高河流形態(tài)多樣性的修復(fù)方法:在縱向上,修復(fù)河流蜿蜒性,在河床上創(chuàng)建深潭一淺灘序列;在橫向上,構(gòu)建包括主河槽和洪泛區(qū)在內(nèi)的多樣性斷面形態(tài),并采用生態(tài)型岸坡防護(hù)結(jié)構(gòu),避免河流岸坡的硬質(zhì)化。

(2)水質(zhì)修復(fù)

水質(zhì)的修復(fù)可分置換凈化水和河流水體內(nèi)修復(fù)兩種方式,其中凈化水可通過(guò)城市污水集中處理、濕地修復(fù)工程等方式獲得;而水體內(nèi)修復(fù)可采用能夠增強(qiáng)河流凈化能力的相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn),如曝氣、引水稀釋、添加試劑、生物操控、恢復(fù)水生植被、水體內(nèi)生物強(qiáng)化等;另外還可以通過(guò)底泥疏浚、底泥污染物控制等方式實(shí)現(xiàn)河流水質(zhì)的凈化效果。

(3)生物群落恢復(fù)及棲息地修復(fù)

河流生態(tài)系統(tǒng)的生物群落恢復(fù)包括水生植物恢復(fù)、底棲動(dòng)物、浮游生物、魚(yú)類(lèi)等。在河流的形態(tài)及水體水質(zhì)得到改善后,河流生物群落的恢復(fù)就變得相對(duì)容易,可通過(guò)自然恢復(fù)或進(jìn)行簡(jiǎn)單的人工強(qiáng)化,必要時(shí)采用人工重建措施。另外,恢復(fù)河流的生物群落還需要對(duì)生物棲息地進(jìn)行改善,如營(yíng)造適合生物生存的河流環(huán)境和形態(tài),如多樣化的流速、彎曲且深淺不一的河道、合適的水深、溫度和生態(tài)狀況。

2景觀功能修復(fù)

河流由于其自身的特點(diǎn),河流景觀與一般意義上的園林景觀、地理景觀不盡相同。河流的景觀側(cè)重水景觀,以水位中心軸線想兩岸擴(kuò)展,包括水域景觀、過(guò)渡域景觀及岸上景觀等。,圖2為河道景觀構(gòu)成示意圖,可見(jiàn),現(xiàn)代城市河流是由若干人工設(shè)施和自然存在物組成的組合體,而研究這些組成部分之間的關(guān)系,并在具體的景觀設(shè)計(jì)中予以應(yīng)用,則可以大大增強(qiáng)河流景觀建設(shè)的效果。在城市河流景觀建設(shè)時(shí),要根據(jù)河流所處的位置,結(jié)合城市規(guī)劃,遵循格局連續(xù)性、自然和人文相結(jié)合、共享性、整體性、可持續(xù)性等原則,確定合理的景觀布局。具體構(gòu)建思路為「17〕:(l)查閱分析河流修復(fù)前后在城市發(fā)展過(guò)程中所扮演的角色,準(zhǔn)確地定位城市河流功能;(2)在滿足城市未來(lái)發(fā)展需求的基礎(chǔ)上,確定景觀設(shè)計(jì)的主題和亮點(diǎn);(3)綜合考慮河流的功能多樣性要求,對(duì)河流進(jìn)行合理的形態(tài)規(guī)劃;(4)完善運(yùn)行管理措施,以保證景觀的可持續(xù)性。

第3篇:海洋生態(tài)修復(fù)方法范文

【關(guān)鍵詞】城市水生態(tài);修復(fù)技術(shù)水

一、我國(guó)城市水體的水質(zhì)狀況及其污染成因

目前全國(guó)80%以上的城市河流受到污染,許多大江大河的城市段已達(dá)不到Ⅲ類(lèi)水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)全國(guó)2 222個(gè)檢測(cè)站的統(tǒng)計(jì),在138個(gè)城市河道中,符合Ⅱ、Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的僅占23%,超過(guò)Ⅴ類(lèi)水質(zhì)的占到38%,能飲用的地面水所剩無(wú)幾。2003年度全國(guó)七大水系407個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)斷面中,只有34%適于直接飲用(屬Ⅰ類(lèi)水質(zhì)),24.8%適于漁業(yè)生產(chǎn)(屬Ⅰ、Ⅱ類(lèi)水質(zhì)),38.1%適于游泳(屬Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)水質(zhì)),另有38.1%是沒(méi)有任何用途的臭水(屬Ⅴ類(lèi)、劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì))。

1、點(diǎn)源污染

隨著改革開(kāi)放的不斷深入,大量的人口涌向城市,城市內(nèi)的廠礦企業(yè)急速增加,大量生活污水、工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排入河道,河道生態(tài)環(huán)境遭到破壞。

據(jù)統(tǒng)計(jì),長(zhǎng)江流域劣于Ⅲ類(lèi)水河長(zhǎng)占總評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的22.5%。劣于Ⅲ類(lèi)的水體主要集中在城市江河段和部分支流。主要超標(biāo)項(xiàng)目為:氨氮、高錳酸鉀指數(shù)、化學(xué)需氧量、5日生化需氧量、總磷、石油類(lèi)等。長(zhǎng)江流域的污廢水排放量,2003年達(dá)到270×108 t以上(其中不含火電廠直流式冷卻水和礦坑排水230.9×108 t),其中生活污水81.3×108 t,工業(yè)廢水192.1×108 t,較5年前增長(zhǎng)了35%。2003年黃河流域廢污水排放量為41.46×108 t,其中城鎮(zhèn)居民生活污水排放量為9.46×108t,第二產(chǎn)業(yè)為29.33×108 t,第三產(chǎn)業(yè)為2.67×108t,火電廠直流式冷卻水排放量和礦坑排水量為2.18×108t。

大量的污廢水排入城市河道,而這些污廢水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了河道的自凈能力,河道內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生"多米諾"效應(yīng),水質(zhì)急劇惡化。

2、面源污染

城市河道的面源污染主要是以降雨引起的雨水徑流的形式產(chǎn)生,徑流中的污染物主要來(lái)自于雨水對(duì)河道周邊道路表面的沉積物、無(wú)植被覆蓋的地面、垃圾等的沖刷。污染物的含量取決于城市河道的地形、地貌、植被的覆蓋度和污染物的分布情況。因此,對(duì)面源污染的控制也可理解為對(duì)城市河道周邊降雨徑流污染的控制。

在諸多城市的市政建設(shè)中,雨水排水管道和污水管道是不分的,而且不具備雨水處理工藝。大量的雨水沿著排水管道未經(jīng)處理直接進(jìn)入城市河道,給河道帶來(lái)了嚴(yán)重地污染。

3、混凝土的"包裝"

在城市河道治理工程中,片面追求河岸的硬化覆蓋,只考慮河道的防洪功能。為保護(hù)城市的安全,河堤年年加高,并大量建設(shè)鋼筋混凝土、塊石等直立式護(hù)岸,河道完全被人工化、渠道化。失去自凈能力的河道反過(guò)來(lái)又加劇了河道水體的污染。

二、城市水生態(tài)修復(fù)技術(shù)

1、城市水生態(tài)修復(fù)技術(shù)

(1)污染源處理技術(shù)

城市水體污染的主要來(lái)源是生活污水的直接排放,尤其是分散生活污染源的排放,已經(jīng)成為部分地區(qū)城市水體污染的重要原因。因此,研究開(kāi)發(fā)小型的具有脫氮除磷功能的生活污水處理裝置尤為重要。生活污水就地處理凈化槽、土地溝渠凈化系統(tǒng)等成為城市污水處理系統(tǒng)的重要配套設(shè)施。固定微生物技術(shù)、微生物載體技術(shù)、電解技術(shù)、厭氧好氧技術(shù)、水解技術(shù)及磷資源的回收技術(shù)成為上述裝置的重要組成部分。尤其是發(fā)展新型磷資源回收利用系統(tǒng)技術(shù)為恢復(fù)有限磷資源奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

(2)水體生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)是利用特定的生物(包括微生物-土著或外源微生物以及植物等)在一定條件下進(jìn)行消除或富集環(huán)境污染物,從而對(duì)污染環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)的生物過(guò)程。生物修復(fù)技術(shù)是新近發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)清潔環(huán)境的低投資、高效益、便于運(yùn)用、發(fā)展?jié)摿^大的新興技術(shù),已經(jīng)成為一種新的可靠的環(huán)保技術(shù),并得到各國(guó)環(huán)保部門(mén)的認(rèn)可。植物的修復(fù)技術(shù)主要是使生態(tài)系統(tǒng)的退化得到遏止,生態(tài)系統(tǒng)的基本功能得到恢復(fù)。研究包括河流廊道、河網(wǎng)及岸坡的植物培育及生物群落的構(gòu)建。

2、城市水體的維護(hù)

(1)建立科學(xué)的水務(wù)管理體制

目前,我國(guó)的水資源管理涉及到水利、航運(yùn)、漁業(yè)、礦產(chǎn)、城建、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和海洋,但沒(méi)有一個(gè)真正的權(quán)力機(jī)構(gòu)來(lái)統(tǒng)一管理水資源。長(zhǎng)期以來(lái)在防洪減災(zāi)、城市供水、防止污染、保護(hù)水生態(tài)環(huán)境等具體工作上都存在許多矛盾,嚴(yán)重妨礙了水資源的統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)配和統(tǒng)籌兼顧。新的城市水務(wù)管理應(yīng)具有對(duì)城市防洪、除澇、需水、供水、節(jié)水、排水、水資源保護(hù)、污水處理及回用、地下水回灌等統(tǒng)一管理的職能。通過(guò)建立統(tǒng)一的水資源管理體制實(shí)現(xiàn)城市水體規(guī)劃、調(diào)度和水量水質(zhì)的統(tǒng)一管理,進(jìn)一步確保地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

(2)綜合治理暴雨污水

城市雨水一方面是一種可貴的水資源,另一方面會(huì)對(duì)城市水體造成污染,尤其是初雨中含有大量的污染物。隨著城市化進(jìn)程的加快,城市雨洪控制與利用顯得尤為重要,我國(guó)已開(kāi)始研究收集利用雨水的技術(shù)和方法,上海和北京等城市均在著手研究雨洪水的控制與利用方法,通過(guò)對(duì)降雨強(qiáng)度、降雨徑流和初雨水質(zhì)變化規(guī)律的研究,建立后續(xù)雨水收集、傳輸、調(diào)蓄、處理及利用系統(tǒng)。在工程措施上,可以結(jié)合生態(tài)工程建設(shè),通過(guò)管、塘、池配套設(shè)施建設(shè),溢流技術(shù)的完善,河湖岸邊水生植物合理利用,雨水凈化回用以及減少侵蝕作用等措施減少污染強(qiáng)度,從而達(dá)到保護(hù)水體的目的。

(3)加強(qiáng)水生態(tài)保護(hù)

城市水體是城市的重要組成部分,賦有供水、防洪排澇、旅游娛樂(lè)及維護(hù)環(huán)境生態(tài)平衡的重要作用。因此,在城市規(guī)劃、區(qū)域流域規(guī)劃及水利工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理、調(diào)度中應(yīng)充分考慮這一特殊水體的作用與功能。通過(guò)建設(shè)調(diào)節(jié)水庫(kù)、污水庫(kù)、引水沖污水道或通過(guò)湖泊河道清淤減少水體污染源等,以達(dá)到保護(hù)和改善城市水體的目的。

通過(guò)引水來(lái)增加河道流量,是改善城市水體質(zhì)量的有效方法。目前國(guó)內(nèi)基本上采用生物處理工藝為主,輔之以曝氣氧化的方法。利用天然河道和水工建筑物,按照污水處理要求加以人工曝氣、攔污沉渣等措施,達(dá)到處理要求;或通過(guò)人工投放生物菌種的方法對(duì)河道水體和底泥進(jìn)行生物降解,以恢復(fù)水生態(tài)環(huán)境。此外,研究適合當(dāng)?shù)氐某鞘卸?jí)污水處理廠尾水排放通道,是防止城市環(huán)境水體污染的重要方法。

綜上所述,我國(guó)一定要結(jié)合我國(guó)水資源分布的特點(diǎn),根據(jù)不同區(qū)域,不同水質(zhì)環(huán)境,采取適宜的水生態(tài)環(huán)境修復(fù)措施,逐步探索適合我國(guó)水生態(tài)環(huán)境修復(fù)之路,逐步改善本區(qū)域內(nèi)水生態(tài)環(huán)境,使受損的水體得以修復(fù)。樹(shù)立遵循自然、利用自然、保護(hù)自然的理念,使人類(lèi)與自然和諧相處。

參考文獻(xiàn):

[1]李艷霞,王穎,張進(jìn)偉,陳建峰.城市河道水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的探討[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2006,(11)

[2]胡靜波.城市河道生態(tài)修復(fù)方法初探[J].南水北調(diào)與水利科技,2009,(02)

第4篇:海洋生態(tài)修復(fù)方法范文

關(guān)鍵詞:垃圾填埋場(chǎng);生態(tài)修復(fù);耐受性;植物重建

中圖分類(lèi)號(hào):X705文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16749944(2013)08021204

1引言

垃圾填埋場(chǎng)是采用衛(wèi)生填埋方式下的垃圾集中堆放場(chǎng)地,垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)因?yàn)榻ㄔO(shè)和運(yùn)行成本較低、管理要求適合中國(guó)國(guó)情、無(wú)害化程度較好等原因而在國(guó)內(nèi)被廣泛應(yīng)用。但是城市衛(wèi)生填埋場(chǎng)對(duì)環(huán)境有很大的潛在危害,例如大量土地被占用,管理不當(dāng)導(dǎo)致破壞環(huán)境、土地和水質(zhì)[1],導(dǎo)氣不當(dāng)引發(fā)爆炸事故影響居民生活,甚至造成人員傷亡。填埋場(chǎng)運(yùn)行至設(shè)計(jì)庫(kù)容后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封場(chǎng)[2]。封場(chǎng)后進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和植被重建。生態(tài)恢復(fù)后垃圾填埋場(chǎng)所形成的植被層能美化周邊環(huán)境,防止填埋氣和惡臭擴(kuò)散到大氣中;防止雨水沖蝕土壤,利于收集導(dǎo)排地表徑流[3],而且植被恢復(fù)所形成的小范圍綠地生態(tài)系統(tǒng),也能夠有效凈化空氣區(qū)域環(huán)境、減少污染。良好的植被重建與恢復(fù)對(duì)保持公眾對(duì)垃圾填埋處理方法的認(rèn)同與支持具有重要意義,也利于樹(shù)立大眾和青少年的環(huán)保意識(shí)。在國(guó)外,為改善和美化填埋場(chǎng)及其周邊環(huán)境,填埋場(chǎng)在封場(chǎng)及植被重建后,經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和工程處理,可以作為農(nóng)田、牧場(chǎng)、公園、林地甚至自然保護(hù)區(qū)等用地[4]。

2大通垃圾場(chǎng)封場(chǎng)概況

淮南市大通垃圾填埋場(chǎng)位于淮南市東部九大塌陷區(qū)內(nèi)的北部,陳巷村西側(cè),九大路東50m處,總占地面積110000m2(約165畝)。根據(jù)《生活垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(建標(biāo)124-2010),本工程的封場(chǎng)規(guī)模為Ⅱ類(lèi)。

本次淮南市大通老垃圾場(chǎng)封場(chǎng)工程的主要目標(biāo)是徹底解決老垃圾場(chǎng)對(duì)周?chē)沫h(huán)境污染問(wèn)題,減少老垃圾場(chǎng)滲濾液和填埋氣體對(duì)周?chē)h(huán)境的影響,同時(shí)把老垃圾場(chǎng)打造成為淮南市生態(tài)公園,作為市民休閑娛樂(lè)的公共場(chǎng)所。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1環(huán)境保護(hù)目標(biāo)

通過(guò)滲濾液收集導(dǎo)排系統(tǒng)的建設(shè),有效避免滲濾液的外排,削減進(jìn)入項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)水系的污染物總量,從而保護(hù)水體水質(zhì)及區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境;通過(guò)封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)及場(chǎng)頂綠化,能夠杜絕垃圾外露,增加項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的綠地率;通過(guò)地表雨水徑流導(dǎo)排系統(tǒng)的建設(shè),有效導(dǎo)出垃圾場(chǎng)表層清潔雨水,并通過(guò)合理疏導(dǎo),實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)水資源的充分利用。

2.2污染防治與減排目標(biāo)

通過(guò)滲濾液處理系統(tǒng)的建設(shè),使?jié)B濾液處理至達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)后再排放;通過(guò)填埋氣體收集導(dǎo)排系統(tǒng)以及火炬燃燒系統(tǒng)的建設(shè),使填埋氣體燃燒后再進(jìn)行排放。通過(guò)以上措施,生活垃圾、滲濾液以及填埋氣體無(wú)害化處理率均達(dá)到100%。

2.3生態(tài)保護(hù)目標(biāo)

通過(guò)生態(tài)恢復(fù)及景觀改造工程,修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)植被,豐富物種資源,建立一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的生態(tài)綠洲,使得填埋場(chǎng)內(nèi)水質(zhì)改善,邊坡穩(wěn)定,動(dòng)植物豐富。先期恢復(fù)完成后,可進(jìn)行合理的開(kāi)發(fā)和利用,作為具有教育意義的、個(gè)性鮮明的、嶄新的主題性環(huán)保教育園,寓教于樂(lè),普及環(huán)保知識(shí),提升公眾環(huán)保意識(shí),改善周邊地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件,提高社區(qū)群眾生活水平,最大限度地保護(hù)區(qū)內(nèi)生物多樣性,使之免遭人為干擾和破壞,使得封場(chǎng)后的填埋場(chǎng)與城市總體規(guī)劃適應(yīng),改善區(qū)域環(huán)境,提升城市政府用地整體景觀形象。

3垃圾填埋場(chǎng)植物生態(tài)修復(fù)面臨的主要

環(huán)境問(wèn)題3.1氣體污染

對(duì)填埋場(chǎng)填埋氣回收利用價(jià)值及安全性評(píng)估十分必要。垃圾填埋場(chǎng)的填埋物會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、甲烷、硫化氫等大量氣體,并形成惡臭[5]。這些氣體對(duì)環(huán)境和植物生長(zhǎng)產(chǎn)生不同程度的影響:二氧化碳改變土壤酸性,影響植被生長(zhǎng);甲烷是一種易燃、易爆的氣體,當(dāng)含量達(dá)到5%~15%時(shí)就會(huì)引發(fā)爆炸[6],而且土壤中的甲烷會(huì)排擠氧氣,導(dǎo)致植物根系缺氧,以致根系腐爛,影響植物生長(zhǎng)。所以建立填埋場(chǎng)導(dǎo)排氣系統(tǒng)能有效地減少土層中填埋氣體的量,有利于植物的生長(zhǎng)。

3.2土壤污染

在填埋場(chǎng)進(jìn)行封場(chǎng)時(shí),應(yīng)考慮垃圾厭氧發(fā)酵后形成垃圾層塌落導(dǎo)致表面覆蓋層開(kāi)裂的情況,做好防護(hù)措施。生活垃圾的毒害性和難降解性使得其在填埋后很長(zhǎng)一段時(shí)間都難以降解且極易產(chǎn)生有毒物質(zhì),這些物質(zhì)長(zhǎng)期殘留在土壤,影響土壤肥力,改變土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì),破壞了土壤的碳、氮有效循環(huán),阻礙了植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育,并積累在植物體內(nèi)。

3.3垃圾滲濾液

垃圾滲濾液是由于雨水及地表水等滲入填埋場(chǎng),加上垃圾的化學(xué)降解和生物化學(xué)作用,產(chǎn)生的一種含有高濃度懸浮物和高濃度無(wú)機(jī)和有機(jī)成分的液體[7]。垃圾滲濾液含有大量的重金屬、病毒、細(xì)菌等有毒物質(zhì)且營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)。覆蓋和導(dǎo)流系統(tǒng)失效時(shí),滲濾液隨雨水溢出,嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng),給生態(tài)恢復(fù)帶來(lái)很大困難,在進(jìn)行植物修復(fù)前,滲濾液收集導(dǎo)排系統(tǒng)的建設(shè)非常必要。

3.4其他污染

垃圾填埋后開(kāi)始發(fā)酵,會(huì)產(chǎn)生較高的地溫,對(duì)填埋場(chǎng)的復(fù)墾及植被生長(zhǎng)產(chǎn)生高溫危害,阻礙植被重建。高溫容易導(dǎo)致植物燒根,不利植物生長(zhǎng)。另外,填埋場(chǎng)還能引起一系列的鼠害、蟲(chóng)害以及其他傷害,破壞被重建的效率和進(jìn)程[8]。

2013年8月綠色科技第8期

吳東彪,等:淮南市大通老垃圾填埋場(chǎng)植物生態(tài)修復(fù)研究環(huán)境與安全

4垃圾填埋場(chǎng)植物生態(tài)修復(fù)機(jī)理

4.1生態(tài)修復(fù)技術(shù)的概念

生態(tài)修復(fù)技術(shù)是根據(jù)通過(guò)一定的生物、生態(tài)以及工程的技術(shù),根據(jù)生態(tài)學(xué)原理,人為地切斷和改變生態(tài)系統(tǒng)退化的主導(dǎo)因子,使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和潛力盡快恢復(fù)到正常乃至更高的水平[9~11]。

植物修復(fù)技術(shù)作為生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的重要手段,是一種環(huán)境友好的污染治理技術(shù),是從生態(tài)學(xué)原理角度來(lái)解決污染問(wèn)題,對(duì)實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展具有重要的實(shí)踐意義[12]。用植被進(jìn)行修復(fù),是從與自然接觸界面角度,構(gòu)建環(huán)境友好型垃圾填埋場(chǎng),使得封場(chǎng)表層成為綠色的會(huì)呼吸的生態(tài)皮,可以與自然友好呼吸傳遞信息,有效地避免鼠蠅有害生物富集。

4.2垃圾填埋場(chǎng)生態(tài)修復(fù)過(guò)程中應(yīng)注重的生態(tài)學(xué)原理

4.2.1整體性原理

整體性原理指的是,系統(tǒng)是由若干要素組成的具有一定新功能的有機(jī)整體,各個(gè)作為系統(tǒng)子單元的要素一旦組成系統(tǒng)整體,就具有獨(dú)立要素所不具有的性質(zhì)和功能。城市老垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)研究作為一個(gè)整體的生態(tài)系統(tǒng),應(yīng)該從整體觀出發(fā),統(tǒng)籌兼顧,協(xié)調(diào)當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、局部與整體、開(kāi)發(fā)利用和污染治理之間的和諧關(guān)系。

4.2.2生態(tài)位原理

在城市老垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中,應(yīng)組建喬、灌、草多個(gè)種群組成的生物群落,在生態(tài)恢復(fù)中要避免引進(jìn)相同的生態(tài)位物種,盡可能使生態(tài)位相同的物種錯(cuò)開(kāi),合理安排生態(tài)系統(tǒng)中物種及其位置,避免種群間的直接競(jìng)爭(zhēng),保證群落穩(wěn)定[13]。

4.2.3食物鏈原理

食物鏈?zhǔn)俏镔|(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的重要途徑。隨著城市老垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)的不斷恢復(fù),物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)會(huì)更加暢通。為防止覆土層招鼠類(lèi)等有害動(dòng)物的破壞,可以選擇種植適宜植物,起到抑制效果,如牛蒡子、接骨木、十大功勞等。環(huán)境的改善可為蛇類(lèi)等爬行動(dòng)物提供生存地,也可為鳥(niǎo)類(lèi)等飛行動(dòng)物提供棲息場(chǎng)所。

4.2.4物種相互作用原理

在城市老垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)的物種配置上要遵循個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)理論,使生態(tài)系統(tǒng)各物種達(dá)到互惠共生,系統(tǒng)內(nèi)部有機(jī)體大大減少物質(zhì)和能量損耗,減小風(fēng)險(xiǎn),獲得最大的整體功能效益。

4.2.5物種多樣性原理

復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)是最穩(wěn)定的,其主要特征就是食物網(wǎng)縱橫交織,生物組成種類(lèi)繁多而均衡。生物多樣性豐富,其抗外界干擾能力也越強(qiáng),在城市老垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)恢復(fù)和重建中,必須考慮物種多樣性的因素,所采用的生物配置必須在立地條件的基礎(chǔ)上,利用本地物種與外地種相結(jié)合,木本與草本植物相結(jié)合的方法,在不同地點(diǎn)給予不同配置。

4.2.6生物演替假說(shuō)

根據(jù)植被演替理論,植被的正向演替是通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)反饋能力、抵抗力和恢復(fù)力實(shí)現(xiàn)。填埋場(chǎng)生態(tài)恢復(fù),最有效的群落演替是順應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)演替發(fā)展規(guī)律進(jìn)行的,經(jīng)過(guò)一系列的階段,從先鋒群落達(dá)到中生性頂極群落[14]。

4.2.7最小風(fēng)險(xiǎn)與最大效益原理

認(rèn)真研究填埋區(qū)生境狀況,綜合分析論證,將城市老垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)工程風(fēng)險(xiǎn)降到最小。同時(shí),應(yīng)該要考慮生態(tài)恢復(fù)的經(jīng)濟(jì)效益和收益周期,以求保持最小風(fēng)險(xiǎn)并獲最大效益,實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

4.2.8環(huán)境容量總體可控原理

在區(qū)域環(huán)境容量總體指標(biāo)要求下,最大程度降低因垃圾填埋場(chǎng)未封場(chǎng)而造成的環(huán)境污染,控制污染物的不利影響,以防危害區(qū)域大氣、地表水(地下水)、土壤和生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量和平衡。

5垃圾填埋場(chǎng)植物修復(fù)的實(shí)施

從成功的案例中總結(jié)出植被恢復(fù)的主要方法為直接植被法和覆土植被法,所要解決的問(wèn)題主要是物理?xiàng)l件、土壤的毒性、營(yíng)養(yǎng)條件、合適物種。在自然和人工條件的介入下,填埋場(chǎng)封場(chǎng)后,會(huì)發(fā)生一種類(lèi)似于次生生態(tài)演替的過(guò)程,其過(guò)程通常是:適應(yīng)性物種進(jìn)入—土壤肥力緩慢累積—結(jié)構(gòu)緩慢改善—毒性緩慢下降—新物種進(jìn)駐—新的環(huán)境條件改變—群落駐扎—填埋場(chǎng)生態(tài)環(huán)境改善—其他用途[13]。

5.1最終覆土層厚度的確定

填埋場(chǎng)因不同的開(kāi)發(fā)目的而要求相對(duì)的植被類(lèi)型,而不同的植被類(lèi)型要求基質(zhì)厚度也不一樣。目前在垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范中,只是提出基本封場(chǎng)的表層土的厚度。進(jìn)行植物修復(fù)前,先確定最終覆土層厚度,然后進(jìn)行植物的選種和栽種。Ettala[15]指出,根據(jù)所種植的不同植被類(lèi)型決定覆土層的厚度將填埋場(chǎng)的建設(shè)費(fèi)用大大降低。Gilman等[16]認(rèn)為,草本植物需要基質(zhì)厚度為60cm左右,而樹(shù)木則需要90cm以上。

本次淮南市大通老垃圾填埋場(chǎng)最終覆土層平均土層厚60cm,部分區(qū)域達(dá)90cm,下部是土工合成材料作為隔水層。

5.2土壤營(yíng)養(yǎng)狀況測(cè)定及立地條件改造

選種植物前先測(cè)定覆土層土壤營(yíng)養(yǎng)狀況。測(cè)定指標(biāo)主要包括營(yíng)養(yǎng)物水平、電導(dǎo)率、土壤容重和有機(jī)物含量等。根據(jù)測(cè)定決定要添加的肥料、石灰及有機(jī)物的量。最終覆土層土壤的理化性質(zhì)是妨礙填埋場(chǎng)植被恢復(fù)的重要因素之一。

由于該填埋場(chǎng)是簡(jiǎn)易填埋并經(jīng)過(guò)多次擴(kuò)容,填埋場(chǎng)堆積形體很不規(guī)則,所以需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整,平整需根據(jù)地形地勢(shì)特點(diǎn),要求便于導(dǎo)氣管鋪設(shè),有利于排水和水土保持,保證堆體穩(wěn)定,平整后形體簡(jiǎn)單,便于覆蓋層的鋪設(shè)并考慮一定的景觀要求。同時(shí),堆體改造要考慮土地再利用的可能性。

大通垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)后成山體狀,通過(guò)改造和平整,挖溝修筑成臺(tái)田地形,增大了散熱表面積,邊坡坡度1∶3,從現(xiàn)狀地表往上每隔一階設(shè)置寬為2m的馬道,山頂坡度不低于5%,改造后適于進(jìn)行植被重建。

5.3耐性樹(shù)種的篩選

植物在垃圾填埋場(chǎng)上生長(zhǎng)面臨著復(fù)雜的環(huán)境壓力,因此,樹(shù)種的選擇尤為關(guān)鍵。淺根系草本植物能夠在填埋氣體較多的地方生長(zhǎng),因?yàn)樽罱K覆土層下的表層中填埋氣體的濃度相對(duì)較低[17]。填埋場(chǎng)最終覆土層通常處于干旱的狀態(tài)[18],選擇對(duì)填埋氣具有耐性且能抗旱的植物就顯得非常重要,而不是僅選用淺根系的物種,因?yàn)檫@些植物對(duì)干旱環(huán)境往往非常敏感[19]。因此,應(yīng)考慮用不同類(lèi)型植物(如喬—灌—草)的組合以達(dá)到最佳的復(fù)墾效果[20]。此外,選擇耐性樹(shù)種時(shí)還應(yīng)考慮復(fù)墾后的填埋場(chǎng)用途、所填埋的固體廢棄物的種類(lèi)等方面特性等。

5.4植被重建

植被重建在選種時(shí)應(yīng)根據(jù)垃圾填埋場(chǎng)具體情況進(jìn)行分析,區(qū)劃不同區(qū)塊,根據(jù)立地條件,選種適應(yīng)性強(qiáng)的耐受植物進(jìn)行試種。

本次針對(duì)淮南市大通老垃圾填埋場(chǎng)植被重建,在選擇植物時(shí)遵循以下幾個(gè)原則:選擇生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性好、成活率高的植物;選擇具有改良土壤能力的固氮植物;盡量選擇當(dāng)?shù)貎?yōu)良的鄉(xiāng)土樹(shù)種和先鋒樹(shù)種;選擇樹(shù)種時(shí)要考慮其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和樹(shù)種的多功能效益,最主要的是要抗旱、耐濕、耐貧瘠、抗污染、抗病蟲(chóng)害等。

植被重建模式的核心是“分階段種植”。在現(xiàn)有植物基礎(chǔ)上,優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土樹(shù)種,根據(jù)植物各自的生長(zhǎng)習(xí)性與條件,進(jìn)行分期建設(shè),以遵循“前期改良、中期成長(zhǎng)、后期穩(wěn)定”的建設(shè)思路,促進(jìn)垃圾填埋場(chǎng)恢復(fù)區(qū)的覆綠與美化。

5.4.1恢復(fù)初期

主要采用草本植物,因?yàn)椴荼局参锟剐暂^強(qiáng)、適應(yīng)性較強(qiáng),根系發(fā)達(dá),對(duì)土壤有一定的改良作用,能為喬灌木以及其他植物的生長(zhǎng)創(chuàng)造條件,并且能夠改變填埋場(chǎng)封場(chǎng)后整體的景觀[21]。首先選用豆科植物進(jìn)行大面積綠化種植,豆科植物本身能改良土壤,并創(chuàng)造良好的土壤條件(天子嶺);然后,引入次生演替較快的且適應(yīng)能力很強(qiáng)的先鋒樹(shù)種,改善單一的草本植物景觀,并且能夠加速改良土壤,通過(guò)吸收和蒸騰作用截流雨水,改善區(qū)域小環(huán)境,為其他植物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好條件。

植物群落構(gòu)建模式為:刺槐+枸樹(shù)+紫穗槐+紅葉石楠+四季青+牛蒡子+雞眼草+羊茅。

5.4.2恢復(fù)中期

根據(jù)地區(qū)立地條件狀況,選擇樹(shù)型小、淺根系、耐澇、不易發(fā)生病蟲(chóng)危害,對(duì)老鼠、蚊蠅等有抑制性的的植物,并且按照各個(gè)功能區(qū)劃和綠化帶設(shè)計(jì),進(jìn)行批量化園林綠化種植,達(dá)到綠化美化環(huán)境的作用。

植物群落模式為:濕地松+柳杉+臭椿+接骨木+夾竹桃+毛竹+紫葉小檗+酢漿草。

5.4.3恢復(fù)后期

依據(jù)園林綠化和諧對(duì)稱的美學(xué)原理,建設(shè)層次豐富、高低錯(cuò)落、疏密有間的人工植物群落,形成四季常綠、三季有花、色彩豐富的綠地景觀。經(jīng)過(guò)藝術(shù)加工構(gòu)圖,使得多姿多彩的植物創(chuàng)造出幽邃曠闊的各色意境,形成別具風(fēng)格的園林景色。

植物群落模式:海棠+珊瑚樸+女貞+十大功勞+黃連木+鳶尾+苜蓿+羊茅。

6城市老垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)效益

分析6.1生態(tài)效益

項(xiàng)目實(shí)施后,垃圾填埋區(qū)不良的環(huán)境將得到根本改變,生態(tài)系統(tǒng)將得以重構(gòu),并成為城市的“綠肺”,變成淮南最優(yōu)美宜人的城市環(huán)保主題公園。

現(xiàn)狀區(qū)域城市綠化覆蓋率30%,通過(guò)本項(xiàng)目實(shí)施,將提高到32%;區(qū)域城市人均公共綠地面積現(xiàn)狀為18.7m2,通過(guò)本項(xiàng)目實(shí)施,將提高到20m2。通過(guò)大范圍的植綠增綠,可節(jié)約能源,吸收大氣中二氧化碳,改善大氣和水源質(zhì)量,減少洪水徑流,減弱噪聲,遏制土地沙化,減少浮塵天氣,改善空氣質(zhì)量。植物以其龐大的樹(shù)冠和多毛的枝葉可以減緩風(fēng)速,使空氣中的粉塵滯留在枝葉上,下雨時(shí)隨雨水流到地面,起到防風(fēng)、固沙、防塵作用,使空氣變得清新。據(jù)初步測(cè)定,每畝樹(shù)林地一年可滯留粉塵6t左右,恢復(fù)區(qū)植被森林可以年滯塵990t。由于植物具有蒸騰吸熱和減少太陽(yáng)輻射的作用,一般可以使治理后的塌陷區(qū)室外溫度比市中心區(qū)降低1℃~4℃,空氣中的相對(duì)濕度會(huì)增加5%~12%,降低熱輻射強(qiáng)度,降低老城區(qū)“熱島效應(yīng)”,成為淮南市“綠色天然空調(diào)”。

6.2經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)對(duì)填埋場(chǎng)環(huán)境綜合治理與生態(tài)修復(fù),可以盤(pán)活城市“癱瘓”土地,重新煥發(fā)生機(jī),讓花卉、林木種苗業(yè)也得到大發(fā)展,淮南有條件跨入安徽省重要花卉城市。城市森林建設(shè)的林副產(chǎn)品可帶來(lái)直接經(jīng)濟(jì)效益,并且可為旅游資源的開(kāi)發(fā)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)收益,城市森林建設(shè)可促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)和社區(qū)發(fā)展,增強(qiáng)城市和周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)活力。

6.3社會(huì)效益

環(huán)境與經(jīng)濟(jì)是統(tǒng)一的,良好的環(huán)境可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。項(xiàng)目區(qū)域綜合治理后,生態(tài)環(huán)境得到了極大的改善,居民生活環(huán)境更加美好,身體健康狀況得到改善,為淮南市人民的生活創(chuàng)造更好的條件。通過(guò)植物生態(tài)修復(fù),減少因環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)造成的損失,減少發(fā)病率,從而降低醫(yī)療保健費(fèi)用,同時(shí)創(chuàng)造良好的投資環(huán)境,帶動(dòng)旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為淮南市GDP的增長(zhǎng)作出貢獻(xiàn),推動(dòng)了淮南市社會(huì)精神文明進(jìn)步和滿足人們?nèi)姘l(fā)展的要求。建成的生態(tài)公園及綠地,可以提高城市形象,改善城市投資環(huán)境,吸引外來(lái)投資,城市將步入良性可持續(xù)發(fā)展階段。

7結(jié)論

(1)垃圾填埋場(chǎng)的植被重建影響因素主要包括填埋氣體、最終覆土層厚度、覆土層土壤特性、滲濾液和植物種類(lèi)等幾個(gè)方面。從植物生長(zhǎng)角度看:需要注重適宜各種植物生長(zhǎng)的土壤基底條件,諸如厚度、土壤養(yǎng)分含量的關(guān)系等;從封場(chǎng)角度看,需要最少的覆土厚度和快速瀝水條件。

(2)一般填滿場(chǎng)的生態(tài)恢復(fù)是在填埋場(chǎng)最終封場(chǎng)后進(jìn)行的,如果能夠在封場(chǎng)工程設(shè)計(jì)和施工時(shí)兼顧生態(tài)修復(fù)及植被重建工作,結(jié)合垃圾填埋場(chǎng)的實(shí)際情況,選擇合適的修復(fù)方法和植被類(lèi)別,將有利于加快填埋場(chǎng)的生態(tài)恢復(fù)和植被重建過(guò)程,達(dá)到生態(tài)修復(fù)的預(yù)期效果,同時(shí)也大大降低后續(xù)維護(hù)成本。

(3)植物修復(fù)對(duì)土壤的肥力和水體的水質(zhì)、氣候、濕度、鹽度、酸堿度等條件有一定的要求和條件。植物修復(fù)過(guò)程,致使環(huán)境的pH值、Eh、溶解氧、微生物等組成一個(gè)有異于非根際的特殊環(huán)境,這種環(huán)境具有較高水平的微生物活性、多樣性與生物量,有效改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。

(4)植物的生態(tài)修復(fù)過(guò)程中關(guān)鍵是植被的選擇,首先應(yīng)采用當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)的鄉(xiāng)土植物。如本文所選植物牛蒡子、接骨木、十大功勞等都具有抑制鼠患的作用;柳杉、臭椿能吸收二氧化硫;刺槐、女貞能吸收氟化氫;夾竹桃能吸收氯氣等。其次,盡量使用鄉(xiāng)土植物。鄉(xiāng)土植物更能適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境,風(fēng)險(xiǎn)小,而且種植和維護(hù)成本低,本項(xiàng)目在植物選種時(shí)控制本土植物比例在80%以上,適當(dāng)選取外來(lái)種,構(gòu)建復(fù)合立體的喬—灌—草群落結(jié)構(gòu)。在生態(tài)修復(fù)和植物構(gòu)建時(shí),關(guān)鍵要篩選出超富集植物,因?yàn)槌患参锔的軌蚍置跔I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)活化微生物以降解污染物,并能吸收轉(zhuǎn)化污染產(chǎn)物。在選擇外來(lái)植物的時(shí)候,要嚴(yán)格注意防范外來(lái)植物入侵,以免引起當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境破壞。

(5)植物修復(fù)技術(shù)是一種實(shí)用而較為廉價(jià)的綠色治理技術(shù),可用于大面積的污染治理,具有較高的環(huán)境美學(xué)價(jià)值,既可消除環(huán)境中的污染物,又能美化生活環(huán)境,清潔并儲(chǔ)存可利用的太陽(yáng)能,易于社會(huì)所接受,具有明顯的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。參考文獻(xiàn):

[1]張記市,孫可偉.城市生活垃圾處理前沿動(dòng)態(tài)[J].中國(guó)資源綜合利用,2004(9):18~22.

[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.CJJ-2004,生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范[S]. 北京:中華人民共和國(guó)建設(shè)部,2004.

[3]張益,陶華.垃圾處理技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

[4]ANON.How to use your completed landfill[J].The American City,1965, 80:91~94.

[5]蔣滿元,唐玉斌.垃圾填埋的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及治理途徑[J].城市問(wèn)題,2006(7):67~80.

[6]吳鴻鈞.城市垃圾處理技術(shù)及應(yīng)用前景[J].環(huán)境保護(hù),2000 (12):14~16.

[7]劉東,喻曉,羅毅,等.城市生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液特性分析 [J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2006,29(6):55~57.

[8]林學(xué)端,廖文波.垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)及其環(huán)境影響因子的研究[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2002,8(6):571~577.

[9]Fuji T,Hope BK,F(xiàn)oxwell J.Derivation of population-level ecological remedial action objectives:Tualatin River case study.Hum Ecol Risk Assess,2000,6:1075~1086.

[10]Liao C-Y,Pu Y-P.The significance and strategy of ecological remediation engineering in Yangtze River drainage area[J].Yangtze River, 2003,34:37~39.

[11]Robinson GR,Hande1 SN.Directing spatial patterns of recruitment during an experimental urban woodland reclamation[J].Ecol Appl,2000,10:174~188.

[12]張兵生.綠色經(jīng)濟(jì)學(xué)探索[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2005.

[13]程曉東.城市廢棄垃圾場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究[D].保定:華北電力大學(xué),2009.

[14]譚綠貴.礦山生態(tài)環(huán)境破壞與生態(tài)修復(fù)[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào),2004,20(2):45~46.

[15]Ettala M O. Short-rotation tree plantations at sanitary landfills[J]. Waste Management&Research, 1988, 6:291~302.

[16]Gilman E F, Flower F B, Leone I A. Standardized procedures for planting vegetation on completed sanitary landfills U.S. Research and Development,1983.

[17]郭小平,趙廷寧,石健,等. 垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)技術(shù)進(jìn)展[J].中國(guó)水土保持科學(xué),2006,12(4)95~99.

[18]Chany S G, Wongmh, Whitton B A. Environ, Manage[J]. 1991, 15: 411.

[19]Lan C Y, Wong MH. Environmental factors affecting growth of grasses, herbs and woody plants on a sanitary landfill [J]. J Environ Sci, 1994, 6 (4): 504~513.

[20]Wiemerk. Technical and operational possibilities tominimize leachate quantity [C]//ISWA. Proceedings of ISWA International Symposium on Process, Technology and Environmental Impact of Sanitary Landfill(Ⅳ) . Cagliari: Sardinia, 1987:19~23.

[21]李勝,張萬(wàn)榮,茹雷鳴,等. 天子嶺垃圾填埋場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)中的植被重建研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2009,24(3):17~19.

第5篇:海洋生態(tài)修復(fù)方法范文

關(guān)鍵詞:重金屬;土壤污染現(xiàn)狀;分析方法

1 引言

重金屬污染已成為全球性環(huán)境問(wèn)題,尤其是重金屬對(duì)土壤的污染,因其隱蔽性、不可逆性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn),不但能直接影響生態(tài)環(huán)境,還能通過(guò)皮膚接觸、呼吸吸入和通過(guò)食物鏈影響人體或動(dòng)物的健康,所以造成的后果是非常嚴(yán)重的。土壤重金屬污染具有污染物在土壤中移動(dòng)性差、滯留時(shí)間長(zhǎng)、毒性大等特點(diǎn),并可經(jīng)水、植物等介質(zhì)最終影響人類(lèi)健康。在我國(guó)通常被優(yōu)先關(guān)注和控制排放的重金屬有鎘(Cd),鉻(Cr)、砷(As)、鉛(Pb)和汞(Hg)。

根據(jù)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,“國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要”(2011~2015年)已將預(yù)防和控制重金屬污染作為一個(gè)重要的目標(biāo),2011年國(guó)務(wù)院批復(fù)了《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》,由于“重金屬”范圍包括大量的金屬和準(zhǔn)金屬,所以對(duì)重金屬污染很難有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。因此,筆者對(duì)我國(guó)五個(gè)優(yōu)先控制重金屬的來(lái)源、毒性、污染現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述。提出了一些防治策略及未來(lái)發(fā)展和管理的方向。

2 重金屬的來(lái)源

在自然因素中,成土母質(zhì)和成土過(guò)程對(duì)土壤重金屬含量的影響很大[1]。自然來(lái)源包括火山、降解礦物、森林火災(zāi)、土壤和水的表面蒸發(fā)。每年火山噴發(fā)的As量是1.72×107 kg,地殼含As量大約是4.01×1016 kg,海底火山噴發(fā)4.87×106 kg[2]。在我國(guó)的一些地區(qū),由于特殊的地質(zhì)環(huán)境,地殼中的重金屬含量本身就高,如山西省和As含量,這對(duì)該地區(qū)相關(guān)的重金屬高濃度有直接貢獻(xiàn)。

與自然來(lái)源相比,人為來(lái)源被認(rèn)為是環(huán)境中重金屬污染的主要原因:①重金屬雜質(zhì)的釋放,采礦和其他冶金活動(dòng),如火力發(fā)電和熱生產(chǎn)是大氣汞排放的最大來(lái)源;②有意提取重金屬和使用過(guò)程中的釋放,如重金屬礦開(kāi)采,制革,電鍍生產(chǎn),和含重金屬產(chǎn)品品制造;③垃圾焚燒與填埋過(guò)程中釋放。Wu Y,Streets D G等[3]認(rèn)為,2003年我國(guó)汞的總排放量達(dá)695.6 t,其中大部分是來(lái)自于有色金屬冶煉、煤炭消費(fèi)。1970年聯(lián)合國(guó)的調(diào)查表明,18050 t的鉛被釋放到大氣中,大多數(shù)都是由石油消費(fèi),粉塵排放和汽油添加劑使用釋放的。

3 重金屬污染現(xiàn)狀

我國(guó)的重金屬污染狀況嚴(yán)重,如在城市土壤、河口和沿海環(huán)境中[4],食用重金屬污染的食物或飲用未經(jīng)凈化的地下水可能會(huì)導(dǎo)致重金屬中毒的高風(fēng)險(xiǎn),許多事故是由于金屬非法或不安全的開(kāi)采、冶煉和使用造成的。

3.1 鎘

我國(guó)近年來(lái)鎘污染事件時(shí)有發(fā)生,唐貞等[5]對(duì)湘潭工業(yè)園區(qū)水稻土鎘污染及其潛在風(fēng)險(xiǎn)做了調(diào)查,結(jié)果表明,土壤中鎘的濃度1.27~4.22 mg/kg,表明這些土壤遭受?chē)?yán)重鎘污染。鄭袁明等[6]人研究了北京不同地區(qū)的土樣的鎘濃度,包括菜地、水田、果園、綠地、玉米田,土壤和自然土壤595個(gè)土壤樣品,與背景濃度相比,鎘在蔬菜、稻田和果園積累顯著,這表明工業(yè)活動(dòng)、交通和垃圾填埋場(chǎng)可以影響土壤中鎘的濃度。

3.2 鉻

我國(guó)是鉻渣產(chǎn)生最多的國(guó)家,對(duì)周?chē)h(huán)境和人類(lèi)健康構(gòu)成高風(fēng)險(xiǎn)。Cr(Ⅵ)的土壤淋溶液的濃度與鉻渣距離成反比關(guān)系,而垃圾能影響下風(fēng)側(cè)約350 m處。除了遷移到周邊地區(qū),Cr(Ⅵ)會(huì)污染地下水。陳璐璐,周北海等[7]分析了太湖水中的鉻含量和相關(guān)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,結(jié)果表明,在所有水樣品中都可以檢測(cè)到鉻,濃度31.76~75.50 ng/mL,平均濃度為40.04 ng/mL。鉻已對(duì)太湖水生生物造成一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。王玉強(qiáng)等[8]研究了渭河Cr(Ⅵ)的分布及其遷移特征,結(jié)果表明沿河流方向Cr(Ⅵ)濃度呈先上升后下降,Cr(Ⅵ)濃度可能受排污口的影響,沉積物對(duì)Cr濃度的降低起到了重要的作用。

3.3 砷

過(guò)去的幾十年里經(jīng)常報(bào)道地方性慢性砷中毒,尤其是在新疆維吾爾自治區(qū)、、寧夏回族自治區(qū)和山西省。地下水受影響最嚴(yán)重的省份,砷濃度在220~2000 ng/mL,而最高濃度可達(dá)4440 ng/mL[9]。慢性砷中毒是新型的公共衛(wèi)生問(wèn)題,我國(guó)約有300萬(wàn)高風(fēng)險(xiǎn)人口來(lái)源于飲用水暴露,而他們中的大多數(shù)是集中在農(nóng)村地區(qū)。

目前我國(guó)已成為世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),能源消費(fèi)構(gòu)成中煤炭占75%。東北煤礦、我國(guó)東部和北部主要煤礦中砷的濃度為55.7~156.7 mg/kg[10]。當(dāng)?shù)鼐用衿毡槭褂锰康拿骰鹨约伴_(kāi)放式爐灶進(jìn)行烹調(diào)和取暖,這會(huì)污染室內(nèi)空氣和增加食物中砷的濃度。廚房的空氣,干燥的玉米和辣椒中砷的濃度分別為160~760 μg/m3,1.52~11.3 mg/kg,52.5~1090 mg/kg。

3.4 鉛

最近幾年由于無(wú)鉛汽油的使用城市大氣中鉛的濃度在下降,但是大氣中鉛含量(100~180 ng-3)仍于高水平。由于交通排放、污水灌溉,公路兩側(cè)土壤和農(nóng)田易受鉛污染,如果土壤和公路之間距離小于50 m則可能受到鉛的危害,而距離超過(guò)150 m,鉛的濃度水平一樣[11]。除了土壤自身性質(zhì),交通流、地形,綠化帶和天氣條件也影響路邊土壤鉛的分布。

一般來(lái)說(shuō),在路邊土壤鉛濃度要顯著高于公園,而工業(yè)區(qū)的鉛水平比住宅區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)高得多。研究表明,污水灌區(qū)農(nóng)田下層土壤鉛濃度顯著升高[12],約是背景環(huán)境中的4.53倍。戚其平等[13]人研究了生活在城市地區(qū)6502名兒童(3~5歲)血液中鉛水平,結(jié)果表明,與美國(guó)疾病控制和預(yù)防咨詢委員會(huì)中心規(guī)定的兒童血液平均鉛安全濃度88.3 mg/L高了29.9%,超過(guò)100 mg/L。

3.5 汞

2013年我國(guó)人為排放汞的總量約占全球排放量的40%,向大氣中排放的汞約占全球大氣汞排放的1/3。在我國(guó)貴州、廣東、山西和遼寧省的一些地方是汞污染最嚴(yán)重地區(qū)。貴州省是世界上最大的汞生產(chǎn)區(qū)域,貴州朱砂礦儲(chǔ)量中金屬汞儲(chǔ)量達(dá)到80000 t,占汞總量80%,地表水汞濃度高達(dá)10580 ng/L,在采空區(qū)的河岸土壤總汞和甲基汞的濃度范圍分別是5.1~790 mg/kg和0.13~15 ng/g[14]。水稻籽粒中汞總濃度可達(dá)到569 ng/g,其中145 ng/g是甲基汞。這表明,攝入汞污染的大米是人類(lèi)甲基汞暴露的一個(gè)重要來(lái)源。

貴州省一些地方氣態(tài)汞濃度為1.70~146.75 ng/m3,平均濃度為7.39 ng/m3,顯著高于世界水平的1.5~2.0 ng/m3。季節(jié)和天氣明顯影響汞在大氣中的含量。一般來(lái)說(shuō),由于煤燃燒氣態(tài)汞總量冬季比夏季高得多。

土壤是汞的重要的源和匯,土壤中的汞主要來(lái)自土壤母質(zhì)、大氣沉降、化肥和農(nóng)藥的使用、污水灌溉及含汞廢物。1990年我國(guó)國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行了一項(xiàng)調(diào)查,在我國(guó)表層土壤汞平均濃度為0.065 mg/kg。因?yàn)閷?duì)水環(huán)境沒(méi)有系統(tǒng)的調(diào)查,且汞在水中時(shí)空分布不斷變化,很難在水系統(tǒng)中的汞濃度作總體評(píng)價(jià),但大型河流中的汞濃度普遍高[15],而汞儲(chǔ)量相對(duì)影響較小。

3.6 錫

目前,我國(guó)海水和淡水環(huán)境中有機(jī)錫的污染比較嚴(yán)重,尤以近岸水域、港口以及內(nèi)河碼頭污染最為嚴(yán)重。我國(guó)大陸水樣中三丁基錫(TBT)的濃度最高達(dá)到977ng(Sn)/L。由于減少了輸入、水流量和稀釋,丁基錫的濃度(BTS)隨海岸距離的增加降低。相對(duì)高含量的二丁基錫(DBT)和技術(shù)性貿(mào)易壁壘在渤海灣沿海水域出現(xiàn),東南沿海的三個(gè)港口(廈門(mén),汕頭,和惠陽(yáng))的積累量為0.3~174.7ng/g[16]。

4 重金屬污染的監(jiān)測(cè)分析方法

4.1 重金屬的總濃度

在環(huán)境和生物樣品中開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的重金屬測(cè)定方法很多,如火焰原子吸收光譜法,石墨爐原子吸收光譜法,原子熒光光譜法等。由于其能多元素同時(shí)檢測(cè)、分析時(shí)間短、高通量和樣品用量少的優(yōu)點(diǎn),電感耦合等離子體質(zhì)譜和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法被越來(lái)越多地應(yīng)用在這一領(lǐng)域,特別是ICP-MS(電感耦合等離子體質(zhì)譜儀)具有更多的優(yōu)點(diǎn),如靈敏度高,線性范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)。

4.2 重金屬形態(tài)

重金屬的毒性取決于其化學(xué)形式,由于其不同的性質(zhì)和毒性,有必要區(qū)分重金屬種類(lèi)。研究表明,有機(jī)汞化合物尤其是甲基汞比無(wú)機(jī)汞的毒性更強(qiáng),相反,有機(jī)砷化合物比無(wú)機(jī)砷毒性低。有機(jī)錫化合物的毒性取決于性質(zhì)和烷基側(cè)鏈數(shù)的長(zhǎng)度。重金屬形態(tài)可以用電分析、光譜分析、儀器中子活化分析、色譜分析聯(lián)用技術(shù)。聯(lián)用技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于汞、鉻、砷、錫的形態(tài)分析,以及其他環(huán)境樣品中的重金屬形態(tài)分析,具有廣闊發(fā)展前景。

4.3 重金屬生物監(jiān)測(cè)

生物監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)環(huán)境和生物圈中重金屬污染和毒性的一N有效方法。環(huán)境矩陣化學(xué)分析是揭示重金屬污染狀況的最直接方法,雖然對(duì)生物和生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響和可能毒性提供證據(jù)不足?;趥€(gè)體生物組織和液體抽樣分析的生物監(jiān)測(cè)是化學(xué)分析的有效補(bǔ)充。通過(guò)與國(guó)際衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定暫定每周可耐受攝入量重金屬量比較,認(rèn)為長(zhǎng)期食用當(dāng)?shù)卮竺卓赡軙?huì)造成對(duì)人體重金屬高危害風(fēng)險(xiǎn)。血液、尿液、唾液、指甲和頭發(fā)通常是化驗(yàn)重金屬對(duì)人體健康潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的生物材料。

5 毒性

重金屬易通過(guò)食物鏈而生物富集產(chǎn)生生物放大作用,構(gòu)成對(duì)生物和人體健康的嚴(yán)重威脅,主要通過(guò)空氣、水、食物和直接接觸體表進(jìn)入人體,這些方面的重金屬暴露是人類(lèi)中毒的主要途徑,對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生各種威脅。根據(jù)靶器官重金屬毒性可分為以下幾類(lèi)。

5.1 胃腸道(消化系統(tǒng))的影響

重金屬攝入能刺激消化系統(tǒng),伴隨癥狀如惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛等。鉛可能通過(guò)抑制胃腸功能紊亂胰腺、唾液腺和胃腺體分泌,甚至引起頑固性便秘。

5.2 腎功能的影響

腎臟是積累重金屬的重要器官,高水平鉛暴露可損傷腎近端小管和腎小球,腎小管重吸收障礙,甚至引起鉛中毒性腎病,如腎性高血壓。元素汞可在人體組織中的氧化為無(wú)機(jī)二價(jià)的形式,腎臟積累更多的二價(jià)汞比其他組織,高水平汞暴露可能導(dǎo)致腎小球腎炎蛋白尿、腎病綜合征,最早發(fā)現(xiàn)低水平汞暴露對(duì)腎小管的影響,增加低分子蛋白的排泄。

5.3 神經(jīng)系統(tǒng)的影響

有研究報(bào)道,無(wú)論是偶然的或長(zhǎng)期暴露于高濃度的汞蒸氣中可顯著影響人類(lèi)的感官、認(rèn)知、個(gè)性和運(yùn)動(dòng)功能。一般來(lái)說(shuō),去除暴露后這些癥狀消退。通過(guò)各種人類(lèi)和動(dòng)物的研究表明,甲基汞的毒性比無(wú)機(jī)汞更高,其作用于尚未出生的胎兒和新生兒的神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育。這種影響可以發(fā)生在汞暴露保持健康的母親(通過(guò)她們的孩子受到Hg)或與汞暴露有輕微癥狀的母親。一項(xiàng)關(guān)于父母接觸甲基汞,主要來(lái)自食用領(lǐng)航鯨肉的法羅群島約900個(gè)兒童的研究表明,產(chǎn)前甲基汞暴露會(huì)導(dǎo)致7歲兒童神經(jīng)心理障礙。注意力、記憶力和語(yǔ)言似乎是影響較大的大腦功能,而視覺(jué)功能和執(zhí)行力受汞增加的暴露影響較小。

5.4 癌癥

大量的研究集中在高風(fēng)險(xiǎn)人群甲基汞水俁病的死亡原因。肝癌和食道癌的風(fēng)險(xiǎn)增加,慢性肝病和肝硬化導(dǎo)致的超額死亡率是報(bào)道率最高的事件。在長(zhǎng)期遭受慢性砷暴露地區(qū)皮膚癌、肺癌和膀胱癌的患病機(jī)率會(huì)增加。

5.5 其他影響

暴露的高濃度的重金屬可引起呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)的功能障礙。尤其是小孩,攝入鉛可能通過(guò)抑制血紅蛋白的生成導(dǎo)致貧血。對(duì)那些長(zhǎng)期接觸鉻(Ⅵ)的人群來(lái)說(shuō),患口腔炎,牙齦炎的風(fēng)險(xiǎn),鼻中隔穿孔,皮膚潰瘍的風(fēng)險(xiǎn)比其他人高多了。有關(guān)調(diào)查表明,鉻電鍍車(chē)間的工人從事電鍍操作的一半受到了嚴(yán)重的鉻鼻病[17]。從事鍍鉻作業(yè)的電鍍廠工人長(zhǎng)期接觸到鉻酸霧,容易發(fā)生職業(yè)性鉻鼻病。

6 結(jié)論與展望

除了自然來(lái)源,有意和無(wú)意的人為排放是重金屬的重要來(lái)源,過(guò)量重金屬暴露可能通過(guò)影響消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng),增加人類(lèi)的健康風(fēng)險(xiǎn),或增加患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。

為了充分了解重金屬污染現(xiàn)狀,我國(guó)應(yīng)綜合調(diào)金屬問(wèn)題,將重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)作為詳細(xì)的流行病學(xué)進(jìn)行研究。相比其他污染控制,更理想的策略是使重金屬污染的最小化和消除。這些目標(biāo)可以通過(guò)減少含重金屬物品的使用來(lái)實(shí)現(xiàn),或回收對(duì)環(huán)境污染的排放物,同時(shí),各種管末處理技術(shù)可以減少煤燃燒、垃圾填埋場(chǎng)和其他人為來(lái)源的重金屬排放,雖然在實(shí)際應(yīng)用中有很多優(yōu)點(diǎn),但生物修復(fù),特別是植物修復(fù)和微生物修復(fù),由于其效率高、成本低應(yīng)該受到更多的關(guān)注。重金屬原位鈍化修復(fù)方法可改變重金屬在土壤中的賦存狀態(tài),降低土壤中重金屬的有效濃度、遷移性和生物有效性,并且因其成本較低、操作簡(jiǎn)單、見(jiàn)效快且適合大面積推廣,在重金屬污染土壤修復(fù)中有著不可替代的作用。2015年,隨著《凹晶材料對(duì)重金屬污染土壤治理與修復(fù)的集成技術(shù)研究》項(xiàng)目通過(guò)甘肅省科技廳鑒定,并在白銀試驗(yàn)成功,一項(xiàng)新的凹凸棒吸附技術(shù)將會(huì)逐漸推廣。

參考文獻(xiàn):

[1]鄭喜|,魯安懷,高 翔.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法[J].土壤與環(huán)境,2002,11(1):79~84.

[2]Matschullat J. Arsenic in the geosphere-A review[J].Sci Total Environ,2000,249(13):297~312.

[3]Wu Y,Wang S X,Streets D G,et al.Trends in anthropogenic mercury emissions in China from 1995 to 2003[J].Environ Sci Technol,2006,40(17):5312~5318.

[4]Luo X S, Yu S, Zhu Y G, et al.Trace metal contamination in urban soils of China[J].Sci Total Environ,2012,4(21):17~30.

[5]唐貞,楊仁斌,雷 鳴,等.湘潭某工業(yè)園周邊稻田土壤及稻米鎘污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,(1):92~95.

[6]鄭袁明,羅金發(fā),陳同斌,等.北京市不同土地利用類(lèi)型的土壤鎘含量特征[J].地理研究,2005,(4):542~548.

[7]陳璐璐,周北海.太湖水體典型重金屬鎘和鉻含量及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[J].生態(tài)學(xué)雜志,2011,30(10):2290~2296 .

[8]王玉強(qiáng),和留憲.渭河中下游鉻(Ⅵ)的分布及遷移規(guī)律[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012, 40(1):129~134.

[9]Mandal B K, Suzuki K T. Arsenic round the world: A review[J].Talanta,2002,58(13):201~235.

[10]吳 君,羅田永.砷對(duì)肝臟毒性及發(fā)生機(jī)制[J].世界華人消化雜志,2007,15(21):226~227.

[11]Warren R S, Birch P.Heavy metal levels in atmospheric particulates, roadside dust and soil along a major urban highway[J].Sci Total Environ,1987,59(13):253~256.

[12]胡 文,王海燕,查同,等.北京市涼水河污灌區(qū)土壤重金屬累積和形態(tài)分析[J].生態(tài)環(huán)境,2008,17(4):1491~1497.

[13]戚其平,楊艷偉,姚孝元,等.中國(guó)城市兒童血鉛水平調(diào)查[J].中華流行病學(xué)雜志,2002,23(3):162~166.

[14]張 剛,王 寧,艾建超,等.積融雪控制下土壤大氣間汞交換通量特征[J].環(huán)境科學(xué), 2007,41(4):5584~5594.

[15]Zhang Z S, Sun X J, Wang Q C, et al. Recovery from mercury contamination in the second Songhua river, China[J].Water Air Soil Poll,2010,211(4):219~229.

[16]黃長(zhǎng)江,董巧香,雷 瓚,等.我國(guó)東南沿海3港口有機(jī)錫污染的調(diào)查[J].海洋學(xué)報(bào),2005,27(1):57~63.

[17]劉星和,王永義,夏安麗.某廠鍍鉻作業(yè)重度鉻鼻病調(diào)查[J].中國(guó)工業(yè)醫(yī)學(xué)雜志,2011,24(2):137~138.

Research Progressand Analyzing Methods of Heavy Metal Pollution

Gong Jianjun

(Wuwei Occupational College, Wuwei,Gansu 733000, China)

第6篇:海洋生態(tài)修復(fù)方法范文

作者單位:1.北京理工大學(xué)生命學(xué)院2.聊城大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

植物內(nèi)生菌能定殖在健康植物組織內(nèi)并與植物建立和諧聯(lián)合關(guān)系,它們能通過(guò)產(chǎn)生IAA、細(xì)胞激動(dòng)素等物質(zhì),促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育;還可通過(guò)產(chǎn)生抗生素、生物堿類(lèi)物質(zhì)與病原菌競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)位等起到對(duì)植物的保護(hù)作用[1],甚至能夠誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性來(lái)增強(qiáng)宿主的生存適應(yīng)性[2]。植物-內(nèi)生菌這種和諧共生、互利共棲的生命形式,是“資源節(jié)約型,環(huán)境友好型”生態(tài)型農(nóng)業(yè)發(fā)展的一條重要思路。

黃瓜是世界上分布最廣泛、最重要的蔬菜栽培作物之一,在我國(guó)蔬菜周年供應(yīng)中同樣占有極其重要的地位。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì),2004年我國(guó)黃瓜栽培面積已達(dá)1502900hm2,產(chǎn)量達(dá)到25558000Mt[3]。黃瓜生長(zhǎng)周期主要包括營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)兩個(gè)階段。前者包括發(fā)芽和幼苗期;后者包括初花和結(jié)瓜期,該階段占據(jù)了大部分生育期且與產(chǎn)量形成密切相關(guān)。影響初花和結(jié)瓜期的因素除了環(huán)境因素(如溫度、光照、水分),還有生物因素如植物自身分泌的激素及內(nèi)生菌的影響等[4]。由于植物與內(nèi)生菌的作用是相互的,因此由于植物生長(zhǎng)發(fā)育階段更替帶來(lái)的生理生化變化,必然會(huì)影響到定殖微生物的種群與數(shù)量等[5],相關(guān)研究對(duì)從微生態(tài)角度研究作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量形成具有重要意義,備受關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于黃瓜內(nèi)生菌的研究相對(duì)較少,且主要集中在內(nèi)生真菌和放線菌方面,其研究目的也主要是在抗病與促生方面[6],關(guān)于黃瓜內(nèi)生細(xì)菌的多樣性研究尚未見(jiàn)報(bào)到。本文則主要探索黃瓜初花和結(jié)瓜期內(nèi)葉片可培養(yǎng)內(nèi)生細(xì)菌的種類(lèi)、數(shù)量及優(yōu)勢(shì)菌的種類(lèi)變化,為黃瓜促生內(nèi)生細(xì)菌的理論探索和生產(chǎn)應(yīng)用提供一定的研究基礎(chǔ)。

1材料和方法

1.1黃瓜品種與植株

黃瓜為“中農(nóng)16”品種,由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所研制,抗多種病害,為目前華北地區(qū)瓜農(nóng)種植主栽品種。黃瓜植株,于2010年4月中旬至5月中旬分3次采自北京市平谷區(qū)農(nóng)業(yè)推廣學(xué)校蔬菜大棚。取樣階段為初花期和結(jié)瓜期,試驗(yàn)對(duì)象為植株葉片。

1.2內(nèi)生菌的分離與培養(yǎng)

分別取初花和結(jié)瓜期的黃瓜植株葉片各1g,用無(wú)菌水沖洗干凈,無(wú)菌濾紙吸干后,分別用75%酒精浸泡2min,2.6%NaClO浸泡5min,75%酒精浸泡1min進(jìn)行表面消毒,再用無(wú)菌水沖6次,將最后一次沖洗液涂營(yíng)養(yǎng)瓊脂(NA)培養(yǎng)基(g/L):牛肉膏3,蛋白胨10,氯化鈉5,瓊脂1820,pH6.87.0,1105Pa高壓蒸汽滅菌20min。平板檢查表面消毒效果,要求對(duì)照平板無(wú)菌落生長(zhǎng),確保表面消毒徹底。將消毒后的樣品放在加有9mL無(wú)菌水的無(wú)菌研缽充分研磨,靜置20min,再稀釋3個(gè)濃度梯度,各取0.1mL涂布到NA培養(yǎng)基中,每個(gè)梯度3個(gè)重復(fù),置于恒溫培養(yǎng)箱中30°C培養(yǎng)13d。每個(gè)葉片樣品做3個(gè)重復(fù)。

1.3內(nèi)生菌的純化與保存

細(xì)菌培養(yǎng)13d后分別記錄各平板的菌落數(shù)量,根據(jù)菌落形態(tài)(大小、形狀、顏色、表面光澤度、邊緣整齊度、透明度和質(zhì)地等),鏡檢菌體形態(tài)(形狀、革蘭氏染色反應(yīng)、排列方式和有無(wú)芽孢等);分別挑取有差異的菌落,在NA平板上劃線純化3次,將純化后的內(nèi)生細(xì)菌編號(hào)后接種到相應(yīng)培養(yǎng)基斜面上4°C冰箱保存,同時(shí)采用80°C甘油管凍存。

1.4內(nèi)生細(xì)菌DNA模板的提取與16SrDN段擴(kuò)增

將內(nèi)生細(xì)菌培養(yǎng)至指數(shù)期,取1.5mL菌液用基因組DNA提取試劑盒(北京百泰克生物技術(shù)有限公司)提取基因組DNA,進(jìn)行16SrDNA序列擴(kuò)增。擴(kuò)增選用通用引物[7],由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成:P1:27f(5-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3),P2:1492r(5-TACGGCTACCTTGTTACGACTT-3)。PCR擴(kuò)增時(shí),94°C4min;94°C1min,55°C1min,72°C2min,共30個(gè)循環(huán);72°C10min。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物通過(guò)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。

1.5細(xì)菌16SrDNA序列測(cè)定與同源性比對(duì)

PCR擴(kuò)增產(chǎn)物由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司測(cè)序后,用CHECK-CHIMERA進(jìn)行嵌合體序列的鑒定,除去嵌合體及怪異序列,再與GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知序列進(jìn)行NCBIBLAST(ncbi.nlm.nih.gov/)比對(duì)分析,尋找具有較高同源性的16SrDNA序列。確定各菌株有效序列后用ClustalX進(jìn)行多序列比對(duì)[8],再用Megaversion4.1進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析,其中系統(tǒng)進(jìn)化矩陣按Kimura2-Parameter模型計(jì)估算[9],采用鄰接法(Neighbor-Joining)聚類(lèi)分析[10],構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。重復(fù)取樣1000次進(jìn)行自展值(Bootstrapvalue)分析評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

根據(jù)文獻(xiàn),定義16SrDNA序列相似性大于98%歸于同一個(gè)物種[11]。

2結(jié)果與分析

2.1初花期和結(jié)瓜期黃瓜葉片內(nèi)生菌的分離

將初花和結(jié)瓜期兩時(shí)期的黃瓜葉片表面消毒后,進(jìn)行組織內(nèi)生細(xì)菌的分離培養(yǎng),結(jié)果表明,在NA平板上長(zhǎng)出大量菌落,菌落形態(tài)存在明顯差異,說(shuō)明黃瓜葉片中不僅存在大量?jī)?nèi)生細(xì)菌,且種類(lèi)豐富。菌落計(jì)數(shù)得到兩時(shí)期內(nèi)生菌數(shù)量分別為:初花期為(2.6±0.18)106CFU/g鮮重,結(jié)瓜期為(5.2±0.42)105CFU/g鮮重(顯著性水平P<0.05),前者是后者的5倍。選擇差異明顯的菌落進(jìn)行平板劃線純化,共得到81株內(nèi)生菌;其中,初花期38株,結(jié)瓜期43株。

2.216SrDNA序列擴(kuò)增及菌種鑒定

將兩個(gè)時(shí)期分離的81株內(nèi)生細(xì)菌成功提取基因組DNA,對(duì)其16SrDNA序列進(jìn)行PCR擴(kuò)增均得到片段約1.5kb的單一條帶(圖1,圖中僅列出兩個(gè)時(shí)期部分內(nèi)生菌的電泳條帶,其它菌的條帶位置與圖中一致)。將PCR產(chǎn)物測(cè)序并將測(cè)得的序列提交登陸GenBank并獲得登錄號(hào)(JN084129-JN084164,HQ874629)。

2.3系統(tǒng)發(fā)育分析

對(duì)上述初花期的38株和結(jié)瓜期的43株內(nèi)生細(xì)菌的16SrDNA序列進(jìn)行比對(duì)分析,結(jié)果見(jiàn)表1和2以及圖2和4。從分析結(jié)果(表1和圖2)看,初花期的38株內(nèi)生細(xì)菌分別屬于4個(gè)細(xì)菌類(lèi)群中的14個(gè)已知屬。其中放線菌類(lèi)(Actinobacteria)最多,占60.5%,為優(yōu)勢(shì)菌群,包含7屬。其次是厚壁菌類(lèi)(Firmicutes),占28.9%,包含2屬。剩余的兩類(lèi):伽馬變形桿菌類(lèi)(Gammaproteobacteria)和阿爾法變形桿菌類(lèi)(Alphaproteobacteria)各占7.9%和2.7%,分別包含2屬和1屬(圖3A)。其中,短小桿菌屬(Curtobacterium)含有7株細(xì)菌,在初花期為優(yōu)勢(shì)屬,其次是芽孢桿菌屬(Bacillus),含有6株細(xì)菌。其中,隸屬于短小桿菌屬的菌株Y1為最優(yōu)勢(shì)種,占初花期分離內(nèi)生菌總量(以CFU計(jì))的57.6%。此外,隸屬于藤黃單胞菌屬(Luteimonas)的一株編號(hào)Y4的內(nèi)生菌與已知序列同源性為96.8%,通過(guò)分子生物學(xué)及生理生化指標(biāo)測(cè)定確定其為一新種,將在近期另文發(fā)表。需要指出的是,鑒于優(yōu)勢(shì)種在所有分離菌的比例僅是依據(jù)形態(tài)學(xué)特征來(lái)區(qū)分和計(jì)算的,其統(tǒng)計(jì)數(shù)量和比例僅供參考之用。

從表2和圖4可以看出,結(jié)瓜期的43株內(nèi)生細(xì)菌分別屬于5個(gè)細(xì)菌類(lèi)群中的11個(gè)已知屬。其中伽馬變形桿菌類(lèi)細(xì)菌最多,占46.5%,為優(yōu)勢(shì)菌群,包含3屬。其次是阿爾法變形桿菌類(lèi),占23.3%,包含2屬,放線菌類(lèi)和厚壁菌類(lèi)占有相同的比例13.9%,分別包含3屬和2屬。異常球菌類(lèi)(Deinococci)含量最少,為2.4%,僅含有1屬(圖3B)。其中,泛菌屬(Pantoea)含有15株細(xì)菌,是結(jié)瓜期的優(yōu)勢(shì)菌屬,其次是農(nóng)桿菌屬(Aqrobacterium),含有9株細(xì)菌。其中,隸屬于泛菌屬的菌株CE1為最優(yōu)勢(shì)種,占結(jié)瓜期分離內(nèi)生菌總量(以CFU計(jì))的65.0%。

3討論

植物內(nèi)生菌的分離鑒定是內(nèi)生菌研究的首要問(wèn)題,是內(nèi)生菌與植物的互作研究、發(fā)現(xiàn)重要功效內(nèi)生菌的前提,一直受到高度重視。本文選用在我國(guó)蔬菜種植中占有重要地位的黃瓜“

中農(nóng)16”品種為研究對(duì)象,探究初花期和結(jié)瓜期葉片內(nèi)生菌的多樣性,并對(duì)這些內(nèi)生菌進(jìn)行了16SrDNA鑒定。兩時(shí)期共分離到內(nèi)生菌81株,初花期38株,分屬于14個(gè)已知屬,其中隸屬于短小桿菌屬的菌株Y1為最優(yōu)勢(shì)種,占57.6%,發(fā)現(xiàn)Y4菌株屬于新種Luteimonassp.。結(jié)瓜期43株分屬于11個(gè)已知屬,其中隸屬于泛菌屬的菌株CE1為最優(yōu)勢(shì)種,占65.0%。顯示出兩個(gè)時(shí)期黃瓜葉片組織內(nèi)生菌的多樣性。

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