河流生態環境脆弱帶生態修復技術研究

許 慶，李立偉

（臨沂市沂水縣環境監控中心，山東 沂水 276400）

生態環境脆弱帶主要是指受到環境污染或擾動破壞較為嚴重的生態系統，該生態系統具有自我修復能力低、抗風險能力弱等特征，必須通過人工干預的方式對其進行基本修復，使其恢復基本的生態功能[1-2]。河流區域受到水流的長期沖刷，生態系統較為單一，它屬于土壤、水體、空氣污染的交匯點，常處于脆弱生態狀態，因此有必要研究其生態修復技術[3-5]。

1 生態環境脆弱帶的修復原則與基本流程

生態環境脆弱帶很難通過自然恢復的方式予以修復，這一區域的生態保護與修復相對復雜。在當前的環保政策下，要通過控制污染與人為擾動等方式避免生態環境脆弱帶的出現，對其自然修復能力進行評估。只有當自然修復需要時間較長或缺少可能性時，才會對其進行人工生態修復，在河流區域形成濕地生態系統，進而修復自然環境。生態環境脆弱帶修復要遵循相應原則，執行基本流程。

1.1 生態環境脆弱帶的修復原則

1.1.1 適應性原則

適應性主要包括3 個方面。一是技術應用的適應性。造成生態破壞的因素多種多樣，修復技術的選擇要與破壞的原因相適應，進而實現恢復原有功能的根本目的。二是條件的適應性。生態修復要充分考慮當地的氣象、地質等環境要素，選擇方法與要素時要與外部環境相適應，提高修復效能。三是結果的適應性。要盡可能避免過度修復，修復目標應該以恢復基本功能為主，降低對環境的擾動。

1.1.2 最小化原則

最小化原則主要是指在生態修復過程中遵循生態發展的基本規律，實現人工干預的最小化。例如，生態環境能夠通過自然修復實現目標，就應該避免人工修復；如果通過簡單的投放種子、魚苗等方式可以實現修復，就應該避免長期干預。這一原則能夠有效避免生態修復過程帶來更多的環境擾動，使得修復后的環境更接近自然狀態。

1.1.3 經濟性原則

經濟性原則是指在生態修復中要盡可能控制好修復成本。一方面，要避免過高的資金投入或過度修復帶來的財政資金壓力；另一方面，要通過技術應用提高修復的效率與成功率，避免重復修復或無效修復帶來的資金浪費。

1.2 生態環境脆弱帶的修復流程

生態環境脆弱帶的修復流程如圖1所示，主要包括修復潛力評估、修復方案制定、修復方案實施和修復效果評估。

圖1 生態環境脆弱帶修復流程

1.2.1 修復潛力評估

修復潛力評估是開展生態環境脆弱帶修復的前提。首先，要對修復潛力進行評估，從而明確修復深度和修復可能性；其次，要在國家法律法規及相關政策的框架下確定生態修復目標，如修復至具有自我恢復能力、恢復原貌、恢復生態功能、重建生物多樣性等；最后，根據評估結果和具體修復目標，為方案的制定提供依據。

1.2.2 修復方案制定

在方案制定的過程中，要充分考慮修復的安全性、可行性與經濟性，同時分析修復方案的效率。具體而言，修復的安全性主要是指在生態修復過程中不能帶來額外的污染與生態擾動；可行性主要是指修復所采用的技術要與生態破壞相適應，且符合當地的氣象、地質條件；經濟性則主要是指生態修復要符合目標預期并滿足成本控制原則，在相同修復效果下選擇最為經濟的技術予以修復。在實操過程中，一般制定多套方案以供選擇，在方案篩選中，可以依據具體的修復效率、經濟效率等方面進行評價。

1.2.3 修復方案實施

在方案實施的過程中，要按照已制定的方案逐步施工，施以具體的修復，同時對修復過程進行有效的監控。值得注意的是，在施工過程中，可以根據階段性成效對修復方案進行進一步修訂。生態環境的影響要素較為復雜，很難通過理論推演的方式形成完整的修復方案，隨著實踐指標的變化，要實時進行調整。

1.2.4 修復效果評估

完成修復后，要對修復效果進行評估。一方面，對修復后的生態毒理進行評價，一般以水體微生物或土壤微生物作為表征指標，部分修復工程以敏感魚類作為毒理評價指標。當水生生物或岸邊微生物能夠長期存活時，可以判斷修復終點的出現，隨著時間的推移，生物多樣性與生態抗性會進行自我修復。另一方面，要對案例方案及其所應用的技術進行總結，形成技術規范予以推廣。

2 河流生態環境脆弱帶的修復技術

在一般生態修復中，多以環境元素為修復對象進行順序修復，如土壤修復、水體修復等。不同要素及不同修復目標下可以靈活選擇各類修復技術。

2.1 水體修復

水體中的污染物質多為溶解態，其修復難度較低，效果明顯。在控制污染源的基礎上，進行修復。當前的成熟技術包括物理法、化學法、生物法及生態法。物理法是指采用物理手段改變水體現狀，利用水體自身的特性實現生態修復。例如，通過人工曝氣提高水體的氧氣含量，讓微生物在水體中繁殖時消耗有機物，進而去除污染物。化學法是指通過投入化學藥劑對污染物進行去除。例如，利用二氧化氯控制藻類生長，降低水體氧耗比；利用碳酸鹽或絮凝劑等，去除水體中的懸浮物或重金屬。此種方法效果顯著，但藥物過量使用容易造成二次污染，且僅能夠對特定污染物起到相應效果。生物法和生態法可以進行廣譜修復，適用于對絕大部分水體污染物的去除。例如，在水體中投放微生物制劑，抑制特定藻類的生長，消除水體中富集的有機物；建立濕地、生態塘等，逐步降解或吸附水體中的有機物。這兩種方法見效緩慢，卻是治本的修復手段。人工生態塘設計如圖2所示。

圖2 人工生態塘設計

2.2 土壤修復

土壤修復是指對河流岸邊及底泥進行修復，消除土-水的污染物循環，從而降低生態環境脆弱帶污染物總量。土壤修復方法主要包括客土法、生物炭法和生物法。客土法是指對底泥進行客土，一般適用于嚴重污染的少量區域，在河流生態環境脆弱帶修復中并不適用。生物炭法與生物法是河流生態環境脆弱帶土壤修復的主要手段。生物炭法是指采用生物（主要是植物）遺留的碳單元對土壤內重金屬進行吸附，同時釋放氮、磷等營養元素，改善土壤營養條件。一般采用秸稈、廢棄木屑等生物碳源，此類材料具有疏松多孔、價格低廉、可以自然降解等特征，能夠在不造成額外擾動的情況下降低土壤污染物含量與活性。生物修復則包括動植物修復與微生物修復兩個大類。在動植物修復法中，在水體中飼養清道夫等以淤泥為食物來源的高抗性魚類，或在岸邊種植蘆葦、向日葵等喜水的高富集植物，對土壤中包括重金屬在內的污染物進行吸收，后通過收割轉移的方式予以徹底消除。微生物修復法主要通過向土體中投放青霉菌、曲霉等微生物，消除土壤中的有機污染物，但對重金屬等非有機物、非營養元素的去除效率一般。蘆葦對重金屬Zn 的去除效果如圖3所示。

圖3 蘆葦對重金屬Zn 的去除效果

2.3 大氣修復

水體與土壤中的污染物不會直接進入空氣，空氣污染具有顯著的流動性，很難對生態產生直接影響。但是，水體與土壤中的有機污染物在降解或發酵的過程中會產生惡臭，本身是生態環境的制約因素之一，需要進行必要的修復。與土壤及水體污染物消除的思路不同，空氣污染物以阻礙其傳播擴散為主，其會在空氣的自然流動中消除。因此，大氣修復以植物修復為主。例如，在岸邊種植高耐水性的木本植物，如楊樹、花曲柳、臭椿和丁香等。一方面，植被在光合作用下會釋放游離的氧自由基，可以作為天然的除臭劑，與大氣中的復雜有機物發生氧化反應，將其分解為無氣味的小分子；另一方面，植被花朵釋放的芳香類物質也會對臭氣產生中和與掩蓋功能。

3 河流生態環境脆弱帶修復效果的評估技術

河流生態環境脆弱帶修復后，要采用相應技術評估生態修復效果。生態修復是一個緩慢而長久的過程，效果評估技術有助于確定生態修復的終點，進而在效果與資金投入上找到平衡。從當前的評估技術發展來看，其主要有4 種，即污染物監測技術、微生物群分布調研技術、生物指示技術以及模糊評價技術。

3.1 污染物監測技術

這種方法最為直接也最為常見，其核心是對水體、土壤及大氣等環境要素進行采樣，然后通過實驗室分析的方式測定樣本中污染物的含量，與國家標準進行比對，確定生態修復的具體效果。此種方法較為成熟，但多針對特定污染物，對于組分較為復雜、危害較為隱蔽、種類較為罕見的污染物，沒有檢測的固定流程，容易造成缺項漏項。此外，污染物監測很少涵蓋動植物指標，生態修復效果的表征性不強。

3.2 微生物群分布調研技術

微生物群的種類與數量反映對應水體與土壤的健康程度。采樣后進行實驗室培養，核算微生物群的數量與種類，與背景值微生物狀態進行比對，得出評估結果。微生物屬于生態環境的重要組成部分，能夠真實反映生態修復效果，但應用條件較為苛刻，容易產生誤差，試驗結果波動較大，尤其是在橫向對比中數據的參考價值較低。除了傳統的微生物群分布調研之外，近年來，以聚合酶鏈式反應為代表的微生物基因多樣性檢驗技術也得到應用，相較于前者，準確性更佳，但應用成本較高。

3.3 生物指示技術

生物指示技術是指對河流生態環境中存在的動植物種類進行調研，從而評估包括水質在內的生物學指標。一般情況下，當水體中存在幼生魚苗時，可以認定水體生態環境良好；當土壤中出現沙甲蟲或蝦蟹類食底泥生物時，可以認定底泥生態環境處于良好水平。此種方式與生態指標最為接近，但指示的修復時間周期較長，現場采樣與調研較為困難。

3.4 模糊評價技術

模糊評價是一種針對人類主觀感受的生態評估技術，其將周邊影響人群對生態環境的認知作為生態修復效果評價的重要指標。周圍人群與環境進行互動，若對環境要素表示出較高的滿意度，則生態修復達到預期效果。一般來說，模糊評價的樣本數量越大，則評估的準確性越高。作為一種概率推斷法，該方法具有一定的科學性，但不可避免人類的主觀感受對其客觀修復效果的擾動。

4 結論

生態環境脆弱帶的修復要堅持3 個原則，即適應性原則、最小化原則和經濟性原則。生態環境脆弱帶修復的基本流程主要包括修復潛力評估、修復方案制定、修復方案實施和修復效果評估。河流生態環境脆弱帶的修復技術涉及水體修復、土壤修復和大氣修復，修復效果的評估技術包括污染物監測技術、微生物群分布調研技術、生物指示技術以及模糊評價技術。總體來說，要遵循原則和基本流程，合理選用修復技術和評估技術，科學修復河流生態環境脆弱帶，改善區域生態環境。