生態(tài)修復(ecological remediation)是在生態(tài)學原理指導下,以生物修復為基礎(chǔ),結(jié)合各種物理修復、化學修復以及工程技術(shù)措施,通過優(yōu)化組合,使之達到好效果和低耗費的一種綜合的修復污染環(huán)境的方法。生態(tài)修復的順利施行,需要生態(tài)學、物理學、化學、植物學、微生物學、分子生物學、栽培學和環(huán)境工程等多學科的參與。對受損生態(tài)系統(tǒng)的修復與維護涉及生態(tài)穩(wěn)定性、生態(tài)可塑性及穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化等多種生態(tài)學理論。
生態(tài)修復特點
(1)嚴格遵循循環(huán)再生.和諧共存、整體優(yōu)化、區(qū)域分異等生態(tài)學原理
循環(huán)再生原理:生態(tài)系統(tǒng)通過生物成分,一方面利用非生物成分不斷地合成新的物質(zhì),一方面又把合成物質(zhì)降解為原來的簡單物質(zhì),并歸還到非生物組分中。如此循環(huán)往復,進行著不停頓的新陳代謝作用。這樣,生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量就進行著循環(huán)和再生的過程。生態(tài)修復利用環(huán)境一植物一微生物復合系統(tǒng)的物理、化學、生物學和生物化學特征對污染物中的水、肥資源加以利用,對可降解污染物進行凈化,其主要目標就是使生態(tài)系統(tǒng)中的非循環(huán)組分成為可循環(huán)的過程,使物質(zhì)的循環(huán) 和再生的速度能夠得以加大,最終使污染環(huán)境得以修復。
和諧共存原理:在生態(tài)修復系統(tǒng)中,由于循環(huán)和再生的需要,各種修復植物與微生物種群之間、各種修復植物與動物種群之間、各種修復植物之間、各種微生物之間和生物與處理系 統(tǒng)環(huán)境之間相互作用,和諧共存,修復植物給根系微生物提供生態(tài)位和適宜的營養(yǎng)條件,促進一些具有降解功能微生物的生長和繁殖,促使污染物中植物不能直接利用的那部分污染物轉(zhuǎn)化或降解為植物可利用的成分,反過來又促進植物的生長和發(fā)育。
整體優(yōu)化原理:生態(tài)修復技術(shù)涉及點源控制、污染物阻隔、預處理工程、修復生物選擇和修復后土壤及水的再利用等基本過程,它們環(huán)環(huán)相扣,相互不可缺少。因此,必須把生態(tài)修復系統(tǒng)看成是一個整體,對這些基本過程進行優(yōu)化,從而達到充分發(fā)揮修復系統(tǒng)對污染物的凈化功能和對水、肥資源的有效利用。 ┃
區(qū)域分異原理:不同的地理區(qū)域,甚至同一地理區(qū)域的不同地段,由于氣溫、地質(zhì)條件、土壤類型、水文過程以及植物、動物和微生物種群差異很大,導致污染物質(zhì)在遷移、轉(zhuǎn)化和降解等生態(tài)行為上具有明顯的區(qū)域分異。在生態(tài)修復系統(tǒng)設計時,必須有區(qū)別地進行工藝與修復生物選擇及結(jié)構(gòu)配置和運行管理。
(2)影響因素多而復雜
生態(tài)修復主要是通過微生物和植物等的生命活動來完成的,影響生物生活的各種因素也將成為影響生態(tài)修復的重要因素,因此,生態(tài)修復也具有影響因素多而復雜的特點。
(3)多學科交叉
生態(tài)修復的順利施行,需要生態(tài)學、物理學、化學、植物學、微生物學、分子生物學、栽培學和環(huán)境工程等多學科的參與,因此,多學科交叉也是生態(tài)修復的特點。
生態(tài)修復的基本方式
根據(jù)生態(tài)修復的作用原理,生態(tài)修復可以有以下幾種修復方式:
微生物—物理修復、微生物—化學修復、微生物—物理—化學修復、植物—物理修復、植物—化學修復、植物~物理—化學修復、植物—微生物修復、植物--微生物—化學修復、植物一微生物—物理修復
生物修復:是生態(tài)修復的基礎(chǔ),生物修復定義是指生物特別是微生物催化降解有機污染物.從而修復被污染環(huán)境或消除環(huán)境中的污染物的一個受控或自發(fā)進行的過程.這是狹義的定義。生物修復的成功與否主要取決于以下3個方面,即微生物活性、污染物特性和環(huán)境狀況。
物理與化學修復:是生態(tài)修復的構(gòu)成要素,物理修復與化學修復是指充分利用光、溫、水、氣、熱、土等環(huán)境要素,根據(jù)污染物的理化性質(zhì).通過機械分離、蒸發(fā)、電解、磁化、冰凍、加熱、凝固、氧化—還原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理和化學反應,使環(huán)境中污染物被清除或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。通常.為了節(jié)省環(huán)境治理的成本,物理修復或化學修復往往作為生物修復的前處理階段。
植物修復:是生態(tài)修復的基本形式,在污染環(huán)境治理中,從形式上來看,似乎主要是植物在起作用,但實際上在植物修復過程中.往往是植物、根系分泌物、根際圈微生物、根際圈土壤物理和化學因素(這些因素可以部分人為調(diào)控)等在共同起作用??偟膩砜?,植物修復幾乎包括了生態(tài)修復的所有機制,是生態(tài)修復的基本形式。
生態(tài)修復的理論基礎(chǔ)
生態(tài)修復的對象是生態(tài)系統(tǒng),因此,需要了解生態(tài)系統(tǒng)的一些基本屬性,如生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、物理化學環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)中動植物群落的演替規(guī)律,需要了解生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢物種或旗艦物種,還需要認識生態(tài)穩(wěn)定性、生態(tài)可塑性以及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化等。只有這樣才能確定生態(tài)修復的目標,才能制定有效的生態(tài)修復措施與技術(shù)組合。