生物修复-第八章1

1、第八章第八章 污染湖泊的生物修复污染湖泊的生物修复 富营养化的微生物修复富营养化的微生物修复1 富营养化的水生植被修复富营养化的水生植被修复2 富营养化的生物操纵修复富营养化的生物操纵修复3 底泥环境疏浚修复底泥环境疏浚修复4 v 我国湖泊污染的主要特征是人类经济活动引起的人为富营我国湖泊污染的主要特征是人类经济活动引起的人为富营 养化养化 v 从技术上，消除湖泊富营养化的关键在于削减湖泊水体的从技术上，消除湖泊富营养化的关键在于削减湖泊水体的 氮、磷以及底泥有机碳和氮、磷负荷，消除水体中藻类疯氮、磷以及底泥有机碳和氮、磷负荷，消除水体中藻类疯 长的基础，达到降低水体中藻类生物量、提高水体透明

2、度长的基础，达到降低水体中藻类生物量、提高水体透明度 的目的的目的 v 技术途径包括消除点源（截流污染源并施行清污分流）、技术途径包括消除点源（截流污染源并施行清污分流）、 减少和控制面源污染、机械清淤法、引水冲洗和生物修复减少和控制面源污染、机械清淤法、引水冲洗和生物修复 法法 第二节第二节 富营养化的水生植被修复富营养化的水生植被修复 v湖泊水生植被（湖泊水生植被（aquatic vegetation）由生长在湖泊浅）由生长在湖泊浅 水区和湖周滩地上的沉水植物群落、浮叶植物群落（水区和湖周滩地上的沉水植物群落、浮叶植物群落（ 根殖于水下的土中根殖于水下的土中,叶片浮于水面之上）、漂浮植物群

3、叶片浮于水面之上）、漂浮植物群 落（根不着生在底泥中，整个植物体漂浮在水面上的落（根不着生在底泥中，整个植物体漂浮在水面上的 一类浮水植物）、挺水植物群落及湿生植物群落共同一类浮水植物）、挺水植物群落及湿生植物群落共同 组成，这几类群落均由大型水生植物组成，俗称水草组成，这几类群落均由大型水生植物组成，俗称水草 v水草茂盛则水质清澈、水产丰富、湖泊生态稳定，水水草茂盛则水质清澈、水产丰富、湖泊生态稳定，水 草缺乏则水质混浊、水产贫乏、湖泊生态脆弱草缺乏则水质混浊、水产贫乏、湖泊生态脆弱 v湖泊水生植被的恢复是湖泊环境综合整治的一个重要湖泊水生植被的恢复是湖泊环境综合整治的一个重要 环节，在湖泊

4、环境治理中必须重视环节，在湖泊环境治理中必须重视 沉水植物沉水植物 浮叶植物浮叶植物 浮叶植物净水有方浮叶植物净水有方 漂浮植物漂浮植物 挺水植物挺水植物 v 水生植被修复包括人工强化自然修复与人工重建水生植被水生植被修复包括人工强化自然修复与人工重建水生植被 人工强化自然修复是指通过对湖泊环境的调控来促进湖泊水生人工强化自然修复是指通过对湖泊环境的调控来促进湖泊水生 植被的自然恢复植被的自然恢复 人工重建水生植被则是对已经丧失了自动恢复水生植被能力的人工重建水生植被则是对已经丧失了自动恢复水生植被能力的 湖泊，通过生态工程途径重建水生植被湖泊，通过生态工程途径重建水生植被 重建水生植被绝非简

5、单的重建水生植被绝非简单的“栽种水草栽种水草”，也并非要恢复遭受破，也并非要恢复遭受破 坏前的原始水生植被，而是在已经改变了的湖泊环境条件基础坏前的原始水生植被，而是在已经改变了的湖泊环境条件基础 上，根据湖泊生态功能的现实需要，依据系统的生态型和群落上，根据湖泊生态功能的现实需要，依据系统的生态型和群落 生态学理论，重新设计和建设全新的能够稳定生产的水生植被生态学理论，重新设计和建设全新的能够稳定生产的水生植被 和以水生植被为核心的湖泊良性生态和以水生植被为核心的湖泊良性生态 水生植被的建设需要比较长的时间，有时重建水生植被还需改水生植被的建设需要比较长的时间，有时重建水生植被还需改 造环境

6、，创建适合水生植物生长的生态环境条件造环境，创建适合水生植物生长的生态环境条件 水生植被修复的优化设计水生植被修复的优化设计 v 优化设计基础优化设计基础 由湖盆形态、底质条件和水文条件决定的水生植被面积、由湖盆形态、底质条件和水文条件决定的水生植被面积、 类型和分布格局类型和分布格局 强烈的风浪扰动能决定水生植物的分布格局和面积强烈的风浪扰动能决定水生植物的分布格局和面积 水质和湖水透明度是决定水生植物分布深度和面积的重要水质和湖水透明度是决定水生植物分布深度和面积的重要 因素因素 人类需求是决定水生植被类型、面积和分布格局的主导因人类需求是决定水生植被类型、面积和分布格局的主导因 素素 水

7、质保障的营养平衡和生态平衡原则水质保障的营养平衡和生态平衡原则 优化设计基础优化设计基础 v 由湖盆形态、底质条件和水文条件决定的水生植被面积、类型由湖盆形态、底质条件和水文条件决定的水生植被面积、类型 和分布格局和分布格局 健康的水生植被由着生在湖盆上的湿生植物、挺水植物、浮叶植物和健康的水生植被由着生在湖盆上的湿生植物、挺水植物、浮叶植物和 沉水植物所组成，各类水生植物对底质条件和湖水深度有各自的适应沉水植物所组成，各类水生植物对底质条件和湖水深度有各自的适应 范围范围 岩石湖岸承受强烈水流或风浪冲刷，因而无法种植水生植物岩石湖岸承受强烈水流或风浪冲刷，因而无法种植水生植物 大部分水生植物

8、同样无法在砾石基质上生长，但砾石质湖滩上栽植芦大部分水生植物同样无法在砾石基质上生长，但砾石质湖滩上栽植芦 苇、茭（苇、茭（jiojio）草等挺水植物是可行的）草等挺水植物是可行的 砂质沉积物和淤泥是任何水生植物都能够适应的，但当受到严重的有砂质沉积物和淤泥是任何水生植物都能够适应的，但当受到严重的有 机污染时，有些植物的适宜度就会大大降低机污染时，有些植物的适宜度就会大大降低 在浪击或风力冲刷比较强烈的浅水区，有时会出现坚硬的黏土质湖底，在浪击或风力冲刷比较强烈的浅水区，有时会出现坚硬的黏土质湖底， 几乎没有水生植物能够着生其上几乎没有水生植物能够着生其上 优化设计基础优化设计基础 水深决定

9、了各类水生植物的分布格局和面积水深决定了各类水生植物的分布格局和面积 水深是由湖盆和水位决定的水深是由湖盆和水位决定的 湿生植物只能够生长在季节性显露的滩地上湿生植物只能够生长在季节性显露的滩地上 挺水植物的分布上限可以高出最高水位线，分布下挺水植物的分布上限可以高出最高水位线，分布下 限可以达到最低水位线下限可以达到最低水位线下1m左右左右 浮叶植物的最大适应水深一般在浮叶植物的最大适应水深一般在3m左右左右 沉水植物则可达沉水植物则可达10m左右的深度左右的深度 优化设计基础优化设计基础 v 强烈的风浪扰动能决定水生植物的分布格局和面积强烈的风浪扰动能决定水生植物的分布格局和面积 大型浅水

10、湖泊，水生植物主要分布在风浪比较小的河口、湖湾和沿大型浅水湖泊，水生植物主要分布在风浪比较小的河口、湖湾和沿 岸带，在开阔湖面上水生植物无法生长，主要原因是风浪能造成水岸带，在开阔湖面上水生植物无法生长，主要原因是风浪能造成水 生植物的严重机械损伤，或者在坚硬的湖底上没有水生植物着生的生植物的严重机械损伤，或者在坚硬的湖底上没有水生植物着生的 沉积物沉积物 芦苇等挺水植物抗御风浪能力比较强，可以在有底质条件的迎风岸芦苇等挺水植物抗御风浪能力比较强，可以在有底质条件的迎风岸 生长生长 有些沉水植物也有较强的适应风浪能力，往往分布在水生植被的外有些沉水植物也有较强的适应风浪能力，往往分布在水生植被

11、的外 沿沿 莲、芡（莲、芡（qin）、水车前等阔叶植物只能生长在湖湾深处或挺水）、水车前等阔叶植物只能生长在湖湾深处或挺水 植物群落之间接近于静水的环境中植物群落之间接近于静水的环境中 优化设计基础优化设计基础 v 水质和湖水透明度是决定水生植物分布深度和面积的重水质和湖水透明度是决定水生植物分布深度和面积的重 要因素要因素 湖水有机污染比较严重时种植沉水植物难度比较大湖水有机污染比较严重时种植沉水植物难度比较大 如果有机污染问题得不到解决，恢复水生植被只能以挺水如果有机污染问题得不到解决，恢复水生植被只能以挺水 植物为主、浮叶植物为辅，植被面积会受到严格限制植物为主、浮叶植物为辅，植被面积会

12、受到严格限制 湖水透明度比较低时限制沉水植物和浮叶植物的分布深度湖水透明度比较低时限制沉水植物和浮叶植物的分布深度 在水位稳定的条件下，沉水植物的最大分布水深大约是湖水在水位稳定的条件下，沉水植物的最大分布水深大约是湖水 透明度的透明度的25倍，这主要归因于光限制倍，这主要归因于光限制 沿岸带水生植被一旦建立，可以在植被区内保持比较高的透沿岸带水生植被一旦建立，可以在植被区内保持比较高的透 明度，且在一定程度上提高植被区边沿的湖水透明度明度，且在一定程度上提高植被区边沿的湖水透明度 优化设计基础优化设计基础 v 人类需求是决定水生植被类型、面积和分布格局的主导因人类需求是决定水生植被类型、面积

13、和分布格局的主导因 素素 这里的人类需求是指人类对湖泊或湖区生态功能的界定这里的人类需求是指人类对湖泊或湖区生态功能的界定 依据人类的需求，将湖泊或同一个湖泊的不同湖区按照其主依据人类的需求，将湖泊或同一个湖泊的不同湖区按照其主 要生态功能进行分类，湖泊的主导功能决定了水生植被恢复要生态功能进行分类，湖泊的主导功能决定了水生植被恢复 的需求特性的需求特性 调蓄型湖泊调蓄型湖泊 水源性湖泊水源性湖泊 运动娱乐型湖泊运动娱乐型湖泊 观光游览型湖泊观光游览型湖泊 功能湖泊分类功能湖泊分类 v 调蓄型湖泊调蓄型湖泊 又称过水性湖泊，以蓄洪、泄洪、灌溉为主要功能，因此恢又称过水性湖泊，以蓄洪、泄洪、灌溉

14、为主要功能，因此恢 复水生植被的主要目标是保护堤岸，减轻风浪和水流对湖岸复水生植被的主要目标是保护堤岸，减轻风浪和水流对湖岸 的侵蚀的侵蚀 此类湖泊吞吐量大，要求水流通畅，最忌讳淤积，不宜大规此类湖泊吞吐量大，要求水流通畅，最忌讳淤积，不宜大规 模发展水生植被模发展水生植被 湖泊水位落差比较大，水质浑浊，不利于沉水植物的生长，湖泊水位落差比较大，水质浑浊，不利于沉水植物的生长， 在沿岸带一定宽度范围内恢复挺水植物和湿生植物可以有效在沿岸带一定宽度范围内恢复挺水植物和湿生植物可以有效 的保护堤岸，但一定要严格限制规模，过度发展将会引起淤的保护堤岸，但一定要严格限制规模，过度发展将会引起淤 塞、阻

15、滞水流，影响蓄洪和泄洪功能塞、阻滞水流，影响蓄洪和泄洪功能 功能湖泊分类功能湖泊分类 v 水源性湖泊水源性湖泊 以城镇供水为主要功能，保护水质是恢复水生植被的主要目标，以城镇供水为主要功能，保护水质是恢复水生植被的主要目标， 所以应尽可能的扩大水生植被的面积，并且以沉水植物为主所以应尽可能的扩大水生植被的面积，并且以沉水植物为主 收割管理条件下，沉水植物不影响水面的开敞度和风浪的搅拌作收割管理条件下，沉水植物不影响水面的开敞度和风浪的搅拌作 用，在光合作用过程中还能向湖水中释放大量的氧气，促进有机用，在光合作用过程中还能向湖水中释放大量的氧气，促进有机 污染物和某些还原性无机物的氧化分解污染物

16、和某些还原性无机物的氧化分解 沉水植物与湖水有较大面积的接触，可以成为沉水植物与湖水有较大面积的接触，可以成为“生物膜生物膜”的附着的附着 基，提供强大的生物降解能力；沉水植物还可以直接吸收湖水中基，提供强大的生物降解能力；沉水植物还可以直接吸收湖水中 的营养盐，其周丛生物还能直接捕食浮游藻类的营养盐，其周丛生物还能直接捕食浮游藻类 大多数沉水植物有饲用价值，定期收割利用能创造一定的经济效大多数沉水植物有饲用价值，定期收割利用能创造一定的经济效 益，还能有效的防治二次污染并输出大量的营养盐益，还能有效的防治二次污染并输出大量的营养盐 倘若缺乏管理，大量的水生植物就会在湖泊内死亡腐烂，有可能倘若

17、缺乏管理，大量的水生植物就会在湖泊内死亡腐烂，有可能 引发严重的水质污染引发严重的水质污染 功能湖泊分类功能湖泊分类 v 运动娱乐型湖泊运动娱乐型湖泊 以水上运动、娱乐为主要功能，多数为城市湖泊或靠近城镇的湖以水上运动、娱乐为主要功能，多数为城市湖泊或靠近城镇的湖 泊或湖湾，水生植被主要起美化环境的点缀作用泊或湖湾，水生植被主要起美化环境的点缀作用 恢复水生植被主要在沿岸带，应充分注意其景观效应，以观赏性恢复水生植被主要在沿岸带，应充分注意其景观效应，以观赏性 湿生植物和挺水植物为主，辅以少量的浮叶植物湿生植物和挺水植物为主，辅以少量的浮叶植物 必须保证水面开敞，水下没有水草，因此应防止水生植

18、物的蔓延必须保证水面开敞，水下没有水草，因此应防止水生植物的蔓延 v 观光游览型湖泊观光游览型湖泊 以观光游览为主要功能，要求湖水清澈，自然景色优美以观光游览为主要功能，要求湖水清澈，自然景色优美 水生植被恢复技术要求最高，实施难度最大水生植被恢复技术要求最高，实施难度最大 水生植被设计需要渊博的湖泊生态知识和水上园林知识，合理的水生植被设计需要渊博的湖泊生态知识和水上园林知识，合理的 布设各类水生植物，形成强大的水质净化能力和和谐的景观效果布设各类水生植物，形成强大的水质净化能力和和谐的景观效果 优化设计基础优化设计基础 v 水质保障的营养平衡和生态平衡原则水质保障的营养平衡和生态平衡原则

19、在污染负荷比较高的情况下，水生植被的水质保护功能显得在污染负荷比较高的情况下，水生植被的水质保护功能显得 尤为重要尤为重要 恢复水生植被的首要目标是要在现有的环境条件下保障所要恢复水生植被的首要目标是要在现有的环境条件下保障所要 求的水质，设计水生植被必须优先考虑其在污染净化、营养求的水质，设计水生植被必须优先考虑其在污染净化、营养 平衡和生态平衡方面的作用，能够在给定的污染负荷和水质平衡和生态平衡方面的作用，能够在给定的污染负荷和水质 需求条件下保持湖泊的营养平衡和生态平衡，不发生蓝藻水需求条件下保持湖泊的营养平衡和生态平衡，不发生蓝藻水 华或者将蓝藻水华控制在不危及水质保障程度上华或者将蓝

20、藻水华控制在不危及水质保障程度上 营养平衡原则营养平衡原则 生态平衡原则生态平衡原则 营养平衡在地面水水质标准中对氮、磷浓度（营养平衡在地面水水质标准中对氮、磷浓度（cN、cP） 有明确的要求，当湖水满足这样的氮、磷浓度标准时，有明确的要求，当湖水满足这样的氮、磷浓度标准时， 湖泊生态系统的磷输入总量和输出总量在湖水磷浓度湖泊生态系统的磷输入总量和输出总量在湖水磷浓度 小于或等于小于或等于cP的前提下达到平衡，这就是磷平衡原则的前提下达到平衡，这就是磷平衡原则; 氮平衡比磷平衡复杂一些，多了生物固氮输入项和反氮平衡比磷平衡复杂一些，多了生物固氮输入项和反 硝化输出项硝化输出项 恢复水生植被必须

21、要达到一定规模，以保障水质恢复水生植被必须要达到一定规模，以保障水质 和控制蓝藻水华，同时又要防止因水生植物过度和控制蓝藻水华，同时又要防止因水生植物过度 发展引起沼泽化问题，这就是生态平衡原则发展引起沼泽化问题，这就是生态平衡原则 在水生植被设计中首先要适度控制总面积，同时在水生植被设计中首先要适度控制总面积，同时 要尽可能缩小挺水植物和浮叶植物的比例，还要要尽可能缩小挺水植物和浮叶植物的比例，还要 把收获利用和管理列入水生植被恢复计划把收获利用和管理列入水生植被恢复计划 水生植被修复的优化设计水生植被修复的优化设计 v优化设计优化设计 在营养化湖泊大型水生植物恢复中，物种和群落是恢在营养化

22、湖泊大型水生植物恢复中，物种和群落是恢 复生态系统的主体复生态系统的主体 恢复物种和群落的选择是恢复成败的关键因素之一恢复物种和群落的选择是恢复成败的关键因素之一 合理优化的群落配置是提高效率形成稳定可持续利用合理优化的群落配置是提高效率形成稳定可持续利用 生态系统的重要手段生态系统的重要手段 先锋物种的选择先锋物种的选择 群落配置群落配置 优化设计优化设计 v 先锋物种的选择先锋物种的选择 是指对水生植物生物学特性、耐污性、对氮、磷去除能力及光补是指对水生植物生物学特性、耐污性、对氮、磷去除能力及光补 偿点的研究的基础上，筛选出几种具一定耐受性的，能适应湖泊偿点的研究的基础上，筛选出几种具一

23、定耐受性的，能适应湖泊 水质现状的物种作为恢复的先锋植物，同时为水生植物群落的恢水质现状的物种作为恢复的先锋植物，同时为水生植物群落的恢 复提供建群物种复提供建群物种 物种选择原则物种选择原则 适应性原则：对湖泊水文气候条件有良好适应能力适应性原则：对湖泊水文气候条件有良好适应能力 本土性原则：优先考虑采用湖内原有物种本土性原则：优先考虑采用湖内原有物种 强净化能力原则：优先考虑对强净化能力原则：优先考虑对N、P等营养物的去除能力等营养物的去除能力 可操作性原则：物种繁殖、竞争能力强，易栽培管理可操作性原则：物种繁殖、竞争能力强，易栽培管理 确定植物种类确定植物种类 根据上述原则，并在广泛调查

24、的基础上，结合原有水生生物种类，根据上述原则，并在广泛调查的基础上，结合原有水生生物种类， 进行恢复先锋物种的选择进行恢复先锋物种的选择 优化设计优化设计 v 群落配置群落配置 就是通过人为设计，将欲恢复重建的水生植物群落，根据环境就是通过人为设计，将欲恢复重建的水生植物群落，根据环境 条件和群落特性按一定的比例在空间分布、时间分布方面进行条件和群落特性按一定的比例在空间分布、时间分布方面进行 安排，高效运行，达到恢复目标，即净化水质，形成稳定可持安排，高效运行，达到恢复目标，即净化水质，形成稳定可持 续利用的生态系统续利用的生态系统 水生植物群落的配置应以湖泊历史上存在过的某营养水平阶段水生

25、植物群落的配置应以湖泊历史上存在过的某营养水平阶段 下的植物群落的结构为模板，适当的引入经济价值较高、有特下的植物群落的结构为模板，适当的引入经济价值较高、有特 殊用途、适应能力强及生态效益好的物种，配置多种、多层、殊用途、适应能力强及生态效益好的物种，配置多种、多层、 高效、稳定的植物群落高效、稳定的植物群落 人工植物群落的构建主要包括以下两个方面的内容人工植物群落的构建主要包括以下两个方面的内容 水平空间配置水平空间配置 垂直空间配置垂直空间配置 群落配置群落配置 v 水平空间配置水平空间配置 指湖泊不同的受污染水域或湖区上配置不同的植物群落指湖泊不同的受污染水域或湖区上配置不同的植物群落

26、 依据恢复目标的不同，可分为生态型和经济型植物群落依据恢复目标的不同，可分为生态型和经济型植物群落 生态型植物群落以水体污染的治理、污水净化、促进生态系统恢生态型植物群落以水体污染的治理、污水净化、促进生态系统恢 复为主要目标，注重群落的生态效益；其建群物种一般为耐污、复为主要目标，注重群落的生态效益；其建群物种一般为耐污、 去污能力强、生长快、繁殖能力强、环境效益好的物种去污能力强、生长快、繁殖能力强、环境效益好的物种 经济型植物群落以推动流域经济发展，顺应地方的需求为目的，经济型植物群落以推动流域经济发展，顺应地方的需求为目的， 注重群落经济效益的发挥；建群物种一般为经济价值较高、有特注重

27、群落经济效益的发挥；建群物种一般为经济价值较高、有特 殊用途、具一定社会经济效益的物种殊用途、具一定社会经济效益的物种 应同时考虑生态型和经济学原则，对污染相当严重、水生植物应同时考虑生态型和经济学原则，对污染相当严重、水生植物 很难恢复的湖区，应以生态恢复为目标，而对某些污染较轻、很难恢复的湖区，应以生态恢复为目标，而对某些污染较轻、 水质较好的湖区，应在生态恢复的同时考虑经济效益水质较好的湖区，应在生态恢复的同时考虑经济效益 v 垂直空间配置垂直空间配置 水生植物群落的生长和分布与水深有密切关系，有的植物群落只水生植物群落的生长和分布与水深有密切关系，有的植物群落只 能分布在浅水区（挺水植

28、物群落及某些沉水植物群落），有的常能分布在浅水区（挺水植物群落及某些沉水植物群落），有的常 分布在较深水区，因而在进行群落配置时，还要考虑不同生活型分布在较深水区，因而在进行群落配置时，还要考虑不同生活型 植物群落与不同沉水植物群落对水深的要求植物群落与不同沉水植物群落对水深的要求 群落配置时从湖岸边至湖心，随水深的加深，分别选用不同生活群落配置时从湖岸边至湖心，随水深的加深，分别选用不同生活 型或同一生活型不同生长型的水生植物，物种分布占据不同的空型或同一生活型不同生长型的水生植物，物种分布占据不同的空 间生态位，能适应不同水深处的光照条件，以它们作为建群物种间生态位，能适应不同水深处的光照

29、条件，以它们作为建群物种 形成群落形成群落 在进行群落配置时，除考虑湖区的水质、水深等条件外，还需考在进行群落配置时，除考虑湖区的水质、水深等条件外，还需考 虑底质因素（如泥沙质还是淤泥质），根据不同植物对底泥的喜虑底质因素（如泥沙质还是淤泥质），根据不同植物对底泥的喜 好性在不同的底质上配置的群落也不同好性在不同的底质上配置的群落也不同 群落配置群落配置 水生植被修复的技术途径水生植被修复的技术途径 v修复水生植被基本条件的创建修复水生植被基本条件的创建 蓝藻水华的控制蓝藻水华的控制 风浪的控制风浪的控制 沿岸带浅滩环境的创建沿岸带浅滩环境的创建 污泥的清除污泥的清除 水深的调控水深的调控

30、水质的改造水质的改造 修复水生植被基本条件的创建修复水生植被基本条件的创建 v 蓝藻水华的控制蓝藻水华的控制 沿岸带是恢复水生植被的核心区，也是蓝藻水华聚集的场所沿岸带是恢复水生植被的核心区，也是蓝藻水华聚集的场所 蓝藻水华能降低湖水透光率，减少水下水生植物利用的光资源；蓝藻水华能降低湖水透光率，减少水下水生植物利用的光资源； 蓝藻能黏附在水生植物表面，严重妨碍光合作用和物质交换；招蓝藻能黏附在水生植物表面，严重妨碍光合作用和物质交换；招 致微生物的大量繁殖，严重时会引起水生植物的腐烂死亡致微生物的大量繁殖，严重时会引起水生植物的腐烂死亡 蓝藻水华的控制可采取两种方式蓝藻水华的控制可采取两种方

31、式 全湖性控制，即对全湖蓝藻总量进行控制，防止在沿岸带形成蓝藻全湖性控制，即对全湖蓝藻总量进行控制，防止在沿岸带形成蓝藻 聚集，此方式对小型湖泊中比较容易实现聚集，此方式对小型湖泊中比较容易实现 局部湖区的蓝藻控制，利用围隔技术将需要恢复水生植被的湖区与局部湖区的蓝藻控制，利用围隔技术将需要恢复水生植被的湖区与 大湖面隔离开来，在隔离区内控制蓝藻，大型湖泊中采取此方式大湖面隔离开来，在隔离区内控制蓝藻，大型湖泊中采取此方式 控制技术通常有机械捕捞、生物控制、药物控制等，使用视具体控制技术通常有机械捕捞、生物控制、药物控制等，使用视具体 情况确定情况确定 修复水生植被基本条件的创建修复水生植被基

32、本条件的创建 v 风浪的控制风浪的控制 采取适当的消浪措施：用水花生网制成大型采取适当的消浪措施：用水花生网制成大型“浮毯式浮毯式” ” 消浪消浪 带比较经济有效，一般在小型湖泊或湖湾比较适用带比较经济有效，一般在小型湖泊或湖湾比较适用 大型湖泊中风浪比较大的湖区，可以将水花生网制成小型大型湖泊中风浪比较大的湖区，可以将水花生网制成小型“浮浮 毯毯”，将众多的消浪，将众多的消浪“浮毯浮毯”以弹性方式固定在水生植物恢复以弹性方式固定在水生植物恢复 区外侧，组成列阵区外侧，组成列阵 v 水深的调控水深的调控 适当降低水位可以减小水生植被恢复区的湖水深度，改善水下适当降低水位可以减小水生植被恢复区的

33、湖水深度，改善水下 光照条件，促进水生植物繁殖体的萌发和幼苗的生长光照条件，促进水生植物繁殖体的萌发和幼苗的生长 在开始种植沉水植物时，可以将工作区水深控制在在开始种植沉水植物时，可以将工作区水深控制在1m以内，以内， 有利于沉水植物的成活和群落的发育有利于沉水植物的成活和群落的发育 修复水生植被基本条件的创建修复水生植被基本条件的创建 v 沿岸带浅滩环境的创建沿岸带浅滩环境的创建 浅滩环境是水生植物的大本营或避难所，尤其对水位或水质波动浅滩环境是水生植物的大本营或避难所，尤其对水位或水质波动 比较大的湖泊，水生植物的稳定生存是离不开浅滩环境的比较大的湖泊，水生植物的稳定生存是离不开浅滩环境的

34、 挺水植物和浮叶植物只有在浅滩上能够生存挺水植物和浮叶植物只有在浅滩上能够生存 遇到灾害性洪水或水质污染时，深水区的沉水植物可能死亡，浅遇到灾害性洪水或水质污染时，深水区的沉水植物可能死亡，浅 水区仍然可以保留一定数量的沉水植物，洪水消退或污染减轻，水区仍然可以保留一定数量的沉水植物，洪水消退或污染减轻， 就会向深水区发展，形成一种自动恢复机制或就会向深水区发展，形成一种自动恢复机制或“缓冲机制缓冲机制” 恢复沿岸带浅滩环境的方式要因地制宜。对于因围垦而丧失了湖恢复沿岸带浅滩环境的方式要因地制宜。对于因围垦而丧失了湖 滩的岸段，首先考虑退垦还湖、恢复湖滩湿地的可能性滩的岸段，首先考虑退垦还湖、

35、恢复湖滩湿地的可能性 其他条件适宜的岸段，利于清淤挖起的湖泥在沿岸带堆积成台阶其他条件适宜的岸段，利于清淤挖起的湖泥在沿岸带堆积成台阶 式滩地，可营造出比较理想的浅滩环境，还可解决湖泥的堆放场式滩地，可营造出比较理想的浅滩环境，还可解决湖泥的堆放场 问题问题 修复水生植被基本条件的创建修复水生植被基本条件的创建 v 污泥的清除污泥的清除 在有机污染比较严重的湖区，湖底沉积物表面往往被一层有机质在有机污染比较严重的湖区，湖底沉积物表面往往被一层有机质 含量很高的污泥所覆盖，这种污泥密度很小，呈半流体状态，水含量很高的污泥所覆盖，这种污泥密度很小，呈半流体状态，水 生植物难以在这种污泥上扎根；遇到

36、风浪时容易再悬浮，引起水生植物难以在这种污泥上扎根；遇到风浪时容易再悬浮，引起水 质污浊和营养盐释放，影响水生植物的生长；其中的微生物活性质污浊和营养盐释放，影响水生植物的生长；其中的微生物活性 比较高，处于缺氧状态，易引起水生植物的烂根比较高，处于缺氧状态，易引起水生植物的烂根 清除这种污泥完全必要的，但清除技术有一定难度，最有效的方清除这种污泥完全必要的，但清除技术有一定难度，最有效的方 法是直接抽吸法，可能的情况下排干湖水，湖法是直接抽吸法，可能的情况下排干湖水，湖“冲洗冲洗”彻底，效彻底，效 果更为理想果更为理想 在湖水偏深的湖区，清除污泥可能会增加湖水深度，不利于水生在湖水偏深的湖区

37、，清除污泥可能会增加湖水深度，不利于水生 植物的生长，可以考虑用干净的泥土覆盖受到污染的底泥植物的生长，可以考虑用干净的泥土覆盖受到污染的底泥 修复水生植被基本条件的创建修复水生植被基本条件的创建 v 水质的改造水质的改造 水质改造一方面可以提高湖水的透明度，改善水下光照条件，水质改造一方面可以提高湖水的透明度，改善水下光照条件， 另一方面可以降低湖水中有机污染的含量另一方面可以降低湖水中有机污染的含量 在需要恢复水生植被的湖区，湖水透明度必须大于水深的在需要恢复水生植被的湖区，湖水透明度必须大于水深的2/5 才能保证沉水植物和浮叶植物的需求，高锰酸盐指数一般要小才能保证沉水植物和浮叶植物的需

38、求，高锰酸盐指数一般要小 于于3mg/L 影响湖水透明度的因素有三类影响湖水透明度的因素有三类 一类是由于风浪扰动引起的沉积物再悬浮，其中包含悬浮物、溶一类是由于风浪扰动引起的沉积物再悬浮，其中包含悬浮物、溶 解态有机物和胶体解态有机物和胶体 另一类是浮游生物（藻类）死亡分解形成的有机污染物，包括有另一类是浮游生物（藻类）死亡分解形成的有机污染物，包括有 机碎屑和溶解态有机物机碎屑和溶解态有机物 第三类是外源性污染物第三类是外源性污染物 对于由于风浪引起的水质混浊问题可以考虑适当的消浪措施对于由于风浪引起的水质混浊问题可以考虑适当的消浪措施 水生植被修复的技术途径水生植被修复的技术途径 v 恢

39、复水生植被的技术途径恢复水生植被的技术途径 恢复水生植被是一个从无到有、从有到优、从优到稳定的逐恢复水生植被是一个从无到有、从有到优、从优到稳定的逐 步发展过程，其中包含了水生植被与环境的相互适应、相互步发展过程，其中包含了水生植被与环境的相互适应、相互 改造和协调发展改造和协调发展 人工恢复水生植被利用不同生态型、不同种类水生植物的适人工恢复水生植被利用不同生态型、不同种类水生植物的适 应和改造环境能力上的显著差异，设计出各种人为辅助的种应和改造环境能力上的显著差异，设计出各种人为辅助的种 类更替系列，并且在尽可能短的时间内完成这些演替过程类更替系列，并且在尽可能短的时间内完成这些演替过程

40、挺水植物的恢复挺水植物的恢复 浮叶植物的恢复浮叶植物的恢复 沉水植物的恢复沉水植物的恢复 恢复水生植被的技术途径恢复水生植被的技术途径 v 挺水植物的恢复挺水植物的恢复 一般无须任何演替过程，在确定目标植被的空间分布和种类组成后，一般无须任何演替过程，在确定目标植被的空间分布和种类组成后， 可以直接进行种植可以直接进行种植 大多为宿根性多年生，发芽之后进行带根移栽成活率最高大多为宿根性多年生，发芽之后进行带根移栽成活率最高 湖水较深的地段也可以移栽比较高的种苗，原则是种苗移植之后必须湖水较深的地段也可以移栽比较高的种苗，原则是种苗移植之后必须 有有1/3以上挺出水面以上挺出水面 v 浮叶植物的

41、恢复浮叶植物的恢复 对水质有较强的适应能力，它们的繁殖器官、营养繁殖芽体、根状茎对水质有较强的适应能力，它们的繁殖器官、营养繁殖芽体、根状茎 或块根通常比较粗壮，贮存了足够的营养物质，在春季萌发时能够供或块根通常比较粗壮，贮存了足够的营养物质，在春季萌发时能够供 给幼苗直至到达水面；它们的叶片大多漂浮于水面，对湖水水质和透给幼苗直至到达水面；它们的叶片大多漂浮于水面，对湖水水质和透 明度要求不高，可以直接进行目标种的种植或栽植明度要求不高，可以直接进行目标种的种植或栽植 种植浮叶植物可以采取营养体移栽、撒播种子或繁殖芽、扦（种植浮叶植物可以采取营养体移栽、撒播种子或繁殖芽、扦（qin ） 插根

42、状茎等多种方式插根状茎等多种方式 恢复水生植被的技术途径恢复水生植被的技术途径 v 沉水植物的恢复沉水植物的恢复 沉水植物生长期的大部分时间都浸没于水下，对水深和水下光照条沉水植物生长期的大部分时间都浸没于水下，对水深和水下光照条 件的要求比较高，其恢复是湖泊水生植被恢复的重点和难点件的要求比较高，其恢复是湖泊水生植被恢复的重点和难点 沉水植物恢复时，应根据湖区沉水植被分布现状、底质、水质现状沉水植物恢复时，应根据湖区沉水植被分布现状、底质、水质现状 等因素，选择不同生物学、生态型特性下先锋种进行种植等因素，选择不同生物学、生态型特性下先锋种进行种植 沉水植物几乎绝迹、光效应差的次生裸地，应选

43、择光补偿点低、耐污沉水植物几乎绝迹、光效应差的次生裸地，应选择光补偿点低、耐污 的种类建出先锋群落；同时先锋种还需能产生大量种子，植株地生能的种类建出先锋群落；同时先锋种还需能产生大量种子，植株地生能 力强，有利于扩大分布力强，有利于扩大分布 光效应较好，尚有一定沉水植物残存的地区，选择具中等耐污和较高光效应较好，尚有一定沉水植物残存的地区，选择具中等耐污和较高 光补偿点的种类为先锋种光补偿点的种类为先锋种 湖泊底质较硬时，选择易于扎根的种类进行种植湖泊底质较硬时，选择易于扎根的种类进行种植 湖区污染严重，直接种植沉水植物难以存活，可先移植漂浮植物对湖湖区污染严重，直接种植沉水植物难以存活，可

44、先移植漂浮植物对湖 水先进行净水，待透明度提高后再种植沉水植物，建立先锋群落水先进行净水，待透明度提高后再种植沉水植物，建立先锋群落 沉水植物恢复时，应从水浅的岸边开始，并在低水位季节进行沉水植物恢复时，应从水浅的岸边开始，并在低水位季节进行 水生植被的收割利用水生植被的收割利用 v 采用水生植被修复富营养化水体时，必须及时收割水生植物采用水生植被修复富营养化水体时，必须及时收割水生植物 v 收割可以去除多余的或者不需要的水生植物，控制水生植物可能收割可以去除多余的或者不需要的水生植物，控制水生植物可能 对环境产生的不利影响对环境产生的不利影响 v 一般的步骤包括收割、收集、加工贮存、运输到岸

45、边、处置或利一般的步骤包括收割、收集、加工贮存、运输到岸边、处置或利 用等。主要利用途径包括动物饲料、鱼饵料、能量来源如产沼气、用等。主要利用途径包括动物饲料、鱼饵料、能量来源如产沼气、 堆肥作为土壤调节剂或肥料添加剂等堆肥作为土壤调节剂或肥料添加剂等 v 收割的优点是见效迅速，且收割不同于使用灭草剂，不会对水环收割的优点是见效迅速，且收割不同于使用灭草剂，不会对水环 境产生不利影响，但收割的植物必须收集起来，避免产生腐败分境产生不利影响，但收割的植物必须收集起来，避免产生腐败分 解，败坏水体，对于大面积水生植物控制，设备投资可能比较大，解，败坏水体，对于大面积水生植物控制，设备投资可能比较大

46、， 收割可能不经济，也不易做到收割可能不经济，也不易做到 v 收割大型水生植物有手工收割和机械收割收割大型水生植物有手工收割和机械收割 第三节第三节 富营养化的生物操纵修复富营养化的生物操纵修复 v 生物操纵的基本概念生物操纵的基本概念 Shapiro最早提出生物操纵（最早提出生物操纵（biomanipulation）的概念，即）的概念，即 用调整生物群落结构的方法控制水质，主要原理是调整鱼群用调整生物群落结构的方法控制水质，主要原理是调整鱼群 结构，保护和发展大型牧食性浮游动物，从而控制藻类的过结构，保护和发展大型牧食性浮游动物，从而控制藻类的过 量生长量生长 鱼群结构调整的方法是在湖泊中投

47、放、发展某些鱼种，而抑鱼群结构调整的方法是在湖泊中投放、发展某些鱼种，而抑 制或消除另一些鱼种，使整个食物网适合于浮游动物或鱼类制或消除另一些鱼种，使整个食物网适合于浮游动物或鱼类 自身对藻类的牧食和消耗，从而改善湖泊环境质量。自身对藻类的牧食和消耗，从而改善湖泊环境质量。 这种方法不是直接减少营养盐负荷的办法改善水质，而是通这种方法不是直接减少营养盐负荷的办法改善水质，而是通 过减少藻类生物量的途径达到减少营养盐负荷的效果，这个过减少藻类生物量的途径达到减少营养盐负荷的效果，这个 效果可以持续多年效果可以持续多年 生物操纵修复生物操纵修复 Shapiro等总结了一个简化的水生食物链模式，即肉

48、食性鱼吃小型滤食等总结了一个简化的水生食物链模式，即肉食性鱼吃小型滤食 性鱼、小鱼吃鱼虫；另外，底层鱼类促进营养物质的再循环，促进藻性鱼、小鱼吃鱼虫；另外，底层鱼类促进营养物质的再循环，促进藻 类的发展类的发展 肉食性鱼类肉食性鱼类浮游生物食性鱼类浮游生物食性鱼类浮游动物浮游动物 藻类藻类营养物质营养物质再循环再循环底食性鱼类底食性鱼类 浮游生物食性鱼类主要捕食大型浮游动物，藻花即可能得到发展。没浮游生物食性鱼类主要捕食大型浮游动物，藻花即可能得到发展。没 有浮游动物食性鱼类捕食的情况下，大型浮游动物占优势，大量滤食有浮游动物食性鱼类捕食的情况下，大型浮游动物占优势，大量滤食 藻类和碎屑，可限

49、制或减少藻花的形成。根据这一原理，提出用鱼食藻类和碎屑，可限制或减少藻花的形成。根据这一原理，提出用鱼食 性鱼类取代浮游动物食性鱼类，从而保护大型浮游动物。底层鱼类的性鱼类取代浮游动物食性鱼类，从而保护大型浮游动物。底层鱼类的 活动对底泥氮磷释放有促进作用，所以应限制底食性鱼类的发展活动对底泥氮磷释放有促进作用，所以应限制底食性鱼类的发展 利用浮游植物食性鱼类（鲢鱼）直接牧食藻类，或利用草食性鱼类直利用浮游植物食性鱼类（鲢鱼）直接牧食藻类，或利用草食性鱼类直 接牧食水草，也是生物操纵的重要途径接牧食水草，也是生物操纵的重要途径 生物操纵修复生物操纵修复 近年来研究发现浮游动物的庇护（近年来研究

50、发现浮游动物的庇护（refuge）机制对于生物操纵有重）机制对于生物操纵有重 要作用。要作用。Shapiro重新定义生物操纵的概念：生物操纵是指应用湖重新定义生物操纵的概念：生物操纵是指应用湖 泊生态系统内营养级之间的关系，通过对生物群落及其生境的一系泊生态系统内营养级之间的关系，通过对生物群落及其生境的一系 列调整，从而减少藻类生物量，改善水质列调整，从而减少藻类生物量，改善水质 庇护机制是指浮游动物赖以逃避鱼类捕食的行为机制或环境条件。庇护机制是指浮游动物赖以逃避鱼类捕食的行为机制或环境条件。 可能的庇护机制包括：可能的庇护机制包括： 低光照庇护：低光照庇护：浮游生物食性鱼类通过视觉捕食浮

51、游动物，光线减弱，可能浮游生物食性鱼类通过视觉捕食浮游动物，光线减弱，可能 降低鱼类对浮游动物的捕食率降低鱼类对浮游动物的捕食率 低温庇护：低温庇护：浮游动物对温度适应范围较宽，能通过变温层，而鱼类对温度浮游动物对温度适应范围较宽，能通过变温层，而鱼类对温度 的适应范围较窄，一般不进入变温层以下深层水域的适应范围较窄，一般不进入变温层以下深层水域 厌氧庇护：厌氧庇护：大型浮游动物耐低氧能力较一般鱼类强，溶解氧较低的水层为大型浮游动物耐低氧能力较一般鱼类强，溶解氧较低的水层为 浮游动物提供庇护场所浮游动物提供庇护场所 对鱼食性鱼类的回避行为：对鱼食性鱼类的回避行为：使浮游生物食性鱼类的活动范围受

52、限使浮游生物食性鱼类的活动范围受限 大型水生植物庇护：大型水生植物庇护：水生植物的屏蔽作用为浮游动物提供良好的庇护场所水生植物的屏蔽作用为浮游动物提供良好的庇护场所 生物操纵修复生物操纵修复 生物操纵与生态工程的概念相似生物操纵与生态工程的概念相似 生态工程强调的是通过不同营养级生物的调整组合，使生态工程强调的是通过不同营养级生物的调整组合，使 生态系统结果功能趋于协调，最大限度促进物质的循环生态系统结果功能趋于协调，最大限度促进物质的循环 再生和多级利用，达到防治污染、化害为利、促进经济再生和多级利用，达到防治污染、化害为利、促进经济 持续发展的目的持续发展的目的 生物操纵则强调对种群及其生

53、境的调控，主要是控制藻生物操纵则强调对种群及其生境的调控，主要是控制藻 花的发展，防治水体发生富营养化，没有涉及系统的协花的发展，防治水体发生富营养化，没有涉及系统的协 调、物质的循环再生与多级利用问题，因此生物操纵的调、物质的循环再生与多级利用问题，因此生物操纵的 范围较窄范围较窄 生物操纵途径生物操纵途径 v人为去除鱼类人为去除鱼类 v投放肉食性鱼类投放肉食性鱼类 v水生植被管理水生植被管理 v投放微型浮游动物投放微型浮游动物 v投加细菌微生物投加细菌微生物 v投放植物病原体和昆虫投放植物病原体和昆虫 先将湖泊中的鱼类全部捕出或用鱼藤酮先将湖泊中的鱼类全部捕出或用鱼藤酮 （rotenone

54、）杀灭后，重新投放以肉食性鱼类）杀灭后，重新投放以肉食性鱼类 为主的鱼类群落，控制浮游生物食性鱼类。保为主的鱼类群落，控制浮游生物食性鱼类。保 护浮游动物，进而控制藻花的发生护浮游动物，进而控制藻花的发生 引入肉食性鱼类控制浮游生物食性鱼类，进而促进引入肉食性鱼类控制浮游生物食性鱼类，进而促进 大型浮游动物发展，借以抑制藻花发生，是生物操大型浮游动物发展，借以抑制藻花发生，是生物操 纵的主要途径之一。引用的肉食性鱼类有河鲈、北纵的主要途径之一。引用的肉食性鱼类有河鲈、北 方狗鱼、虹鳟和大嘴黑鲈方狗鱼、虹鳟和大嘴黑鲈 应用中的限制：因为只有浮游生物食性鱼类种群数应用中的限制：因为只有浮游生物食性

55、鱼类种群数 量降到很低时才会有保护浮游动物的效果，而在这量降到很低时才会有保护浮游动物的效果，而在这 种情况下，肉食性鱼类因食物不足难以长期维持种情况下，肉食性鱼类因食物不足难以长期维持 应用草鱼控制水草，费用低、长期有效，对环境无应用草鱼控制水草，费用低、长期有效，对环境无 害；关键是放养量，放养量太少，水草控制不了，害；关键是放养量，放养量太少，水草控制不了， 放羊过多，水草被吃光，产生负效应放羊过多，水草被吃光，产生负效应 微型动物直接以藻类为食，通过投放微型浮游微型动物直接以藻类为食，通过投放微型浮游 动物，能够抑制藻类的疯长；微型动物通常在动物，能够抑制藻类的疯长；微型动物通常在 专

56、用的水池里，通过人工培养液，大量快速繁专用的水池里，通过人工培养液，大量快速繁 殖，然后直接投放目标水域殖，然后直接投放目标水域 投加预先培养的细菌微生物，能够迅速吸收和转化投加预先培养的细菌微生物，能够迅速吸收和转化 水体中高浓度的氮磷污染物质，抑制藻类的疯长水体中高浓度的氮磷污染物质，抑制藻类的疯长 植物病原体多种多样，大多数有针对植物病原体多种多样，大多数有针对 性，容易散播，自我繁殖维持性，容易散播，自我繁殖维持 第四节第四节 底泥环境疏浚修复底泥环境疏浚修复 v 底泥对湖泊的潜在污染底泥对湖泊的潜在污染 湖泊污染底泥是湖泊污染的潜在污染源，在湖泊环境发生变湖泊污染底泥是湖泊污染的潜在污染源，在湖泊环境发生变 化时，底泥中的营养盐会重新释放出来进入水体化时，底泥中的营养盐会重新释放出来进入水体 对于城市湖泊，长期以来累积于沉积物中的氮磷往往很高，对于城市湖泊，长期以来累积于沉积物中的氮磷往往很高， 在外来污染源存在时，氮磷营养盐只是在某个季节或时期会在外来污染源存在时，氮磷营养