河流生態(tài)環(huán)境脆弱帶生態(tài)修復技術研究

許 慶，李立偉

（臨沂市沂水縣環(huán)境監(jiān)控中心，山東 沂水 276400）

生態(tài)環(huán)境脆弱帶主要是指受到環(huán)境污染或擾動破壞較為嚴重的生態(tài)系統(tǒng)，該生態(tài)系統(tǒng)具有自我修復能力低、抗風險能力弱等特征，必須通過人工干預的方式對其進行基本修復，使其恢復基本的生態(tài)功能[1-2]。河流區(qū)域受到水流的長期沖刷，生態(tài)系統(tǒng)較為單一，它屬于土壤、水體、空氣污染的交匯點，常處于脆弱生態(tài)狀態(tài)，因此有必要研究其生態(tài)修復技術[3-5]。

1 生態(tài)環(huán)境脆弱帶的修復原則與基本流程

生態(tài)環(huán)境脆弱帶很難通過自然恢復的方式予以修復，這一區(qū)域的生態(tài)保護與修復相對復雜。在當前的環(huán)保政策下，要通過控制污染與人為擾動等方式避免生態(tài)環(huán)境脆弱帶的出現(xiàn)，對其自然修復能力進行評估。只有當自然修復需要時間較長或缺少可能性時，才會對其進行人工生態(tài)修復，在河流區(qū)域形成濕地生態(tài)系統(tǒng)，進而修復自然環(huán)境。生態(tài)環(huán)境脆弱帶修復要遵循相應原則，執(zhí)行基本流程。

1.1 生態(tài)環(huán)境脆弱帶的修復原則

1.1.1 適應性原則

適應性主要包括3 個方面。一是技術應用的適應性。造成生態(tài)破壞的因素多種多樣，修復技術的選擇要與破壞的原因相適應，進而實現(xiàn)恢復原有功能的根本目的。二是條件的適應性。生態(tài)修復要充分考慮當?shù)氐臍庀?、地質(zhì)等環(huán)境要素，選擇方法與要素時要與外部環(huán)境相適應，提高修復效能。三是結果的適應性。要盡可能避免過度修復，修復目標應該以恢復基本功能為主，降低對環(huán)境的擾動。

1.1.2 最小化原則

最小化原則主要是指在生態(tài)修復過程中遵循生態(tài)發(fā)展的基本規(guī)律，實現(xiàn)人工干預的最小化。例如，生態(tài)環(huán)境能夠通過自然修復實現(xiàn)目標，就應該避免人工修復；如果通過簡單的投放種子、魚苗等方式可以實現(xiàn)修復，就應該避免長期干預。這一原則能夠有效避免生態(tài)修復過程帶來更多的環(huán)境擾動，使得修復后的環(huán)境更接近自然狀態(tài)。

1.1.3 經(jīng)濟性原則

經(jīng)濟性原則是指在生態(tài)修復中要盡可能控制好修復成本。一方面，要避免過高的資金投入或過度修復帶來的財政資金壓力；另一方面，要通過技術應用提高修復的效率與成功率，避免重復修復或無效修復帶來的資金浪費。

1.2 生態(tài)環(huán)境脆弱帶的修復流程

生態(tài)環(huán)境脆弱帶的修復流程如圖1所示，主要包括修復潛力評估、修復方案制定、修復方案實施和修復效果評估。

圖1 生態(tài)環(huán)境脆弱帶修復流程

1.2.1 修復潛力評估

修復潛力評估是開展生態(tài)環(huán)境脆弱帶修復的前提。首先，要對修復潛力進行評估，從而明確修復深度和修復可能性；其次，要在國家法律法規(guī)及相關政策的框架下確定生態(tài)修復目標，如修復至具有自我恢復能力、恢復原貌、恢復生態(tài)功能、重建生物多樣性等；最后，根據(jù)評估結果和具體修復目標，為方案的制定提供依據(jù)。

1.2.2 修復方案制定

在方案制定的過程中，要充分考慮修復的安全性、可行性與經(jīng)濟性，同時分析修復方案的效率。具體而言，修復的安全性主要是指在生態(tài)修復過程中不能帶來額外的污染與生態(tài)擾動；可行性主要是指修復所采用的技術要與生態(tài)破壞相適應，且符合當?shù)氐臍庀蟆⒌刭|(zhì)條件；經(jīng)濟性則主要是指生態(tài)修復要符合目標預期并滿足成本控制原則，在相同修復效果下選擇最為經(jīng)濟的技術予以修復。在實操過程中，一般制定多套方案以供選擇，在方案篩選中，可以依據(jù)具體的修復效率、經(jīng)濟效率等方面進行評價。

1.2.3 修復方案實施

在方案實施的過程中，要按照已制定的方案逐步施工，施以具體的修復，同時對修復過程進行有效的監(jiān)控。值得注意的是，在施工過程中，可以根據(jù)階段性成效對修復方案進行進一步修訂。生態(tài)環(huán)境的影響要素較為復雜，很難通過理論推演的方式形成完整的修復方案，隨著實踐指標的變化，要實時進行調(diào)整。

1.2.4 修復效果評估

完成修復后，要對修復效果進行評估。一方面，對修復后的生態(tài)毒理進行評價，一般以水體微生物或土壤微生物作為表征指標，部分修復工程以敏感魚類作為毒理評價指標。當水生生物或岸邊微生物能夠長期存活時，可以判斷修復終點的出現(xiàn)，隨著時間的推移，生物多樣性與生態(tài)抗性會進行自我修復。另一方面，要對案例方案及其所應用的技術進行總結，形成技術規(guī)范予以推廣。

2 河流生態(tài)環(huán)境脆弱帶的修復技術

在一般生態(tài)修復中，多以環(huán)境元素為修復對象進行順序修復，如土壤修復、水體修復等。不同要素及不同修復目標下可以靈活選擇各類修復技術。

2.1 水體修復

水體中的污染物質(zhì)多為溶解態(tài)，其修復難度較低，效果明顯。在控制污染源的基礎上，進行修復。當前的成熟技術包括物理法、化學法、生物法及生態(tài)法。物理法是指采用物理手段改變水體現(xiàn)狀，利用水體自身的特性實現(xiàn)生態(tài)修復。例如，通過人工曝氣提高水體的氧氣含量，讓微生物在水體中繁殖時消耗有機物，進而去除污染物?；瘜W法是指通過投入化學藥劑對污染物進行去除。例如，利用二氧化氯控制藻類生長，降低水體氧耗比；利用碳酸鹽或絮凝劑等，去除水體中的懸浮物或重金屬。此種方法效果顯著，但藥物過量使用容易造成二次污染，且僅能夠?qū)μ囟ㄎ廴疚锲鸬较鄳Ч?。生物法和生態(tài)法可以進行廣譜修復，適用于對絕大部分水體污染物的去除。例如，在水體中投放微生物制劑，抑制特定藻類的生長，消除水體中富集的有機物；建立濕地、生態(tài)塘等，逐步降解或吸附水體中的有機物。這兩種方法見效緩慢，卻是治本的修復手段。人工生態(tài)塘設計如圖2所示。

圖2 人工生態(tài)塘設計

2.2 土壤修復

土壤修復是指對河流岸邊及底泥進行修復，消除土-水的污染物循環(huán)，從而降低生態(tài)環(huán)境脆弱帶污染物總量。土壤修復方法主要包括客土法、生物炭法和生物法。客土法是指對底泥進行客土，一般適用于嚴重污染的少量區(qū)域，在河流生態(tài)環(huán)境脆弱帶修復中并不適用。生物炭法與生物法是河流生態(tài)環(huán)境脆弱帶土壤修復的主要手段。生物炭法是指采用生物（主要是植物）遺留的碳單元對土壤內(nèi)重金屬進行吸附，同時釋放氮、磷等營養(yǎng)元素，改善土壤營養(yǎng)條件。一般采用秸稈、廢棄木屑等生物碳源，此類材料具有疏松多孔、價格低廉、可以自然降解等特征，能夠在不造成額外擾動的情況下降低土壤污染物含量與活性。生物修復則包括動植物修復與微生物修復兩個大類。在動植物修復法中，在水體中飼養(yǎng)清道夫等以淤泥為食物來源的高抗性魚類，或在岸邊種植蘆葦、向日葵等喜水的高富集植物，對土壤中包括重金屬在內(nèi)的污染物進行吸收，后通過收割轉移的方式予以徹底消除。微生物修復法主要通過向土體中投放青霉菌、曲霉等微生物，消除土壤中的有機污染物，但對重金屬等非有機物、非營養(yǎng)元素的去除效率一般。蘆葦對重金屬Zn 的去除效果如圖3所示。

圖3 蘆葦對重金屬Zn 的去除效果

2.3 大氣修復

水體與土壤中的污染物不會直接進入空氣，空氣污染具有顯著的流動性，很難對生態(tài)產(chǎn)生直接影響。但是，水體與土壤中的有機污染物在降解或發(fā)酵的過程中會產(chǎn)生惡臭，本身是生態(tài)環(huán)境的制約因素之一，需要進行必要的修復。與土壤及水體污染物消除的思路不同，空氣污染物以阻礙其傳播擴散為主，其會在空氣的自然流動中消除。因此，大氣修復以植物修復為主。例如，在岸邊種植高耐水性的木本植物，如楊樹、花曲柳、臭椿和丁香等。一方面，植被在光合作用下會釋放游離的氧自由基，可以作為天然的除臭劑，與大氣中的復雜有機物發(fā)生氧化反應，將其分解為無氣味的小分子；另一方面，植被花朵釋放的芳香類物質(zhì)也會對臭氣產(chǎn)生中和與掩蓋功能。

3 河流生態(tài)環(huán)境脆弱帶修復效果的評估技術

河流生態(tài)環(huán)境脆弱帶修復后，要采用相應技術評估生態(tài)修復效果。生態(tài)修復是一個緩慢而長久的過程，效果評估技術有助于確定生態(tài)修復的終點，進而在效果與資金投入上找到平衡。從當前的評估技術發(fā)展來看，其主要有4 種，即污染物監(jiān)測技術、微生物群分布調(diào)研技術、生物指示技術以及模糊評價技術。

3.1 污染物監(jiān)測技術

這種方法最為直接也最為常見，其核心是對水體、土壤及大氣等環(huán)境要素進行采樣，然后通過實驗室分析的方式測定樣本中污染物的含量，與國家標準進行比對，確定生態(tài)修復的具體效果。此種方法較為成熟，但多針對特定污染物，對于組分較為復雜、危害較為隱蔽、種類較為罕見的污染物，沒有檢測的固定流程，容易造成缺項漏項。此外，污染物監(jiān)測很少涵蓋動植物指標，生態(tài)修復效果的表征性不強。

3.2 微生物群分布調(diào)研技術

微生物群的種類與數(shù)量反映對應水體與土壤的健康程度。采樣后進行實驗室培養(yǎng)，核算微生物群的數(shù)量與種類，與背景值微生物狀態(tài)進行比對，得出評估結果。微生物屬于生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，能夠真實反映生態(tài)修復效果，但應用條件較為苛刻，容易產(chǎn)生誤差，試驗結果波動較大，尤其是在橫向?qū)Ρ戎袛?shù)據(jù)的參考價值較低。除了傳統(tǒng)的微生物群分布調(diào)研之外，近年來，以聚合酶鏈式反應為代表的微生物基因多樣性檢驗技術也得到應用，相較于前者，準確性更佳，但應用成本較高。

3.3 生物指示技術

生物指示技術是指對河流生態(tài)環(huán)境中存在的動植物種類進行調(diào)研，從而評估包括水質(zhì)在內(nèi)的生物學指標。一般情況下，當水體中存在幼生魚苗時，可以認定水體生態(tài)環(huán)境良好；當土壤中出現(xiàn)沙甲蟲或蝦蟹類食底泥生物時，可以認定底泥生態(tài)環(huán)境處于良好水平。此種方式與生態(tài)指標最為接近，但指示的修復時間周期較長，現(xiàn)場采樣與調(diào)研較為困難。

3.4 模糊評價技術

模糊評價是一種針對人類主觀感受的生態(tài)評估技術，其將周邊影響人群對生態(tài)環(huán)境的認知作為生態(tài)修復效果評價的重要指標。周圍人群與環(huán)境進行互動，若對環(huán)境要素表示出較高的滿意度，則生態(tài)修復達到預期效果。一般來說，模糊評價的樣本數(shù)量越大，則評估的準確性越高。作為一種概率推斷法，該方法具有一定的科學性，但不可避免人類的主觀感受對其客觀修復效果的擾動。

4 結論

生態(tài)環(huán)境脆弱帶的修復要堅持3 個原則，即適應性原則、最小化原則和經(jīng)濟性原則。生態(tài)環(huán)境脆弱帶修復的基本流程主要包括修復潛力評估、修復方案制定、修復方案實施和修復效果評估。河流生態(tài)環(huán)境脆弱帶的修復技術涉及水體修復、土壤修復和大氣修復，修復效果的評估技術包括污染物監(jiān)測技術、微生物群分布調(diào)研技術、生物指示技術以及模糊評價技術?？傮w來說，要遵循原則和基本流程，合理選用修復技術和評估技術，科學修復河流生態(tài)環(huán)境脆弱帶，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。