湯加火山災后生態景觀修復及防御性措施研究

陳語佳　吳冬蕾

摘要：湯加火山爆發帶來的問題，不僅存在于該地區，對全球的氣溫、環境、經濟等也會造成嚴重的影響?；鹕奖l后，政府、專家以及民眾更多關注的是城市建筑的重建、土地的重新規劃利用等問題，卻很少關注災后生態環境的修復與整治。文章通過分析湯加火山爆發狀況，為湯加和其他受災城市的生態修復與建設災后防御性措施提供理論依據和新思路。

關鍵詞：湯加火山;生態景觀修復;災后重建;防御性設施

中圖分類號：TU986 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2022）04-0-03

0 引言

火山爆發屬于特大自然災害。湯加火山爆發使該地區的自然生態環境，包括森林、草地、農田、湖泊等遭到不同程度的破壞，公園、綠地、廣場在內的城市景觀以及基礎設施也遭到嚴重破壞。

湯加火山爆發后會產生火山灰、海嘯、地震等，需要進行災后重建，修復自然生態，完善防御性場地、措施。火山爆發會帶來各種危害，所以有必要對災后城市重建過程中生態環境的修復進行具體研究。生態修復主要是指自然的循環再生能力，強調人與自然和諧共處的理念，是基于人類的長遠發展的必要考慮。

1 區域概況

湯加全名湯加王國，屬于大洋洲，地處南太平洋西部，陸地總面積747 km2，人口約10.7萬人。它是由173個島嶼聯合而成的島國，其中只有36個島嶼有居民居住，大部分為珊瑚島。

湯加王國經濟主要以農業為主，農業、漁業和旅游業是湯加國民經濟的三個主要支柱產業。該地農業基本以小農場為主，土壤肥沃，主要由珊瑚礁和火山灰演變的覆蓋土組成[1]，但耕作方式較為原始，所以農作物的產量比較低。湯加海域遼闊，海洋專屬經濟區面積達到70萬km2，所以這里的漁業尤為豐富。但近些年來，由于當地的天氣原因和過度捕撈，魚類資源日益減少。

2 區域火山災害

湯加位于太平洋“火環”，處于澳大利亞板塊和太平洋板塊的交界處。該島在歷史上已歷經多次火山爆發。1912年，湯加的洪阿哈阿帕伊島火山首次爆發，2014—2015年，該火山爆發導致兩個大島之間形成了一個新的島嶼，造成湯加空中交通癱瘓。2022年1月14日和15日，湯加的洪阿哈阿帕伊島連續兩天爆發海底火山，此次湯加王國火山噴發威力相當于1 000顆核彈爆炸，是30年來有記錄以來最大的一次，170多個島嶼的漁業受到了嚴重影響，約12 000戶家庭受影響，受災人數約84 000人。

此次火山爆發引發了嚴重的自然災害。第一，火山爆發后釋放40萬噸二氧化硫，湯加和附近鄰國大氣中的二氧化硫含量增加，在高空與水汽作用下形成酸雨，繼而損壞了建筑物、植物，污染水源，對當地居民的飲水、用水造成嚴重的影響。第二，火山灰大面積地降落在周邊地區，造成大規模的人和動物傷亡。第三，海底火山爆發引發海嘯，火山噴發的沖力將海水推向四周，沿途的所有地方都受到影響，多種生物被毀滅。此次火山爆發引起的海嘯不僅對湯加約10.7萬的人口造成重大影響，對斐濟、薩摩亞等鄰國也造成了嚴重損失。

3 生態修復

3.1 生態修復基本概念

生態修復是一項復雜且綜合的系統工程。美國自然資源委員會于1995年提出生態修復就是使受損的生態系統恢復到其受干擾之前的結構和功能的過程，在自然修復和社會修復雙重路徑上對受損的生態系統結構和功能的恢復與重建過程。由于自然環境遭到嚴重破壞，因此首先應當實施生態修復治理，然后協調植物、水和土壤，以改善環境，遵循可持續發展的理念，達到生態標準。重視生態環境的修復是災后城市重建的前提，能夠為整個地區未來的生態平衡打好基礎，為人們提供良好的居住環境[2]。

生態修復可以充分借助大自然自身的力量開展，但需要的時間很長，在短期內無法發揮良好的生態效益和經濟效益[3]。對于破壞較小的區域，可以通過自然的自我修復，采取禁止捕魚、采樵、放牧等活動，在沒有人為干預的情況下，大自然根據自身的調節能力逐步恢復;對于破壞嚴重的區域，前期需要較多的人工干預修復，之后則以自然修復為主。

3.2 湯加的生態修復措施

對災后地區應有針對性地實施生態修復，要在遵循生態修復的基礎之上，輔以人工措施。對湯加不同區域的地質條件、土壤條件、水體的受污染程度、人體活動區建筑、基礎設施損壞程度以及動植物的生長習性進行科學的分析，對此次火山爆發影響最嚴重的湯加首都努庫阿洛法所在的湯加塔布島，根據場地類型實施不同的生態修復，構建具有當地文化特色的生態景觀。

在設計之初應當考慮到新種植的植物與自然景觀的和諧統一，保護周邊沒有被損壞的植被和水系，最大限度地利用生態系統的恢復能力和防護功能[4]。選擇生態修復植物應當遵循人與自然和諧的基本原則，以湯加當地植物為主，輔以外來植物。

3.2.1 海洋型場地

湯加火山噴發出的火山灰、熔漿等流入海里，其中含有大量的含硫物質，與空氣中的氧氣、水結合后會形成酸雨，這些酸雨會導致海里植物和陸地植物死亡。大量的火山灰會污染水資源，高溫熔漿會使海里很多魚類死亡，影響當地居民的用水和漁業經濟。

海洋生態服務功能價值高，受損后難以恢復。對于海水污染，簡單的物理和化學修復有很大的限制。我國研究的海水污染的生態修復技術主要有藻類修復技術、人工濕地技術以及生態浮床修復技術。

（1）重構濱海景觀生態。針對湯加的海洋型場地，應在海岸鞏固濱海地形，種植耐酸喬木，選擇常見種、歷史種，形成原生的自然生態結構，構建環海型生態廊道。優化濱海喬、灌、草，海里挺水植物、漂浮植物的種植配置，形成草本植物群落，營造多樣的物種棲息環境，增強植被過濾帶凈水功能[5]。例如種植紅樹林，一方面起到防潮防浪、鞏固地形的作用，另一方面能夠修復被破壞的生態環境，凈化海水，維護生物的多樣性，增強區域生態的穩定性。

（2）水生植物修復。在海里種植水生植物，其具有改善水質、過濾污染物、維持生態結構等生態服務型功能。在深水區可種植沉水型水生植物，如綠藻、紅藻、海菜等，它們能夠將濁水轉變成清水，提高水體的透明度。在淺水區可以種植挺水植物，如蒲草、蘆葦、蓮花等，它們不僅能吸附海洋中溶解的污染物，而且能快速吸附懸浮顆粒物中的污染物。

（3）人工生態浮島技術。在水區及主要支流沿岸形成多層次的水草綠化帶，其不僅具有很好的凈化水的功能，還具有適當的遮蔽、渦流、投喂等功能，為魚類的生存活動提供良好的環境。

3.2.2 城市型場地

湯加火山噴發使火山云中的大部分礦物顆粒在火山噴發中心附近徘徊并逐漸下沉，使當地空氣質量下降，污染嚴重?；鹕交冶蝗嘶騽游镂牒?，顆粒物會深入肺中，影響呼吸道，嚴重損害心肺功能。這對兒童、老年人、已患有心肺疾病等敏感人群是極具風險的。

（1）收集火山灰重新加工再利用。以火山灰為材料生產火山灰水泥，經過驗證，其在酸、堿環境下抗腐蝕能力強，可作為建筑或濱海構筑物的材料。將火山灰摻雜在混凝土中建造混凝土路面是可行的措施，摻入適量的火山灰，對混凝土的抗彎強度、抗滲透、抗凍以及耐磨性都有很大的提升，可以降低成本，節約資源[6]。

（2）立體綠化技術。在城市公園綠地增加綠化覆蓋面積，采取多層次種植群落綠化，形成一定面積的立體種植。在城市建筑周圍，利用墻面、圍墻等錯層布置空中綠化，通過垂直綠化，與各種花卉合理搭配，來提高城市立體綠化覆蓋率[7]。在建筑物頂部，可以建造屋頂花園，這樣不僅能夠吸附火山灰，還能夠美化環境。

3.2.3 農業型場地

湯加全年高溫多雨，導致農田區的害蟲繁衍，湯加的蔬菜產量本來就比較少，加上火山噴發出火山灰以及其他有害物質，經過風的作用，降落在地表之后，會形成厚厚的沉積層，這些火山灰會阻止植物、蔬果產生光合作用，加劇當地農業減產，存在引起饑荒的可能性。

針對農業型場地，主要采用農業生態修復技術、因地制宜的耕作模式，基本不改變原有的耕作模式，不斷優化原有的模式，充分發揮生態系統的自我修復能力。

（1）利用石灰改善火山灰形成的酸性土壤。用石灰可以中和土壤的酸性，可以有效緩解鋁元素（酸性土壤中限制作物生長的主要元素）以及其他重金屬對土壤的破壞程度，改善土壤結構，從而增加土壤養分[8]。這種方法主要是以人工調節土壤酸堿度，深耕深翻，石灰可以逐年添加，直到原來的強酸性土壤變成微酸或中性土壤。同時，要選擇符合湯加氣候和土壤耐性的農作物。

（2）在農田里種植耐酸喬木吸附火山灰?；鹕交以诙唐趦葧е峦恋厮峄?，土壤缺少磷、鉀、氮等物質以及錳鋁毒害的問題，可以種植耐酸性的喬木和農作物使土壤達到酸堿平衡，如種植茶樹、水稻、木薯、蕎麥、紅樹等耐酸抗鋁作物。在農田旁可種植防護林，經研究，樟樹和紫薇有相對較強的二氧化硫吸收能力，樟科植物與紫薇也能很好地適應湯加的熱帶氣候。從長期來看，火山灰中富含鐵、鈣、鎂、鈉、鉀、磷、硫、硅和其他微量元素，在消除過高濃度的硫與氫離子之后，土地的可耕作性將得到極大的提升。

（3）利用水旱輪作改善土壤結構，增強土壤肥力。土壤肥力是土地生產力的基石，采用復種輪作方法可以使土壤有機質增加，從而增加土壤氮、磷、鉀的養分，改善土壤物理性質[9]。實行水旱輪作，栽培中實行播后蓋膜，調整復種模式和作物種植結構，選用堿性肥料（如碳銨、氨水）達到改良的目的。也可以適當地在土壤中加入秸稈、無污染的有機污泥、糞肥等，來增加土壤養分含量。

4 湯加災后防御性措施

歷史上，湯加該火山已出現多次爆發，在未來仍然有再次爆發的可能性，海底火山爆發會對水圈、大氣圈、生物圈等許多圈層的環境產生重大影響。因此，有必要針對火山爆發引起的火山灰塵污染、海嘯提出一些防御性措施，使主要危險地段有效防御地質災害。除此之外，災后應大力提倡自我重建[10]，鼓勵民眾積極參與城市重建。

4.1 針對火山灰的措施

4.1.1 導風技術

因火山灰主要依靠風的作用降落到城市各處，所以可以依靠合理的植物種植方向來阻擋和引導風向。如果種植方向與風向成一定角度，就能夠減弱風速;如果垂直于風向，則具有防風作用[11]。其次在城市濱海處設置防風林，保護濱海景觀以及城市內的設施。需要注意的是防風林應與季節風盛行的方向垂直。

4.1.2 空氣凈化噴霧技術

在湯加城市多處擺放負氧離子噴霧設備，負氧離子與水結合，通過噴霧形式，可快速與空氣中的有害物質發生螯合或中和反應，不僅可以將飄浮在空中的火山灰塵滴落在地表上，減少人們吸入灰塵，還可以分解有害物質，凈化空氣。

4.2 針對海嘯的措施

4.2.1 建立完善的海嘯檢測和預警系統

在湯加覆蓋全方位的監測，如衛星數據、地面傳感器以及無人機氣體嗅探裝置等，并結合濱海路燈海嘯預警，將海嘯預報信息通過建成的通信網絡，根據地震的位置和沿途的地形，快速計算海嘯襲擊海岸的可能時間，及時有效地傳達給潛在受災區域的民眾，也以便當地政府緊急疏散臨海居民。

4.2.2 濱海地形設計

不同于傳統的防浪堤，群島緩解地形是利用交錯排列的群島，這些群島大小和高度不一，在靠近海的一邊，不宜設置較高的群島，會導致水流無法返流到大海。合理的高度和大小設計，可以削弱海嘯，延緩海嘯沖擊居民區的時間，給予居民更多的逃生時間。同時，用紅樹林鞏固地形，可以降低海嘯對海岸線的侵蝕。

4.2.3 建立避難場地

海嘯一旦大規模沖向居民區，將會造成嚴重的人員傷亡。對付海嘯災害要落實疏散方案，在掌握湯加地震和海嘯歷史上的影響范圍與最大涌浪高度的基礎上，查明危險線以上的高地、固定建筑物的位置和分布，建造避難所[12]。

5 結語

大型火山爆發產生的影響不僅存在于當地，它就像蝴蝶扇動翅膀一般，會影響全球。通過分析湯加火山爆發帶來的破壞，針對不同用地類型提出相應的生態修復措施，修復中要尊重自然規律，以自然修復為主，以生態修復與人工修復相結合為原則，實現當地生態景觀煥然一新以及生態系統的良性循環。

第一，海洋性場地。對沿海地區要定期進行生態評估、濕地修復及完善;對生態修復區要從長遠角度出發，及早確定物種選擇方案，重構濱海景觀生態。運用水生植物修復技術、人工生態浮島技術等修復海洋型場地的生態。

第二，城市型場地。該場地是人口密集區，可通過立體綠化技術，使用屋頂綠化，在水平和垂直方向的空間都提高綠化率，同時修復城市公園和綠地受損的自然環境和地形。

第三，農業型場地。火山爆發后，會有大面積火山灰和酸雨降落，可以利用石灰改善酸性土壤，種植耐酸植物，利用水旱輪作改善土壤結構。

人類應該在災難降臨前，通過歷年發生的自然災害找到自然規律，做好充分的防御工作，避免不必要的生命和財產損失。為應對未來火山的再次爆，應制定針對火山灰和海嘯的防御措施，通過地形、生態技術進行防御。生態修復是一個長期的過程，需要各個部門和不同群體共同協作。

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作者簡介：陳語佳（1998—），女，江蘇淮安人，碩士在讀，研究方向：環境設計。

吳冬蕾（1976—），女，江蘇鹽城人，博士在讀，副教授，系本文通訊作者，研究方向：環境藝術設計。