基于多學(xué)科交叉的生態(tài)修復(fù)方案研究

胡熙

（中南林業(yè)科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004）

多學(xué)科交叉技術(shù)，是針對某一類問題，結(jié)合多種科學(xué)技術(shù)，以相關(guān)學(xué)科的技術(shù)優(yōu)勢來協(xié)同解決當(dāng)前的麻煩和困難。以生態(tài)領(lǐng)域?yàn)槔ǔ－h(huán)境問題的發(fā)生具有一定的復(fù)雜性，因此基于某一種科學(xué)技術(shù)，無法做到全面的治理和解決。所以，開展多學(xué)科交叉的生態(tài)修復(fù)策略成為行業(yè)的重點(diǎn)研究議題。

一、多學(xué)科交叉的技術(shù)優(yōu)勢

多學(xué)科交叉的科學(xué)技術(shù)，可以避免單一科學(xué)技術(shù)所面臨的技術(shù)短板。例如以水體污染為例，單一地使用某一類科學(xué)技術(shù)，不僅無法對污染水體進(jìn)行全面的檢查和修復(fù)，還可能造成大量的資源損失，浪費(fèi)了時間和物力。而應(yīng)用多領(lǐng)域交叉的技術(shù)理念，可以實(shí)現(xiàn)更為立體的多維治理方案，結(jié)合污水水體的實(shí)際情況，通過物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)等科學(xué)內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對水體污染的綜合修復(fù)，無論從投入資源、治理時間、后期維護(hù)等多種角度都可以有效彰顯對于單一科學(xué)技術(shù)的相關(guān)優(yōu)勢。

二、物理科學(xué)在生態(tài)修復(fù)方案中的應(yīng)用

生態(tài)環(huán)境的破壞基于物理科學(xué)的應(yīng)用理念，利用機(jī)械設(shè)備、修復(fù)原料、物理方法等一系列措施，來實(shí)現(xiàn)對生態(tài)問題的修復(fù)治理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)修復(fù)目標(biāo)，完成治理成效。

（一）機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用

1.強(qiáng)大的監(jiān)控作用

以無人機(jī)、環(huán)境探測器、成分檢測儀等相關(guān)機(jī)械設(shè)備可以對生態(tài)問題進(jìn)行有效的監(jiān)控，進(jìn)而對環(huán)境問題的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的勘察和了解。以水體污染為例，利用無人機(jī)，可以自行發(fā)現(xiàn)潛在的污染源，從而鎖定污染目標(biāo)，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測儀器實(shí)現(xiàn)對周邊水體的影響分析，最后利用成分檢測儀對污染水體進(jìn)行成分分析。結(jié)合其他相關(guān)機(jī)械設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對污染水體的深入研究，根據(jù)其水體組成，開展因地制宜的修復(fù)方案，為后期的修復(fù)策略提供必要的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)支持。通常水體污染是具有一定復(fù)雜性，其污染物的產(chǎn)生以及相關(guān)源頭也是充滿了多種可能性，而利用機(jī)械設(shè)備，可以快速捕捉相關(guān)污染源，實(shí)現(xiàn)對污染源的有效控制，通過制定行之有效的應(yīng)對措施，來實(shí)現(xiàn)環(huán)境問題的修復(fù)和治理。機(jī)械設(shè)備的監(jiān)控作用，是修復(fù)環(huán)境問題首要工作，控制污染源才能進(jìn)一步開展相關(guān)的治理工作，進(jìn)而后期的相關(guān)策略的實(shí)施奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

2.高效的施工效率

機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，提升了人工修復(fù)的工作效率。例如在污染水體中發(fā)現(xiàn)約為50 噸左右的淤泥，人工清淤的作業(yè)效率受時間和人力的限制，進(jìn)而對50 噸的淤泥清理作業(yè)耗費(fèi)大量的人力成本和經(jīng)濟(jì)成本。而對于機(jī)械清淤工作，只需要一臺挖掘機(jī)和相關(guān)運(yùn)輸車輛就可以完成清淤作業(yè)。這兩種施工作業(yè)方案具有極為明顯的對比性，所以在清淤過程中，使用機(jī)械設(shè)備可以完成快速完成的施工作業(yè)任務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對污染水體的清淤工作。機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，可以立刻排除污染水體的沉積污染物，起到事半功倍的作用，同時施工效率和作業(yè)效果不言而喻，與人工修復(fù)在清淤工作中，不具有可比性。需要注意的是，雖然機(jī)械設(shè)備存在了諸多優(yōu)勢，但是在開展相關(guān)的生態(tài)修復(fù)工作前，需要對作用環(huán)境以及作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的探查和分析。

3.性價比突出

機(jī)械設(shè)備對于作業(yè)面積較大、清淤數(shù)量較多的水體修復(fù)任務(wù)具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，同時受人工成本以及油價成本等相關(guān)影響系數(shù)的影響，機(jī)械設(shè)備的性價比極為突出，不少條件符合的生態(tài)修復(fù)任務(wù)，都需要機(jī)械設(shè)備的加入和支持，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低成本的修復(fù)作業(yè)工作。尤其是對于污染面積較大、作業(yè)數(shù)量較多的清淤工作，開展機(jī)械設(shè)備清淤作業(yè)優(yōu)勢極為明顯。

（二）增加修復(fù)原料

1.增加氧氣含量

物理科學(xué)技術(shù)在生態(tài)修復(fù)方案的應(yīng)用過程中，不僅可以借助機(jī)械設(shè)備，同時可以使用相關(guān)原料開展生態(tài)修復(fù)工作。例如對于有機(jī)物污染較為嚴(yán)重的水體開展修復(fù)作業(yè)時，可以對水體注入大量氧氣，進(jìn)而活化水土的微生物，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)污染物的降解作用，其中包含了生物科學(xué)、化學(xué)科學(xué)、原生態(tài)科學(xué)等相關(guān)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了對污染水體的治理工作。向水體增加氧氣含量是一種較為新穎的修復(fù)措施，其修復(fù)技術(shù)是利用了生物的多樣性以及立體三維的動態(tài)影響效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)水體污染的修復(fù)作用。這其中還包含了相關(guān)科學(xué)設(shè)備的檢測分析以及水樣調(diào)查等相關(guān)輔助內(nèi)容，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對水體的有效改造。因此在開展增加修復(fù)原料進(jìn)行修復(fù)作業(yè)時，需要對水體進(jìn)行有效的分析和了解。

2.增加調(diào)節(jié)試劑

由于不少水體已經(jīng)無法開展自我凈化等修復(fù)措施，為了實(shí)現(xiàn)對水體資源的有效利用，需要將水體進(jìn)行凈化，需要借助機(jī)械設(shè)備以及相關(guān)調(diào)節(jié)試劑開展相關(guān)工作。通常自來水廠的水資源凈化工作就是利用了相關(guān)的原理，而在污染水體的修復(fù)方案中，同樣可以適用。首先對于污染水體的成分進(jìn)行有效的分析和梳理，進(jìn)而增加應(yīng)對的調(diào)節(jié)試劑，開展相關(guān)的凈化工作，調(diào)節(jié)試劑種類多樣，涉及到化學(xué)科學(xué)的修復(fù)策略，因此在化學(xué)科學(xué)內(nèi)容中詳細(xì)闡述。

（三）物理方式

物理方式開展對相關(guān)環(huán)境的修復(fù)工作，通常采用的方式有置換法和稀釋法。

1.置換法

置換法，顧名思義，環(huán)境中的污染問題有效置換，例如對于土壤污染問題，將所有被污染的土壤置換掉，對原土壤進(jìn)行進(jìn)一步的改良，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對土壤污染問題的有效修復(fù)，置換法需要投入大量的機(jī)械設(shè)備以及相關(guān)修復(fù)材料，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對環(huán)境問題的有效控制。其優(yōu)勢是立竿見影的修復(fù)成效，以土壤污染問題來說，可以污染土壤的快速置換，同時有效解決污染土體所帶來的長效影響效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)土地資源的快速應(yīng)用。通常在一些建筑領(lǐng)域中較為常見，對于所要施工的土體，其土體含量存在一定的危險(xiǎn)性，進(jìn)而采用置換土體的形式開展相關(guān)施工作業(yè)。在生態(tài)修復(fù)方案實(shí)施過程中，使用置換法可以帶來高效的修復(fù)的成效，同時也面臨著巨大的投入成本，尤其是后期回填的土壤，涉及到購買和運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，因此增加了修復(fù)成本。

2.稀釋法

稀釋法對于污染水體具有一定的修復(fù)作用，尤其是對于固態(tài)水體的修復(fù)工作，對污染水體注入清潔水源，對污染水體進(jìn)行有效的稀釋，進(jìn)而降低污染水體的污染濃度，降低污染水體的富營養(yǎng)效應(yīng)。稀釋法的應(yīng)用，具有極為多樣的選擇性，其一可以在不改變污染水體成本的基礎(chǔ)上，大量注入清潔水源；其二為任意抽取污染水體的部分水量，經(jīng)凈化后或者額外注入清潔水源，實(shí)現(xiàn)對于污染水體的修復(fù)工作。

三、化學(xué)科學(xué)在生態(tài)修復(fù)方案中的應(yīng)用

（一）化學(xué)滅殺作用

基于化學(xué)科學(xué)的研究理念，對于水體污染等環(huán)境問題，使用化學(xué)方式均可以實(shí)現(xiàn)對相關(guān)問題的修復(fù)策略。例如在固定水體的污染水域中，存在大量水藻、細(xì)菌等污染物，造成水體失去了實(shí)際的使用價值，為了修復(fù)相關(guān)水體，開展環(huán)境保護(hù)措施，在污染水體中添加可以殺死細(xì)菌和水藻的化學(xué)添加劑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對水體的凈化工作，同時對凈化后的水體進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對水體的二次利用，從而實(shí)現(xiàn)水體的修復(fù)策略。由于化學(xué)試劑存在一定的不可逆轉(zhuǎn)性，因此在開展相關(guān)水體的修復(fù)策略時，要結(jié)合環(huán)境的具體問題，對污染物的組成以及影響效應(yīng)進(jìn)行綜合的分析和梳理，進(jìn)而采用因地制宜的化學(xué)試劑，開展相關(guān)修復(fù)工作?；瘜W(xué)試劑的添加，也屬于物理科學(xué)中，額外增加調(diào)節(jié)試劑開展修復(fù)工作，借助化學(xué)科學(xué)的相關(guān)物質(zhì)變化以及化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對于污染問題的有效治理。

（二）化學(xué)添加劑的沉淀作用

由于水體污染問題中，存在大量重金屬和磷元素等污染成分，需要將溶解狀態(tài)的相關(guān)污染物進(jìn)行降解和沉淀，進(jìn)而凈化污染水體?；诨瘜W(xué)科學(xué)的應(yīng)用理念，可以采用化學(xué)添加劑的方式，與污染水體的重金屬以及磷元素進(jìn)行相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而讓液態(tài)的有害重金屬轉(zhuǎn)化為固態(tài)沉淀物，實(shí)現(xiàn)污染水體的有效凈化，同時，進(jìn)一步抑制了重金屬元素的持續(xù)產(chǎn)出，控制水體的污染程度，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的重要目標(biāo)。利用化學(xué)添加劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，需要對污染水體進(jìn)行科學(xué)的分析和把握，同時結(jié)合污染水體的內(nèi)部成分，制作相對環(huán)保的化學(xué)添加劑，實(shí)現(xiàn)對污染水體的降解和沉淀作用，同時不會對水體造成更多的威脅和影響。當(dāng)采用化學(xué)法對污染物質(zhì)進(jìn)行沉淀作用后，需要將污染物質(zhì)有效排除，實(shí)現(xiàn)污染水體的綜合修復(fù)。

四、生物科學(xué)在生態(tài)修復(fù)方案中的應(yīng)用

（一）微生物群的凈化作用

微生物具有強(qiáng)大的凈化作用，無論是液態(tài)水體還是固態(tài)垃圾，都可以發(fā)揮出強(qiáng)大的凈化作用。由于微生物的組成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時其內(nèi)部的微生物群對生態(tài)環(huán)境問題可以建立更為多樣化的修復(fù)成效。例如：水體污染中，其內(nèi)部的污染物具有一定的多樣性，使用微生物群開展相關(guān)的凈化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對水體內(nèi)部的污染成分進(jìn)行綜合凈化。不僅可以分解有機(jī)污染物，同時還能吞噬水體中的部分細(xì)菌、雜質(zhì)以及其他有害物質(zhì)。微生物群的凈化作用，具有一定的環(huán)保特性，尤其是對于水體污染的修復(fù)工作，不僅不會破壞水體中的其他成分，還能自然降解水體的富營養(yǎng)狀態(tài)，起到強(qiáng)大的凈化作用。

（二）植物凈化

植物凈化作用，在眾多生態(tài)修復(fù)方案中均有應(yīng)用，不僅僅是環(huán)境污染問題中發(fā)揮了巨大的凈化作用，還能在荒漠化地帶實(shí)現(xiàn)周邊環(huán)境的綠化作用。其中最為著名的“毛烏素沙漠”修復(fù)方案得到了有效的印證和推廣，也是全世界首個被人為消滅的沙漠區(qū)域。植物的應(yīng)用，不僅改變了地方的環(huán)境問題，還為地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)了巨大的力量。例如種植沙棘，可以起到防風(fēng)固沙的作用，保留住局部區(qū)域的水土營養(yǎng)成分，同時自身的果實(shí)——沙棘果具有重要的市場經(jīng)濟(jì)價值，起到重要的經(jīng)濟(jì)推動作用。植物凈化功能不僅可以改變地方氣候、土壤、水分等方面的問題，還可以凈化水體中的部分污染物，貢獻(xiàn)更為有效的修復(fù)作用。由于植物種類眾多，在開展相關(guān)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)策略時，需要結(jié)合地方的環(huán)境特點(diǎn)，進(jìn)而開展相關(guān)的生態(tài)修復(fù)工作。

（三）生物膜

生物膜技術(shù)是當(dāng)今時代研發(fā)的重要凈化方案，可以對固態(tài)垃圾、液態(tài)污染物、混合物等進(jìn)行有效的降解和凈化。在垃圾處理廠、自來水廠中應(yīng)用廣泛，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷升級和改進(jìn)，對于凈化的種類和物質(zhì)不斷豐富，從而實(shí)現(xiàn)更為全面的凈化作用。利用生物膜技術(shù)，可以對部分污染環(huán)境開展定向的修復(fù)工作，從而實(shí)現(xiàn)其重要的價值和作用。

五、多學(xué)科交叉對于生態(tài)修復(fù)方案的價值和意義

基于對相關(guān)環(huán)境的修復(fù)策略，借助多種學(xué)科的各自技術(shù)優(yōu)勢，采用更為多元化的修復(fù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的修復(fù)工作。例如對于污染水體問題中，采用物理方式、化學(xué)方式、生物方式等相關(guān)技術(shù)，共同為污染水體進(jìn)行凈化工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水體的高效凈化作用，同時基于各相關(guān)學(xué)科的技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)技術(shù)互補(bǔ)，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度和生態(tài)學(xué)角度完成對污染問題的有效修復(fù)。對于荒漠化環(huán)境的修復(fù)工作，同樣可以采用多學(xué)科交叉的技術(shù)理念，開展相關(guān)的修復(fù)工作。使用物理方式的置換法同時應(yīng)用生物學(xué)角度的植物要素，開展定向的生態(tài)修復(fù)方案，實(shí)現(xiàn)荒漠化土地的修復(fù)工作。由此可見，對于傳統(tǒng)的環(huán)境生態(tài)問題，應(yīng)用多學(xué)科交叉修復(fù)作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)各自的科學(xué)優(yōu)勢，同時還能高效解決生態(tài)問題，不僅發(fā)揮出多學(xué)科的應(yīng)用價值，還可以實(shí)現(xiàn)多元化的修復(fù)方案。為日后的生態(tài)修復(fù)策略打下夯實(shí)的基礎(chǔ)，同時對于復(fù)雜的環(huán)境污染問題，可以更加游刃有余地解決和處理，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交叉技術(shù)的應(yīng)用理念，構(gòu)建生態(tài)修復(fù)策略的長效發(fā)展機(jī)制。

綜上所述，通過對多學(xué)科交叉技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握，針對當(dāng)前生態(tài)問題制定了修復(fù)方案，具有不可估量的價值和影響。同時結(jié)合當(dāng)前生態(tài)修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)更為科學(xué)的修復(fù)方案成為了行業(yè)內(nèi)的重要發(fā)展趨勢，基于生態(tài)環(huán)境的修復(fù)理念和相關(guān)科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)環(huán)境修復(fù)方案的升級和優(yōu)化。