湖泊生态修复的理论和实践(高俊峰)

湖泊生态保护与修复高俊峰025-86882124;[e-mail]中国科学院南京地理与湖泊研究所南京，2013.5提纲}湖泊的概念湖泊构成}湖泊的主要问题}湖泊生态修复技术汇总}湖泊生态保护与修复实例湖泊生态系统的概念和构成湖泊生态过程的概念湖泊的发展过程湖泊生态问题压力来源}土地利用}水资源利用}渔业养殖}生境破坏}污水排放湖泊生态修复修复的总体过程调查与问题诊断关键问题识别总体方案具体措施}调查：}图件：地形、范围、土地利用状况}水质：}低质：}生物：}评价：水生态系统健康评价}指标体系}分级体系}评价方法}评价结果分析关键影响因子识别}目的：健康指数、生长条件与环境因子的关系}分析方法：}主成分分析法}回归分析法}CCA法}PCA法几个技术概念}生态重建：重度受损的生态系统在自然恢复与人类改造作用下昀终形成一种改进的与原状态完全不同的生态系统的过程。}生态恢复：受人类活动损伤的生态系统经自然恢复和人类改造作用恢复到它原来的状态。}生态修复：自然突变和人类活动活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建。}生态减压：减少或去除人类活动压力。如围网围垦养殖、控制污水排放。}生态保育：保护和复育。总体修复方案设计设计原则}维护主导生态功能原则：生态调节和维持功能优先}科学发展、合理设计：}突出重点、兼顾全面}预防为主、防治结合}总体方案、分期实施：}回答几个问题}受损位置}受损程度}受损原因}修复过程：}修复目标：分区、分类、分级、分期}修复方案}修复步骤}修复措施}修复保障湖滨带的生态修复方案技术筛选的原则}比较成熟技术}淡水生态系统}兼顾局部水体和大水面}长期效果与应急措施相结合}针对重点湖库，兼顾其他湖泊特点。入湖河道整治及生态修复技术入湖河道的生态疏竣湖库缓冲带生态修复技术水生植被的恢复生态疏浚生物拦截与吸附湖内下层抽水沉水曝气底泥封闭与覆盖沉积物氧化跨流域区域调水策略附着生物装置养鱼除藻风险评估预测评估技术监测技术化学药剂除藻生物抑制剂除藻气浮除藻机械打捞削减入湖库营养盐方案内营养盐控制与去除方案湖库藻类控制与去除应急除藻技术入湖河道整治及生态修复技术入湖河道的生态疏竣湖库缓冲带生态修复技术削减入湖库营养盐方案削减进入湖营养盐的生态调控技术方案}入湖河道整治及生态修复技术}适用性：水生态被严重破坏，入湖水质严重恶化的河流。}优点：外源污染物不进入湖泊系统进行循环}缺点：外来物种的入侵；人力、物力投资巨大。}入湖河道的生态疏竣}适用性：底泥中营养盐积累较高，释放量大。}优点：改善入湖水质，削减入湖污染负荷。}缺}湖库缓冲带生态修复技术}适用性：湖岸被硬质化，湖滨带缓冲与水质净化功能被破坏的湖库。}优点：外源污染物不再进入湖泊系统进行循环}缺点：技术难度较大，时间较长}点：容易破坏河道已经存在的生物群落。水生植被的恢复生态疏浚生物拦截与吸附湖内下层抽水沉水曝气底泥封闭与覆盖沉积物氧化跨流域区域调水策略附着生物装置内营养盐控制与去除方案}水生植被恢复}适应性：适宜于草型湖泊构建生态系统。}优点：污染少，对建立正常的水生生态系统有帮助。}缺点：技术难度较大，时间较长}生态疏浚（底泥疏浚）}适应性：面积小、风浪弱、底泥营养盐含量较高的水域}优点：适当的疏浚可在短期内改善水质。}缺点：底泥疏浚不是控制湖泊富营养化的充分必要条件。面积较大的湖泊或者是湖泊敞水区，疏浚的并非控内源的好方法。}生物拦截与吸收}适应性：敞水域，风浪较小、湖水较浅湖体岸边地带。}优点：产生二次污染较少。}缺点：对水生植物类型的选择要求较高，维护成本较大。}附着生物装置}适应性：小范围水体。}优点：产生二次污染较少。}缺点：不适于大型水体，附生生物的清除和保持营养盐滞留能力的问题。}跨流域/区域调水策略}适应性：用于短期与长期湖泊水质改善。}优点：时间短、效果显著。}缺点：投资巨大，存在潜在生态风险，长期负面影响尚不明确。}沉积物氧化}适应性：面积较小、风浪弱、湖底处于厌氧状态的水域。}优点：增加对水体P的束缚能力，抑制内源磷释放。}缺点：具有潜在生态风险。}底泥封闭与覆盖}适应性：适用于浅水和小型水体。}优点：抑制因还原而引起的内源磷释放。}缺点：工程量较大，不适宜生态系统的重建与恢复。}深水曝气}适应性：小型深水湖泊}优点：产生二次污染较少。}缺点：使用条件受限。}湖内下层水抽取}适应性：有热分层的富营养型湖泊。}优点：时间短、效果明显。}缺点：治表不治本的临时性方法。养鱼除藻风险评估预测评估技术监测技术湖库藻类控制与去除}监测技术}适应性：适用于大部分湖泊。}优点：为科学决策提供支持。}缺点：需长期投入人力、物力，对能力要求较高。}预测预警技术}适应性：适用于有较长期资料和较好研究积累的湖泊。}优点：为科学决策提供支持。}缺点：需长期投入人力、物力，对能力要求较高。}风险评估}适应性：适用于有较长期资料和较好研究积累的湖泊。}优点：为科学决策提供支持。}缺点：需长期投入人力、物力，对能力要求较高。}放流鱼类除藻}适应性：适用于大中型水体。}优点：目前比较成熟的技术是放流鱼类。}缺点：计算和确定、控制放流类型和数量比较复杂。化学药剂除藻生物抑制剂除藻气浮除藻机械打捞应急除藻技术}机械打捞}适应性：湖泊局部水体的物理除藻法。}优点：高效，效果明显。}缺点：一次性投入成本很高，且处理能力有限，大都局限于水处理工程中的应用。}气浮除藻}适应性：适用于湖泊局部水体的物理除藻法。}优点：除藻效果较好。}缺点：一次性投入成本很高，且处理能力有限，大都局限于水处理工程中的应用。}化学药剂除藻}适应性：藻类暴发和严重堆积湖泊。}优点：行之有效、较成熟技术，技术相对比较完善，操作简便，一次性使用成本低。}缺点：存在二次污染，可给环境和生物带来难以消除的负面影响，需及时打捞。}生物抑制剂除藻}适应性：小水体；利用藻类的天敌及其产生的生长抑制物质来控制或杀灭藻类的技术。}缺点：使用复杂，效果比较慢。大型水体使用困难。提纲}内源污染控制技术}富营养化的湖泊饮用水源地营养盐去除技术}蓝藻水华去除技术}水生态修复技术}水源地蓝藻水华监测与预警技术}藻毒素和藻类衍生物控制与去除技术内源污染控制}物理化学方法}沉积物氧化}化学沉淀}底泥覆盖}物理机械方法}生态疏浚}引水冲刷}生物方法}生物拦截}生物附着}生物吸收富营养化的营养盐去除技术}深水曝气}湖水中磷的惰化沉淀和底质封闭}稀释和水洗}湖内下层水抽取}选择排放}水位操作蓝藻水华去除技术}直接过滤除藻}气浮除藻}化学药剂除藻}养鱼除藻}机械收藻}微生物制剂除藻}生物拦截水生态修复技术}生物群落优化技术}浮岛净化}浮床净化蓝藻水华监测与预警技术}监测技术}预测与预警技术}风险评估藻毒素和藻类衍生物控制与去除技术}从国内外有关经验很技术，筛选出适用的控制和减少藻毒素和藻类衍生物控制与去除技术。应用实例}太湖湖滨带修复}太湖湖体生态修复示范}巢湖生态安全保护与修复}国外生态保护案例湖滨带缓冲带范围0~100m(水位变幅)100m~2km(陆相辐射)功能生态系统组成部分缓冲、隔离修复策略生境改善水生植被恢复隔离措施污染控制前置库水质改善缓冲带湖滨带湖体陆域太湖湖滨带生态修复}原则：}相关法律、法规和科学理论}根据评价进行分区、分类对待}维持基地的多样性}综合考虑生态、环境、发展要素}便于管理水源地岸带退化态势分析、调查岸边带物理环境改善改变流场降低风浪促进泥沙沉积恢复水生植物岸边带生境改善岸边带生态系统修复湖滨带改造与挺水植物群落构建}湖滨带类型分类}大堤型：}无滩地：西部}间歇露滩：零星}长期露滩：东部}河口型：出入湖河口}山前型：}陡岸型：北部、东北部}滩地型：北部、东北部}滩地型：无湖滨带调查水生植物配置湖体的生态修复示范区内水生高等植物种植的空间布设图水生植物群落构建主要依据生态位、群落演替等理论和示范区的环境条件，对群落的空间和时间格局进行设计和优化。水生高等植物种植时间和空间布局水生高等植物种植时间和空间布局水生高等植物群落季节格局构建水生高等植物群落空间格局构建浮床植物群落构建浮叶植物群落构建沉水植物群落构建仿水生植物净化技术浮床植物群落构建浮叶植物群落构建沉水植物群落构建仿水生植物净化技术（2）、水生植被恢复与生态系统构建工程（2）、水生植被恢复与生态系统构建工程浮床植物群落构建浮叶植物群落构建浮叶植物群落构建点号覆盖度湿重g干重g110%1108.481230%-40%54040.608360%-70%1400130.592480%1900157.358590%3000228.366100%6000544.80菹草沉水植物恢复沉水植物恢复菹草马来眼子菜马来眼子菜50组对比试验，浅水区存活率60％－80％，深水区为10％－20％。示范区主要是杂食性底层鱼类鲫鱼、鲤鱼，食浮游动物鱼类餐条、鲚等鱼类控制鱼类控制鱼类组成鲫鱼鲤鱼餐条鳑鲏鲚草鱼鲢鱼其他鲫鲤餐条水源地鱼类群落结构选择植物种植方法和技术浮床植物喜旱莲子菜、高羊毛草、空心菜渔网、竹排浮叶植物菱、荇菜种子播撒法、种子定植法、扦插法沉水植物马来眼子菜、苦草、微齿眼子菜、狐尾藻、金鱼藻、菹草、伊乐藻种子播撒法、营养体繁殖法、扦插法、沉重法水生高等植物恢复技术总结巢湖生态保护与修复提纲1.巢湖生态环境压力分析2.巢湖生态安全保障方案的总体思路3.巢湖生态环境演变趋势与生态安全目标4.巢湖流域社会经济调控方案5.巢湖流域水土资源调控方案6.巢湖流域水污染控制方案7.巢湖水生态调控与健康生态系统构建方案8.生态安全管理方案9.实施效果预测与评估}巢湖流域位于安徽省中部，属长江水系，流域面积1.35万km2024681012南淝河十五里河派河杭埠河白石山河兆河柘皋河河流名称NamesofriversTN/(mg/L)'NanfeiZhegaoZhaoheBaishishanHangbuPaihe44.60.00.10.20.30.4南淝河十五里河派河杭埠河白石山河兆河柘皋河河流名称NamesofriversTP/(mg/L)'NanfeiZhegaoZhaoheBaishishanHangbuPaiheShiwuli主要入湖河流的水质状况流域建设用地逐年增加建设用地（k㎡）600.00700.00800.00900.001000.001100.001200.001300.001400.001500.001988年1995年2000年2005年2008年流域工业废水和污染物排放量020040060080010001200140050年代60年代80年代90年代2005年安全标准（kg/hm2）巢湖流域近几十年来化肥使用状况流域农业面源污染状况0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.00西半湖东半湖全湖叶绿素a（mg/m3）2007年2008年1-6月¾2008年，巢湖湖区整体营养状态为中度富营养。其中，东半湖轻度富营养；西半湖中度富营养。¾目前TN，TP等水质指标均超过湖泊富营养化评价标准，各湖区叶绿素a浓度较高，具备发生水华营养条件¾与上年相比，全湖营养状态指数略有上升；在环境条件适宜条件下，随时可能大面积暴发水华。水生植被和藻类生物量变化0200400600800100012001963198019841987200220042007藻类密度（105/L）蓝藻绿藻硅藻其他藻类蓝藻水华灾害蓝藻水华由原先主要集中在6月，发展到目前4—11月均有发生由西半湖，蔓延到东半湖龟山巢湖市水源地一带，乃至全湖均有水华，水华灾害触目惊心，直接威胁到供水安全。提纲1.巢湖生态环境现状2.巢湖生态安全保障方案的总体思路3.巢湖生态环境演变趋势与生态安全目标4.巢湖流域社会经济调控方案5.巢湖流域水土资源调控方案6.巢湖流域水污染控制方案7.巢湖水生态调控与健康生态系统构建方案8.生态安全管理方案9.实施效果预测与评估1个目标＋5个方案巢湖生态安全目标巢湖流域经济社会调控方案巢湖流域水土资源调控方案巢湖流域水污染防