基于多學科交叉的生態修復方案研究

胡熙

（中南林業科技大學環境科學與工程學院，湖南 長沙 410004）

多學科交叉技術，是針對某一類問題，結合多種科學技術，以相關學科的技術優勢來協同解決當前的麻煩和困難。以生態領域為例，通常環境問題的發生具有一定的復雜性，因此基于某一種科學技術，無法做到全面的治理和解決。所以，開展多學科交叉的生態修復策略成為行業的重點研究議題。

一、多學科交叉的技術優勢

多學科交叉的科學技術，可以避免單一科學技術所面臨的技術短板。例如以水體污染為例，單一地使用某一類科學技術，不僅無法對污染水體進行全面的檢查和修復，還可能造成大量的資源損失，浪費了時間和物力。而應用多領域交叉的技術理念，可以實現更為立體的多維治理方案，結合污水水體的實際情況，通過物理技術、化學技術、生物技術等科學內容的有機結合，實現對水體污染的綜合修復，無論從投入資源、治理時間、后期維護等多種角度都可以有效彰顯對于單一科學技術的相關優勢。

二、物理科學在生態修復方案中的應用

生態環境的破壞基于物理科學的應用理念，利用機械設備、修復原料、物理方法等一系列措施，來實現對生態問題的修復治理，進而實現修復目標，完成治理成效。

（一）機械設備的應用

1.強大的監控作用

以無人機、環境探測器、成分檢測儀等相關機械設備可以對生態問題進行有效的監控，進而對環境問題的具體細節進行詳細的勘察和了解。以水體污染為例，利用無人機，可以自行發現潛在的污染源，從而鎖定污染目標，結合環境監測儀器實現對周邊水體的影響分析，最后利用成分檢測儀對污染水體進行成分分析。結合其他相關機械設備，實現對污染水體的深入研究，根據其水體組成，開展因地制宜的修復方案，為后期的修復策略提供必要的數據支持和技術支持。通常水體污染是具有一定復雜性，其污染物的產生以及相關源頭也是充滿了多種可能性，而利用機械設備，可以快速捕捉相關污染源，實現對污染源的有效控制，通過制定行之有效的應對措施，來實現環境問題的修復和治理。機械設備的監控作用，是修復環境問題首要工作，控制污染源才能進一步開展相關的治理工作，進而后期的相關策略的實施奠定了夯實的基礎。

2.高效的施工效率

機械設備的應用，提升了人工修復的工作效率。例如在污染水體中發現約為50 噸左右的淤泥，人工清淤的作業效率受時間和人力的限制，進而對50 噸的淤泥清理作業耗費大量的人力成本和經濟成本。而對于機械清淤工作，只需要一臺挖掘機和相關運輸車輛就可以完成清淤作業。這兩種施工作業方案具有極為明顯的對比性，所以在清淤過程中，使用機械設備可以完成快速完成的施工作業任務，進而實現對污染水體的清淤工作。機械設備的應用，可以立刻排除污染水體的沉積污染物，起到事半功倍的作用，同時施工效率和作業效果不言而喻，與人工修復在清淤工作中，不具有可比性。需要注意的是，雖然機械設備存在了諸多優勢，但是在開展相關的生態修復工作前，需要對作用環境以及作業地點進行科學的探查和分析。

3.性價比突出

機械設備對于作業面積較大、清淤數量較多的水體修復任務具有一定的技術優勢，同時受人工成本以及油價成本等相關影響系數的影響，機械設備的性價比極為突出，不少條件符合的生態修復任務，都需要機械設備的加入和支持，進而實現低成本的修復作業工作。尤其是對于污染面積較大、作業數量較多的清淤工作，開展機械設備清淤作業優勢極為明顯。

（二）增加修復原料

1.增加氧氣含量

物理科學技術在生態修復方案的應用過程中，不僅可以借助機械設備，同時可以使用相關原料開展生態修復工作。例如對于有機物污染較為嚴重的水體開展修復作業時，可以對水體注入大量氧氣，進而活化水土的微生物，實現對有機污染物的降解作用，其中包含了生物科學、化學科學、原生態科學等相關技術，從而實現了對污染水體的治理工作。向水體增加氧氣含量是一種較為新穎的修復措施，其修復技術是利用了生物的多樣性以及立體三維的動態影響效應來實現對傳統水體污染的修復作用。這其中還包含了相關科學設備的檢測分析以及水樣調查等相關輔助內容，進而實現對水體的有效改造。因此在開展增加修復原料進行修復作業時，需要對水體進行有效的分析和了解。

2.增加調節試劑

由于不少水體已經無法開展自我凈化等修復措施，為了實現對水體資源的有效利用，需要將水體進行凈化，需要借助機械設備以及相關調節試劑開展相關工作。通常自來水廠的水資源凈化工作就是利用了相關的原理，而在污染水體的修復方案中，同樣可以適用。首先對于污染水體的成分進行有效的分析和梳理，進而增加應對的調節試劑，開展相關的凈化工作，調節試劑種類多樣，涉及到化學科學的修復策略，因此在化學科學內容中詳細闡述。

（三）物理方式

物理方式開展對相關環境的修復工作，通常采用的方式有置換法和稀釋法。

1.置換法

置換法，顧名思義，環境中的污染問題有效置換，例如對于土壤污染問題，將所有被污染的土壤置換掉，對原土壤進行進一步的改良，進而實現對土壤污染問題的有效修復，置換法需要投入大量的機械設備以及相關修復材料，進而實現對環境問題的有效控制。其優勢是立竿見影的修復成效，以土壤污染問題來說，可以污染土壤的快速置換，同時有效解決污染土體所帶來的長效影響效應，實現相關土地資源的快速應用。通常在一些建筑領域中較為常見，對于所要施工的土體，其土體含量存在一定的危險性，進而采用置換土體的形式開展相關施工作業。在生態修復方案實施過程中，使用置換法可以帶來高效的修復的成效，同時也面臨著巨大的投入成本，尤其是后期回填的土壤，涉及到購買和運輸等費用，因此增加了修復成本。

2.稀釋法

稀釋法對于污染水體具有一定的修復作用，尤其是對于固態水體的修復工作，對污染水體注入清潔水源，對污染水體進行有效的稀釋，進而降低污染水體的污染濃度，降低污染水體的富營養效應。稀釋法的應用，具有極為多樣的選擇性，其一可以在不改變污染水體成本的基礎上，大量注入清潔水源；其二為任意抽取污染水體的部分水量，經凈化后或者額外注入清潔水源，實現對于污染水體的修復工作。

三、化學科學在生態修復方案中的應用

（一）化學滅殺作用

基于化學科學的研究理念，對于水體污染等環境問題，使用化學方式均可以實現對相關問題的修復策略。例如在固定水體的污染水域中，存在大量水藻、細菌等污染物，造成水體失去了實際的使用價值，為了修復相關水體，開展環境保護措施，在污染水體中添加可以殺死細菌和水藻的化學添加劑，進而實現對水體的凈化工作，同時對凈化后的水體進行檢測，實現對水體的二次利用，從而實現水體的修復策略。由于化學試劑存在一定的不可逆轉性，因此在開展相關水體的修復策略時，要結合環境的具體問題，對污染物的組成以及影響效應進行綜合的分析和梳理，進而采用因地制宜的化學試劑，開展相關修復工作。化學試劑的添加，也屬于物理科學中，額外增加調節試劑開展修復工作，借助化學科學的相關物質變化以及化學反應來實現對于污染問題的有效治理。

（二）化學添加劑的沉淀作用

由于水體污染問題中，存在大量重金屬和磷元素等污染成分，需要將溶解狀態的相關污染物進行降解和沉淀，進而凈化污染水體。基于化學科學的應用理念，可以采用化學添加劑的方式，與污染水體的重金屬以及磷元素進行相應的化學反應，進而讓液態的有害重金屬轉化為固態沉淀物，實現污染水體的有效凈化，同時，進一步抑制了重金屬元素的持續產出，控制水體的污染程度，實現生態修復的重要目標。利用化學添加劑進行化學反應，需要對污染水體進行科學的分析和把握，同時結合污染水體的內部成分，制作相對環保的化學添加劑，實現對污染水體的降解和沉淀作用，同時不會對水體造成更多的威脅和影響。當采用化學法對污染物質進行沉淀作用后，需要將污染物質有效排除，實現污染水體的綜合修復。

四、生物科學在生態修復方案中的應用

（一）微生物群的凈化作用

微生物具有強大的凈化作用，無論是液態水體還是固態垃圾，都可以發揮出強大的凈化作用。由于微生物的組成結構較為復雜，同時其內部的微生物群對生態環境問題可以建立更為多樣化的修復成效。例如：水體污染中，其內部的污染物具有一定的多樣性，使用微生物群開展相關的凈化作業，實現對水體內部的污染成分進行綜合凈化。不僅可以分解有機污染物，同時還能吞噬水體中的部分細菌、雜質以及其他有害物質。微生物群的凈化作用，具有一定的環保特性，尤其是對于水體污染的修復工作，不僅不會破壞水體中的其他成分，還能自然降解水體的富營養狀態，起到強大的凈化作用。

（二）植物凈化

植物凈化作用，在眾多生態修復方案中均有應用，不僅僅是環境污染問題中發揮了巨大的凈化作用，還能在荒漠化地帶實現周邊環境的綠化作用。其中最為著名的“毛烏素沙漠”修復方案得到了有效的印證和推廣，也是全世界首個被人為消滅的沙漠區域。植物的應用，不僅改變了地方的環境問題，還為地區的經濟發展貢獻了巨大的力量。例如種植沙棘，可以起到防風固沙的作用，保留住局部區域的水土營養成分，同時自身的果實——沙棘果具有重要的市場經濟價值，起到重要的經濟推動作用。植物凈化功能不僅可以改變地方氣候、土壤、水分等方面的問題，還可以凈化水體中的部分污染物，貢獻更為有效的修復作用。由于植物種類眾多，在開展相關生態環境的修復策略時，需要結合地方的環境特點，進而開展相關的生態修復工作。

（三）生物膜

生物膜技術是當今時代研發的重要凈化方案，可以對固態垃圾、液態污染物、混合物等進行有效的降解和凈化。在垃圾處理廠、自來水廠中應用廣泛，隨著相關技術的不斷升級和改進，對于凈化的種類和物質不斷豐富，從而實現更為全面的凈化作用。利用生物膜技術，可以對部分污染環境開展定向的修復工作，從而實現其重要的價值和作用。

五、多學科交叉對于生態修復方案的價值和意義

基于對相關環境的修復策略，借助多種學科的各自技術優勢，采用更為多元化的修復技術，實現對生態環境的修復工作。例如對于污染水體問題中，采用物理方式、化學方式、生物方式等相關技術，共同為污染水體進行凈化工作，進而實現水體的高效凈化作用，同時基于各相關學科的技術優勢，實現技術互補，從經濟學角度和生態學角度完成對污染問題的有效修復。對于荒漠化環境的修復工作，同樣可以采用多學科交叉的技術理念，開展相關的修復工作。使用物理方式的置換法同時應用生物學角度的植物要素，開展定向的生態修復方案，實現荒漠化土地的修復工作。由此可見，對于傳統的環境生態問題，應用多學科交叉修復作業，可以實現各自的科學優勢，同時還能高效解決生態問題，不僅發揮出多學科的應用價值，還可以實現多元化的修復方案。為日后的生態修復策略打下夯實的基礎，同時對于復雜的環境污染問題，可以更加游刃有余地解決和處理，實現多學科交叉技術的應用理念，構建生態修復策略的長效發展機制。

綜上所述，通過對多學科交叉技術的學習和掌握，針對當前生態問題制定了修復方案，具有不可估量的價值和影響。同時結合當前生態修復技術的發展趨勢，實現更為科學的修復方案成為了行業內的重要發展趨勢，基于生態環境的修復理念和相關科學技術，實現對傳統環境修復方案的升級和優化。