海洋生態(tài)修復(fù)方法精選(九篇)
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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)成為一門新的學(xué)科。海洋生態(tài)系統(tǒng)遵循著以多種魚類及生物存在為組合、以食物營養(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。面對日趨嚴(yán)重破壞的海洋生態(tài)環(huán)境，我國在加大陸源污染治理的同時采取了一些海洋生態(tài)環(huán)境修復(fù)措施。如投放人工魚礁建設(shè)海洋牧場、增殖放流、伏季休漁、限船捕撈等。海洋牧場是在某一海域內(nèi)，采用一整套規(guī)?；臐O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)濟海洋生物聚集起來，進行有計劃、有目的的海上放養(yǎng)魚蝦貝類的大規(guī)模人工漁場?！昂Ｑ竽翀觥笔?0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海洋牧場。如今日本海大部分海域都已形成大規(guī)模的人工魚礁和海底森林場，有的完全實現(xiàn)了人工管理和控制，海洋牧場給日本帶來可觀的經(jīng)濟效益。2003年我國大連開始了海洋牧場的建設(shè)，取得了一些經(jīng)驗和效益。2010年我國將山東、浙江、廣東作為發(fā)展海洋經(jīng)濟的試點省，這為建設(shè)海洋牧場、發(fā)展海洋漁業(yè)帶來了機遇。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。山東沿海在幾年前就開始海洋牧場的建設(shè)，青島已投資數(shù)千萬元在近海多處投放人工礁石并開展增殖放流活動。目前，山東海洋漁業(yè)局已把建設(shè)海洋牧場、修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)境作為“十二五”期間藍色半島經(jīng)濟區(qū)建設(shè)的重要內(nèi)容，爭取在5年內(nèi)山東半島沿海建成能形成一定規(guī)模的、多種類型的“魚礁”，為海洋生物營造棲息、繁衍的場所。爭取在10年內(nèi)將山東可以利用的沿海內(nèi)20％海區(qū)鋪設(shè)人工魚礁，并加大增殖放流量，通過海洋牧場的建設(shè)，把山東近?；謴?fù)到當(dāng)年“黃金漁場”的景象。浙江臺州市海洋與漁業(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，建造了全市首個海洋牧場。2004年寧波市做出了“人工魚礁建設(shè)規(guī)劃”，在近岸建六大海洋牧場，并進行了人工魚礁和魚苗、參苗、蟹苗等的試驗投放，通過調(diào)查觀測，人工魚礁試驗性投放有了初步的成效。目前已投資2000萬元對生態(tài)環(huán)境進行恢復(fù)建設(shè)。從全國海洋牧場發(fā)展的形勢來看，雖然發(fā)展趨勢較好，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，還沒有達到真正意義上的海洋牧場。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，沒有做到“負責(zé)任”的放流。在休漁方面缺少科學(xué)研究的依據(jù)，沒有做到有的放矢的保護。
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大力加強海洋牧場的建設(shè)與管理
海洋牧場是一種大型人工漁場，是一種新型海洋資源開發(fā)利用模式。既要有增殖放流和現(xiàn)代養(yǎng)殖的特點，又要維護自然生態(tài)，更重要的是保證漁業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。因此，投放人工魚礁僅僅是建設(shè)海洋牧場的技術(shù)手段之一，遠遠不是海洋牧場本身，海洋牧場的建設(shè)還包括了相關(guān)的技術(shù)研究開發(fā)與應(yīng)用。其中的核心技術(shù)內(nèi)容分別是：魚礁建設(shè)、海岸工程技術(shù)，選擇魚類繁殖和培育技術(shù)，海洋生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)，海洋牧場的科學(xué)管理、經(jīng)營技術(shù)。這些技術(shù)共同支撐了海洋牧場的建設(shè)與發(fā)展。我國的海洋牧場建設(shè)目前亟待解決的技術(shù)問題有：人工魚礁設(shè)計制造及環(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、培育場的管理技術(shù)；用科技手段對魚類行為控制與捕撈技術(shù)，即利用高科技手段建立對魚類生物馴化系統(tǒng)，以行為理論為基礎(chǔ)，從聲、光、電、磁和魚礁餌料等物理、生物方法馴化，使魚類的行為得到有效控制；環(huán)境監(jiān)測技術(shù)等。
2.2科學(xué)指導(dǎo)增殖放流
雖然近些年來我國開展的增殖放流對近海漁業(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?？茖W(xué)指導(dǎo)、有序放流、優(yōu)化品種和增殖放流對生物多樣性及生態(tài)系統(tǒng)的影響研究，是增殖放流提高回捕率的關(guān)鍵問題。國外的放流經(jīng)驗很值得借鑒。據(jù)了解，從20世紀(jì)80年代開始，韓國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、魚種單一、魚種劣質(zhì)，不但對生物各種群造成了影響，也加速了韓國沿岸魚種的遺傳基因劣性化。一方面病害多發(fā)，如香魚的冷水病、牙鲆的貧血病等，這些疾病在魚群中蔓延，使得捕獲的魚失去經(jīng)濟價值；另一方面使得沿岸海洋生物單一化，本地的魚種逐漸滅亡，生態(tài)系統(tǒng)逐漸失去平衡。雖然放流使大馬哈魚的數(shù)量增多了，但生存在同一水域的其他魚種減少了一半?，F(xiàn)在韓國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題，要提高科學(xué)增殖放流的意識，用先進的科學(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，做到負責(zé)任的增殖放流活動。
2.2.1應(yīng)用優(yōu)化種苗和對放流種苗跟蹤評估技術(shù)
放流品種的選擇及種苗的健康決定著放流的回報率，而放流群體的回捕率是衡量放流經(jīng)濟和生態(tài)效益的重要指標(biāo)。因此，要采用優(yōu)化、健康的種苗和對放流種苗跟蹤評估技術(shù)，針對放流魚類生物學(xué)特點，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)測魚類生長過程、資源變動規(guī)律情況，評估魚類的成活率，提高放流群體的回捕率，以提高放流的經(jīng)濟效益和生態(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)、被動整合雷達標(biāo)、內(nèi)藏可視標(biāo)、生物遙測標(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)仍在不斷改進和完善。
2.2.2重視生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對放流影響的研究
我國有著漫長的海岸線，沿岸環(huán)境各有特性且變化異常，放流環(huán)境是否適合放流魚類生存問題，也是關(guān)系到放流活動的最終效果。因此，要開展對放流水域的生物種群結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、水域的生態(tài)承受容量深入研究，要考慮到放流魚類的生理條件、行為能力（如活動能力、捕食能力、逃生能力、群體棲息習(xí)性等）對成活率的影響，來確定適宜的放流種類和合理的放流數(shù)量。對放流種群監(jiān)測，研究其對水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)因素影響的程度，保障增殖放流持續(xù)健康進行。
2.2.3加強放流魚類種群遺傳資源保護和管理技術(shù)的研究
水域生態(tài)環(huán)境污染、捕撈過度、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自然種群有潛在的危害。因此，必須加強種群遺傳資源保護和管理的研究，制定出科學(xué)有效的措施，營造放流水域既有放流魚類又有當(dāng)?shù)氐淖匀环N群魚類共存的環(huán)境，以保護水生生物遺傳多樣性和生物多樣性。保護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
我國從20世紀(jì)90年代中期開始實施伏季休漁制度，休漁制度并沒有給漁業(yè)資源恢復(fù)帶來預(yù)想的效果。我國魚類種類繁多，不同魚種產(chǎn)卵季節(jié)不同，產(chǎn)卵場分布也非常復(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)，在捕撈強度不減的情況下，不但對漁業(yè)資源保護作用不大，反而把南海海區(qū)可捕撈的中上層魚類捕撈季節(jié)錯過，浪費了可合理利用的資源。在海洋中一條洄游產(chǎn)卵的成魚，可以產(chǎn)近億粒的魚卵，給種群帶來的增殖率在10％以上的。從國外的漁業(yè)管理經(jīng)驗來看，日本從70年代就開始對6～7種魚的資源實行按魚種限制捕撈的管理模式，韓國也在2000年對5種魚實行了按魚種限制捕撈管理，并取得很好的效果。面對海洋漁業(yè)捕撈效益每況愈下的形勢，我國應(yīng)加大對漁業(yè)資源科學(xué)調(diào)查的投入，掌握現(xiàn)時海洋漁業(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種的資源管理制度，有效修復(fù)傳統(tǒng)經(jīng)濟魚類資源，為將來實行捕撈配額許可證制度做準(zhǔn)備。
2.4引進技術(shù)和加強海洋科技的研究
在海洋生態(tài)環(huán)境恢復(fù)方面，美、日、韓等國已有30多年的經(jīng)驗，已采用了先進科技手段。而我國目前處于起步階段，與世界發(fā)達海洋國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科技交流，以及適時建立中美海洋科學(xué)聯(lián)合研究中心。國家海洋局還專門組織專家赴韓國進行考察參觀，并舉辦了中韓海洋牧場研討會，為學(xué)習(xí)和借鑒國外先進經(jīng)驗、引進技術(shù)創(chuàng)造了條件。海洋環(huán)境的恢復(fù)建設(shè)是一個龐大工程，我國這方面的核心技術(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外進口解決，尤其是在環(huán)境觀測方面，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)的實施方案，把大力推進海洋環(huán)境的恢復(fù)建設(shè)上升到國家發(fā)展戰(zhàn)略。
三、結(jié)束語
第2篇：海洋生態(tài)修復(fù)方法范文
經(jīng)濟功能
在安全得到初步保障后,城市河流的經(jīng)濟功能逐漸引起重視,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展,包括水域景觀、過度區(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)過程于趨于生態(tài)環(huán)境條件的功能。一個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、景觀與生態(tài)環(huán)境等多重功能,其中安全、經(jīng)濟性是基礎(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恢復(fù)的理念,強調(diào)河道要有生態(tài)自然修復(fù)的功能;1991年,日本開始推行重視創(chuàng)造多樣化河流形態(tài)的“多自然型河流建設(shè)”。于此同時,國外也開展許多大型的生態(tài)修復(fù)工程實踐,如1987年,德國萊茵河流域管理委員會提出了重塑萊茵河的生態(tài),使魷魚重新回到萊茵河的“萊茵河蛙魚2000計劃”,隨后萊茵河保護國際委員會(工CPR)又進一步制定了“萊茵河蛙魚2020計劃”;在密西西比河上,Juliann等[5〕在CapeGirardeau附近主河槽內(nèi)對大型無脊椎動物進行了研究,John等對河上游魚類的時空分布進行了研究;1987年,為解決斯凱恩河(SkjernRiver)的水環(huán)境問題,丹麥通過了退耕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。
國內(nèi)外河流生態(tài)修復(fù)研究進展
1國外研究進展
人們對河流的生態(tài)環(huán)境修復(fù)的認知已經(jīng)經(jīng)歷了半個多世紀(jì),在德國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進行生態(tài)護岸實驗,并取得了很好的效果;Schlueter認為河流近自然治理要在滿足人類對河流合理利用的前提下,保護或促進河流的生物多樣性;1980年,瑞士州河川保護建設(shè)局將生態(tài)護岸法發(fā)展為“多自然型河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)”,對河流的治理重視恢復(fù)植被和建設(shè)自然護岸[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
2國內(nèi)研究進展
國內(nèi)開展河流生態(tài)修復(fù)的研究工作起步相對較晚,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為生態(tài)水利是我國新時期水利建設(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)工程實踐方面,尤其是河道生態(tài)護坡的工程應(yīng)用上,我國在近二十年來做了許多嘗試,如工程中分別采用了植被護坡、格賓網(wǎng)石籠(蜂巢網(wǎng)箱)護坡、生態(tài)袋護坡、連鎖式鋪面磚護坡、土工格柵+固土種植基護坡、三維土工網(wǎng)墊護坡、混凝土植生塊護坡、綠色混凝土護坡、土壤固化劑護坡等?？偨Y(jié)國內(nèi)外的城市河流生態(tài)修復(fù)研究現(xiàn)狀可知,當(dāng)前國內(nèi)外展開的河流生態(tài)修復(fù)工作仍著眼于河流某一方面的功能,如國外在兼顧景觀的同時,更側(cè)重生態(tài)修復(fù)和重建等方面的工作,而國內(nèi)則較多地考慮護岸措施生態(tài)化,對于生態(tài)修復(fù)理念與生態(tài)功能實現(xiàn)還有待進一步加強。
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)的兩大重要評價指標(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)過程的基質(zhì),其穩(wěn)定和健康發(fā)展對城市河流的生態(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)和高地邊緣過渡帶(見圖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)。對于河道形態(tài)多樣性的修復(fù),高永勝等針對我國目前一些中小河流健康受損的實際情況,提出從縱、橫兩方面來提高河流形態(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)可采用能夠增強河流凈化能力的相關(guān)技術(shù)實現(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)生物強化等;另外還可以通過底泥疏浚、底泥污染物控制等方式實現(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)、底棲動物、浮游生物、魚類等。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)就變得相對容易,可通過自然恢復(fù)或進行簡單的人工強化,必要時采用人工重建措施。另外,恢復(fù)河流的生物群落還需要對生物棲息地進行改善,如營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,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展,包括水域景觀、過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,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)計中予以應(yīng)用,則可以大大增強河流景觀建設(shè)的效果。在城市河流景觀建設(shè)時,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)在滿足城市未來發(fā)展需求的基礎(chǔ)上,確定景觀設(shè)計的主題和亮點;(3)綜合考慮河流的功能多樣性要求,對河流進行合理的形態(tài)規(guī)劃;(4)完善運行管理措施,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、我國城市水體的水質(zhì)狀況及其污染成因
目前全國80%以上的城市河流受到污染，許多大江大河的城市段已達不到Ⅲ類水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)全國2 222個檢測站的統(tǒng)計，在138個城市河道中，符合Ⅱ、Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的僅占23%，超過Ⅴ類水質(zhì)的占到38%，能飲用的地面水所剩無幾。2003年度全國七大水系407個重點監(jiān)測斷面中，只有34%適于直接飲用（屬Ⅰ類水質(zhì)），24.8%適于漁業(yè)生產(chǎn)（屬Ⅰ、Ⅱ類水質(zhì)），38.1%適于游泳（屬Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水質(zhì)），另有38.1%是沒有任何用途的臭水（屬Ⅴ類、劣Ⅴ類水質(zhì)）。
1、點源污染
隨著改革開放的不斷深入，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，長江流域劣于Ⅲ類水河長占總評價河長的22.5%。劣于Ⅲ類的水體主要集中在城市江河段和部分支流。主要超標(biāo)項目為：氨氮、高錳酸鉀指數(shù)、化學(xué)需氧量、5日生化需氧量、總磷、石油類等。長江流域的污廢水排放量，2003年達到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，而這些污廢水遠遠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自于雨水對河道周邊道路表面的沉積物、無植被覆蓋的地面、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，對面源污染的控制也可理解為對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)處理直接進入城市河道，給河道帶來了嚴(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、塊石等直立式護岸，河道完全被人工化、渠道化。失去自凈能力的河道反過來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）在一定條件下進行消除或富集環(huán)境污染物，從而對污染環(huán)境進行恢復(fù)的生物過程。生物修復(fù)技術(shù)是新近發(fā)展起來的一項清潔環(huán)境的低投資、高效益、便于運用、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)，并得到各國環(huán)保部門的認可。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
（1）建立科學(xué)的水務(wù)管理體制
目前，我國的水資源管理涉及到水利、航運、漁業(yè)、礦產(chǎn)、城建、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和海洋，但沒有一個真正的權(quán)力機構(gòu)來統(tǒng)一管理水資源。長期以來在防洪減災(zāi)、城市供水、防止污染、保護水生態(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)具有對城市防洪、除澇、需水、供水、節(jié)水、排水、水資源保護、污水處理及回用、地下水回灌等統(tǒng)一管理的職能。通過建立統(tǒng)一的水資源管理體制實現(xiàn)城市水體規(guī)劃、調(diào)度和水量水質(zhì)的統(tǒng)一管理，進一步確保地區(qū)社會經(jīng)濟和環(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，另一方面會對城市水體造成污染，尤其是初雨中含有大量的污染物。隨著城市化進程的加快，城市雨洪控制與利用顯得尤為重要，我國已開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，通過對降雨強度、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度，從而達到保護水體的目的。
（3）加強水生態(tài)保護
城市水體是城市的重要組成部分，賦有供水、防洪排澇、旅游娛樂及維護環(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、管理、調(diào)度中應(yīng)充分考慮這一特殊水體的作用與功能。通過建設(shè)調(diào)節(jié)水庫、污水庫、引水沖污水道或通過湖泊河道清淤減少水體污染源等，以達到保護和改善城市水體的目的。
通過引水來增加河道流量，是改善城市水體質(zhì)量的有效方法。目前國內(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，達到處理要求；或通過人工投放生物菌種的方法對河道水體和底泥進行生物降解，以恢復(fù)水生態(tài)環(huán)境。此外，研究適合當(dāng)?shù)氐某鞘卸壩鬯幚韽S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，我國一定要結(jié)合我國水資源分布的特點，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)。樹立遵循自然、利用自然、保護自然的理念，使人類與自然和諧相處。
參考文獻：
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第4篇：海洋生態(tài)修復(fù)方法范文
關(guān)鍵詞：垃圾填埋場；生態(tài)修復(fù)；耐受性；植物重建
中圖分類號：X705文獻標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2013）08021204
1引言
垃圾填埋場是采用衛(wèi)生填埋方式下的垃圾集中堆放場地，垃圾衛(wèi)生填埋場因為建設(shè)和運行成本較低、管理要求適合中國國情、無害化程度較好等原因而在國內(nèi)被廣泛應(yīng)用。但是城市衛(wèi)生填埋場對環(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。填埋場運行至設(shè)計庫容后，應(yīng)及時進行封場[2]。封場后進行生態(tài)修復(fù)和植被重建。生態(tài)恢復(fù)后垃圾填埋場所形成的植被層能美化周邊環(huán)境，防止填埋氣和惡臭擴散到大氣中；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)對保持公眾對垃圾填埋處理方法的認同與支持具有重要意義，也利于樹立大眾和青少年的環(huán)保意識。在國外，為改善和美化填埋場及其周邊環(huán)境，填埋場在封場及植被重建后，經(jīng)過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和工程處理，可以作為農(nóng)田、牧場、公園、林地甚至自然保護區(qū)等用地[4]。
2大通垃圾場封場概況
淮南市大通垃圾填埋場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)《生活垃圾填埋場封場工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)124-2010），本工程的封場規(guī)模為Ⅱ類。
本次淮南市大通老垃圾場封場工程的主要目標(biāo)是徹底解決老垃圾場對周圍的環(huán)境污染問題，減少老垃圾場滲濾液和填埋氣體對周圍環(huán)境的影響，同時把老垃圾場打造成為淮南市生態(tài)公園，作為市民休閑娛樂的公共場所。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
2.1環(huán)境保護目標(biāo)
通過滲濾液收集導(dǎo)排系統(tǒng)的建設(shè)，有效避免滲濾液的外排，削減進入項目區(qū)域內(nèi)水系的污染物總量，從而保護水體水質(zhì)及區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境；通過封場覆蓋系統(tǒng)及場頂綠化，能夠杜絕垃圾外露，增加項目區(qū)域內(nèi)的綠地率；通過地表雨水徑流導(dǎo)排系統(tǒng)的建設(shè)，有效導(dǎo)出垃圾場表層清潔雨水，并通過合理疏導(dǎo)，實現(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)
通過滲濾液處理系統(tǒng)的建設(shè)，使?jié)B濾液處理至達到國家標(biāo)準(zhǔn)后再排放；通過填埋氣體收集導(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行排放。通過以上措施，生活垃圾、滲濾液以及填埋氣體無害化處理率均達到100%。
2.3生態(tài)保護目標(biāo)
通過生態(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，建立一個生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的生態(tài)綠洲，使得填埋場內(nèi)水質(zhì)改善，邊坡穩(wěn)定，動植物豐富。先期恢復(fù)完成后，可進行合理的開發(fā)和利用，作為具有教育意義的、個性鮮明的、嶄新的主題性環(huán)保教育園，寓教于樂，普及環(huán)保知識，提升公眾環(huán)保意識，改善周邊地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的條件，提高社區(qū)群眾生活水平，最大限度地保護區(qū)內(nèi)生物多樣性，使之免遭人為干擾和破壞，使得封場后的填埋場與城市總體規(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垃圾填埋場植物生態(tài)修復(fù)面臨的主要
環(huán)境問題3.1氣體污染
對填埋場填埋氣回收利用價值及安全性評估十分必要。垃圾填埋場的填埋物會產(chǎn)生二氧化碳、甲烷、硫化氫等大量氣體，并形成惡臭[5]。這些氣體對環(huán)境和植物生長產(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；甲烷是一種易燃、易爆的氣體，當(dāng)含量達到5%～15%時就會引發(fā)爆炸[6]，而且土壤中的甲烷會排擠氧氣，導(dǎo)致植物根系缺氧，以致根系腐爛，影響植物生長。所以建立填埋場導(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。
3.2土壤污染
在填埋場進行封場時，應(yīng)考慮垃圾厭氧發(fā)酵后形成垃圾層塌落導(dǎo)致表面覆蓋層開裂的情況，做好防護措施。生活垃圾的毒害性和難降解性使得其在填埋后很長一段時間都難以降解且極易產(chǎn)生有毒物質(zhì)，這些物質(zhì)長期殘留在土壤，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，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機和有機成分的液體[7]。垃圾滲濾液含有大量的重金屬、病毒、細菌等有毒物質(zhì)且營養(yǎng)元素比例失調(diào)。覆蓋和導(dǎo)流系統(tǒng)失效時，滲濾液隨雨水溢出，嚴(yán)重影響植物的生長，給生態(tài)恢復(fù)帶來很大困難，在進行植物修復(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
垃圾填埋后開始發(fā)酵，會產(chǎn)生較高的地溫，對填埋場的復(fù)墾及植被生長產(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。另外，填埋場還能引起一系列的鼠害、蟲害以及其他傷害，破壞被重建的效率和進程[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植物生態(tài)修復(fù)研究環(huán)境與安全
4垃圾填埋場植物生態(tài)修復(fù)機理
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)原理角度來解決污染問題，對實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展具有重要的實踐意義[12]。用植被進行修復(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，使得封場表層成為綠色的會呼吸的生態(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垃圾填埋場生態(tài)修復(fù)過程中應(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整體，各個作為系統(tǒng)子單元的要素一旦組成系統(tǒng)整體，就具有獨立要素所不具有的性質(zhì)和功能。城市老垃圾填埋場封場生態(tài)恢復(fù)研究作為一個整體的生態(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)前與長遠、局部與整體、開發(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封場生態(tài)恢復(fù)過程中，應(yīng)組建喬、灌、草多個種群組成的生物群落，在生態(tài)恢復(fù)中要避免引進相同的生態(tài)位物種，盡可能使生態(tài)位相同的物種錯開，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爭，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)和能量流動的重要途徑。隨著城市老垃圾填埋場封場生態(tài)系統(tǒng)的不斷恢復(fù)，物質(zhì)循環(huán)和能量流動會更加暢通。為防止覆土層招鼠類等有害動物的破壞，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)境的改善可為蛇類等爬行動物提供生存地，也可為鳥類等飛行動物提供棲息場所。
4.2.4物種相互作用原理
在城市老垃圾填埋場封場生態(tài)恢復(fù)的物種配置上要遵循個體競爭理論，使生態(tài)系統(tǒng)各物種達到互惠共生，系統(tǒng)內(nèi)部有機體大大減少物質(zhì)和能量損耗，減小風(fēng)險，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，生物組成種類繁多而均衡。生物多樣性豐富，其抗外界干擾能力也越強，在城市老垃圾填埋場封場恢復(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，在不同地點給予不同配置。
4.2.6生物演替假說
根據(jù)植被演替理論，植被的正向演替是通過生態(tài)系統(tǒng)反饋能力、抵抗力和恢復(fù)力實現(xiàn)。填埋場生態(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)律進行的，經(jīng)過一系列的階段，從先鋒群落達到中生性頂極群落[14]。
4.2.7最小風(fēng)險與最大效益原理
認真研究填埋區(qū)生境狀況，綜合分析論證，將城市老垃圾填埋場封場生態(tài)恢復(fù)工程風(fēng)險降到最小。同時，應(yīng)該要考慮生態(tài)恢復(fù)的經(jīng)濟效益和收益周期，以求保持最小風(fēng)險并獲最大效益，實現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的統(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未封場而造成的環(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垃圾填埋場植物修復(fù)的實施
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，所要解決的問題主要是物理條件、土壤的毒性、營養(yǎng)條件、合適物種。在自然和人工條件的介入下，填埋場封場后，會發(fā)生一種類似于次生生態(tài)演替的過程，其過程通常是：適應(yīng)性物種進入—土壤肥力緩慢累積—結(jié)構(gòu)緩慢改善—毒性緩慢下降—新物種進駐—新的環(huán)境條件改變—群落駐扎—填埋場生態(tài)環(huán)境改善—其他用途[13]。
5.1最終覆土層厚度的確定
填埋場因不同的開發(fā)目的而要求相對的植被類型，而不同的植被類型要求基質(zhì)厚度也不一樣。目前在垃圾填埋場封場設(shè)計規(guī)范中，只是提出基本封場的表層土的厚度。進行植物修復(fù)前，先確定最終覆土層厚度，然后進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型決定覆土層的厚度將填埋場的建設(shè)費用大大降低。Gilman等[16]認為，草本植物需要基質(zhì)厚度為60cm左右，而樹木則需要90cm以上。
本次淮南市大通老垃圾填埋場最終覆土層平均土層厚60cm，部分區(qū)域達90cm，下部是土工合成材料作為隔水層。
5.2土壤營養(yǎng)狀況測定及立地條件改造
選種植物前先測定覆土層土壤營養(yǎng)狀況。測定指標(biāo)主要包括營養(yǎng)物水平、電導(dǎo)率、土壤容重和有機物含量等。根據(jù)測定決定要添加的肥料、石灰及有機物的量。最終覆土層土壤的理化性質(zhì)是妨礙填埋場植被恢復(fù)的重要因素之一。
由于該填埋場是簡易填埋并經(jīng)過多次擴容，填埋場堆積形體很不規(guī)則，所以需要對場地進行平整，平整需根據(jù)地形地勢特點，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，平整后形體簡單，便于覆蓋層的鋪設(shè)并考慮一定的景觀要求。同時，堆體改造要考慮土地再利用的可能性。
大通垃圾填埋場封場后成山體狀，通過改造和平整，挖溝修筑成臺田地形，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%，改造后適于進行植被重建。
5.3耐性樹種的篩選
植物在垃圾填埋場上生長面臨著復(fù)雜的環(huán)境壓力，因此，樹種的選擇尤為關(guān)鍵。淺根系草本植物能夠在填埋氣體較多的地方生長，因為最終覆土層下的表層中填埋氣體的濃度相對較低[17]。填埋場最終覆土層通常處于干旱的狀態(tài)[18]，選擇對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，因為這些植物對干旱環(huán)境往往非常敏感[19]。因此，應(yīng)考慮用不同類型植物（如喬—灌—草）的組合以達到最佳的復(fù)墾效果[20]。此外，選擇耐性樹種時還應(yīng)考慮復(fù)墾后的填埋場用途、所填埋的固體廢棄物的種類等方面特性等。
5.4植被重建
植被重建在選種時應(yīng)根據(jù)垃圾填埋場具體情況進行分析，區(qū)劃不同區(qū)塊，根據(jù)立地條件，選種適應(yīng)性強的耐受植物進行試種。
本次針對淮南市大通老垃圾填埋場植被重建，在選擇植物時遵循以下幾個原則：選擇生長快、適應(yīng)性強、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)土樹種和先鋒樹種；選擇樹種時要考慮其經(jīng)濟價值和樹種的多功能效益，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)土樹種，根據(jù)植物各自的生長習(xí)性與條件，進行分期建設(shè)，以遵循“前期改良、中期成長、后期穩(wěn)定”的建設(shè)思路，促進垃圾填埋場恢復(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，因為草本植物抗性較強、適應(yīng)性較強，根系發(fā)達，對土壤有一定的改良作用，能為喬灌木以及其他植物的生長創(chuàng)造條件，并且能夠改變填埋場封場后整體的景觀[21]。首先選用豆科植物進行大面積綠化種植，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)能力很強的先鋒樹種，改善單一的草本植物景觀，并且能夠加速改良土壤，通過吸收和蒸騰作用截流雨水，改善區(qū)域小環(huán)境，為其他植物生長創(chuàng)造良好條件。
植物群落構(gòu)建模式為：刺槐+枸樹+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，選擇樹型小、淺根系、耐澇、不易發(fā)生病蟲危害，對老鼠、蚊蠅等有抑制性的的植物，并且按照各個功能區(qū)劃和綠化帶設(shè)計，進行批量化園林綠化種植，達到綠化美化環(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)園林綠化和諧對稱的美學(xué)原理，建設(shè)層次豐富、高低錯落、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城市老垃圾填埋場封場生態(tài)恢復(fù)效益
分析6.1生態(tài)效益
項目實施后，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%，通過本項目實施，將提高到32%；區(qū)域城市人均公共綠地面積現(xiàn)狀為18.7m2，通過本項目實施，將提高到20m2。通過大范圍的植綠增綠，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)初步測定，每畝樹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℃，空氣中的相對濕度會增加5%～12%，降低熱輻射強度，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)濟效益
通過對填埋場環(huán)境綜合治理與生態(tài)修復(fù)，可以盤活城市“癱瘓”土地，重新煥發(fā)生機，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)品可帶來直接經(jīng)濟效益，并且可為旅游資源的開發(fā)帶來可觀的經(jīng)濟收益，城市森林建設(shè)可促進地方經(jīng)濟和社區(qū)發(fā)展，增強城市和周邊地區(qū)經(jīng)濟活力。
6.3社會效益
環(huán)境與經(jīng)濟是統(tǒng)一的，良好的環(huán)境可以促進經(jīng)濟的發(fā)展。項目區(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。通過植物生態(tài)修復(fù)，減少因環(huán)境對農(nóng)業(yè)造成的損失，減少發(fā)病率，從而降低醫(yī)療保健費用，同時創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，帶動旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為淮南市GDP的增長作出貢獻，推動了淮南市社會精神文明進步和滿足人們?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、滲濾液和植物種類等幾個方面。從植物生長角度看：需要注重適宜各種植物生長的土壤基底條件，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）一般填滿場的生態(tài)恢復(fù)是在填埋場最終封場后進行的，如果能夠在封場工程設(shè)計和施工時兼顧生態(tài)修復(fù)及植被重建工作，結(jié)合垃圾填埋場的實際情況，選擇合適的修復(fù)方法和植被類別，將有利于加快填埋場的生態(tài)恢復(fù)和植被重建過程，達到生態(tài)修復(fù)的預(yù)期效果，同時也大大降低后續(xù)維護成本。
（3）植物修復(fù)對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)過程，致使環(huán)境的pH值、Eh、溶解氧、微生物等組成一個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)過程中關(guān)鍵是植被的選擇，首先應(yīng)采用當(dāng)?shù)厣L快、適應(yīng)性強、抗逆性強的鄉(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)險小，而且種植和維護成本低，本項目在植物選種時控制本土植物比例在80%以上，適當(dāng)選取外來種，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，關(guān)鍵要篩選出超富集植物，因為超富集植物根系能夠分泌營養(yǎng)物質(zhì)來活化微生物以降解污染物，并能吸收轉(zhuǎn)化污染產(chǎn)物。在選擇外來植物的時候，要嚴(yán)格注意防范外來植物入侵，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)是一種實用而較為廉價的綠色治理技術(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，清潔并儲存可利用的太陽能，易于社會所接受，具有明顯的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益。參考文獻：
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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)境問題，尤其是重金屬對土壤的污染，因其隱蔽性、不可逆性和長期性的特點，不但能直接影響生態(tài)環(huán)境，還能通過皮膚接觸、呼吸吸入和通過食物鏈影響人體或動物的健康，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性差、滯留時間長、毒性大等特點，并可經(jīng)水、植物等介質(zhì)最終影響人類健康。在我國通常被優(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)我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，“國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要”（2011～2015年）已將預(yù)防和控制重金屬污染作為一個重要的目標(biāo)，2011年國務(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，所以對重金屬污染很難有一個全面的認識。因此，筆者對我國五個優(yōu)先控制重金屬的來源、毒性、污染現(xiàn)狀進行了闡述。提出了一些防治策略及未來發(fā)展和管理的方向。
2 重金屬的來源
在自然因素中，成土母質(zhì)和成土過程對土壤重金屬含量的影響很大[1]。自然來源包括火山、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，這對該地區(qū)相關(guān)的重金屬高濃度有直接貢獻。
與自然來源相比，人為來源被認為是環(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，如火力發(fā)電和熱生產(chǎn)是大氣汞排放的最大來源；②有意提取重金屬和使用過程中的釋放，如重金屬礦開采，制革，電鍍生產(chǎn)，和含重金屬產(chǎn)品品制造；③垃圾焚燒與填埋過程中釋放。Wu Y，Streets D G等[3]認為，2003年我國汞的總排放量達695.6 t，其中大部分是來自于有色金屬冶煉、煤炭消費。1970年聯(lián)合國的調(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，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導(dǎo)致重金屬中毒的高風(fēng)險，許多事故是由于金屬非法或不安全的開采、冶煉和使用造成的。
3.1 鎘
我國近年來鎘污染事件時有發(fā)生，唐貞等[5]對湘潭工業(yè)園區(qū)水稻土鎘污染及其潛在風(fēng)險做了調(diào)查，結(jié)果表明，土壤中鎘的濃度1.27～4.22 mg/kg，表明這些土壤遭受嚴(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、交通和垃圾填埋場可以影響土壤中鎘的濃度。
3.2 鉻
我國是鉻渣產(chǎn)生最多的國家，對周圍環(huán)境和人類健康構(gòu)成高風(fēng)險。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)險評估，結(jié)果表明，在所有水樣品中都可以檢測到鉻，濃度31.76～75.50 ng/mL，平均濃度為40.04 ng/mL。鉻已對太湖水生生物造成一定的生態(tài)風(fēng)險。王玉強等[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Cr濃度的降低起到了重要的作用。
3.3 砷
過去的幾十年里經(jīng)常報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4440 ng/mL[9]。慢性砷中毒是新型的公共衛(wèi)生問題，我國約有300萬高風(fēng)險人口來源于飲用水暴露，而他們中的大多數(shù)是集中在農(nóng)村地區(qū)。
目前我國已成為世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，能源消費構(gòu)成中煤炭占75%。東北煤礦、我國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_放式爐灶進行烹調(diào)和取暖，這會污染室內(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。
一般來說，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，與美國疾病控制和預(yù)防咨詢委員會中心規(guī)定的兒童血液平均鉛安全濃度88.3 mg/L高了29.9%，超過100 mg/L。
3.5 汞
2013年我國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，貴州朱砂礦儲量中金屬汞儲量達到80000 t，占汞總量80%，地表水汞濃度高達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甲基汞暴露的一個重要來源。
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。一般來說，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年我國國家環(huán)境監(jiān)測中心進行了一項調(diào)查，在我國表層土壤汞平均濃度為0.065 mg/kg。因為對水環(huán)境沒有系統(tǒng)的調(diào)查，且汞在水中時空分布不斷變化，很難在水系統(tǒng)中的汞濃度作總體評價，但大型河流中的汞濃度普遍高[15]，而汞儲量相對影響較小。
3.6 錫
目前，我國海水和淡水環(huán)境中有機錫的污染比較嚴(yán)重，尤以近岸水域、港口以及內(nèi)河碼頭污染最為嚴(yán)重。我國大陸水樣中三丁基錫（TBT）的濃度最高達到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)，東南沿海的三個港口（廈門，汕頭，和惠陽）的積累量為0.3～174.7ng/g[16]。
4 重金屬污染的監(jiān)測分析方法
4.1 重金屬的總濃度
在環(huán)境和生物樣品中開發(fā)和應(yīng)用的重金屬測定方法很多，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檢測、分析時間短、高通量和樣品用量少的優(yōu)點，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，如靈敏度高，線性范圍寬、抗干擾能力強。
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。研究表明，有機汞化合物尤其是甲基汞比無機汞的毒性更強，相反，有機砷化合物比無機砷毒性低。有機錫化合物的毒性取決于性質(zhì)和烷基側(cè)鏈數(shù)的長度。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
生物監(jiān)測是監(jiān)測環(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€體生物組織和液體抽樣分析的生物監(jiān)測是化學(xué)分析的有效補充。通過與國際衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定暫定每周可耐受攝入量重金屬量比較，認為長期食用當(dāng)?shù)卮竺卓赡軙斐蓪θ梭w重金屬高危害風(fēng)險。血液、尿液、唾液、指甲和頭發(fā)通常是化驗重金屬對人體健康潛在風(fēng)險評估的生物材料。
5 毒性
重金屬易通過食物鏈而生物富集產(chǎn)生生物放大作用，構(gòu)成對生物和人體健康的嚴(yán)重威脅，主要通過空氣、水、食物和直接接觸體表進入人體，這些方面的重金屬暴露是人類中毒的主要途徑，對人類健康產(chǎn)生各種威脅。根據(jù)靶器官重金屬毒性可分為以下幾類。
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機二價的形式，腎臟積累更多的二價汞比其他組織，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
有研究報道，無論是偶然的或長期暴露于高濃度的汞蒸氣中可顯著影響人類的感官、認知、個性和運動功能。一般來說，去除暴露后這些癥狀消退。通過各種人類和動物的研究表明，甲基汞的毒性比無機汞更高，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（通過她們的孩子受到Hg）或與汞暴露有輕微癥狀的母親。一項關(guān)于父母接觸甲基汞，主要來自食用領(lǐng)航鯨肉的法羅群島約900個兒童的研究表明，產(chǎn)前甲基汞暴露會導(dǎo)致7歲兒童神經(jīng)心理障礙。注意力、記憶力和語言似乎是影響較大的大腦功能，而視覺功能和執(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)險人群甲基汞水俁病的死亡原因。肝癌和食道癌的風(fēng)險增加，慢性肝病和肝硬化導(dǎo)致的超額死亡率是報道率最高的事件。在長期遭受慢性砷暴露地區(qū)皮膚癌、肺癌和膀胱癌的患病機率會增加。
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，攝入鉛可能通過抑制血紅蛋白的生成導(dǎo)致貧血。對那些長期接觸鉻（Ⅵ）的人群來說，患口腔炎，牙齦炎的風(fēng)險，鼻中隔穿孔，皮膚潰瘍的風(fēng)險比其他人高多了。有關(guān)調(diào)查表明，鉻電鍍車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
除了自然來源，有意和無意的人為排放是重金屬的重要來源，過量重金屬暴露可能通過影響消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，增加人類的健康風(fēng)險，或增加患癌癥的風(fēng)險。
為了充分了解重金屬污染現(xiàn)狀，我國應(yīng)綜合調(diào)金屬問題，將重金屬潛在風(fēng)險作為詳細的流行病學(xué)進行研究。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)可以通過減少含重金屬物品的使用來實現(xiàn)，或回收對環(huán)境污染的排放物，同時，各種管末處理技術(shù)可以減少煤燃燒、垃圾填埋場和其他人為來源的重金屬排放，雖然在實際應(yīng)用中有很多優(yōu)點，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、操作簡單、見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《凹晶材料對重金屬污染土壤治理與修復(fù)的集成技術(shù)研究》項目通過甘肅省科技廳鑒定，并在白銀試驗成功，一項新的凹凸棒吸附技術(shù)將會逐漸推廣。
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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,它們能通過產(chǎn)生IAA、細胞激動素等物質(zhì),促進植物生長發(fā)育;還可通過產(chǎn)生抗生素、生物堿類物質(zhì)與病原菌競爭生態(tài)位等起到對植物的保護作用[1],甚至能夠誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性來增強宿主的生存適應(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)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計,2004年我國黃瓜栽培面積已達1502900hm2,產(chǎn)量達到25558000Mt[3]。黃瓜生長周期主要包括營養(yǎng)和生殖生長兩個階段。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,因此由于植物生長發(fā)育階段更替帶來的生理生化變化,必然會影響到定殖微生物的種群與數(shù)量等[5],相關(guān)研究對從微生態(tài)角度研究作物生長、產(chǎn)量形成具有重要意義,備受關(guān)注。目前國內(nèi)外關(guān)于黃瓜內(nèi)生菌的研究相對較少,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)生細菌的多樣性研究尚未見報到。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)生細菌的種類、數(shù)量及優(yōu)勢菌的種類變化,為黃瓜促生內(nèi)生細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,試驗對象為植株葉片。
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,用無菌水沖洗干凈,無菌濾紙吸干后,分別用75%酒精浸泡2min,2.6%NaClO浸泡5min,75%酒精浸泡1min進行表面消毒,再用無菌水沖6次,將最后一次沖洗液涂營養(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,要求對照平板無菌落生長,確保表面消毒徹底。將消毒后的樣品放在加有9mL無菌水的無菌研缽充分研磨,靜置20min,再稀釋3個濃度梯度,各取0.1mL涂布到NA培養(yǎng)基中,每個梯度3個重復(fù),置于恒溫培養(yǎng)箱中30°C培養(yǎng)13d。每個葉片樣品做3個重復(fù)。
1.3內(nèi)生菌的純化與保存
細菌培養(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)生細菌編號后接種到相應(yīng)培養(yǎng)基斜面上4°C冰箱保存,同時采用80°C甘油管凍存。
1.4內(nèi)生細菌DNA模板的提取與16SrDN段擴增
將內(nèi)生細菌培養(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,進行16SrDNA序列擴增。擴增選用通用引物[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擴增時,94°C4min;94°C1min,55°C1min,72°C2min,共30個循環(huán);72°C10min。PCR擴增產(chǎn)物通過1%瓊脂糖凝膠電泳檢測。
1.5細菌16SrDNA序列測定與同源性比對
PCR擴增產(chǎn)物由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司測序后,用CHECK-CHIMERA進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)庫中的已知序列進行NCBIBLAST(ncbi.nlm.nih.gov/)比對分析,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進行多序列比對[8],再用Megaversion4.1進行系統(tǒng)發(fā)育分析,其中系統(tǒng)進化矩陣按Kimura2-Parameter模型計估算[9],采用鄰接法(Neighbor-Joining)聚類分析[10],構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。重復(fù)取樣1000次進行自展值(Bootstrapvalue)分析評估系統(tǒng)進化樹的拓撲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
根據(jù)文獻,定義16SrDNA序列相似性大于98%歸于同一個物種[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)瓜期兩時期的黃瓜葉片表面消毒后,進行組織內(nèi)生細菌的分離培養(yǎng),結(jié)果表明,在NA平板上長出大量菌落,菌落形態(tài)存在明顯差異,說明黃瓜葉片中不僅存在大量內(nèi)生細菌,且種類豐富。菌落計數(shù)得到兩時期內(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序列擴增及菌種鑒定
將兩個時期分離的81株內(nèi)生細菌成功提取基因組DNA,對其16SrDNA序列進行PCR擴增均得到片段約1.5kb的單一條帶(圖1,圖中僅列出兩個時期部分內(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)物測序并將測得的序列提交登陸GenBank并獲得登錄號(JN084129-JN084164,HQ874629)。
2.3系統(tǒng)發(fā)育分析
對上述初花期的38株和結(jié)瓜期的43株內(nèi)生細菌的16SrDNA序列進行比對分析,結(jié)果見表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)生細菌分別屬于4個細菌類群中的14個已知屬。其中放線菌類(Actinobacteria)最多,占60.5%,為優(yōu)勢菌群,包含7屬。其次是厚壁菌類(Firmicutes),占28.9%,包含2屬。剩余的兩類：伽馬變形桿菌類(Gammaproteobacteria)和阿爾法變形桿菌類(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株細菌,在初花期為優(yōu)勢屬,其次是芽孢桿菌屬(Bacillus),含有6株細菌。其中,隸屬于短小桿菌屬的菌株Y1為最優(yōu)勢種,占初花期分離內(nèi)生菌總量(以CFU計)的57.6%。此外,隸屬于藤黃單胞菌屬(Luteimonas)的一株編號Y4的內(nèi)生菌與已知序列同源性為96.8%,通過分子生物學(xué)及生理生化指標(biāo)測定確定其為一新種,將在近期另文發(fā)表。需要指出的是,鑒于優(yōu)勢種在所有分離菌的比例僅是依據(jù)形態(tài)學(xué)特征來區(qū)分和計算的,其統(tǒng)計數(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)生細菌分別屬于5個細菌類群中的11個已知屬。其中伽馬變形桿菌類細菌最多,占46.5%,為優(yōu)勢菌群,包含3屬。其次是阿爾法變形桿菌類,占23.3%,包含2屬,放線菌類和厚壁菌類占有相同的比例13.9%,分別包含3屬和2屬。異常球菌類(Deinococci)含量最少,為2.4%,僅含有1屬(圖3B)。其中,泛菌屬(Pantoea)含有15株細菌,是結(jié)瓜期的優(yōu)勢菌屬,其次是農(nóng)桿菌屬(Aqrobacterium),含有9株細菌。其中,隸屬于泛菌屬的菌株CE1為最優(yōu)勢種,占結(jié)瓜期分離內(nèi)生菌總量(以CFU計)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。本文選用在我國蔬菜種植中占有重要地位的黃瓜“
中農(nóng)16”品種為研究對象,探究初花期和結(jié)瓜期葉片內(nèi)生菌的多樣性,并對這些內(nèi)生菌進行了16SrDNA鑒定。兩時期共分離到內(nèi)生菌81株,初花期38株,分屬于14個已知屬,其中隸屬于短小桿菌屬的菌株Y1為最優(yōu)勢種,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個已知屬,其中隸屬于泛菌屬的菌株CE1為最優(yōu)勢種,占65.0%。顯示出兩個時期黃瓜葉片組織內(nèi)生菌的多樣性。
