生態修復基本原理范文

導語：如何才能寫好一篇生態修復基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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開拓創新，首推生態毒理學五大原理

在人類幾百萬年的歷史進程中，環境對開創人類文明和進步發揮著巨大作用。大氣、水、土壤，江河、湖泊、濕地、農田、草原，都是人類得以生存的物質基礎；而森林、礦藏等資源又為人類的不斷發展提供物質，最終創造了地球上的人類文明。但是，人類在開發利用環境資源的同時，也對自己的生存環境造成了很大的破壞，產生了一系列的生態環境問題。近年來，隨著經濟和社會的迅猛發展，環境污染問題日益嚴重。

生態毒理學是環境生物學的一個分支。它研究有毒物質進入環境對組成生態系統的生物種群和生物群落所產生的生態毒理效應及其機理。環境污染問題出現后，促使傳統的毒理學從研究毒物對生物個體所產生的效應擴大到研究毒物對生物群體所產生的效應。在此基礎上，法國學者R.特呂豪特于1969年提出了生態毒理學的概念。

周啟星教授對生態毒理學理論的最大貢獻，是總結、歸納并提出了生態毒理學的五大基本原理：（一）環境毒物的劑量-效應關系原理；（二）環境毒物的結構-活性相關原理；（三）毒理作用的多層次效應原理；（四）毒理生態動力學原理；（五）環境毒物的生態適應性原理。以上五大基本原理的提出，對于深化生態毒理學研究以及在環境保護領域的多層次應用，產生了積極而廣泛的影響。

在生態毒理學領域，尤其是近年來周啟星教授等在石墨烯的健康與生態系統風險理論研究方面取得了重大突破，其研究結果被國際著名刊物《Chemical Reviews》刊出，此研究結果堪稱為國際環境界的一項重大進展。

周啟星教授通過對金屬-金屬、金屬-有機、有機-有機等污染物之間復合生態毒理效應及其微觀機理系統而深入的實驗研究，不僅闡明了復合污染生態效應與污染物之間的復雜定量關系，還創造性地提出了聯合效應廣義理論：復合污染生態效應決定于污染物暴露的濃度組合關系而非其本身的理化性質；它不僅與生物種和生態系統類型有關，還與其作用的生物部位有關；復合污染生態效應是矢量而不是標量，它不僅存在“毒性倍增”機制，還會發生“危害延時”和“危害增時”風險。在此理論指導下，他還進一步歸納出“互作態”的新概念并賦予定量化內涵與定義，并通過實驗修

正了教科書中一直沿用的“協同作用”和“拮抗作用”原有定義中不完整甚至錯誤的提法，并得到有關方面認可。

周啟星教授還首次從理論上提出未污染區也有存在超積累植物的可能性，并以沈陽未污染區40科160種農田雜草為篩選對象進行系統的室外盆栽試驗，首次發現并報道了龍葵（Solanum nigrum）、球果蔊菜（Rorippa gobosa Turcz. Thell.）和紫茉莉（Mirabilis jalapa L）為鎘超積累植物，從而證實了這一理論的正確性和方法的先進性，這在重金屬污染土壤植物修復以及生態修復理論上是一個較大的突破；在此基礎上，周啟星教授還成功地進行了污染土壤植物修復的實際應用，并對其超積累機理進行了深入研究，取得了重要進展。

在實踐上，周啟星教授以重金屬污染土壤植物修復為重點目標，兼顧農藥、石油烴和多環芳烴等有機污染土壤的修復，對鎘超積累雜草進行其技術性能的多方挖掘和強化。為了解決生物量處理這一世界性難題，周啟星教授率先開展了超積累花卉的系統篩選，首次發現紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）為鎘超積累植物。以根際圈理論為指導，較為系統地開展污染排異型雜草植物篩選研究，首次發現月見草（Oenothera biennis L.）為鎘和銅污染排異型植物。這些重要工作和重大科學發現，為形成具有我國自主知識產權的基于植物修復的生態修復技術體系和開展環境調控實踐奠定了基礎，而且對于污染生態修復這一新的學科生長點的形成與發展具有巨大的科學價值。尤其是他領銜所著的《污染土壤修復原理與方法》，作為國際上迄今為止系統論述污染土壤修復基本原理并全面介紹相關方法及其進展的學術著作，已對該領域的科研和教學產生了廣泛影響。

親力親為，為生態環保鼓與呼

在從事科學研究的同時，周啟星教授還積極投身到生態環境的保護中去，為生態環境保護鼓與呼。他成功組織了三屆污染生態學國際會議、五屆全國污染生態學學術研討會等學術會議；還成功地組織了“污染土壤修復與生態安全”第212次香山科學會議。此外，他還提出了“東北老工業基地環境污染形成機理與生態修復”和“環渤海地區復合污染、生態退化及其控制原理”的973項目建議，并得到了業界的廣泛認可和有關方面的批準。

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環境科學專業核心知識單元，代表環境科學各個知識領域的不同方向，知識點分核心和選修兩種，核心知識單元是所有環境科學專業學生要求具有的基礎知識內容。

 

其中，專業基礎類核心知識單元包括：①環境問題，核心知識點包括水環境問題、大氣環境問題、固體廢物污染、全球環境問題，選修知識點包括土壤污染、物理性污染和污染物生物效應。②環境科學基本原理，核心知識點包括環境/生態基本規律、環境科學學科體系和可持續發展理念。③環境科學研究方法，核心知識點包括環境科學方法論體系、生態學方法論、環境體系解析方法論，選修知識點包括環境質量調控方法論、綜合/系統分析方法論。

 

專業原理類核心知識單元包括：①生態過程與效應，核心知識點包括生物對環境的適應、種群及其基本特征、生態系統特征及過程分析、生態學原理的應用。②環境生物過程與效應，核心知識點包括環境污染物在生態系統中的行為、污染物的生物學效應、生物監測原理與方法、環境污染的生物凈化、退化環境的生物修復。③環境化學過程與效應，核心知識點包括環境中典型化學污染物、污染物遷移、污染物轉化、大氣環境化學、水環境化學。④環境地學過程與效應，核心知識點包括地球環境系統的基本組成運動規律及演化過程、地球環境系統有機圈層的組成結構及其功能、各圈層的演變規律及在全球環境變化中的作用、地球環境系統中物質和能量的遷移轉化及循環過程。

 

專業技術類核心知識單元包括：①水污染控制，核心知識點包括廢污水的物理處理技術、廢污水化學和物理化學處理技術、廢污水生物處理技術、廢污水的自然處理技術、污泥處理處置。②大氣污染控制，核心知識點包括顆粒污染物控制技術原理、顆粒污染物的控制技術、氣態污染物控制技術原理、典型氣態污染物控制技術。③土壤污染控制，核心知識點包括土壤污染源與污染特征分析、土壤污染控制技術原理、典型土壤污染物控制技術。④固體廢物污染控制，核心知識點包括固體廢物分類與特征、固體廢棄物無害化技術與方法、固體廢棄物綜合利用。⑤環境監測，核心知識點包括環境標準、水環境監測、環境空氣監測、固體廢物監測、土壤污染監測、物理性污染監測、環境監測質量保證。⑥環境影響評價，核心知識點包括項目環境影響評價、規劃環境影響評價、戰略環境影響評價。⑦環境規劃，核心知識點包括環境規劃的技術方法、水環境規劃、大氣環境規劃、噪聲污染控制規劃、固體廢物污染防治規劃。

 

專業管理類核心知識單元包括：①環境管理，核心知識點包括環境管理學的理論基礎、環境管理的制度和政策手段，選修知識點包括企業/產業環境管理實踐、區域一全球環境管理實踐。②環境法律，核心知識點包括環境法基本概念原則、環境法律制度及法律效力、環境污染防治法、自然資源保護法、國際環境法。

 

專業實踐類核心知識單元包括：①專業實習，核心知識點包括認識實習、生產實習、綜合實習。②科研實踐，核心知識點包括觀察性實驗、驗證性實驗、設計性實驗、研究性實驗。③畢業論文/畢業設計，核心知識點包括文獻查閱、論文開題、論文研究、論文撰寫、論文答辯。

 

二、建立核心課程體系

 

圍繞環境科學專業各專業類別的核心知識單元，建立核心課程體系，承載核心知識點。各門核心課程圍繞核心知識點組織基本理論、研究前沿、基本方法、實踐案例等內容，形成系統。同時，設置先導課，為核心課程和核心知識點學習提供必要的基礎知識儲備。例如，“環境化學”課程，就需要無機化學、分析化學、有機及物理化學、環境科學概論、環境監測等課程作為先導課，提供環境化學課程各知識點學習所要求的基礎知識儲備。

 

專業基礎類核心知識由“環境學基礎”和“生態學基礎”課程為基本載體。“環境學基礎”課程堅持“起點高、容量大和觀點新”的教學宗旨，系統介紹環境科學的產生與發展、人口、各環境要素污染與防治、可持續發展等內容，注重學生基本知識、基本技術、基本能力的培養，課程已經建設為國家精品課程，并積極探索慕課教學形式;“生態學基礎”全面介紹生態學的基本概念、基本原理和基本應用方法，以及現代生態學的最新進展，該課程已經建設成為南開大學精品課程。

 

專業原理類核心知識由“環境生物學”“環境化學”“地學基礎”課程為基本載體。“環境生物學”介紹環境生物學領域的基本理論和基本概念，結合現實環境中污染物與生物之間的相互作用，培養學生運用環境生物學技術解決實際問題的能力;“環境化學”介紹大氣、土壤、水及生物相諸介質中環境物質遷移轉化的基本原理，環境中主要污染物的來源及其在環境中的歸趨，環境污染控制與修復過程及綠色化學中污染減量及消除的化學原理，“環境化學”課程已經被評為國家精品課程;“地學基礎”課程介紹地殼的基本物質組成特征，氣象要素的基本概念和表征方法、大氣穩定度和逆溫等與環境有關的基本知識，城市氣候的基本特征，地球上水的循環過程，各種水體的基本特征，土壤的組成特征、形態特征、形成因素和成土過程，地圖的基本概念、特征、組成要素、我國基本比例尺地形圖的分幅和編號的基本方法，地形圖的應用，遙感的基本概念、原理、遙感解釋標志和方法，要求學生掌握地學的基本概念、基本規律和形成原因，以及地學基本手段的應用，該課程被評為南開大學精品課程。 專業技術類核心知識由“環境工程學”“環境監測”“環境影響評價與環境規劃”課程為基本載體。“環境工程學”介紹水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與處置工程以及噪聲防治與控制等的基本原理和方法，該課程被評為南開大學精品課程;“環境監測”課程全面介紹根據監測的目的進行調查研究、設計監測方案、選擇監測方法、進行數據處理以及測試結果的分析評價，掌握環境樣品的采集、保存、制備、預處理、測定及質量控制等方法，培養學生實際環境監測問題的分析和解決能力，該課程被評為天津市精品課程;“環境影響評價與環境規劃”全面介紹環境評價和環境規劃的基礎知識、基礎理論、基本方法以及評價與規劃知識的實際應用。

 

專業管理類核心知識由“環境管理與環境法學”課程為基本載體，“環境管理與環境法學”課程介紹管理學基礎知識和主要原理、中國環境管理的原則與政策、中國環境管理的體制與制度、中國環境法體系及內涵、中國環境法的基本原則和基本制度以及部門環境管理、區域環境管理、工業企業環境管理等。

 

三、圍繞三條主線推動環境科學專業課程教學

 

1.環境問題識別和分析主線

 

環境科學是研究環境問題及其解決途徑的綜合性科學體系，其核心任務是揭示人與環境相互作用規律。環境問題的產生和解決促進了環境科學的產生、形成和發展。圍繞著環境問題的識別和分析，形成環境科學基本原理、技術方法、管理工具以及具體實踐科學體系。圍繞具體環境問題識別和分析，組織核心知識單元、核心知識點和核心課程，課程之間科學邏輯關系緊密，便于學生認知和學習。

 

另一方面，在我國當前發展階段，資源環境限制與社會經濟發展矛盾空前突出，迫切需要環境科學培養專業人才，應對污染控制、生態修復與環境建設挑戰。圍繞我國面對的實際環境問題，針對性培養專業人才，建立起環境問題與人才培養之間的直接聯系，建立以環境問題識別和分析為主線的人才培養模式，搭建對應的知識結構和課程體系，有利于為國家培養具備解決實際環境問題能力的急需人才。

 

2.實驗與實踐教學主線

 

堅持“注重基礎訓練、強化教學實習、突出創新能力、提高綜合素質”實驗教學理念，圍繞核心知識單元和核心知識點，搭建專業基礎實驗教學平臺，建立實踐教學基地群，嚴格畢業論文環節，充分發揮實踐教學對理論教學的有效補充作用。

 

(1)專業課程實驗。課程實驗和課堂理論教學相輔相成。圍繞核心知識單元和核心課程，開設專業實驗課程，包括環境監測實驗、無機及分析化學實驗、環境化學實驗、生態學基礎實驗、環境生物學實驗、環境微生物學實驗。著重訓練實驗步驟、實驗操作、實驗安全、藥品管理等基礎實驗技能，培養環境科學分析基本方法和技術。

 

(2)專業教學實習。合理安排專業教學實習時間，既能促進核心知識的理解和認知，又能為后續畢業論文/設計提供經驗。圍繞核心知識點搭建專業教學實習平臺，建立教學實習基地體系，配合大氣污染防治、水污染防治、固體廢棄物污染防治、環境管理等核心知識點和核心課程，建立環境監測中心、環保衛生管理中心、科學院、環保科技公司、垃圾處理廠等實踐教學基地，形成實踐教學基地群，提供直觀認識環境科學專業知識在實踐中具體應用的機會，培養知識運用和理論聯系實際的能力。

 

(3)畢業論文。設置畢業論文環節，通過學生參與論文選題、查閱文獻、開展實驗或設計、結果模擬與分析等畢業論文過程，系統鍛煉學生運用理論知識、實驗技能的綜合能力。

 

3.科研創新訓練主線

 

營造制度、平臺、師資環境，建立穩定的科研創新體系。通過國家級、省市級、校級、院級各級別科研立項機會，搭建“國家大學生創新計劃”“省市大學生創新立項”“學校大學本科創新立項”“學院創新立項”多層次立體化環境科學專業學生創新平臺，為不同水平學生提供創新立項機會，逐步提高項目研究質量，嚴格過程管理，保障創新立項覆蓋面。通過團隊協作、教師交流、項目答辯等環節，鍛煉學生創新思維和創新能力，提高團隊合作與交流能力，鼓勵學生科研成果報獎。

 

四、核心課程質量保障

 

(1)國家級特色專業建設。2010年，南開大學環境科學專業獲批為國家第六批高等學校特色專業建設點。特色專業結合南開大學環境科學多年來的本科教學特色以及相關教育、教學理念，面向國際社會發展及現實中國社會大背景下的特征需求，同時考慮到學科本身的實踐特征、時代特征和應用特征，推動與現階段校內學習相補益的數個社會實踐與互動教學平臺建設。

 

(2)精品課程群建設。提出并實踐“精品課程群”建設的教改思路，逐步推動各門課程精品建設，形成“精品課程群”體系，有效保障環境科學專業課程教學的高質量。

 

(3)國家級教學團隊建設。2010年，南開大學環境科學專業基礎課程教學團隊被評為國家級教學團隊。

 

(4)優質教材保證。作為知識的載體，教材是本科生質量的重要保障。為了提高環境科學專業人才培養的效果，自編出版環境科學專業系列優秀教材。包括1本國家級精品教材《環境化學》，4本“十一五”國家級規劃教材《環境學基礎》《生態學基礎》《環境化學》《地理信息系統及其在環境科學中的應用》等。

 

(5)推動天津市實驗教學示范中心建設。積極推動實驗教學改革和實驗室建設，建設天津市環境科學與工程實驗教學示范中心，為專業人才培養提供實踐和創新平臺。提出“培養具有創新精神的環境科學與工程現代化復合型高素質人才”的實驗教學理念，搭建“專業基礎實驗、教學實踐、創新教育”的高素質人才培養實驗教學平臺，探索“堅守教學神圣，轉變師生角色，強化開放綜合，學科建設與實驗教學相融合”的實驗教學模式，取得了豐碩的教學改革與建設成果，學生教學效果突出。

 

(6)推行精細化教學管理。探索精細化教學管理模式并付諸實踐，制訂“教學效果的雙評議制度”“主講教師競聘上崗制度”“教學效果的雙評議制度(教學督導組評議和學生評議)”等規章機制，有效實現對教師“教”的目標導向和過程管理。

 

實行環境科學專業本科教學的課程小組負責制，實現了本科教學的優質師資資源配備，有效地促進了全體教師對本科教學的關注和重視。保證教授、副教授百分之百地參與本科教學，優化教師隊伍年齡結構和學緣結構，提高教學效果。

 

實行“本科生課程主講教師競聘上崗”。對列入核心課程群建設的課程實行主講教師競聘上崗辦法，結合學生評教結果，根據教學能力與教學效果優選課程主講教師。

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>> 土壤重金屬污染及修復的研究現狀 重金屬污染土壤修復技術的研究現狀分析及展望 土壤重金屬污染現狀及修復技術研究進展 土壤重金屬鉻污染分析及修復技術 土壤重金屬污染及修復技術 農田土壤重金屬污染及修復技術分析 論重金屬污染土壤修復技術的研究 重金屬污染土壤植物修復技術研究 土壤重金屬的污染現狀及生物修復技術 淺談我國土壤重金屬污染現狀及修復技術 解析土壤重金屬污染的現狀與危害及修復技術 土壤重金屬污染特點及修復技術研究 論土壤重金屬污染現狀與修復 淺談金屬礦山土壤重金屬污染現狀及修復治理措施 淺談土壤重金屬污染與修復技術 重金屬污染土壤修復技術應用 淺析土壤重金屬污染與修復技術 重金屬污染土壤修復技術探討 淺析土壤重金屬污染及修復措施 土壤重金屬污染修復研究進展 常見問題解答 當前所在位置：l,2013-07-12.

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關鍵詞：鐵道工程；邊坡生態；防護技術

邊坡生態防護技術通常就是指邊坡制備依靠根莖之間的相互纏繞從而對整個邊坡進行有效的加固，這種技術在應用的過程中可以十分有效的改善空氣的質量，同時也使得行車的安全得到了顯著的提高，而當前我國人民更加重視生態環境的保護，所以在這樣的情況下，邊坡生態防護技術也已經成為了一種非常重要的發展趨勢。

1 邊坡生態防護的發展前景

邊坡防護分為兩類：一類是工程防護，另一類是生態防護。工程防護主要是用在地質條件較差地段，為保持邊坡穩定而采用的邊坡防護措施，常見的防護措施有三合土抹面、噴混凝土、漿砌片石護墻、掛網噴錨、擋土墻、抗滑樁等。在以往道路與鐵道工程建設中，邊坡防護對其穩定性考慮較多，通常采用單純的工程防護，而對生態防護并沒有引起足夠重視，導致被破壞的植物得不到恢復，邊坡與自然環境不相協調，視角比較生硬，不但缺乏美感，而且還會產生光聲污染，甚至局部環境惡化。生態防護主要是植物防護及植物與工程措施相結合邊坡防護措施，它能有效地改善道路景觀，營造生態環境，以實現邊坡防護和景觀綠化兩大功能的完美結合。生態防護不僅有利于邊坡的穩定，而且還可恢復植被，吸收噪音，減少太陽輻射，凈化大氣污染，調節局部小氣候等特點，這種防護方式越來越受到重視，同時也是邊坡防護發展的必然趨勢。

2、邊坡生態防護的基本原理

邊坡生態防護技術是基于生態工程學、工程力學、植物學、水力學等學科的基本原理，利用活性植被材料，結合其他工程材料在邊坡上構建具生態功能的護坡系統。通過生態工程自支撐、自組織、與自我修復等功能來實現邊坡的抗沖蝕、抗滑動和生態恢復，以達到減少水土流失、維持生態多樣性和生態平衡及美化環境等目的。一般認為生態防護的主要作用機理是植物根系對邊坡土體的三維錨固作用。植物的垂直根系穿過坡體淺表的松散風化層，錨固到穩定層，起到錨桿作用。在土壤表層及下覆風化殘積層中盤根錯節的根系，可視為三維加筋材料，可增加土體的凝聚力值。另外，植被的蒸騰作用對地下水系的影響，以及微生物對土體的自我調節功能也對邊坡防護起著不可忽視的作用。

3、邊坡生態防護的主要類型

植物生態護坡已經在公路、鐵路、河道等邊坡工程中使用，其主要類型有以下幾種：

3.1人工植被

人工植被主要有人工撒草籽、人工鋪草坪和花格草皮以及人工栽種灌木等方式，這種方法操作方法十分的方便，同時在工程造價投入上相對也比較低，但是這種方法施工效率并不是很高，在工程建設的過程中不具有良好的適應性，在施工的質量和效果方面也不盡如人意。這種方法一般應用在面積比較小、坡度也不

是很大的土質或者砂土類的邊坡當中。

3.2植生帶

這種方法通常就是將植物的種子夾在無紡土工織物和天然的纖維墊中間，從而使其直接貼在邊坡表面的一種綠化的方法。這種方法的優勢就是植生帶當中能夠設置草種或者是肥料，在施肥均勻性方面有比較明顯的優勢，草種和肥料也不是十分的容易移動，植生帶在使用的過程中能夠體現出非常好的飽水性能，此外還能防止水分對草種的沖刷作用。草種在播撒的時候出苗的效果比較好。在很短的時間之內就可以發揮其積極的作用。施工中比較節省時間，在操作的過程中也比較方便快捷，可以按照實際的需要對植物進行剪裁。其也存在著一定的不足，它在施工中對鋪設的要求比較嚴格，應用的范圍十分有限，適應能力并不是很強，這種方法比較適合使用在坡度較小，平整度較好的邊坡當中，這種方法當前在北方的邊坡綠化和水土保持工作中具有非常好的應用效果，但是在南方的邊坡生態防護工程當中并沒有得到廣泛的應用。

3.3.液壓噴播

液壓噴播通常是借助噴呀噴播及來對草坪植物的種子、肥料以及穩定劑進行均勻播撒的技術，這種技術的優勢是施工十分的方便，同時其速度比其他的技術更快，草坪的均勻性較強，工程施工中投入相對較小，同時可以在很大的范圍之內加以應用。

3.4網帶工程

這種技術通常是將種子、肥料和土壤等多種物質裝在纖維網或者是金屬網袋當中，之后要將其固定在邊坡的表面，從而實現綠化功能的技術。這種方法的優勢是其使用的范圍比較大，同時具有非常好的適應性，但是其也存在著一定的缺點，其成本投入子昂對較高，施工中對技術的要求也比較嚴格，比較適合使用在土石邊坡和巖質邊坡當中。

3.5框格工程

這是一種圬工防護措施與生態防護措施相結合的方法，它采取在邊坡上砌筑、裝配一定形狀的混凝土（或其它具有一定強度的工程材料）框格，然后在框格內堆填土或土袋來進行綠化。該方法框格形式主要有：方格型、拱形型和人字型等。施工順序為平整坡面框格施工回堆填土或土袋撒種子或鋪草皮前期養護。優點是抗沖刷能力較強；缺點是施工較繁瑣。適合于坡度較陡的土質和易風化的巖質邊坡。

3.6客土種子噴播工程

采用濕式噴槍，通過壓縮空氣將植物種子、肥料、土壤和水的混合物灑布在邊坡表面上，形成1～3cm厚的植被層，再在上面灑布一層乳化瀝青或鋪設無紡布以減少雨水沖刷并延緩土壤中水分的揮發。客土種子噴播工程一般多與金屬網或土工網張拉工程組合施工。該方法優點是應用范圍廣、適應性強、施工效率較高；缺點是成本高、施工較繁瑣。適合于各類土壤成分少、土壤硬度高的挖方邊坡。目前該方法在國內也得到了研究和應用。

3.7植被型多孔混凝土護坡

該技術的研究始于20世紀90年代中期，是在多孔混凝土的孔隙中填入種籽、保水劑、有機質和肥料等的混合物，然后澆水促使植物發芽。該方法施工順序是清坡坡面填入培養土層安裝植被混凝土試件填充試件間接縫砂漿養護。該技術的特點是坡面結構穩定，造型美觀、規整，同時具有很好的環境效益。缺點是施工復雜，造價較高。該方法適用于風化巖石、堅硬巖石邊坡，經適當簡化也可用在土質邊坡或平地。

4、結語

在道路和鐵道邊坡生態防護中，其最為重要的一個目的就是要在保證邊坡穩定性的前提下對植被進行保護和修復，我國這項技術發展的時間并不是很長，總體上來說還有很多不成熟的地方，所以需要不斷的改進和完善，只有這樣，才能更好的促進我國的生態建設。

參考文獻：

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關鍵詞：污水處理、微生物、修復技術

中圖分類號：TU992文獻標識碼： A

一、前言

隨著人類農業工業活動的加強大量施用化肥、農藥以及工業廢棄物的排放，使得許多有毒有害的有機化學污染物進入土壤系統，同時對地下水及地表水造成二次污染。清除環境污染物的傳統方法有物理修復法和化學修復法，但是這些方法存在著處理費用高、操作復雜、而且有二次污染的可能性等缺點。

微生物修復技術是近年來新興的一門環境生物技術，實驗結果表明生物修復技術是有效的可行的。目前生物修復技術在清除或減少土壤地表水地下水和廢水中的化學物質方面的應用已獲得成功。本文介紹了利用微生物對污水進行修復的主要技術。

二、微生物修復原理

微生物修復的基本原理是利用自然界中微生物對污染物的生物代謝作用。實際上，大多數環境中都存在著天然微生物降解凈化有毒有害有機物質的過程，只是自然條件下的微生物凈化速度很緩慢，因此，能夠被廣泛應用到環境保護實踐中的微生物修復，都是在人為促進條件下進行的，如通過提供氧氣，添加氮磷營養鹽，接種經過馴化培養的高效微生物等來強化這一過程，迅速去除污染物質，這就是微生物修復的基本思想。

與化學、物理相比，生物修復技術具有下列優點：

(1)原位修復可使污染物在原地被降解清除；

(2)修復時間較短；

(3)操作簡便，對周圍環境干擾較小；

(4)設施簡單，運行經費少；

(5)操作者與污染物直接接觸機會減少，不致對人產生危害；

(6)不產生二次污染。

當然微生物修復技術并不是十全十美，它也存在不足：

(1)條件苛刻，微生物修復是一種科技含量較高的處理方法，其運作必須符合污染場地的特殊條件，微生物修復易受環境條件變化的影響：酸堿度、溫度以及其他因素等都會影響微生物修復的進程；

(2)由于微生物的專一性，導致對水體修復的宏觀效果不佳；

(3)需要對污染環境進行詳細和周密的調查研究，前期工作時問較長，花費高；(4)微生物對污染物的降解存在一極限濃度；

(5)修復過程中可能產生有毒物質。

三、微生物修復的影響因素

微生物修復的成功運行，主要是在適宜的環境條件下，微生物對污染物的降解過程能夠發生。

3.1營養

微生物的生長需要保持碳、氮、磷營養物質及某些微量營養元素在一定濃度，在生物修復過程中經常會出現缺乏氮、磷菩營養時降解速度變慢的情形。

3.2溶解氧濃度

大多數微生物在降解污染物時需耗氧，因此污染物濃度高時，水體或土壤中的溶解氧往往消耗殆盡，造成污染場所食物鏈中斷，污染物質的降解也隨之終止，因此溶解氧水平也是生物修復中的重大影響因素之一。

3.3 pH值

微生物對環境pH值非常敏感，pH值的變化會對微生物降解污染韌的速率和活性產生很大影響。接近中性pH對于大多數微生物都是合適的，一般不需要進行調節，只有在特定地區才需要對環境的pH進行調節。

3.4溫度

微生物可生長的溫度范圍較廣，一般而言，微生物生長的最佳溫度為25℃～30℃。通常隨著溫度的下降，生物的活性也降低，接近零度時活動基本停止。

四、微生物修復技術在污水處理中的應用

4.1加入微生物和微生物制劑法

投放微生物和微生物制劑法，即針對不同的水體，向其投加針對該污染環境而事先培養好的微生物或外源微生物制劑，并為之創造良好的生長條件，形成優勢菌種，最終做到對污染水體的修復。利用投加微生物和微生物制劑比土著微生物對污染的自然凈化的速度快。同時具有針對性，可以對不同程度的水污染能夠進行不同程度的凈化。

4.2吸附技術

生物吸附法作為一種新興的廢水處理技術，在處理低濃度重金屬污染廢水方面有著極為廣闊的應用前景。從運用情況看，利用微生物吸附廢水中的重金屬在投資、運行、操作管理和金屬回收、回用等方面優越于傳統的治理方法。與其他技術相比，生物吸附技術有得天獨厚的優點，差別在于運行過程中微生物能不斷地增殖，且去除金屬離子的量隨生物量增加而增加。而離子交換法中離子交換樹脂的交換容量有限，達到飽和吸附后，就不能再去除金屬離子；化學沉淀法中，作用物的化學計量也是一定的，無增殖的可能。因此，開發和利用生物吸附處理重金屬廢水，使廢水處理的技術向著無毒、無害、無二次污染的方向邁進了一大步。

4.3固定化技術

生物催化劑固定化技術發展到今天，已形成了較為完備的理論與方法。隨著環境生物學的發展，固定化在治理污水中越來越受到青睞。固定化技術使生物催化劑具有與其在游離狀態下完全不同的優點，例如，與產物分離方便；生物催化劑可回收或循環使用；生物催化劑穩定性大大提高；反應過程可得到嚴格控制等。這些特點使價格昂貴的生物催化劑的應用成本大大降低，從而使其在大規模工業化生產中得到應用成為可能。

4.4培養微生物技術

培養微生物技術是一種污染水體的微生物修復技術。它通過向水體中投加營養物質、無毒表面活性劑、電子受體或共代謝基質等物質來強化水環境中本身具有降解污染物能力的微生物的生存環境，從而達到激活土著微生物，使土著微生物對污染物的降解能力充分發揮，從而達到水體修復的目的。

4.5投加微生物絮凝劑技術

微生物絮凝劑主要是在菌細胞外分泌的，它是一種具有絮凝功能且能被自然降解的高分子有機物，如糖蛋白、纖維素和DNA等，有些直接利用微生物細胞，如某些大量存在于土壤、活性污泥和沉積物中的細菌、霉菌、放線菌和酵母菌等，本身即可用作絮凝劑。微生物絮凝劑具有高效、無毒和易于生物降解的特點。

五、微生物修復的發展趨勢

污染水體的修復是一個牽涉到污染治理、環境生態和水利水文等多學科的系統工程，治理水體污染必須從水體的功能定位、污染整治的日標和水體生態系統平衡的建立等多方面入手。微生物修復與物理修復、化學修復相比雖然有眾多突出的優點，但只有與物理修復、化學修復等方法相結合，組成統一的修復技術體系，微生物修復才能在治理水體污染方面發揮出最大的作用。

因此，微生物修復技術今后的研究趨勢是：(1)微生物修復與物理化學修復相結合的組合技術；(2)原位和異位相結合的生物修復組合技術；(3)采用現代分子生物學技術研究生物修復的機理以及分離培養高效降解菌和構建基因工程菌以提高微生物降解污染物的效率等。

參考文獻：

篇6

傳統的河道治理一般采取漿砌石或混凝土固岸、裁彎取直、疏挖河道等措施，這些措施雖然在一定時期內保障了河道水系安全，但也伴隨著出現了一些生態環境問題：如采用大量的混凝土或漿砌石材料使河道硬化嚴重，改變了河道的自然屬性，侵占了生物棲息地，割裂了水路系統的聯系，也減少了對地下水的補充：硬化的護岸使得各種污染物未經過濾吸收直接隨徑流排入河道，導致水質惡化，河流生態系統嚴重受損；河道的裁彎取直增大了水流流速，從而加劇了水流對河床底部和河岸的沖刷。可見傳統的河道整治措施已經不能滿足現代化城鎮發展的需要。因此必須尋找新的河道治理理念，在未來的河道整治中，不僅要繼承傳統整治技術的精髓，更要重視水質的提高，水環境的改善和生態水系統的保護，實現人與自然的和諧統一。

城鎮河道綜合治理原則

開展河道綜合整治是恢復提高河道基本功能的根本措施，是提高水資源承載能力、改善生態環境的有效途徑、是打造綠色生態河道的客觀需要。在整治過程中，應遵循以下基本原則：

安全性：河道整治的目的不僅僅是為了防洪排澇安全，更重要是為了洪水安全、生態用水安全和水環境的質量安全。水安全體系是構成河道生態系統的基礎條件。

生態性：生態性是指河道治理應滿足生物的生存需要，保證河道生態的健康發展為基礎。河道整治應以生態性為基本原則，盡量保留原有的生物群落及其棲息地，促使水體自然循環與凈化，實現河道生態可持續發展。

自燃性：蜿蜒曲折是河道的天然屬性，因此在河道整治中，應盡量保持河道的自然地貌特征，維持自然的水文過程，為水體自然流勢創造條件。

地域性：不同區域具有不同的特點，這種地域的差異性和特殊性要求人們在進行河道綜合整治過程中不能照搬照抄，要因地制宜選擇適應的整治措施。如流經城鎮居民區的河段在整治過程中宜注重景觀功能，滿足人們回歸、親近自然的要求，把水利工程和城鎮景觀結合起來，造當地濃郁的人文氣息。

城鎮河道綜合治理措施

河道整治工程所追求的重要目標就是要協調城鎮發展與河道生態保護的關系，同時盡量維護河道原有的自然地貌和水文特征，因此綜合整治的措施包括生態護坡、水質修復治理及河道景觀三個方面。

1、生態護坡工程

在防洪與生態需求成為河道建設中主要矛盾的背景下，采用生態護坡政治模式可以在滿足城鎮生態系統要求并創造良好生態條件的同時，使河坡具有一定抗洪防沖能力。因而建設生態護坡工程已經成為國際上公認的解決河道整治問題行之有效的方法。生態護坡技術是基于水土保持學、生態學、水利工程學和生物科學等科學的基本原理，利用植物及植物與工程材料相結合的方法，在邊坡上構建具有生態功能的護坡系統，通過生態工程的自支撐、自我組織與自我修復等功能，實現邊坡的抗沖蝕、抗滑動和生態恢復，以達到減少水土流失、維持坡面植物生存環境、提高坡面動物和微生物棲息地的質量，營造健康的河流生態系統和改善人居環境等目的。可見，真正意義的生態護坡應該是一個包括植物、動物、微生物的完整的生態系統。然而，目前國內很多生態護坡的建設僅僅考慮的護坡上的植物，而完全忽略了動物及微生物在邊坡生態系統中的作用，沒有從根本上實現生態護坡生態系統的完整性。所以，借鑒國外生態護坡技術，完善我國生態護坡技術體系，在工程建設中實現真正意義的生態護坡，這將是我國今后生態護坡技術應用研究的重點，當前國內外采用的各種生態護坡技術主要有生物工程技術、土工網符合植被技術、植被型生態混凝土技術、多自然型技術等。

2、水質修復治理工程

水污染治理是一個綜合系統工程，其主要措施包括污染水源的攔截，河床的清淤處理、有源活水和污水處理等方面，并輔以必要的植物措施，恢復河流的自凈能力。河道污水治理關鍵要從污染源治理與截污入手，加強截污工程建設力度。同時，必須提倡清潔生產，大力控制污水的排放和處理，在保證一定水質的基礎上，采用河流生態技術，進一步提高水質，美化環境。將環境工程中的生物修復救贖應用到水利工程的河道綜合整治中，是城鎮河流特別是受污染河流整治的重要方向。生物修復技術因具有處理效果好，工程造價相對較低，運行成本低廉，還可以結合景觀改善河道及其周邊休閑場所的建設等優點，故該技術在實際操作中具有很高的應用價值，其發展前景十分廣闊。目前水環境生物修復技術的主要類型有：土壤滲濾技術、人工濕地技術、穩定塘技術、人工浮島技術等。

3、河道景觀工程

河道景觀建設是對河道進行生態整治的重要環節，主要內容包括河道水域沿岸帶及水域范圍內的景觀建設，景觀建設的目的是通過對河道空間與平面、縱向與橫向的綜合整治，做到提高城鎮水系防洪排澇和供水標準與河道景觀相結合，河道清淤與環境保護相結合，河道整治與改善當地的人居環境相結合，最終營造人與自然和諧的水環境。河道景觀工程主要包括以下幾個方面。

河道平面修復：過去的河道平面設計時，一般采取拓寬斷面、裁彎取直、修筑高堤等措施，這些方法在一定時期內解決了洪澇災害的問題，但卻淡化了河流的資源功能和生態功能，破壞了自然河流的生態鏈，導致生態環境的不斷惡化。因此在滿足安全行洪斷面的條件下，改變過去裁彎取直的辦法，隨著地形、層次的變化易彎則彎，易窄則窄，宜寬則寬，恢復河流的縱向連接性和橫向連通性；同時盡可能多安排一些蓄水湖地，這種“帶囊狀”的結構不僅有益于防洪，且對景觀和生態系統都具有重大意義。

河道斷面恢復：任何與生態過程相協調，盡量使其對環境的破壞影響達到最小的設計形式都稱為生態設計。河道的斷面恢復要綜合考慮河道的防洪排水及生態景觀的功能，不斷優化斷面設計，最終達到良好的生態河道體系。河道系統中一片草地、一塊林地、一座山丘、一個島嶼都可能是一個自然生態系統。在恢復中應采取多種工程和管理措施，維持河道斷面的自燃性狀。目前國內外典型的河道斷面形式主要有：矩形斷面、梯形斷面、復式斷面和雙層斷面。

生態河堤工程：生態河堤建設是目前國際上河流治理與建設的新趨勢。生態河堤是融現代水利工程學、環境科學、生物科學、生態學、美學等學科于一體的水利工程。它以“保護、創造生物良好的生存環境和自然景觀”為前提，在考慮具有一定強度、安全性和耐久性的同時，充分考慮生態效果，把河堤改造成水體和土體、水體和生物相互涵養，適合生物生長的仿自然狀態。生態河堤不僅可發揮涵水保土的作用，而且能改善大氣、水體和土壤質量，進而將大大改善生態環境和人們的生活質量。沿岸景點的建設將增加周邊環境的文化氛圍，實現良好的社會效益和生態效益，這對城鎮生態建設、拓展城鎮發展空間等方面具有重大意義。

濱岸植被緩沖帶工程：國內外研究實踐表明，濱岸緩沖帶是截留陸域面源污染物、改善河道水質的有效手段。作為河陸生態系統的連接地帶，緩沖帶對保持河道的生態性具有重要意義，主要體現在以下四方面：①對地表徑流可以起到滯緩作用，調節入河（水體）的洪峰面；②降低地表徑流速度并對其中的顆粒態污染物起過濾和攔截作用；③植物吸收、土壤吸附溶解態的污染物；④促進氮的反硝化作用。城鎮是人口大量集中和工業化規模龐大的地方勢必會產生許多生活和工業垃圾，如得不到及時有效處理，將會隨雨水直接進入地表或地下水，形成新的非點源污染，導致水環境惡化。濱岸植被緩沖帶的建立，不僅可以吸收徑流中的有機成分，減少進入水體中污染物的含量，而且對于營造濱岸景觀、改善生態環境和保持水土流失具有重要意義。

結語

隨著城鎮水利向環境水利和生態水利轉化，在城鎮河道整治中，必須考慮河道生態環境的建設，這不僅是人們隨生活水平提高對自身生存環境質量提出的要求，也是系農村建設的重要內容；河道的整治與建設包括生態護坡工程、水環境治理工程及河道景觀工程等內容，應根據區域的實際情況，統籌規劃，綜合治理；城鎮河道建設不僅要發水利工程的功效，而且還要融入城鎮園林景觀、生態和建筑藝術等諸多內容，以充分發揮河流的綜合功能尤其是生態環境功能，真正做到讓河流回歸自然。

參考文獻：

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[2]劉曉濤.城市河流治理的若干問題的探討.規劃師，2001,17（6）：66-69.

[3]朱國平，王秀茹，王 敏，等.城市河流的近自然綜合治理研究進展[J].河海大學學報，2005,33（1）：68-71.

篇7

【關鍵詞】生態理念；水利設計；應用研究與分析

水利工程是城市經濟的命脈，同時也是人民賴以生存的工程之一。水利工程的建設在某種程度上滿足了人類社會的發展需求，并且根據可持續發展目標，目前提出了水域生態和可持續發展相結合的發展戰略。在生態水利的設計過程匯總，其生態經濟技術應用價值是技術的關鍵內容，打破了傳統水利工程中的污染難治理、環境立法難實施，以及清潔生產技術較為落后的問題，發展生態水利設計成為生態工程建設主要手段，并且逐漸被人們所接受。

1.水利工程的建設環節中出現的生態問題

我國有些水利工程的建設開發，及其生產活動主要是由于設計的不合理、過度的使用地下水、無序性的開發和亂排污水等因素造成的，對人們生活的環境和自然環境造成嚴重影響，出現了很多環境問題，對我國的部分水運事業造成了一定的影響。我國目前出現的水利工程生態問題，是在生態化的水利工程的運行相繼出現。生態水利技術不斷更新發展，生態化的水利工程對于社會的發展具有很大的推動作用，在高質量高科技，以及低消耗現代化手段基礎上，與自然進行生態平衡的協調。

2.重視生態化設計理念

所謂生態是指與自然和諧的、相協調的一種存在狀態，生態平衡是指系統中多種因素可以相互融合的一個平衡方式。社會發展要協調和和諧，人與自然也要協調發展。但是從70年代起，河流和水利之間的生態系統關系，是國內外科技界關注的重點問題。

其次，生態系統體現了城市河道的獨特特征，河網是城市的經濟命脈和生活源泉，影響著城市規劃建設。城市水岸作為現代化城市景觀中的特色生態因素，也是比較密集的區域范圍，人們活動和自然和諧相處活動場地，是關鍵性的位置。由于城市化的加速發展和科技更新改革，城市河道現已有泄洪排澇與蓄水引清的作用，并且增加了航運，在某些地區其旅游景觀與周圍的環境也更加的協調融合。

由于長時間的生態平衡失調，為了改善現有流域水域環境，恢復生態環境，水利相關部門需要加強流域治理工作力度，進行調度手段的調整，環節斷流的不利局面。使逐漸惡化的生態環境得到恢復調整，由于生態技術的不斷更新發展，例如：網絡式擋土墻技術、軟質透水護底技術和生態護坡技術等被廣泛應用到水利工程中，并且起到了一定的作用效果。

3、生態水利設計基本原則介紹

3.1經濟性與安全性原則

在生態水利的設計過程中，設計方案需要根據水利工程基本原理，還要以生態學基本原理為基礎上，滿足設計的經濟性與安全性要求。安全性的需求是指設計方案需要滿足水文學與工程力學基本規律，并且保障水利工程安全、耐久和穩定性，就需要設計人員在水利工程的設計過程中考慮侵蝕與淤泥、流泥沙的輸移和河道的沖刷特征，根據動態河流變化規律，從而實現水利工程穩定性。選擇水利工程的設計方案，需要從經濟合理性進行分析對比，從而使水利工程的投資量最小，但是經濟效益最高。

3.2保持與恢復河流空間的異質性原則

經過長時間的研究，其成果表明：河流中的生物群落存在多樣性和非生物的環境空間異質性之間有著密不可分的關系，簡言之非生物的環境空間復雜性越高，生物群落種類也就越多，說明非生命系統和生命系統之間有著相互依存與耦合的關系。水利工程的設計中需要維持非生物的空間異質性，需要在有限河流生態系統中進行小環境的創造，為了生物的生存與共存提供更多的空間，使生態環境協調發展，保證河流生態系統生物多樣性。

3.3生態系統自設計和自我恢復的原則

生態系統自組織的功能意思是生態系統可持續性，對于自組織是指是指物種之間的自然選擇，物種之間需要通過自然選擇方式發現自己所需要的生存環境條件，保證物種數量和繁衍。并且在水利設計中需要根據生態系統自設計和自組織，選擇合適的物種記性物種結構和生物群落的組成，體現多樣性原則，充分發揮物種自我恢復的功能。

4、生態理念在水利設計中的應用研究

4.1河道的改造工程

水利工程中的大型河道建壩蓄水使用功能給城市居民帶了很多的好處，同時也解決了生態環境問題。主要包括：大氣破壞、泥沙淤積、魚類等生物物種的死亡，其移民管理很難實施等問題。提高河道的生態工程的安全性和持久性，需要對河道工程進行改造，堅持“各個項目的綜合原則”，遵從規劃步驟進行分期實施。水利工程人員需根據河道生態設計進行整治，主要體現在以下兩個方面：

（1）河道的整治中，生態理念在水利工程的應用需要堅持“因地制宜”的原則，并且在項目施工規劃前期，調查河道生態環境，并且根據調查結果實施生態保護措施，實現了人與水道流域環境和諧統一。

（2）根據地域特色，需要對河道的護坡斷面與定位河道岸線進行科學、合理設計，并且堅持河道的自我設計與自我修復，以及河道流域的生態環境保護原則，從而進行水利工程的設計，增強水利設計的實際應用性。

4.2建設堤岸工程

我國應該大幅度的提高和健全環境效益的綜合技術指標，在水利設計中也要考慮經濟效益與環境效益。技術人員在河道的整治中由于沒有認識到河流自凈能力需要在健康完整生物組織系統下進行的，以及水體在生態系統中的作用等問題，導致出現單一的經濟技術評估指標體系。因此，在水利設計之前根據當地流域生態系統的生物組織群落進行調查分析提供全面的生態恢復資料。在建設堤岸工程，設計師一般選擇景觀生態學原理進行設計。并且在建設堤岸工程設計中，需要保持堤型與堤線選擇多樣化，最大限度的實現當地流域的生物物種的多樣化。

結束語

生態理念在水利工程中得以發展，是可持續發展理念和生態保護意識的發揮在那體現，同時也是今后水利設計發展目標，設計人員子啊水利設計環節中根據生態水利工程學基本要求，在不斷的技術更新和經驗總結方面，進一步的提高我國的生態水利水平，從而從實際生活中實現人與自然和諧相處的發展模式。

參考文獻

[1]李永樂.生態化理念在水利設計中的應用分析[J].現代商貿工業，2013（06-15）.

篇8

關鍵詞：河道 護砌 生態混凝土

1.河道護岸發展的趨勢

在注重人與自然和諧相處的今天，河道生態問題倍受關注，河道護坡結構對環境水利和生態水利有重大影響，故河道整治中岸坡護砌采用有益生態和環境的結構型式是發展的必然趨勢。

河道護岸工程是保護江河堤岸免受水流、風浪侵襲和沖刷所采取的工程措施。解放后隨著水利建設的不斷發展，為減少河道的洪澇災害，我國加快了對河道的治理步伐，河道的岸坡整治也是河道治理的關鍵，通常的治理方法就是對岸坡放緩并對其護砌，傳統的護砌方法為干砌石、漿砌石、現場澆筑混凝土、預制混凝土構件、模袋混凝土等。但這些方法也給我們生存的環境帶來了以下弊端：1.傳統剛性護砌材料護砌后的河道，毀壞了由水與草共同構成的水環境，人類失去了親水、嬉水、休閑的場所。剛性護砌材料大量吸收陽光熱能而形成的燥熱，取代了水草茂盛給人們帶來的陰涼和舒適。2.對生態環境的不良影響。切斷了水生物鏈，水中的生物及微生物的生存環境和生存空間受到毀滅性破壞，生態失去了平衡，使河流的自我凈化能力大大降低。3.阻斷了地表水地下水間的相互補給4.對自然環境的直接和間接破壞作用。采用砌石、混凝土板塊、模袋混凝土等剛性護砌材料，必須要大量開山采石，挖河取砂，直接毀壞自然環境。5.加劇了城市熱島效應。在夏季，混凝土護砌表面較高的溫度使環境溫度隨之升高，據實測，混凝土表面溫度一般可達50～60℃。故生態護岸就成為人們議論的話題，也是人類發展迫切需要的。

生態護岸是指對環境有益，且又滿足河道防沖刷目的而做的一種人工護岸。生態護岸可以再造由草與水，草與硬地共同構成的生態環境；提高護砌材料表面透水透氣性，增強濕熱交換能力；維護水生態鏈，增加城市及河流自我凈化能力；減少因采砂采石對山林及河道的破壞；減少水泥用量，相應減少二氧化碳排放量，改變了混凝土硬地及護砌材料劣化人類生存環境的狀況，實現了防護和生態修復的統一。

3.生態混凝土原理、施工方法及優點

生態混凝土上面可以長草，它科學的解決了混凝土不能繁衍花草的難題，解決了傳統防洪中綠化與硬化的矛盾，實線了工程建設與環境保護的統一。工程性能好，符合當今社會發展的趨勢。

它的基本原理為按植物生長要求，計算并選定的粒徑的碎石或磚石制成復合隨機多孔型混凝土，創造植物根系生長與附著空間，實現生態混凝土構件化。它綜合采用了化學、物理學、土壤化學、生物化學、農藝、結構等發法，對普通硅酸鹽水泥混凝土水泥混凝土孔隙內高鹽堿性水環境進行動態改造，提供植物長期生長環境、孔隙內充入復合改良長效營養材料，并在表層覆蓋客土，使在混凝土里的植物如同在土壤里一樣可播種（復種、補種）、發芽、生長。

這種生態混凝土比傳統素混凝土，每立方減少25%的水泥用量，相應減少25%的碳排放量。素混凝土表面沒有綠化，而生態混凝土表面綠化覆蓋率為95%～100%，大量的植物通過光合作用吸收二氧化碳，排出氧氣，這也是一種對大氣的生態修復。夏季，素混凝土表面溫度一般可達50～60℃，而種植了綠化植物的生態混凝土表面溫度一般≤40℃，從而減弱了城市熱島效應。

生態混凝土護坡具有高滲透水透氣性，在自然地形、地貌的基礎上，可以建立起一個完整的生態系統。生態混凝土構件被草根牢牢固定在地面上，使構件的外移力大幅度提高，增加了防護安全穩定性。對種草一年且草根系穿透生態混凝土至土中的對邊450mm生態混凝土構件進行拔起實驗，結果表明：草生根后的生態混凝土構件被拔起時的重力，是原重力的六倍。經過對不同粒徑的碎石、不同的普通硅酸鹽水泥用量條件下的抗壓強度實驗，抗壓強度均隨水泥量的增加而增加，與骨料的平均粒徑、水泥漿平均包裹厚度有關；凍融循環（快凍）可達到50次。鋪設了營養型無紡布反濾層的生態混凝土上的草生長4年后，未發現缺氮肥現象，草生長茂盛。

施工方法：先對需護砌的坡面進行整修，然后在坡上澆筑混凝土框格，接著鋪設營養無紡布，最后鋪設預制式生態混凝土或澆筑式生態混凝土，并向內填充鹽堿改良劑、填充營養土、回填客土、在表面進行草種播撒。

施工優勢：①適合坡面現澆施工。②施工簡便，不需機械碾壓設備 生態混凝土工藝簡單，現場完成攪拌后由施工人員用普通工具在各種施工面進行搗實、整平、抹平即可。③硬化速度快。四小時可達5MPa。

④工藝控制簡單，水灰比誤差控制在±3%時，其結構和各項性能指標不受影響。⑤受氣候、溫度等因素影響小。⑥無須進行特殊養護，自然養護即可。

篇9

關鍵詞：生物 生態 修復技術 內涵 外延 應用

1 概念、定義及主要特點

何謂“生物-生態修復”，它的內涵和外延應該如何確定，以及不同技術措施的作用、效果和聯系如何，等等。回答這些問題對推進和實施河流生物-生態修復工作具有重要意義。

1.1 河流生物修復

生物——系指有生命的物體。一般指動物、植物和微生物。有時專指微生物，如生物制劑、生物制品等等。污水生物處理和河流生物修復中的“生物”，一般專指“微生物”，不包括“植物”和“動物”。廣義的生物修復也包括“動物”和“植物”修復。

生物修復——是指利用微生物的生命代謝活動減少存于環境中有毒有害物質的濃度或使其完全無害化，使污染了的環境能部分或完全恢復到原始狀態的過程。它包括：①污染土壤的生物修復；②污染河流的生物修復；③污染湖泊的生物修復；④污染地下水的生物修復；⑤污染海洋的生物修復；⑥污染大氣的生物修復；⑦固體廢物污染的生物修復等。

河流生物修復——是指用微生物或微生物菌群來降解河流水體中的有機物或有毒有害物質，如COD、BOD5、有機氮或氨氮、石油類、揮發酚等，或使這類物質變成無毒的、無害的，如二氧化碳、氮氣或水等，從而使河流水質得到改善，河流生態得到恢復或修復。生物修復已成功應用于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理。

河流生物修復工程——是指利用生物修復技術在河道內或河道傍側修建或實施的旨在改善河流水質、治理河流污染的工程或非工程的技術手段。它包括：河道或水庫內，以及壩、陂前的增氧曝氣工程，用于改善或處理河流水質的河流傍側工程、河流底部工程，以及直接向河道內投放特種、高效菌種或利用特種、高效菌種直接凈化河流水質的工程技術等。

1.2 河流生態修復

生態——指生物在一定自然環境下生存和發展的狀態，也指生物的生理特性和生活習性。此概念下的“生物”，一般不包含“微生物”。

生態修復——是指利用生態工程學或生態平衡、物質循環的原理和技術方法或手段，對受污染或受破壞、受脅迫環境下的生物（包括生物群體，下同）生存和發展狀態的改善、改良或恢復、重現。其中包含對生物生存物理、化學環境的改善和對生物生存“鄰里”、食物鏈環境的改善等。

河流生態修復措施主要包含：①工程措施。如：生態河道、生態堤岸、人工濕地和人工產卵場、越冬場、育幼場、回游通道，以及河道內增氧曝氣等等；②生物措施。如：植物生態修復措施，動物生態修復措施，生物增殖、放流技術等；③綜合措施。如：微生物修復與植物、動物修復的結合，微生物修復與生態河道、生態堤岸的結合，生態、生物修復與保育、管理措施的結合，河道內生態修復與河道外濕地修復的結合，陸地水土保持、生態修復與河流生態修復的結合，等等。

1.3 河流生物修復與河流生態修復的異同

目標和對象不同：河流生物修復的對象是水質；目標是改善河流水生生物生存、生活和繁衍、發展的水質條件。河流生態修復的對象是水生生物生存和發展的整個環境，包括水量、水質、水位、流速、水深、水溫、水面寬度，漲水、落水時間，以及產卵場、越冬場、育肥場、回游通道的修復或恢復等等；目標是為水生生物或特有的生物種群提供良好的生和發展環境。

所采用的技術和手段不同：生物修復的技術核心是微生物及微生物使用和利用等。生態修復的核心技術是生態工程學和生物、生命科學等。

兩者的共同點和不同點：生態修復可以包含生物修復，生物修復可以是生態修復的一個部分或一項主要內容；兩者的共同點或共同目標都是改善或改良生物的生存和發展環境。不同點是：生物修復是針對水體污染的修復，生態修復是針對水生生物及其生存環境的整體修復。

對于污染嚴重，并有產卵場、育幼場、越冬場或回游通道損傷及破壞的河流，一般應首先采取生物修復技術恢復河流水質，然后采取生態修復措施恢復河流生物棲息地和回游通道等。

1.4 河流生物修復工程與城鎮污水處理廠的異同

相同點和不同點：河流生物修復是利用微生物凈化污水的特點和規律，對受污染水體（河流）進行凈化處理的技術；城鎮污水處理廠是利用微生物凈化污水的特點和規律，對用管道收集到的社區污水進行凈化處理的技術。城鎮污水處理廠的出水可排入河流，也可用作市政回用、沖廁、農灌等等；河流生物修復工程處理過的河水一般必須重新流入河道。兩者的相同點是技術內涵完全一致，不同點是工作對象的來源和工作成果的服務對象。

由于污水處理廠工程和生物修復工程所處理或針對的水源不同和處理后的水量所服務對象不同，從而導致了污水處理廠工程與河流生態修復工程在建設地點、規模、工藝流程、產品形態、表現形式等諸多方面的差別。一般情況下，城市污水處理廠的進水污染物濃度高、變化小，河流生物修復工程所針對的河水濃度相對較低、變幅很大；在水量方面，河流生物修復工程面臨的變化更大。因而，在工藝設計中，一般要求河流生物修復工程具有更強的耐沖擊能力和防堵塞能力等。

1.5 河流生物修復與河湖污染直接凈化和“就地生物處理”的異同

除了河流生物-生態修復之外，河湖污染直接凈化、“就地生物處理”等詞語也經常被有關專家推崇和一些學者“炒作”。筆者認為：河湖污染生物修復工程技術與河湖污染生物直接凈化工程技術、河湖污染“就地生物處理”工程技術，在內涵和外延方面沒有明顯的區別，其實質都是利用生物處理技術就地治理河湖水質污染，其表現形式也是相互包含或完全一致的。

1.6 河流生態修復與傳統河流整治工程的異同

河流生態修復工程的目標是：修復或恢復受到污染、破壞或工程脅迫的水生生物的生存和繁衍的物理、化學和水文環境，及其“鄰里”依存和食物鏈的關系。傳統河流整治工程的目標是：防治洪水決堤、漫溢和確保人類社會、經濟和生命財產安全；或者是保證河流的航運能力等經濟功能。兩者的直接目的和目標雖然相差甚遠，但其工作的對象卻完全一致，即都是將工程的措施作用于河流或河道。因而兩者的設計和實施過程，必然會存在著諸多的不同、對立和矛盾。這種對立和矛盾必須通過目標分析和不同學科人員之間的溝通、協調和共同努力進行解決。因為兩者的最終目標都是為了人類自己。

為此，從20世紀70年代開始，發達國家科技界和工程界針對水利工程對河流生態系統的負面影響，開發研究了河流生態恢復的理論和技術。從而，確立了解決這種矛盾和對立的基本方法和規則。河流生態工程在德國稱為“河流生態自然工程”，日本稱為“多自然型建設工法”，美國稱為“自然河道設計技術”。與之相應，一些發達國家在河道整治工程和堤防工程設計、施工規范中增加了河流生態建設的內容，或者頒布了專門的河流生態工程設計導則。依據這些導則和方法，河道水利工程在滿足防洪、防災和經濟目標的同時，可以兼顧河流生態修復和恢復需求。 2 不同技術措施的適應性評價及其合理使用

2.1 對受污染河流的適應性

河流污染治理一般應從源頭做起。但源頭治理能力也是有限的。以深圳河（含深圳灣，下同）的污染治理為例，截止2003年底，該流域已建污水處理廠四座，設計污水處理能力為142萬m3/d，比當年實際污水排放量125萬m3/d高 16.6%。然而，深圳河水質依然黑臭，常年處于劣Ⅴ類的狀態。通過分析認為：污水截流不徹底和深圳河納污能力過小是主要原因，除此之外，還有城市面源和部分城區尚未截流等原因。一般認為，對于類似深圳市自然環境和社區經濟布局的城市，污水截流管網健全，城市污水截流率可以達到90%，最高很難超過95%。深圳市河流枯水期的污水量遠遠大于徑流水量，有10%的未截流污水，加上面源污染等因素，河流依然黑臭，應該是在情理之中的。除此之外，還有城市污水管網收集不到的邊緣村鎮污水，以及城市污水處理廠對氨氮、總氮、總磷的去處能力十分有限等，也是需要實施河流污染生物-生態修復的主要原因。

河流污染生物-生態修復與城市污水處理廠相比，主要優點在于：①不需要占用城區土地或優質耕地；②不需要高于城市污水廠投資數倍的管道網絡及其維護；③距城市居民區一般相對較遠，不擾民或者較少擾民等。然而，河流污染生物-生態修復在治理污染方面，僅僅是對城市污水處理廠的補充，而不能代替城市污水處理廠。因為大量、高濃度城市污水采用污水處理廠治理比采用河流生物-生態修復治理經濟的多。

在河流生物-生態修復措施中，對于污染相對嚴重的河流，使用生物（微生物）修復比生態修復工程措施要優越得多。在生物修復工程中，河底工程和河道傍側工程一般有微生物固定化的措施，比采用沒有微生物固定化措施的河中曝氣或直接投加微生物的效果好得多。在使用的微生物菌種方面，使用有針對性的高科技微生物菌種，比使用自然微生物菌種的效果好得多。

2.2 對富營養化水體的適應性

湖泊、水庫和河口、海灣、近海的富營養化，是人類社會的一個難題。城市污水處理廠和河流生物修復的辦法，對有機污染物的治理效果十分顯著，但當有機物被氧化、分解和揮發、無害化之后，總是仍有相當部分已經無機化的氮、磷營養物質不能得到去除。對于無機磷污染物，采用化學的辦法基本可以得到有效；對于無機氮污染物，目前還沒有比較好的處理方法。這些營養物質進入湖泊、水庫、河口、海灣、近海等緩流水體后，在適宜的環境條件下，會使水體中某些藻類或植物瘋長，產生水華、赤潮和富營養化，從而導致嚴重的生態災難和水生生物死亡，以及造成湖泊水面萎縮、甚至消失等。

氮、磷元素是植物生長必需的營養物質。因而，治理氮、磷最好辦法是植物生態處理或植物生態修復。對于城市而言，土地是制約植物生態處理和修復的重要因素。充分利用河灘、湖灘、海灘、海灣及其它濕地，以及荒地、林地、草地等治理氮、磷污染是重要的。對專門用于治理氮、磷污染的濕地而言，在海灘、海灣、河口和淺海，以紅樹林和海帶植物比較好；對陸域濕地，以蘆葦、茭草、蒲草、茭白等植物比較好。對河、湖、水庫、海灣、海岸進行生態修復，必須滿足防洪、防潮和景觀等要求。

2.3 對水利工程脅迫的適應性

水利工程對河流生態的脅迫主要表現在兩方面：一是河道、航道整治使自然河流渠道化，從而破壞水生生物的產卵場、棲息地和河流形態的多樣化，以及減弱河流的自然凈化能力和破壞岸邊生態系統；二是水壩建設使自然河流非連續化，從而淹沒生物產卵場、棲息地和阻斷魚類的回游通道，以及降低河流的自然凈化能力和破壞河流形態的多樣性等等。對此，可采用河道、河型多樣化的生態修復措施，設置人工產卵床，建設人工產卵場、棲息地和回游通道，以及人工放流等措施緩解。水利工程對河流生態的脅迫主要是生物生境和生態條件的改變，因而，修復的措施以河流生態水工學和水生生物增殖、放流措施為主。

3 河流生物修復的技術類型及其應用

3.1 河道底部生物處理修復工程

以深圳市大沙河河底式生物處理工程為例。該工程坐落在深圳市南山區大沙河大學城河段，設計污水處理能為4000m3/d，設計水流停留時間4.8h。采用的處理技術為日本 “自然循環方式水處理系統技術”。該技術的創新特點是利用自然土壤和水田對污水凈化的原理，不使用任何化學藥品，通過使用石頭、木炭、塑料球以及經過特殊加工的木炭（生物炭），作為凈化過濾材料達到綜合凈化污水的目的。

該工程的主要設施由6個單元組成，分別為污泥儲存單元、水量分流單元、接觸沉淀單元、接觸曝氣單元1、接觸曝氣單元2和出水整理脫色脫臭單元等。通過這幾個單元的組合，可以高度去除污水中的BOD、COD、SS和LAS（陰離子界面活性物質），同時，也能有效去除氨態氮。處理效果見表1。 3.2 河道傍側生物處理修復工程

北京二道河傍側生物處理與修復工程。該工程坐落在北京市順義區首都機場附近，設計日處理污水量1.7萬m3/d，采用的處理技術為固定化高效微生物—曝氣生物濾池（簡稱I-BAF）。該工程屬實驗工程，僅有一個長100m、寬6m、有效水深5.5m的長條形曝氣生物濾池，有效池容3300m3，停留時間4.7h。濾池內填裝網狀懸浮大孔載體，載體高度3.2m。工程的前處理部分僅有一個格柵和一個用堆石壩攔截污水形成的回水區，依次起到穩定取水和沉淀泥沙的目的。處理效果見表2。

另外，日本江戶川支流坂川古崎凈化場，韓國漢江支流良才川水質凈化廠等河道傍側工程的處理效果也很好。

3.3 河道內曝氣和高效微生物處理修復工程

河道水體人工曝氣復氧是一種有效的河流生物-生態修復技術。20世紀60年代起，國外已有不少國家應用人工曝氣復氧改善河流水質和生態環境。如，德國的魯爾河、萊茵河，英國的泰晤士河、特倫物河，美國的福克斯河、佛博河及威斯康星河等，均有成功的工程范例。在國內，上海環境科學研究院對蘇州河水體進行了實驗室研究，結果表明，即使黑臭程度高的河水，在有氧條件下20小時后臭味也可基本去除，水體顏色明顯改觀，COD、BOD濃度大幅下降。

微生物作為河流生物修復技術的核心，國外的開發研究很多。美國、英國、加拿大、日本、巴西等國家，已有上百種商品化的微生物制劑可供選用。根據實驗結果，在處理特種廢水方面，高效微生物比普通微生物高幾倍到十幾倍，而且還能夠處理普通生物法不能處理的廢水。在城市污水方面，使用高效微生物除具有良好的COD、BOD5去除效果外，還具有良好的脫氮除鱗效果。將高效微生物直接用于河流水質修復，成本較高，容易造成流失和浪費，目前國內使用的不多。但通過微生物固定化技術或生物濾池技術，使用高效為生物的實例國內已有許多。

4 河流生態修復的技術類型及其應用

4.1 山區河流的生態修復

山區河流比降大、水流急，寬深比小，來沙量遠遠小于挾沙量，河床往往有大石塊和不均勻的麻砂組成。經過自然發育后，往往形成階梯—深潭結構的河道形態。階梯－深潭結構穩定了河床，從而穩定了岸坡，在一定的溫度和降雨條件下兩岸有發育良好的植被，河流底棲動物密度比鄰近的具有同樣氣候水文條件但不發育階梯-深潭結構的河流高出1000多倍，生物多樣性指數也大得多。這是由于階梯-深潭創造了多樣性的生物棲息地的緣故。

目前，德國、日本和我國的臺灣等，都在模擬使用階梯-深潭結構治理山區河流和修復河流生態。 4.2 生態護岸工程

生態護岸的目的在于為野生動物提供棲息地和隱蔽場所，保障自然環境和人居環境的和諧統一，對河岸進行加固，防治河道淤積、侵蝕和下切等。生態護岸材料主要有：石頭、木材、多孔混凝土構件和自然材質制成的柔性結構等等。在設計新材料護岸時，應確保水流作用下的結構安全，選擇能夠適應河流長期演變的結構形式，與河灘地和丁壩組合在一起保護護岸穩定。

我國深圳市已建人工濕地生態修復與處理工程數座，對COD的去除率一般可達70%~80%，對氨氮的去除率一般可達50%~60%。每1m3/d處理能力的占地面積大約為3m2。

4.4 人工產卵場、棲息地和回游通道工程

過魚設施的基本原理是利用魚類的向流（逆流）行為，人工創造更大的流速，將魚誘入進口，讓魚類自行溯游過壩，或運用各種手段運送過壩，主要有魚道、魚閘、升魚機、集運魚船等。

人工模擬產卵場、棲息地是指在壩下附近的支流或人工渠道內，模擬產卵場、棲息地要求的環境，讓魚類自行進入產卵場或棲息地（下圖為某河流上的魚類洄游通道）。

4.5 人工增殖站和生物放流工程

人工繁殖放流是指建立人工產卵場，收集和培育親魚，人工催青，人工孵化育苗，培育魚種，將一定規格的幼魚放入壩下河流，讓其下海生長。目前國內外都十分重視設置人工增殖站，開展人工增殖、放流工作，用于解決水壩對水生生物的阻隔。

水庫修建后，營養物質在庫內富集，浮游生物迅速生長，如果不能很好利用，將會自然死亡，惡性循環，從而造成富營養化和水質污染等。按照生態平衡原理，合理投放食用不同浮游生物的魚種進庫，進行生態修復，用產品的形式讓富營養物質出庫，既能清潔水庫，又能收獲魚產，可以做到一舉兩得。所有這些，都需要有生命科學和生物、生態技術作為支撐。

主要參考文獻：

1 上海辭書編輯委員會，辭海，上海辭書出版社，1979年；

2 中國大百科全書編輯部，中國大百科全書（環境卷），1980年；

3 董哲仁等，受污染水體的生態修復技術，水利水電技術，2002，(2)；

4 董哲仁，生態水工學的理論框架．水利學報．2003，(1)；

5 Loftin KA，Toth LA．Kissimmee River Restoration：Alternative Plan Evaluation andPreliminary Design Report[R]. South Florida Watermanagement District，West Palm Beach，Fla．1990；

6 National Research Council，

篇10

關鍵詞：景觀；生態修復；規劃；北杜伊斯堡公園

一、場地歷史變遷

20世紀90年代，德國的工業基地魯爾區，進行了一項產生重大影響的項目――“國際建筑展埃舍姆公園”，這項環境與生態的整治工程，解決了這一地區的諸多方面的問題，賦予了舊的工業基地以新的生機。而北杜伊斯堡公園正是其中最吸引人的公園之一，由彼得?拉茨主持設計。

二、現狀特征

1.存在的問題

1.1生態污染問題

土壤方面，破碎化嚴重，有大量含砷或氰化物等工業元素；水文方面，埃舍姆河流經整個工業區，成了一條公共排污渠，吸納各廠排出的污水；生物方面，大量污染物的產生使該區域動植物稀少，生物多樣性匱乏。

1.2經濟問題

原先的廠房及設備已頗具規模，如果要拆除重建，成本將會非常昂貴；污染的治理也同樣需要大量的資金；建成后公園的管理費用也會較龐大。

2有利的條件

2.1.區位條件優越

北杜伊斯堡公園瀕臨埃舍姆河谷，地形平坦，水源充足。公園地處埃舍姆公園打造的所有文化娛樂通道上，地理位置優越，交通便利。

2.2.具有歷史文化底蘊和印記

該地區工業歷史文化悠久，具有深厚的文化印記，有利于形成場地特定的文化內涵，營造獨特的工業文化氛圍。

2.3.工廠遺留物的價值

工廠遺留下來的大型建筑、礦渣堆、鐵路、橋梁、沉淀池、水渠和大型機械等，如果適當的加以利用和改造，有利于形成獨一無二的景觀。

2.4.現狀的可利用條件

攀巖俱樂部開始在鐵礦貯料倉的厚重墻壁上練習攀巖，潛水俱樂部也開始在煤氣罐里練習潛水，這些都是現狀合理利用的實例，可以利用現有條件進行場地功能的延伸。

三、設計概念

北杜伊斯堡公園最突出的特色是運用“少就是多”的生態原則來強調工業文化的價值。彼得?拉茨采用了結構分析和實用主義的手法，盡可能多的保留該地區原有景觀結構和工業化特質，對其進行重新定義、定位及詮釋，在無意間最大限度的改善這一地區的生態和人文景觀質量。這些體現在對廢棄工業場地及設施的保護及利用的對策上。

四、整體布局

整個公園各部分結合緊密，各區域均與水系有一定的聯系。公園節點以點的形式散步在全園，而道路系統又以線的形式將點串聯起來，并形成面狀的層次，最終有機結合成一個整體。

彼得?拉茨依照他的設計理念，運用景觀分層的手法把原本范圍廣闊、尺度巨大、景觀破碎和布局混亂的場地中破碎的工業景觀和及自然元素進行有機整合，通過這些場地中原有的元素在視覺上或功能上的連續與呼應，北杜伊斯堡公園呈現出四個景觀層次：

4.1鐵路公園

這是北杜伊斯堡公園最有特色的一個景觀層次，主要由原工廠的生產系統中的冶煉高爐和高架鐵路步行系統組成，也是園區標高最高的層次。

4.2公共使用區

包括金屬廣場、考鉑活動場地、熔渣公園、料倉花園和開放綠地等公共開放空間，為人們提供了一個個不同性格特點的空間。

4.3水景生態系統

水景系統是公園標高最低的層次，由凈化水渠和原來的冷卻池和沉淀池等水體構成。

4.4公園道路系統

包括公園的步行道和自行車路，穿插于整個公園，聯接這各個節點，根據地形的高差自然的變化，將原來零散分布的城市街道也連接成一個整體。

五、修復技術及工法

5.1科學的規劃設計

遵循生態學的基本原理，本著經濟性、可持續性和歷史文化保護的原則。

5.2公園中的水的循環利用

原來通過鋼鐵廠中部的埃舍姆河流充滿了工業廢水，造成嚴重污染。公園建成后，公園中的水渠、冷卻池和沉淀池等聯系成為一個水景生態系統，這個系統是生態與景觀的完美結合。彼得拉茨提出將污水和凈水系統分離，通過在河道下鋪設污水管道，排出污水。利用雨水回收技術，收集溢流，將所收集的雨水流入冷卻池和和沉淀池過濾后，再流入水渠濕地進一步凈化。

老的河床由原來的硬質駁岸改為“可滲透性”的人工生態駁岸，并種植適應性強的水生植物，構成一個完整的河流生態系統，促進了埃舍姆河的水文、生物的生態過程。

5.3風能利用

設置在水渠岸邊的風塔，可以利用風力將經過凈化的水從底部提升到高架步行道標高的層次，作為旱季灌溉植被用水；在其他季節，經過提升的水回灌到水渠中。

5.4植被保護

彼得拉茨認為，在廢棄地受污染的土壤上頑強地進行生態演替的野生植被是生態學家難得的試驗對象，應該加以保護。這些野生植被在廠區與周圍環境的邊緣地帶，有大面積的原生生境，成為多種植物生長和鳥類棲息的場所。

5.5工業廢棄物的利用

利用工業生產形成的沉積在廠區內的廢渣鋪筑道路、廣場以及新的凈水河渠的河床。

參考文獻：