湯加火山災(zāi)后生態(tài)景觀修復(fù)及防御性措施研究

陳語佳　吳冬蕾

摘要：湯加火山爆發(fā)帶來的問題，不僅存在于該地區(qū)，對(duì)全球的氣溫、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等也會(huì)造成嚴(yán)重的影響?；鹕奖l(fā)后，政府、專家以及民眾更多關(guān)注的是城市建筑的重建、土地的重新規(guī)劃利用等問題，卻很少關(guān)注災(zāi)后生態(tài)環(huán)境的修復(fù)與整治。文章通過分析湯加火山爆發(fā)狀況，為湯加和其他受災(zāi)城市的生態(tài)修復(fù)與建設(shè)災(zāi)后防御性措施提供理論依據(jù)和新思路。

關(guān)鍵詞：湯加火山;生態(tài)景觀修復(fù);災(zāi)后重建;防御性設(shè)施

中圖分類號(hào)：TU986 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2022）04-0-03

0 引言

火山爆發(fā)屬于特大自然災(zāi)害。湯加火山爆發(fā)使該地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境，包括森林、草地、農(nóng)田、湖泊等遭到不同程度的破壞，公園、綠地、廣場(chǎng)在內(nèi)的城市景觀以及基礎(chǔ)設(shè)施也遭到嚴(yán)重破壞。

湯加火山爆發(fā)后會(huì)產(chǎn)生火山灰、海嘯、地震等，需要進(jìn)行災(zāi)后重建，修復(fù)自然生態(tài)，完善防御性場(chǎng)地、措施?；鹕奖l(fā)會(huì)帶來各種危害，所以有必要對(duì)災(zāi)后城市重建過程中生態(tài)環(huán)境的修復(fù)進(jìn)行具體研究。生態(tài)修復(fù)主要是指自然的循環(huán)再生能力，強(qiáng)調(diào)人與自然和諧共處的理念，是基于人類的長遠(yuǎn)發(fā)展的必要考慮。

1 區(qū)域概況

湯加全名湯加王國，屬于大洋洲，地處南太平洋西部，陸地總面積747 km2，人口約10.7萬人。它是由173個(gè)島嶼聯(lián)合而成的島國，其中只有36個(gè)島嶼有居民居住，大部分為珊瑚島。

湯加王國經(jīng)濟(jì)主要以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和旅游業(yè)是湯加國民經(jīng)濟(jì)的三個(gè)主要支柱產(chǎn)業(yè)。該地農(nóng)業(yè)基本以小農(nóng)場(chǎng)為主，土壤肥沃，主要由珊瑚礁和火山灰演變的覆蓋土組成[1]，但耕作方式較為原始，所以農(nóng)作物的產(chǎn)量比較低。湯加海域遼闊，海洋專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)面積達(dá)到70萬km2，所以這里的漁業(yè)尤為豐富。但近些年來，由于當(dāng)?shù)氐奶鞖庠蚝瓦^度捕撈，魚類資源日益減少。

2 區(qū)域火山災(zāi)害

湯加位于太平洋“火環(huán)”，處于澳大利亞板塊和太平洋板塊的交界處。該島在歷史上已歷經(jīng)多次火山爆發(fā)。1912年，湯加的洪阿哈阿帕伊島火山首次爆發(fā)，2014—2015年，該火山爆發(fā)導(dǎo)致兩個(gè)大島之間形成了一個(gè)新的島嶼，造成湯加空中交通癱瘓。2022年1月14日和15日，湯加的洪阿哈阿帕伊島連續(xù)兩天爆發(fā)海底火山，此次湯加王國火山噴發(fā)威力相當(dāng)于1 000顆核彈爆炸，是30年來有記錄以來最大的一次，170多個(gè)島嶼的漁業(yè)受到了嚴(yán)重影響，約12 000戶家庭受影響，受災(zāi)人數(shù)約84 000人。

此次火山爆發(fā)引發(fā)了嚴(yán)重的自然災(zāi)害。第一，火山爆發(fā)后釋放40萬噸二氧化硫，湯加和附近鄰國大氣中的二氧化硫含量增加，在高空與水汽作用下形成酸雨，繼而損壞了建筑物、植物，污染水源，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬎?、用水造成?yán)重的影響。第二，火山灰大面積地降落在周邊地區(qū)，造成大規(guī)模的人和動(dòng)物傷亡。第三，海底火山爆發(fā)引發(fā)海嘯，火山噴發(fā)的沖力將海水推向四周，沿途的所有地方都受到影響，多種生物被毀滅。此次火山爆發(fā)引起的海嘯不僅對(duì)湯加約10.7萬的人口造成重大影響，對(duì)斐濟(jì)、薩摩亞等鄰國也造成了嚴(yán)重?fù)p失。

3 生態(tài)修復(fù)

3.1 生態(tài)修復(fù)基本概念

生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)復(fù)雜且綜合的系統(tǒng)工程。美國自然資源委員會(huì)于1995年提出生態(tài)修復(fù)就是使受損的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到其受干擾之前的結(jié)構(gòu)和功能的過程，在自然修復(fù)和社會(huì)修復(fù)雙重路徑上對(duì)受損的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)與重建過程。由于自然環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，因此首先應(yīng)當(dāng)實(shí)施生態(tài)修復(fù)治理，然后協(xié)調(diào)植物、水和土壤，以改善環(huán)境，遵循可持續(xù)發(fā)展的理念，達(dá)到生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)。重視生態(tài)環(huán)境的修復(fù)是災(zāi)后城市重建的前提，能夠?yàn)檎麄€(gè)地區(qū)未來的生態(tài)平衡打好基礎(chǔ)，為人們提供良好的居住環(huán)境[2]。

生態(tài)修復(fù)可以充分借助大自然自身的力量開展，但需要的時(shí)間很長，在短期內(nèi)無法發(fā)揮良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益[3]。對(duì)于破壞較小的區(qū)域，可以通過自然的自我修復(fù)，采取禁止捕魚、采樵、放牧等活動(dòng)，在沒有人為干預(yù)的情況下，大自然根據(jù)自身的調(diào)節(jié)能力逐步恢復(fù);對(duì)于破壞嚴(yán)重的區(qū)域，前期需要較多的人工干預(yù)修復(fù)，之后則以自然修復(fù)為主。

3.2 湯加的生態(tài)修復(fù)措施

對(duì)災(zāi)后地區(qū)應(yīng)有針對(duì)性地實(shí)施生態(tài)修復(fù)，要在遵循生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)之上，輔以人工措施。對(duì)湯加不同區(qū)域的地質(zhì)條件、土壤條件、水體的受污染程度、人體活動(dòng)區(qū)建筑、基礎(chǔ)設(shè)施損壞程度以及動(dòng)植物的生長習(xí)性進(jìn)行科學(xué)的分析，對(duì)此次火山爆發(fā)影響最嚴(yán)重的湯加首都努庫阿洛法所在的湯加塔布島，根據(jù)場(chǎng)地類型實(shí)施不同的生態(tài)修復(fù)，構(gòu)建具有當(dāng)?shù)匚幕厣纳鷳B(tài)景觀。

在設(shè)計(jì)之初應(yīng)當(dāng)考慮到新種植的植物與自然景觀的和諧統(tǒng)一，保護(hù)周邊沒有被損壞的植被和水系，最大限度地利用生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力和防護(hù)功能[4]。選擇生態(tài)修復(fù)植物應(yīng)當(dāng)遵循人與自然和諧的基本原則，以湯加當(dāng)?shù)刂参餅橹?，輔以外來植物。

3.2.1 海洋型場(chǎng)地

湯加火山噴發(fā)出的火山灰、熔漿等流入海里，其中含有大量的含硫物質(zhì)，與空氣中的氧氣、水結(jié)合后會(huì)形成酸雨，這些酸雨會(huì)導(dǎo)致海里植物和陸地植物死亡。大量的火山灰會(huì)污染水資源，高溫熔漿會(huì)使海里很多魚類死亡，影響當(dāng)?shù)鼐用竦挠盟蜐O業(yè)經(jīng)濟(jì)。

海洋生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值高，受損后難以恢復(fù)。對(duì)于海水污染，簡(jiǎn)單的物理和化學(xué)修復(fù)有很大的限制。我國研究的海水污染的生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要有藻類修復(fù)技術(shù)、人工濕地技術(shù)以及生態(tài)浮床修復(fù)技術(shù)。

（1）重構(gòu)濱海景觀生態(tài)。針對(duì)湯加的海洋型場(chǎng)地，應(yīng)在海岸鞏固濱海地形，種植耐酸喬木，選擇常見種、歷史種，形成原生的自然生態(tài)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建環(huán)海型生態(tài)廊道。優(yōu)化濱海喬、灌、草，海里挺水植物、漂浮植物的種植配置，形成草本植物群落，營造多樣的物種棲息環(huán)境，增強(qiáng)植被過濾帶凈水功能[5]。例如種植紅樹林，一方面起到防潮防浪、鞏固地形的作用，另一方面能夠修復(fù)被破壞的生態(tài)環(huán)境，凈化海水，維護(hù)生物的多樣性，增強(qiáng)區(qū)域生態(tài)的穩(wěn)定性。

（2）水生植物修復(fù)。在海里種植水生植物，其具有改善水質(zhì)、過濾污染物、維持生態(tài)結(jié)構(gòu)等生態(tài)服務(wù)型功能。在深水區(qū)可種植沉水型水生植物，如綠藻、紅藻、海菜等，它們能夠?qū)崴D(zhuǎn)變成清水，提高水體的透明度。在淺水區(qū)可以種植挺水植物，如蒲草、蘆葦、蓮花等，它們不僅能吸附海洋中溶解的污染物，而且能快速吸附懸浮顆粒物中的污染物。

（3）人工生態(tài)浮島技術(shù)。在水區(qū)及主要支流沿岸形成多層次的水草綠化帶，其不僅具有很好的凈化水的功能，還具有適當(dāng)?shù)恼诒?、渦流、投喂等功能，為魚類的生存活動(dòng)提供良好的環(huán)境。

3.2.2 城市型場(chǎng)地

湯加火山噴發(fā)使火山云中的大部分礦物顆粒在火山噴發(fā)中心附近徘徊并逐漸下沉，使當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量下降，污染嚴(yán)重?；鹕交冶蝗嘶騽?dòng)物吸入后，顆粒物會(huì)深入肺中，影響呼吸道，嚴(yán)重?fù)p害心肺功能。這對(duì)兒童、老年人、已患有心肺疾病等敏感人群是極具風(fēng)險(xiǎn)的。

（1）收集火山灰重新加工再利用。以火山灰為材料生產(chǎn)火山灰水泥，經(jīng)過驗(yàn)證，其在酸、堿環(huán)境下抗腐蝕能力強(qiáng)，可作為建筑或?yàn)I海構(gòu)筑物的材料。將火山灰摻雜在混凝土中建造混凝土路面是可行的措施，摻入適量的火山灰，對(duì)混凝土的抗彎強(qiáng)度、抗?jié)B透、抗凍以及耐磨性都有很大的提升，可以降低成本，節(jié)約資源[6]。

（2）立體綠化技術(shù)。在城市公園綠地增加綠化覆蓋面積，采取多層次種植群落綠化，形成一定面積的立體種植。在城市建筑周圍，利用墻面、圍墻等錯(cuò)層布置空中綠化，通過垂直綠化，與各種花卉合理搭配，來提高城市立體綠化覆蓋率[7]。在建筑物頂部，可以建造屋頂花園，這樣不僅能夠吸附火山灰，還能夠美化環(huán)境。

3.2.3 農(nóng)業(yè)型場(chǎng)地

湯加全年高溫多雨，導(dǎo)致農(nóng)田區(qū)的害蟲繁衍，湯加的蔬菜產(chǎn)量本來就比較少，加上火山噴發(fā)出火山灰以及其他有害物質(zhì)，經(jīng)過風(fēng)的作用，降落在地表之后，會(huì)形成厚厚的沉積層，這些火山灰會(huì)阻止植物、蔬果產(chǎn)生光合作用，加劇當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)減產(chǎn)，存在引起饑荒的可能性。

針對(duì)農(nóng)業(yè)型場(chǎng)地，主要采用農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)、因地制宜的耕作模式，基本不改變?cè)械母髂Ｊ?，不斷?yōu)化原有的模式，充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力。

（1）利用石灰改善火山灰形成的酸性土壤。用石灰可以中和土壤的酸性，可以有效緩解鋁元素（酸性土壤中限制作物生長的主要元素）以及其他重金屬對(duì)土壤的破壞程度，改善土壤結(jié)構(gòu)，從而增加土壤養(yǎng)分[8]。這種方法主要是以人工調(diào)節(jié)土壤酸堿度，深耕深翻，石灰可以逐年添加，直到原來的強(qiáng)酸性土壤變成微酸或中性土壤。同時(shí)，要選擇符合湯加氣候和土壤耐性的農(nóng)作物。

（2）在農(nóng)田里種植耐酸喬木吸附火山灰?；鹕交以诙唐趦?nèi)會(huì)導(dǎo)致土地酸化，土壤缺少磷、鉀、氮等物質(zhì)以及錳鋁毒害的問題，可以種植耐酸性的喬木和農(nóng)作物使土壤達(dá)到酸堿平衡，如種植茶樹、水稻、木薯、蕎麥、紅樹等耐酸抗鋁作物。在農(nóng)田旁可種植防護(hù)林，經(jīng)研究，樟樹和紫薇有相對(duì)較強(qiáng)的二氧化硫吸收能力，樟科植物與紫薇也能很好地適應(yīng)湯加的熱帶氣候。從長期來看，火山灰中富含鐵、鈣、鎂、鈉、鉀、磷、硫、硅和其他微量元素，在消除過高濃度的硫與氫離子之后，土地的可耕作性將得到極大的提升。

（3）利用水旱輪作改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤肥力。土壤肥力是土地生產(chǎn)力的基石，采用復(fù)種輪作方法可以使土壤有機(jī)質(zhì)增加，從而增加土壤氮、磷、鉀的養(yǎng)分，改善土壤物理性質(zhì)[9]。實(shí)行水旱輪作，栽培中實(shí)行播后蓋膜，調(diào)整復(fù)種模式和作物種植結(jié)構(gòu)，選用堿性肥料（如碳銨、氨水）達(dá)到改良的目的。也可以適當(dāng)?shù)卦谕寥乐屑尤虢斩?、無污染的有機(jī)污泥、糞肥等，來增加土壤養(yǎng)分含量。

4 湯加災(zāi)后防御性措施

歷史上，湯加該火山已出現(xiàn)多次爆發(fā)，在未來仍然有再次爆發(fā)的可能性，海底火山爆發(fā)會(huì)對(duì)水圈、大氣圈、生物圈等許多圈層的環(huán)境產(chǎn)生重大影響。因此，有必要針對(duì)火山爆發(fā)引起的火山灰塵污染、海嘯提出一些防御性措施，使主要危險(xiǎn)地段有效防御地質(zhì)災(zāi)害。除此之外，災(zāi)后應(yīng)大力提倡自我重建[10]，鼓勵(lì)民眾積極參與城市重建。

4.1 針對(duì)火山灰的措施

4.1.1 導(dǎo)風(fēng)技術(shù)

因火山灰主要依靠風(fēng)的作用降落到城市各處，所以可以依靠合理的植物種植方向來阻擋和引導(dǎo)風(fēng)向。如果種植方向與風(fēng)向成一定角度，就能夠減弱風(fēng)速;如果垂直于風(fēng)向，則具有防風(fēng)作用[11]。其次在城市濱海處設(shè)置防風(fēng)林，保護(hù)濱海景觀以及城市內(nèi)的設(shè)施。需要注意的是防風(fēng)林應(yīng)與季節(jié)風(fēng)盛行的方向垂直。

4.1.2 空氣凈化噴霧技術(shù)

在湯加城市多處擺放負(fù)氧離子噴霧設(shè)備，負(fù)氧離子與水結(jié)合，通過噴霧形式，可快速與空氣中的有害物質(zhì)發(fā)生螯合或中和反應(yīng)，不僅可以將飄浮在空中的火山灰塵滴落在地表上，減少人們吸入灰塵，還可以分解有害物質(zhì)，凈化空氣。

4.2 針對(duì)海嘯的措施

4.2.1 建立完善的海嘯檢測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)

在湯加覆蓋全方位的監(jiān)測(cè)，如衛(wèi)星數(shù)據(jù)、地面?zhèn)鞲衅饕约盁o人機(jī)氣體嗅探裝置等，并結(jié)合濱海路燈海嘯預(yù)警，將海嘯預(yù)報(bào)信息通過建成的通信網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)地震的位置和沿途的地形，快速計(jì)算海嘯襲擊海岸的可能時(shí)間，及時(shí)有效地傳達(dá)給潛在受災(zāi)區(qū)域的民眾，也以便當(dāng)?shù)卣o急疏散臨海居民。

4.2.2 濱海地形設(shè)計(jì)

不同于傳統(tǒng)的防浪堤，群島緩解地形是利用交錯(cuò)排列的群島，這些群島大小和高度不一，在靠近海的一邊，不宜設(shè)置較高的群島，會(huì)導(dǎo)致水流無法返流到大海。合理的高度和大小設(shè)計(jì)，可以削弱海嘯，延緩海嘯沖擊居民區(qū)的時(shí)間，給予居民更多的逃生時(shí)間。同時(shí)，用紅樹林鞏固地形，可以降低海嘯對(duì)海岸線的侵蝕。

4.2.3 建立避難場(chǎng)地

海嘯一旦大規(guī)模沖向居民區(qū)，將會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡。對(duì)付海嘯災(zāi)害要落實(shí)疏散方案，在掌握湯加地震和海嘯歷史上的影響范圍與最大涌浪高度的基礎(chǔ)上，查明危險(xiǎn)線以上的高地、固定建筑物的位置和分布，建造避難所[12]。

5 結(jié)語

大型火山爆發(fā)產(chǎn)生的影響不僅存在于當(dāng)?shù)兀拖窈葎?dòng)翅膀一般，會(huì)影響全球。通過分析湯加火山爆發(fā)帶來的破壞，針對(duì)不同用地類型提出相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)措施，修復(fù)中要尊重自然規(guī)律，以自然修復(fù)為主，以生態(tài)修復(fù)與人工修復(fù)相結(jié)合為原則，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)景觀煥然一新以及生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

第一，海洋性場(chǎng)地。對(duì)沿海地區(qū)要定期進(jìn)行生態(tài)評(píng)估、濕地修復(fù)及完善;對(duì)生態(tài)修復(fù)區(qū)要從長遠(yuǎn)角度出發(fā)，及早確定物種選擇方案，重構(gòu)濱海景觀生態(tài)。運(yùn)用水生植物修復(fù)技術(shù)、人工生態(tài)浮島技術(shù)等修復(fù)海洋型場(chǎng)地的生態(tài)。

第二，城市型場(chǎng)地。該場(chǎng)地是人口密集區(qū)，可通過立體綠化技術(shù)，使用屋頂綠化，在水平和垂直方向的空間都提高綠化率，同時(shí)修復(fù)城市公園和綠地受損的自然環(huán)境和地形。

第三，農(nóng)業(yè)型場(chǎng)地?；鹕奖l(fā)后，會(huì)有大面積火山灰和酸雨降落，可以利用石灰改善酸性土壤，種植耐酸植物，利用水旱輪作改善土壤結(jié)構(gòu)。

人類應(yīng)該在災(zāi)難降臨前，通過歷年發(fā)生的自然災(zāi)害找到自然規(guī)律，做好充分的防御工作，避免不必要的生命和財(cái)產(chǎn)損失。為應(yīng)對(duì)未來火山的再次爆，應(yīng)制定針對(duì)火山灰和海嘯的防御措施，通過地形、生態(tài)技術(shù)進(jìn)行防御。生態(tài)修復(fù)是一個(gè)長期的過程，需要各個(gè)部門和不同群體共同協(xié)作。

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作者簡(jiǎn)介：陳語佳（1998—），女，江蘇淮安人，碩士在讀，研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)。

吳冬蕾（1976—），女，江蘇鹽城人，博士在讀，副教授，系本文通訊作者，研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。