第五章水域与湿地生态系统的恢复重建

LOGO第五章水域与湿地生态系统的恢复重建第一节岸带生态系统的恢复重建第二节河流生态系统的恢复重建第三节湖泊生态系统的恢复重建第四节湿地生态系统的恢复重建第一节岸带生态系统的恢复重建海岸带生态系统的恢复重建河岸带生态系统的恢复重建生态交错带一、海岸带生态系统的恢复重建（一）海岸生态系统的定义是海陆之间起相互作用的过渡地带，又可称为海陆交界带或水陆交界带，具有复杂多样的环境条件和丰富多彩的自然资源。（二）全球海岸带生态系统的概况监测结果表明，绝大部分珊瑚礁、红树林和海草床生态系统处于健康状态，雷州半岛西南沿岸珊瑚礁生态系统处于亚健康状态。主要海湾、河口及滨海湿地生态系统处于亚健康或不健康状态。其中锦州湾、莱州湾、杭州湾和珠江口生态系统处于不健康状态，主要表现在富营养化及营养盐失衡，生物群落结构异常，河口产卵场退化，生境丧失或改变等。主要影响因素是陆源污染物排海、围填海侵占海洋生境、生物资源过度开发。（三）海岸带生态系统的功能产品服务食品：1997年海产类提供的蛋白质占人类总蛋白质消费量16.5%，是全球最主要的蛋白质来源就业：1990年渔业和水产业共提供290万个就业岗位，1998年仅加勒比海岸的旅游业就提供就业岗位29万个建筑材料：河床开采出的沙石以及珊瑚中开采出的石灰可用于生产水泥和混凝土生物多样性：海洋系统中生活的已知生物约有25万种，还有许多未知海洋生物。医药品：很多海洋生物都可以分泌抗生素以及抗发炎、抗肿瘤和抗癌物质旅游业：海岸旅游业的收入颇丰，1988年仅加勒比海地区，旅游业收入高达280亿美元（四）海岸带主要的生态环境问题赤潮（种群大爆发）红树林破坏渔业资源下降海水养殖过度化肥农药污染工业和生活污染海岸工程建设、围海造田和海水入侵赤潮红树林破坏渔业资源下降渔业资源下降的原因是多方面的，最主要的有二点：一是水域污染严重，二是过度捕捞。水域污染是造成渔业资源下降的首要原因，而陆源污染又是造成水域污染的主要元凶。渤海是一个近封闭的海域，由陆地所环抱，只有渤海海峡与黄海相通，海水循环交换能力弱，专家预计，海水全部交换一次，需要16年以上的时间。近年来，渤海每年接纳的陆源污水量28亿吨，各类污染物质70多万吨，入海污染物大幅度增加，致使渤海环境质量急剧恶化，几乎成了一个巨大的纳污池。图12.7过度捕捞对生态系统的影响(引自PewOceansCommission2005)2001年中国海洋环境质量公报表明，渤海未达到清洁海域水质标准的面积18990平方公里，占总面积的24.6%，其中中度污染与重度污染面积约2080平方公里。渤海渔业资源衰退的第二个原因是捕捞过度。新中国成立以来，我国海洋捕捞业得到了快速发展，长期的盲目造船，使捕捞能力远远超过渔业资源增长量。尤其是1985年水产品价格放开后，沿海渔民纷纷造船下海，严重的酷渔滥捕现象，渔业生态资源遭到惨重的破坏。据测算，渤海每年的最高可捕产量应控制在50万吨左右，但从上世纪90年代以后，年捕捞量都超过50万吨，到2000年以后，捕捞量猛增到100万吨以上。从事渤海海区作业的渔船上世纪70年代不到5000艘，80年代发展到近1万艘，90年代达到1.5万艘，到2000年猛增到近3万艘；2002年黄渤海区捕捞渔船总功率超出控制指标64%。为解决捕捞过度问题，国家从上世纪80年代开始，控制近海捕捞强度，制止近海渔船盲目发展海水养殖过度海藻养殖网箱养殖海藻养殖过密会遮蔽太阳光，造成养殖海藻下方的浮游植物和其他野生海洋植物因光照不足而衰亡网箱养殖也会改变养殖区的水文特征，干扰鱼类洄游，导致海底沉积物的增加残饵、粪团等沉积物的有机质容易养殖区底部缺氧，并释放出氨和硫化氢等有毒物质，对底层和水层的生物造成更严重的影响。养殖水域的有机污染和富营养化污染来源：养殖动物排泄：如NH4+-N残饵、粪团沉降过程释放：大量溶解有机物海底沉积物释放：大量营养盐类形成的原因：养殖技术水平低：单一化养殖、养殖密度高、饵料质量差、投饵方式不科学、……养殖场所规划差：多处封闭、半封闭海湾，物理自净能力较弱，需要合理的布局和规划化肥农药污染近岸水域水质中主要污染物为无机氮,磷，容易造成赤潮，尤其是糠醛工业造成重金属、有机污染物、化学需氧量（COD），生化需氧量或生化耗氧量（BOD）严重超标，工业和生活污染蘑菇湖水质污染紫金矿业污染海岸工程建设、围海造田和海水入侵迪拜棕榈岛工程港口建设旅游度假村跨海大桥（五）海岸带恢复技术人工河流水系的重新设计人工鱼礁生物恢复和护滩技术生态瓶二、河岸带生态系统的恢复重建（一）河岸生态系统的定义位于河水与陆地交界处的两侧，其范围包括河流廊道的高低水位之间以及从河流高水位至被洪水影响的高地区域，是陆地生态系统和水生生态系统的生态过渡区。（二）河岸生态系统的特征（三）河岸生态系统的功能廊道功能（具有通道和阻隔的双重作）缓冲带功能（靠近受控制区域的边缘，或在具有不同控制目标的两个区域之间的过渡地区）隔离生境，使之免受破坏、干扰和污染。护岸功能（保护岸坡、防止波浪和海流侵蚀）（四）河岸带生态系统退化机制河流水文特征的改变筑坝、修建水库和引水分洪河道沟渠化人类活动外来物种的入侵流域尺度的干扰（五）河岸带生态系统的恢复策略与方法第二节河流生态系统的恢复重建一、河流生态系统的功能输水泄洪航运输沙发电供水自净生态景观娱乐河流与人类进化有着密切的联系,人类的文明多起源于河流江畔。在自然界中河流不仅仅是为人类服务的,也应该是其他生命生存和繁衍的地方,同时还应是河流自身生命演化的场所。如：西亚两河文明（美索不达米亚文明）底格里斯河和幼发拉底河之间的美索不达米亚平原所发展出来的文明，是最早的文明。主要由苏美尔、阿卡德、巴比伦、亚述等文明组成。黄河文明（公元前4000年至公元前2000年之间）主要是夏、商、周三代。这时的黄河文明主要凝聚在黄河中下游的大中原地区，以今天的河南省为核心，大中原地区文化是黄河文明的中心（仰韶文明）。长江文明（河姆渡文明、良渚文明等）二、河流生态系统恢复的迫切性河流是各种水生生物生存的自然空间。河流给人类提供了宝贵的水资源,同时对全球环境起着重要的调节和改善作用。近几十年来,河流汇水区植被覆盖下降、城市各类污染排放、河流库坝工程建设、水资源过量开采、河流渠化、人工化、裁弯取直等对河流生态系统的结构、功能与动力学过程造成严重破坏,引发全球范围的河流生态系统退化与服务功能下降。三、受损河流生态系统的修复1、河流生态系统受损的主要方式及影响①水利工程建设对河流生态系统的影响②农业活动对河流生态系统的影响③城市化对河流生态系统的影响、受损河流生态系统的修复①建立沿岸绿化带，加强植被的生态功能②人工清淤③控制污染源④科学调控河水流量和流速⑤加强渔业管理四、退化河流生态系统恢复重建的原则和方法（一）原则自然循环原则（自我调节）功能性需求原则（健康依赖于功能的发挥）主功能优先原则（不同河段，不同时段）多功能协调原则（各功能之间相互协调）分时段考虑原则（时间、不同河段的动态变化）分段细化原则不同河段河道比降、断面和平面形态差异生物多样性原则（二）技术方法河道近自然恢复是指人类基于对生态系统的深刻认识，为实现生物多样性的保护以及对河流自然资源的永续利用，以生态为基础、以安全为原则、以恢复河流的生态系统功能为目的的系统工程。（包括生态调节措施和工程改造措施）河流横向生态修复缓冲带修复（分蓄、削减洪水）植被恢复（影响河流流动，抗冲刷，泥沙沉积，稳定河床）工程修复（降低塌方，减少泥沙，增加河道宽度）浅滩和深塘构建（适合坡度较陡和错颗粒泥沙的河流恢复）河流纵向生态修复流量补偿（流量变化影响河流和流域生物分布及其丰度）库区自然环境的补偿性恢复消落带生态系统的生态恢复水位频繁的大幅度波动，水库周边消落带漫滩湿地和植被系统容易遭受破坏。最佳选择以植被工程为主，土石工程为辅的模式进行治理。第三节湖泊生态系统的恢复重建一、湖泊生态系统的服务功能资源功能净化功能防洪排涝功能维持生物多样性功能二、外界干扰对湖泊生态系统的影响（一）环境变化气候变化酸雨臭氧层破坏（二）人类活动入湖污染围湖垦殖水利工程过度捕捞外来种入侵•富营养化湖泊生态修复技术富营养化湖泊：人为干扰和影响—藻类大量增生—水生植被衰退—生物多样性下降—水质迅速恶化—湖泊功能下降。修复措施：*环境技术—用水处理技术消除进入湖泊水体中的N、P和有机污染物等；点源*生态技术—改善生态系统和周围环境、减少不利理化因素（N、P和有机污染物）和生物因素。面源•富营养化湖泊生态修复技术**恢复水生植被—根据湖泊水生植被自身的演替规律和水生植物的生理生态特征，选择耐污性强的植物作为先锋种类，然后逐步对水生植被的结构加以优化。•富营养化湖泊生态修复技术**优化水产养殖结构，恢复生态系统平衡在湖泊富营养化过程中，水生植被本身也发生演替变化，以适应不同的营养水平和水环境条件。长江中下游湖泊富营养化过程中沉水植被演替模式•富营养化湖泊生态修复技术**优化水产养殖结构，恢复生态系统平衡对于长江流域富营养化浅水湖泊的生态修复必须以沉水植物为主的水生植物重建为重点，将工程措施和生态调控措施结合起来。对外源与内源污染负荷的削减是有效的生态调控措施的前提。•养殖海水体的生物修复与生态技术太湖水域富营养化生态恢复工程•富营养化成因—多水系入湖、城市化带来超营养负荷、底质（富含营养盐）、水生生物不合理分布（枯竭）•治理方案—*大型水生植被恢复工程*底泥疏竣工程*养殖污染控制工程（控制围网养殖、鱼草轮养）*水源地水质保护的物理-生态工程*藻类收集与利用工程*环湖绿化生态保护工程*截污和换水工程案例：滇池污染生态治理工程背景：滇池流域位于云贵高原，地处长江、珠江和红河三大水系分水岭地带。滇池是中国第六大内陆淡水湖，是我国13个重点保护水系之一，具有城市供水、调蓄防洪、旅游、水产养殖、调节气候、净化污染和航运等多种功能。近年来滇池的污染十分严重，“七五”以来国家和云南省投入治理经费突破40亿元。水质污染从70年代后期开始，进入80年代，特别是90年代，富营养化日趋严重。目前仍属5类重污染湖泊。原因：一是滇池地处昆明城市下游，是滇池盆地最低凹地带；二是生活污水进入滇池；三是工业废水进入滇池；四是农业面源污染；五是滇池流域城镇化迅速发展；六是滇池属于半封闭性湖泊，缺乏充足的洁净水对湖泊水体进行置换；七是在自然演化过程中，湖面缩小，湖盆变浅，进入老龄化阶段，内源污染物堆积，污染严重。滇池属富营型湖泊，水色暗黄绿，内湖有机污染严重，外湖部分水体已受有机物污染，有毒有害污染（主要重金属污染），氮、磷、重金属及砷大量沉积于湖底，致使底质污染严重，滇池近百年来已处于“老年型”湖泊状况，污染十分严重。云南省环境局公布了06年云南省环境状况，九大湖泊水质问题备受关注。在九大湖泊中，滇池草海的水质仍然为劣Ⅴ类，水质重度污染，未达到水环境功能要求（Ⅴ类），氨氮、总磷、总氮都超标，水体处于重度营养状态。水质较05年呈继续下降的趋势。近年来，草海水质退化，总氮/总磷小于9:1，富营养化的限制因子是氮；而外海水体恶化始于70年代，总氮/总磷在9:1左右，其富营养化的限制因子是氮和磷。污染原因水体环境承载力低污染物排放—超过环境容纳量---水体污染和富营养化---生态结构失调---环境恶化湖滨湿地严重退化，湖泊丧失自净能力滇池湿地使污染物进入滇池的最后一道屏障，其在净化水体、维持滇池湖泊生态平衡方面具有关键作