受损淡水生态系统的修复

淡水生态系统由江河、湖泊、水库、小溪、水塘、湿地等特定水域组成。淡水生态系统在连接陆地生态系统和海洋生态系统，进行物质循环和能量流动及调节全球气候中发挥着特殊作用。淡水资源是人类生存的基本要素。内陆水体不仅是人类生活和生产用水的主要来源，而且在渔业、航运、水利灌溉、发电、旅游和净化污染物质等方面给人类带来诸多利益。然而，随着人口增长和科技进步，人类活动的频繁和社会经济增长模式的转变，水资源的开发利用达到了前所未有的强度，水生态环境遭到了严重的破坏。这里主要介绍湖泊和河流的生态修复与重建。

(一)湖泊生态系统的修复与重建

我国湖泊总面积约为7．43万km2，其中42%分布在东部湿润地区。长江中下游地区是湖泊分布较集中的地区。湖泊生态系统的生产力高，具有丰富的水生高等植被，沿岸带生境多样性较强。

1．湖泊生态系统受损原因

导致湖泊生态系统受损的主要原因是环境污染、营养物质的过量输入所引起的富营养化、水利工程造成的水位改变，以及外来物种的引入等。

1)环境污染

环境污染主要是大量的生产或生活污水排入湖泊水体，且超过了湖泊的自净能力，使水体和水体底泥的物理、化学性质等发生变化，既降低了水体的使用价值，又危及水生生物的存在，使系统的结构和功能发生改变。如酸雨造成的湖泊酸化，工业污染物的排放，农药中有机或无机(如重金属、DDT等)面源污染物的进入等。

2)水利工程建设

水利工程建设主要造成江湖的阻隔，不仅使湖泊失去了与河流干流、河流支流、浅水湖泊相互连通的网络关系，而且阻碍了一些鱼类和水生生物的生态“通道”，使湖泊鱼类无法从江河中得到补充和更新。更重要的是，这种阻隔使湖泊的水文条件和物理状况发生了变化，如水位的改变会直接影响湖泊中许多鱼类的性成熟和生殖。

3)过度放养

随着人工繁殖技术的提高，以养殖为主的高强度渔业方式(如网箱养殖)得到了迅速的发展。人工养殖可大幅度提高渔业产量，也减轻了由于过度捕捞造成的对某些鱼类自然种群的压力。但过度追求高产而造成的人工放养密度过大，引发了大型植物特别是沉水植物群落的衰退、水质恶化等问题。沉水植物的生态功能是吸收大量的营养物质，抑制浮游藻类大量繁殖和生长，保持水质清澈。沉水植物生物量的下降，常使浮游藻类的繁殖加快，从而降低了湖水的透明度，而这将进一步减少沉水植物的生存范围。

4)富营养化

目前，几乎所有的湖泊都存在富营养化现象，水域富营养化的加速与人口的急剧增长关系密切，也与不合理的养殖方式有关。许多城郊湖泊，由于周围人口密度大，加之工业废水和生活污水以及农田化肥等营养物质的进入，常使湖泊生态系统的自净功能受损。湖泊富营养化的严重后果是导致水体资源功能和价值的丧失。开垦农田、开采矿产、采伐水源林等所导致的水土流失，也是造成湖泊富营养化的原因。

5)外来物种的侵入

湖泊生态系统中的外来物种，会引起生物群落结构的重大变化。例如，原产于南美的凤眼莲作为畜禽饲料引入中国，并作为观赏和净化水质植物推广种植，由于条件适当和缺乏有力的竞争者，凤眼莲经常达到最理想的生长和繁殖状态，对原来自然分布的很多本地水生生物构成威胁，有的甚至到了灭绝的边缘。

湖泊生态系统具有封闭性大、自我修复能力弱的特点，因而对其的修复与重建较为复杂。我国先后在滇池、太湖、洱海、巢湖等湖泊开展了一系列修复与重建工程，并取得了一定的预期效果。

2．湖泊生态系统修复与重建的主要技术

湖泊生态系统修复与重建技术主要包括外源污染控制技术、内源污染控制技术、物种选择和先锋种选择技术、生态系统的稳定化技术、水位调控法等。

1)外源污染控制技术

控制外源污染是改善湖泊富营养化状态的首要途径。对于工业污染，主要是进一步强化污染治理技术，完善排放管理，走循环经济之路，实施清洁生产工艺，努力实现零排放。对于农业污染，需要进一步提高肥料的利用率，大力推广有机肥和生态农业技术，推行精准施肥，减少肥料流失，并加强秸秆的综合利用。对于城镇生活污染，应加强环境污染治理的基础设施建设，开发新技术，强化生活污水、固体废弃物等的治理和处置，加强生活污水回用技术研究，减少污染排放。

(1)湖滨带湿地。指位于水体和陆地生态系统之间的生态交错带，具有过滤、缓冲功能。它不仅可吸收和转移来自面源的污染物、营养物，改善水质，而且可截留固定颗粒物，减少水体中的颗粒物和沉积物，同时可以提供生物生长发育的栖息地。在湖泊周边建立和修复水陆交错带，是整个湖泊生态系统修复的重要组成部分。

(2)人工湿地。是利用湿地净化污水能力人为建设的生态工程措施，指人为地将石、沙、土壤等材料按一定的比例组成基质，并栽种经过选择的水生、湿生植物，组成类似于自然湿地状态的工程化湿地系统。人工湿地根据湿地中的主要植物形式分为浮生植物、挺水植物和沉水植物。人工湿地净化污水的机制十分复杂，其中包括基质、植物、微生物的净化作用。人工湿地作为一种低成本、低能耗的污水处理方法，已被广泛采用。

(3)生物塘系统。生物塘又称为稳定塘或氧化塘，是室外污水生物处理的一种设施。其基本原理是污水在塘内停留一定时间，经过塘内微生物与藻类的共同作用，将污水中复杂的有机物质分解为简单的无机物质，从而使污水水质得到改善。它具有运行管理费用低、操作管理简单、除污染效能高等优点。

2)内源污染控制技术

内源污染主要指进入湖泊中的营养物质通过各种物理、化学和生物作用，逐渐沉降至湖泊底质表层。积累在底泥表层的氮、磷营养物质，一方面可被微生物直接摄入，进入食物链，参与水生生态系统的循环;另一方面，可在一定的物理化学及环境条件下，从底泥中释放出来而重新进入水中，从而形成湖内污染负荷。常见的内源污染控制技术有以下几种。

(1)水生植被恢复。水生高等植物是湖泊主要的初级生产者之一，对改善湖泊生态系统的结构和功能具有十分重要的作用。水生高等植物在生长过程中，能够从水和沉积物中吸取大量的氮、磷等营养元素。而且，水生高等植物个体大、生命周期长，吸收和储存营养盐的能力强，能够使水体的污染物及养分离开水相进入生物相，从而有效净化水体。此外，水生高等植物利用其竞争、相生相克等作用，可以有效地抑制水体中浮游藻类的生长。

(2)底泥疏浚与封闭。沉积在水体底部的底泥，富集了水中大量的污染物质，包括营养盐、难降解的有毒有害物质。在浅水水体中，受水动力条件、水体化学特性以及温度等变化的影响，底泥中富集的营养盐及其他污染物很容易被释放进入表层水体，导致藻类异常繁殖，水体水质恶化，这种现象极容易发生在春夏交替时期。为了有效控制和消除底泥中的污染物对水环境的影响，可以采取物理和化学方法，对底泥进行封闭钝化，以阻止沉积物中污染物的释放;也可采取工程措施，对污染底泥实施清淤疏浚，将污染底泥移出水体。清淤疏浚不仅工程量大、耗资大，而且会对水-沉积物界面产生难以逆转的影响，因此，对污染底泥实施疏浚工程，一定要进行科学论证与评价。疏浚的底泥处置是另一方面的问题，可用作肥料，也可用于制造砖块，还可用作燃料。由于底泥蓄积的污染比较复杂，在利用底泥时需要进行安全性评价。

(3)营养盐固定。含铁、钙和铝等阳离子的盐，可与水中的无机磷或含磷颗粒物结合而沉淀湖底，达到净化水质的目的。因此，通过投加药剂可控制水中的营养盐。常用药剂有氯化铁、改性黏土、石灰和铝盐等。药剂投加法既要考虑实际成本，又要考虑由此造成的长期生态影响，因此，一般只用于应急措施。

3)物种选择和先锋种选择技术

退化的湖泊水体营养盐含量高、透明度差、底泥淤积、受污染严重，对于一般水生植物而言，尤其是对于沉水植物，高营养盐、低透明度等都是巨大的胁迫因子，多数沉水植物难以修复、重建。选择一些耐污能力强、对透明度要求较低的物种，是生态重建的关键步骤。研究发现菹草、狐尾藻等沉水植物可以在透明度较差的水体中生长繁殖，并快速改善水体透明度、降低营养盐浓度，为其他沉水植物生长提供条件，因此可以作为先锋种。一些漂浮植物和浮叶植物，如喜旱莲子草、凤眼莲、水龙等，也不受透明度制约，可以直接在富营养化湖泊中引种繁殖，利用漂浮植物快速生长的优点，迅速改善水体透明度，为沉水植物生长创造条件。

4)生态系统的稳定化技术

生态系统的稳定依赖于系统中各种生物之间的相互作用，因此，合理配置各种生物的组成是实现湖泊生态系统稳定的关键。生态系统的稳定化技术要注意各类生物的配置比例以及生长繁殖、摄食动态，尤其是对于食草动物的投放，一定要在可控条件下进行，否则一旦失控，植被的修复重建将十分困难。同时，注意各类水生高等植物的空间、时间配置。在空间配置方面，既要考虑湖盆形态、水深等因素，又要考虑各种植物形态特征，充分利用植物种间的相互竞争、相生相克等关系，控制单一种群暴发现象;在时间方面，要注意不同季节种类的配置。

5)水位调控法

在种植期、生长期根据需求灵活调控湖泊水位，并与生物调控措施以及稳态管理措施相结合，进行湖泊重建，对具有可调控水位条件的受损生态系统或新建的小型水体是一项成本较低、效果显著的方法。

(二)河流生态修复与重建

河流生态系统相对于湖泊生态系统而言，具有以下主要特点:①具纵向成带现象，但物种的纵向替换并不是均匀地连续变化，特殊种群可以在整个河流中再现;②大多数生物都具有适应急流生境的特殊形态结构;③与其他生态系统相互制约、关系复杂;④自净能力强，受干扰后修复速度较快。

在河流生态系统的修复过程中，不仅要考虑上述特点，还要根据河流环境条件的差异，采取不同的修复方法，但从总体上讲，有许多相同之处，河流的生态修复与重建常用的主要方法如下。

1．自然净化修复

自然净化是河流的一个重要特征，指河流受到较轻微污染后，在一定程度上通过自然净化使其恢复到受污染以前状态的过程。污染物进入河流后，在水流过程中有机物经微生物氧化降解，逐渐被分解，最后变为无机物，并进一步被分解还原，离开水相，使水质得到恢复。水体自净包括物理、化学和生物学过程，通过改善河流水动力条件，提高水体中有益菌的数量等措施，有效提高水体的自净作用。

1)控制污染源

河流污染是河流生态系统受损的主要原因之一。控制污染源向河流的不断排放，依靠水源的更新和系统自身的自净能力，受损河流生态系统就会得到较快恢复。在不能实现“零排放”的情况下，根据河流的稀释自净能力，制定河流污染物总量控制目标，建立排放许可制度，仍是受损河流生态系统修复的重要措施。

2)人工清淤

在许多泥沙和污染物沉积严重的河流，尤其是河流的城市河段，单靠控制污染源并不能解决问题。在枯水季节，采取人工清淤是恢复河流正常功能和修复受损河流生态系统的措施之一。清出的污泥可铺垫在河流两岸，与沿岸绿化相结合，为沿岸植被培肥。

3)河岸缓冲区的修复

缓冲区是河流与陆地的交界区域，如河边湿地、河谷或洪泛平原。在河流两岸各设置一定宽度的缓冲区是重要的河流生态修复方法。缓冲区修复可起到分蓄和削减洪水的作用。其次，河流与缓冲区河漫滩之间的水文连通性是影响河流物种多样性的关键因素。此外，河岸缓冲区还具有其他修复作用，包括沉淀、过滤、净化洪水中的污染物，改善水质;截留、过滤暴雨径流，净化水体;提供野生动、植物的生息环境;保持景观的自然特征;为人类提供良好的生活、休闲空间;等等。

4)生态补水

河流生态系统中的生物都是长期适应特定水流、水位等特征而形成的特定群落结构。为了保持河流生态系统的稳定，应根据河流生态系统主要种群的需要，调节河流水位、水量等，以满足水生高等植物的生长和繁殖。

2．植被修复

修复和重建河岸带湿地植物及河道内的多种生态类型的水生高等植物，可以有效提高河岸抗冲刷强度、河床稳定性，也可以截留陆源的泥沙及污染物，还可以为其他水生生物提供栖息、觅食、产卵及繁育的场所，改善河流的景观功能。在河工、水利安全许可的前提下，应尽可能地改造人工砌护岸，恢复自然护坡，恢复重建河流岸边带湿地植物，因地制宜地引种栽培多种类型的水生高等植物。在不影响河流通航、泄洪排涝的前提下，在河道内也可引种沉水植物等，以改善水环境质量。

3．加强渔业管理

水生生物资源枯竭是受损河流生态系统的共同特征，造成这种状况的原因很多。除以上提及的情况外，许多河流水生生物资源的枯竭，是由于受到强烈的人为破坏，如不按规定的捕捞规格、捕捞季节和捕捞作业方式，甚至使用毒药毒害、炸药等手段毁灭性地捕捞，对水生生态系统造成严重损害。加强管理，严禁乱捕和过捕，严格执行禁渔期制度等，也是受损河流修复时不应忽视的重要措施。