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關(guān)鍵詞:宅基地復(fù)墾區(qū) 修復(fù) 背景 方法
一、宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的背景
1.耕地資源短缺
耕地資源短缺是宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的重要背景之一。相對(duì)于其他國(guó)家來(lái)說(shuō),我國(guó)耕地面積較多,但是由于人口眾多,耕地資源總體短缺是經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要問(wèn)題。在這種情況之下,加強(qiáng)宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)顯得尤為重要。
2.環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾突出
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,越來(lái)越多的耕地被非法占有,同時(shí),耕地土壤被污染也成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一種附屬物。在環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾日益突出的情況之下,加強(qiáng)宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)很有必要性。
3.現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代科學(xué)的技術(shù)發(fā)展是宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的重要前提和基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,土壤修復(fù)技術(shù)也日益提升,在土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展的情況下,宅基地復(fù)墾區(qū)的土壤才有可能修復(fù)。可以說(shuō),現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的前提,如果沒(méi)有技術(shù)為依托,土壤修復(fù)工作根本無(wú)法開展。
二、宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的方法
宅基地復(fù)墾區(qū)土壤的修復(fù)對(duì)于耕地面積的擴(kuò)大有著重要的作用。下面,筆者主要從以下方面來(lái)介紹宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的方法。
1.推動(dòng)農(nóng)業(yè)人口向城鎮(zhèn)集中化管理
推動(dòng)農(nóng)業(yè)人口向城鎮(zhèn)集中化管理是宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的基礎(chǔ)。就目前來(lái)看,我國(guó)大多數(shù)地區(qū)的農(nóng)業(yè)宅基地的面積占據(jù)較大,較大的占據(jù)面積加強(qiáng)了管理的難度。就天津市東麗區(qū)華明示范鎮(zhèn)來(lái)說(shuō),相關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)通過(guò)“宅基地?fù)Q房”的計(jì)劃進(jìn)行華明鎮(zhèn)建設(shè)。天津市建設(shè)局通過(guò)研究該地區(qū)的土地以及人口分布情況,考慮把十二個(gè)自然村的四萬(wàn)多農(nóng)業(yè)人口全部集中在一個(gè)新的華明鎮(zhèn)中居住,這樣集中化的管理在提高管理水平的同時(shí),在很大程度上有利于開展宅基地復(fù)墾區(qū)的土壤修復(fù)。
2.提高宅基地復(fù)墾區(qū)土壤的利用率
提高宅基地復(fù)墾區(qū)土壤的利用率是宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的重要要求。提高土壤的利用率的基本要求是完善地區(qū)發(fā)展的規(guī)劃。只有規(guī)劃發(fā)展較為完善,才會(huì)進(jìn)一步解決天津市農(nóng)村臟亂差的人居環(huán)境以及針對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō),提高宅基地復(fù)墾區(qū)土壤的利用率要進(jìn)一步充分利用新城鎮(zhèn)建設(shè)的機(jī)會(huì),通過(guò)采用“三步節(jié)能”建筑工藝,大規(guī)模利用太陽(yáng)能。
同時(shí),需要注意的是減少甚至避免宅基地復(fù)墾區(qū)的土壤污染。在今后的工作中,我們可以通過(guò)建設(shè)統(tǒng)一中水處理與污水處理廠,垃圾處理廠,考慮雨污分流,收集雨水并處理用于湖水生態(tài)建設(shè),提高基地復(fù)墾區(qū)土壤的利用率。
3.構(gòu)建易居生態(tài)環(huán)境
構(gòu)建易居的生態(tài)環(huán)境是宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的重要方法。易居的生態(tài)環(huán)境是土壤修復(fù)的前提和基礎(chǔ),只有大環(huán)境狀態(tài)較好,才會(huì)推動(dòng)小環(huán)境的生態(tài)發(fā)展。在今后的工作中,天津市東麗區(qū)華明示范鎮(zhèn)要進(jìn)一步研究系列生物技術(shù)的集成。
根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,相關(guān)的部門通過(guò)配合道路、水系、綠地和樹林的環(huán)境工程,對(duì)空氣水系和土壤進(jìn)行微環(huán)境的凈化和小氣候?qū)嵤┰僭臁T谶@種情況之下,天津市東麗區(qū)華明示范鎮(zhèn)可以在較短的時(shí)間內(nèi)形成環(huán)境優(yōu)美的、生態(tài)可自我凈化持續(xù)的、與休閑旅游可以匹配的宜居生態(tài)環(huán)境。這樣在很大程度上加劇了周邊土壤修復(fù)工作的開展。從另一方面來(lái)說(shuō),土壤修復(fù)工作的開展是與宜居生態(tài)環(huán)境的構(gòu)建是密切相關(guān)的,只有二者都重視,才能夠推動(dòng)整個(gè)大環(huán)境的發(fā)展。
4.推動(dòng)高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展
推動(dòng)高校農(nóng)業(yè)的發(fā)展是宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作方式對(duì)于耕地的土壤污染產(chǎn)生了重要的影響。在這種情況之下,高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展顯得尤為重要。
就天津市東麗區(qū)華明示范鎮(zhèn)來(lái)說(shuō),政府可以鼓勵(lì)當(dāng)?shù)氐木用癜l(fā)展無(wú)土栽培設(shè)施農(nóng)業(yè)和綠色農(nóng)業(yè)。在日常的農(nóng)業(yè)耕作中,當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民可以通過(guò)使用生產(chǎn)廢料秸稈、草炭土及珍珠巖等相關(guān)原材料,通過(guò)先進(jìn)的技術(shù),在篩選到具有良好物化和營(yíng)養(yǎng)特性的新型基質(zhì)核心主效成分的基礎(chǔ)上,調(diào)制開發(fā)出了具有營(yíng)養(yǎng)充足成分平衡、緩慢釋放內(nèi)含養(yǎng)分、節(jié)水性能強(qiáng),且具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的一種低成本、高效益的有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培復(fù)合新基質(zhì)。這種材料的使用不但提高了利用率和生產(chǎn)率,在很大程度上也確保了環(huán)境的衛(wèi)生,為天津市東麗區(qū)華明示范鎮(zhèn)發(fā)展綠色種植產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。在農(nóng)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中,土壤被污染的程度較低,有助于宅基地復(fù)墾區(qū)土壤修復(fù)工作的開展。
三、小結(jié)
就目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來(lái)看,我國(guó)的土地利用還存在著一些問(wèn)題。在這種情況之下,宅基地復(fù)墾區(qū)的土壤修復(fù)問(wèn)題顯得尤為重要。上文中,筆者主要從推動(dòng)農(nóng)業(yè)人口向城鎮(zhèn)集中化管理、提高宅基地復(fù)墾區(qū)土壤的利用率、構(gòu)建易居環(huán)境以及推動(dòng)高校農(nóng)業(yè)的發(fā)展這四方面來(lái)介紹天津宅基地復(fù)墾區(qū)土壤的修復(fù)。只有真正做好宅基地土壤修復(fù)問(wèn)題,才能夠進(jìn)一步推動(dòng)天津市朝著更好、更快的方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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在坡地或山體的生態(tài)修復(fù)中,廢棄物可用于加固土體以適應(yīng)植物生長(zhǎng)。廢舊輪胎與土工布就可以加固陡坡,主要是利用土工布和廢舊輪胎交替疊加產(chǎn)生的摩擦力來(lái)消減土體剪力。同時(shí),輪胎中的填充土體又可被生長(zhǎng)其中的植物進(jìn)一步固定(圖3)。在南京幕府山景觀恢復(fù)工程中為恢復(fù)山體植被,工程技術(shù)人員先用鋼釘和鐵絲把舊輪胎固定在的巖石壁上,再將回填土填入“橡膠網(wǎng)”,最后把數(shù)萬(wàn)株常春藤(Hederanepalensisvar.sinensis)、凌霄(Campsisgrandiflora)、金銀花(Loniceraja-ponica)、石楠(Photiniaserrulata)等灌木植入輪胎網(wǎng)(圖4),這種“舊輪胎復(fù)綠”的工程方法使石質(zhì)疏松的山體植被較快恢復(fù)。廢棄物形成的構(gòu)筑物促進(jìn)了先鋒草本的生長(zhǎng)。先鋒草本可增加土壤表層的粗糙度,使土壤風(fēng)蝕和地表水流速逐漸降低、穩(wěn)定性和滲入土壤中的水量漸次增加,其肥力和抵抗侵蝕能力持續(xù)增強(qiáng),這也為微生物創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境。當(dāng)土壤的改良程度能夠適合灌木生長(zhǎng)時(shí),再依次引種先鋒灌木、先鋒喬木,使環(huán)境中的植物和生物多樣性指數(shù)逐漸增高,最終徹底恢復(fù)受損環(huán)境。
2利用廢棄物進(jìn)行土壤生態(tài)修復(fù)
近年來(lái),受損土壤處理方法研究的重點(diǎn)逐漸由成本高、可持續(xù)性差的換土法轉(zhuǎn)向可持續(xù)性較強(qiáng)的兩種土壤生態(tài)修復(fù)方法:一種是利用調(diào)節(jié)劑改善土壤結(jié)構(gòu),一種是利用特定的介質(zhì),通過(guò)結(jié)合、吸收、置換等方式使污染物與土壤分離,只是調(diào)節(jié)劑和介質(zhì)材料的成本普遍較高。如果能利用特定的廢棄物作為土壤調(diào)節(jié)劑或介質(zhì)材料,則可進(jìn)一步降低受損土壤的整治成本,并實(shí)現(xiàn)景觀生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展。
2.1廢棄物作為調(diào)節(jié)劑改良表層土壤絕大多數(shù)工礦業(yè)廢棄物的化學(xué)組分都與土壤的化學(xué)組分相近,作為調(diào)節(jié)劑向土壤中適量加入某些工礦業(yè)廢棄物不僅不會(huì)毒化土壤,還能解決土壤板結(jié)、有機(jī)質(zhì)含量低、通氣和透水性差等問(wèn)題,部分廢棄物有的游離態(tài)金屬還能促進(jìn)植物生長(zhǎng)。因此,可根據(jù)待修復(fù)土壤的特性及主要限制因子選擇適當(dāng)、適量的工礦業(yè)無(wú)機(jī)廢棄物來(lái)改善土壤結(jié)構(gòu)。適量的煤焦渣、磚渣類和粉煤灰廢棄物可增加土壤的空隙率與通透性,尤其是電廠的粉煤灰,加入到粘質(zhì)土中有助于土壤保墑、保溫,協(xié)調(diào)土壤的水、肥、氣、熱走向,并能增加土壤微量元素含量、改善養(yǎng)分狀況,促進(jìn)植物生長(zhǎng);造紙污泥、城市污水污泥、城市生活垃圾等有機(jī)廢棄物以及植物廢棄物(植物在自然或養(yǎng)護(hù)過(guò)程中產(chǎn)生的喬灌木修剪物、草坪修剪物、雜草、落葉、枝條以及作物秸稈等)都是良好的土壤調(diào)節(jié)劑,可增加土壤有機(jī)質(zhì)、有效養(yǎng)分(氮、磷、鉀)、微量元素(鈣、鎂、鐵等)。在上海浦東新區(qū)外環(huán)東川林帶和北川林帶養(yǎng)護(hù)中,已開始嘗試用植物廢棄物改良綠地土壤。
2.2廢棄物作為化學(xué)固定劑生態(tài)修復(fù)土壤廢棄物可以作為化學(xué)固定劑,通過(guò)俘獲和固定受污染土壤中重金屬離子的方式整治環(huán)境。污染物不同,修復(fù)土壤的廢棄物種類也不相同。消除土壤中的重金屬、正離子、非金屬物質(zhì)或腐蝕性污染物質(zhì),可加入秸稈、家禽糞便等有機(jī)廢棄物和建筑污泥等無(wú)機(jī)廢棄物;要治理酸性土壤中的重金屬,可以加入粉狀或溶液形式的石灰,通過(guò)提高土壤pH值來(lái)促進(jìn)土體顆粒對(duì)重金屬的吸附,進(jìn)而降低重金屬的生物有效性。設(shè)計(jì)師Haag為了把由地質(zhì)災(zāi)害造成土壤深度污染的美國(guó)西雅圖市的煤氣廠改造成公共休閑綠地,土壤中被逐步添加碎石瓦礫、污泥、草屑及可促進(jìn)肥料合成的廢棄物,以改變土壤成分及促進(jìn)其中菌類的繁衍。目的是利用酶、有機(jī)物的中和作用和菌類的吸食消解能力消除有害物質(zhì)。把廢棄物作為固定劑生態(tài)修復(fù)表層污染為輕度的土壤效果明顯,且成本低,只是實(shí)施技術(shù)較為復(fù)雜。
2.3利用生物與生物化學(xué)功能把廢棄物用于土壤生態(tài)修復(fù)部分廢棄物可在短時(shí)間內(nèi)迅速增加土壤生物的數(shù)量。生物及其代謝過(guò)程或產(chǎn)物可以富集或消除環(huán)境中的污染物(可使其濃度降至環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全濃度之下)。因此,可利用廢棄物營(yíng)造出一種適合于特定生物生長(zhǎng)的環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)受損環(huán)境的目的。粉煤灰與污泥配施可增加土壤有機(jī)物質(zhì)含量,為微生物繁衍提供有利環(huán)境及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而微生物的活動(dòng)又能進(jìn)一步解決場(chǎng)地土壤貧瘠和肥力流失問(wèn)題,從而扭轉(zhuǎn)植物生長(zhǎng)不良的狀態(tài)[11]。將污泥和秸稈按適當(dāng)比例混合后進(jìn)行30d預(yù)堆肥處理,然后加入愛(ài)勝蚓(Eiseniafetida),通過(guò)蚯蚓的消化吸收可使污泥pH、有機(jī)碳和病原菌含量顯著降低,堿解氮、速效磷、速效鉀含量升高,發(fā)芽指數(shù)可達(dá)80%以上,只是堆肥點(diǎn)及蚯蚓飼養(yǎng)場(chǎng)要遠(yuǎn)離游憩活動(dòng)頻繁的景觀空間,以免蠕蟲影響人們的興致。北京宋家莊的經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目,其址原為化工三廠的。建造前需修復(fù)項(xiàng)目中受污染的土壤,生態(tài)修復(fù)專家對(duì)場(chǎng)地內(nèi)6萬(wàn)m3多輕度污染的土壤進(jìn)行阻隔填埋,加入適當(dāng)?shù)姆勖夯摇⑽勰嘁约疤囟ㄉ飦?lái)逐步消除土壤中的污染物,最終將其重新用于環(huán)境營(yíng)建。
3廢棄物與環(huán)境結(jié)合形成特色景觀
利用廢棄物的環(huán)境修復(fù)更多是借助生態(tài)學(xué)的方法,因而必然存在短期效果不明顯的弊端,如果能將景觀環(huán)境生態(tài)修復(fù)與景觀工程營(yíng)建并行,把廢棄物以景觀環(huán)境設(shè)計(jì)元素的形式系統(tǒng)地融入受損生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)更新與修復(fù)中去,則可解決景觀環(huán)境生態(tài)修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)的難題。因此,可以以生態(tài)修復(fù)為目的,以廢棄物為工具,以景觀設(shè)計(jì)為手段,根據(jù)受損環(huán)境的特點(diǎn)為其“量身定做”生態(tài)修復(fù)景觀,展現(xiàn)廢棄物的藝術(shù)價(jià)值,發(fā)揮廢棄物再利用的潛力,通過(guò)生態(tài)學(xué)的方法將廢棄物和受損景觀這兩個(gè)環(huán)境的“包袱”變?yōu)楠?dú)具特色的生態(tài)景觀。廢舊混凝土能夠作為構(gòu)筑物改善植物生長(zhǎng)條件,加速植被恢復(fù),建造于德國(guó)Nidda河的洪水平原上的毛瑞斯玫瑰機(jī)場(chǎng)的廢舊混凝土景觀就是一經(jīng)典案例。原機(jī)場(chǎng)改建中的廢棄混凝土塊被有秩序地鋪在寸草皆無(wú)的地方,利用混凝土塊自身及其周邊間的縫隙為植物生長(zhǎng)空間(圖5)。這些縫隙在保護(hù)植被幼苗的同時(shí),還可為它們的生長(zhǎng)積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,此地自然之貌再現(xiàn),成為深受市民歡迎的休閑之處。廢棄的山石能夠以固定山體的方式生態(tài)修復(fù)環(huán)境,通過(guò)生態(tài)學(xué)的方法可將其用于山體景觀的生態(tài)修復(fù),西班牙建筑師EnricMiralles把這種思路實(shí)施到于巴塞羅那市郊的Lagualada墓地的設(shè)計(jì)中。多年前的地質(zhì)活動(dòng)使墓地基址的山體分裂成蜿蜒的山谷,大量山石散落其中。為生態(tài)修復(fù)受損的山體環(huán)境,山間的碎石成為墓室墻體的材料。墻體為等高線的形式,周圍的鄉(xiāng)土物種在風(fēng)媒等外力作用下的自然擴(kuò)散,可以持續(xù)向墓地提供適于在碎石中生長(zhǎng)的種源,播種在石縫中的先鋒草本植物根系發(fā)達(dá),也能起到防風(fēng)固石的作用。隨植被的日益繁茂使得墓地與周圍環(huán)境融為一體。位于荷蘭的南部的Zeeland地區(qū)的Ooster-scheldeWeir項(xiàng)目,原本是為消除潮汐災(zāi)害在近海岸的海面上修建的攔水壩。項(xiàng)目結(jié)束后,現(xiàn)場(chǎng)遺留了大量的建筑廢墟和蚌殼。設(shè)計(jì)者AdriaanGeuze利用這些廢棄物對(duì)海濱環(huán)境進(jìn)行生態(tài)修復(fù)———利用砌塊等無(wú)害的建筑廢棄物將洼地填成一片平整的高地,并在上面按照蚌殼顏色鋪上層蚌殼,形成黑白相間的帶狀和棋盤方格,使人沿著公路就能夠領(lǐng)略高地上與荷蘭特有的美術(shù)傳統(tǒng)圖案有密切聯(lián)系的黑白韻律的大地藝術(shù)作品(圖7)。設(shè)計(jì)師和生態(tài)修復(fù)專家合作設(shè)計(jì),利用蚌殼來(lái)生態(tài)修復(fù)海邊生態(tài)環(huán)境,使其成為海鳥樂(lè)園。海鳥還可以借助蚌殼的色彩來(lái)為偽裝自己:海鳥總是落在與自己羽毛顏色一致的蚌殼上。海鳥的繁衍生息使得該地區(qū)生機(jī)無(wú)限,同時(shí),貝殼間隙為先鋒草本提供基本生存條件,鳥糞還為植物的生長(zhǎng)提供了必要的養(yǎng)分。只要確定了利用廢棄物生態(tài)修復(fù)景觀環(huán)境的設(shè)計(jì)思路,廢棄物就可成為環(huán)境設(shè)計(jì)的景觀素材,使環(huán)境景觀設(shè)計(jì)擺脫了千城一面的現(xiàn)象,并能借助廢棄物藝術(shù)提升景觀的品質(zhì)。
4結(jié)論
華北地區(qū)是我國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)和文化的中心。華北平原2000年人口4.37億,占全國(guó)34.8%;GDP3.13萬(wàn)億元,占全國(guó)32.3%;農(nóng)業(yè)灌溉面積3.46億畝,占全國(guó)42%。但是,它也是我國(guó)水資源供需矛盾十分突出的地區(qū)[1-4]。海河流域多年平均水資源總量約為419億m3,人均水資源占有量?jī)H為335m3,不足全國(guó)1/6,世界的1/24。
從自然背景看,華北地區(qū)十年九旱,尤其1972、1999、2000年華北大旱,出現(xiàn)了嚴(yán)峻的缺水局面,不得不采取“棄農(nóng)、壓工、保生活”的供水措施。從人文背景看,華北地區(qū)尤其是海河流域,人類活動(dòng)強(qiáng)度之大、水資源開發(fā)利用程度之高為舉世矚目。20世紀(jì)60年代,大力開展水利工程建設(shè),開發(fā)利用地表水資源;70年代后尤其1972年大旱,流域地表水不足,開始爭(zhēng)奪地下水。90年代,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展人口的增加,水資源嚴(yán)重不足導(dǎo)致超采地下水、爭(zhēng)奪雨水。按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),合理的水資源開發(fā)利用程度一般為40%左右。然而,目前海河流域的水資源開發(fā)利用程度已經(jīng)超過(guò)了90%。高強(qiáng)度的水資源開發(fā)利用導(dǎo)致該地區(qū)水資源供需嚴(yán)重失衡。目前,海河流域河川徑流衰減十分嚴(yán)重。地下水虧空接近900億m3。現(xiàn)狀年缺水80多億m3,主要靠超采地下水和利用不合標(biāo)準(zhǔn)的廢污水來(lái)解決。
水資源的短缺不僅影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而且還導(dǎo)致華北地區(qū)尤其是海河流域嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[3]。突出表現(xiàn)在:
1.1山區(qū)來(lái)水大量減少,水資源量衰減嚴(yán)重
以首都北京市供水水源地的密云、官?gòu)d水庫(kù)為例,官?gòu)d水庫(kù)1955-1984年期間平均來(lái)水量11.3億m3,但到1985-1995年期間平均來(lái)水量已衰減到2.7億m3,僅為前者1/4。兩個(gè)時(shí)期的流域平均降水量卻相當(dāng)(407.5mm)。密云水庫(kù)來(lái)水減少的趨勢(shì)也十分嚴(yán)重,相比1960-1979年段,1980-1997年的平均來(lái)水量已減少了4億m3。山區(qū)水源地來(lái)水量的大量減少,給城市和中下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)極大的危害。
1.2地下水過(guò)量開采,部分地區(qū)已經(jīng)枯竭
到目前,華北城市化地區(qū)地下水超采嚴(yán)重,范圍已近9萬(wàn)km2,占平原面積的70%。已分別形成了以北京、石家莊、保定、邢臺(tái)、邯鄲、唐山為中心,總面積達(dá)4.1萬(wàn)km2的淺層地下水漏斗區(qū),其中1萬(wàn)km2范圍的含水層已疏干;形成了以天津、衡水、滄州、廊坊等多個(gè)城市為中心、面積達(dá)5.6萬(wàn)km2整體連片的深層地下水漏斗區(qū)。地下水枯竭直接威脅華北城市平原地區(qū)的安全用水儲(chǔ)備,同時(shí)引起嚴(yán)重的地面沉降、海水入侵,情況十分危急。
1.3河道斷流,功能喪失
目前華北地區(qū)多數(shù)中下游河道枯竭斷流,失去了地下水補(bǔ)給、輸沙、排鹽等作用。土地退化、濕地萎縮等生態(tài)問(wèn)題十分嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),總長(zhǎng)1萬(wàn)km的河長(zhǎng)中,有4000km河道干涸。海河流域內(nèi)194個(gè)萬(wàn)畝以上天然湖泊、洼淀現(xiàn)在大多已經(jīng)干涸。入海水量由20世紀(jì)50年代的年均240億m3銳減為2001年的10多億m3。海河流域的生態(tài)系統(tǒng)已由開放型向封閉型和內(nèi)陸型方向轉(zhuǎn)化,造成河口泥沙淤積和鹽分積累,河口自然生態(tài)遭到破壞,河口海洋生物大量滅絕。
1.4水污染嚴(yán)重
目前,水污染已由20年前的局部河段發(fā)展到現(xiàn)在的全流域,由下游蔓延到中上游,由城市擴(kuò)散到農(nóng)村,由地表侵入地下。據(jù)統(tǒng)計(jì),近年來(lái)海河流域的廢污水排放量每年高達(dá)60億噸。官?gòu)d水庫(kù)因水質(zhì)惡化,被迫于1997年開始退出生活供水。流域內(nèi)每年還引用20多億m3污水進(jìn)行灌溉,對(duì)淺層地下水、土壤和農(nóng)作物造成污染。
產(chǎn)生華北地區(qū)水生態(tài)環(huán)境變化有多方面原因,但核心問(wèn)題是“水”,即在自然和人類活動(dòng)作用下的華北地區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生了“不健全”的問(wèn)題。例如,華北地區(qū)持續(xù)干旱引起降水(廣義水資源量)的減少;土地利用/覆被變化正在改變“陸-氣水循環(huán)”的響應(yīng)關(guān)系;城市化過(guò)程加速了深層地下水的消耗和水污染問(wèn)題;流域中眾多的水庫(kù)、排洪工程建設(shè)改變了河流自然系統(tǒng)水循環(huán)的流路,減少了中下游地下水的補(bǔ)水與蓄水功能;社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的各種用水行為加劇了人工側(cè)支水循環(huán)中的“耗水”強(qiáng)度[17],人類活動(dòng)大量超采地下水大大降低了區(qū)域水資源的可再生性。
為了緩解華北缺水問(wèn)題,人們通過(guò)各種資源轉(zhuǎn)化技術(shù)和管理措施節(jié)水、通過(guò)跨流域調(diào)水增加本地的來(lái)水。與自然水循環(huán)系統(tǒng)相比較,現(xiàn)代水文水資源學(xué)科面對(duì)的高強(qiáng)度人類活動(dòng)作用下的“人工”側(cè)支水循環(huán)作用也愈來(lái)愈突出。因此,開展變化環(huán)境中的華北地區(qū)水循環(huán)機(jī)理研究,認(rèn)識(shí)“不健全”的水循環(huán)過(guò)程導(dǎo)致華北地區(qū)缺水、水生態(tài)環(huán)境退化的成因,提出可持續(xù)發(fā)展理念下解決華北水資源安全、改善生態(tài)環(huán)境的科學(xué)對(duì)策,是21世紀(jì)國(guó)家資源環(huán)境領(lǐng)域急待解決的重大國(guó)家需求中的水科學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題[4-6]。
3.華北水資源研究的幾點(diǎn)反思
盡管華北水資源已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)墓ぷ鳎悄壳叭A北缺水問(wèn)題還沒(méi)有真正解決,水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重。究其原因,除了華北地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口壓力大和環(huán)境發(fā)生了新的變化之外,有許多水循環(huán)與生態(tài)環(huán)境交叉的關(guān)鍵性基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題研究不夠。國(guó)家在解決華北缺水和遏制嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境退化措施和對(duì)策方面,迫切需要深層次的基礎(chǔ)研究的科學(xué)依據(jù)。這些問(wèn)題不得不引起人們的反思。
目前,華北水資源研究亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題有[16-32]:
3.1華北山區(qū)來(lái)水減少的成因問(wèn)題
近30年華北山區(qū)來(lái)水及水資源量嚴(yán)重衰減,其變化究竟是氣候影響還是人類活動(dòng)所為?華北山區(qū)人類活動(dòng)用(耗)水究竟是個(gè)什么情況?山區(qū)土地利用/覆被變化與流域水循環(huán)有什么影響關(guān)系?山區(qū)業(yè)已修建大量的水利工程和水保工程,它們究竟在山區(qū)來(lái)水大量減少的變化過(guò)程中起到什么樣的角色?如何認(rèn)識(shí)它們的作用和水源地保護(hù)的關(guān)系?這些問(wèn)題過(guò)去研究較少,其中內(nèi)在的原因和機(jī)制不太清楚。
3.2華北城市化地區(qū)水循環(huán)與地下水大漏斗問(wèn)題
以人類活動(dòng)為主要特征的華北城市化水循環(huán)機(jī)理研究十分薄弱,嚴(yán)重滯后城市化經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口流動(dòng)面臨的集中供水、水污染、地下水大漏斗等帶來(lái)的城市生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。華北地區(qū)的地下水大漏斗主要集中在城市,這無(wú)不與城市持續(xù)性超采的用水特性有關(guān)。但是,淺層地下水與深層地下水的可再生能力有很大的不同。如何認(rèn)識(shí)城市地區(qū)淺層與深層地下水的變化機(jī)制?如何認(rèn)識(shí)城市集中供水、補(bǔ)水和淺層與深層地下水的水量水質(zhì)變化以及它們之間的相互作用關(guān)系?如何合理修復(fù)城市化地區(qū)深層地下水漏斗、防止地下水污染?等是急需研究的問(wèn)題。
3.3平原農(nóng)業(yè)區(qū)大埋深條件下“土壤水-地下水”作用機(jī)理
相比80年代,目前華北平原農(nóng)業(yè)區(qū)處在與過(guò)去不同的大埋深地下水條件,土壤層水資源的作用更加突出。但是,大埋深條件下的“土壤水-地下水”作用機(jī)理以及地下水參數(shù)的變化問(wèn)題研究還比較欠缺,直接影響農(nóng)業(yè)節(jié)水和水資源評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)問(wèn)題。
3.4對(duì)華北地區(qū)水生態(tài)環(huán)境演變過(guò)程認(rèn)識(shí)不足
人類活動(dòng)包括60年代在海河流域建設(shè)的大型水利工程對(duì)華北持續(xù)干旱面臨的水生態(tài)環(huán)境退化過(guò)程究竟起到什么樣的作用?如何看待防洪、缺水和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的矛盾與統(tǒng)一的對(duì)策措施問(wèn)題,存在相當(dāng)大的爭(zhēng)議。
3.5缺乏社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過(guò)程中的“生活-生產(chǎn)-生態(tài)用水”規(guī)律研究,尤其生態(tài)需水研究比較薄弱
關(guān)鍵問(wèn)題是:華北地區(qū)現(xiàn)狀條件相適宜的節(jié)水型“生活-生產(chǎn)-生態(tài)用水”應(yīng)該是什么樣的結(jié)構(gòu)與布局?在社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過(guò)程中華北地區(qū)的“生活-生產(chǎn)-生態(tài)”的用(耗)水會(huì)將發(fā)生什么的變化?如何估算華北地區(qū)的“生活-生產(chǎn)-生態(tài)”的用(耗)水,尤其是華北地區(qū)生態(tài)需水問(wèn)題?
3.6華北地區(qū)生態(tài)環(huán)境變化的多維調(diào)控閾值與修復(fù)目標(biāo)是個(gè)新的問(wèn)題
華北缺水及其聯(lián)系的生態(tài)環(huán)境惡化已是現(xiàn)實(shí)。如何從可持續(xù)發(fā)展的高度和與水相關(guān)的生態(tài)景觀過(guò)程與格局,確定有利于地下水補(bǔ)給、控制地面沉降、防止海水入侵的地下水位、河道生態(tài)需水等多維調(diào)控閾值?如何確定適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)修復(fù)目標(biāo)?是過(guò)去沒(méi)有研究的問(wèn)題。
3.7缺乏定量描述人類活動(dòng)高強(qiáng)度作用下的流域水循環(huán)模型及綜合集成系統(tǒng)
在考慮人類活動(dòng)影響的流域水循環(huán)方面,陳家琦最先提出“人工側(cè)支水循環(huán)”問(wèn)題(陳家琦,1986),后來(lái)王浩提出“自然-人工”水循環(huán)二元模式的概念。但是,到目前為止,描述人類活動(dòng)高強(qiáng)度作用下流域分布式模型研制,仍然是一個(gè)空白。在解決區(qū)域缺水與修復(fù)生態(tài)環(huán)境的決策支持問(wèn)題方面,也缺乏將水循環(huán)變化和水生態(tài)環(huán)境演化耦合的綜合集成仿真系統(tǒng)。
3.8針對(duì)南水北調(diào)工程實(shí)施后如何合理調(diào)配“地表水-地下水-外調(diào)水”的問(wèn)題,其科學(xué)基礎(chǔ)研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。
由于供水系統(tǒng)是由當(dāng)?shù)氐牡乇硭⒌叵滤屯庹{(diào)水以及處理的回用污水等多水源組成,在地表水調(diào)節(jié)水庫(kù)不足情況下,如何合理調(diào)配各種資源,充分發(fā)揮多種水源的綜合效益,是迫切需要研究的難題。其科學(xué)問(wèn)題的難點(diǎn)是:解決華北缺水以及生態(tài)環(huán)境修復(fù)決策中合理調(diào)配的科學(xué)依據(jù)和準(zhǔn)則是什么?如何將自然科學(xué)問(wèn)題與社會(huì)科學(xué)問(wèn)題統(tǒng)一到區(qū)域可持續(xù)發(fā)展層面,提出華北地區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整等重大決策的支持?
4.問(wèn)題與挑戰(zhàn)
從華北地區(qū)水資源安全問(wèn)題的國(guó)家需求的水循環(huán)基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題看,最為突出的挑戰(zhàn)有下列幾個(gè)方面:
4.1流域水循環(huán)及生態(tài)環(huán)境變化中的人為影響因素的確定與量化方法
華北地區(qū)人口密度大,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)。1980年以來(lái)華北地區(qū)的流域產(chǎn)流和地下水補(bǔ)給條件發(fā)生了明顯變化,導(dǎo)致了華北山區(qū)徑流明顯減少、城市化地區(qū)地下水大漏斗問(wèn)題嚴(yán)重、區(qū)域水資源評(píng)價(jià)還原估算等困難。這些變化的原因是什么?如何識(shí)別流域水循環(huán)中人工側(cè)支水循環(huán)的貢獻(xiàn),科學(xué)估算水資源量?如何量化華北地區(qū)水生態(tài)環(huán)境變化中的人類活動(dòng)的貢獻(xiàn),剖析近五十年海河流域生態(tài)環(huán)境的演變過(guò)程?是揭示海河流域生態(tài)環(huán)境惡化根本原因的關(guān)鍵。
4.2華北地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型中的用水規(guī)律
由于華北地區(qū)特殊的地位和水資源限制矛盾,其用水結(jié)構(gòu)正在不斷發(fā)生變化。在經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中華北地區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)將面臨重組與優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式新的格局挑戰(zhàn)。因此,社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過(guò)程中華北地區(qū)的“生活-生產(chǎn)-生態(tài)”的用水變化規(guī)律尤其是生態(tài)需水量估算,成為關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題。這需要借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家經(jīng)驗(yàn),開展經(jīng)濟(jì)學(xué)、地理學(xué)、生態(tài)學(xué)與水資源的交叉研究。
4.3流域水循環(huán)與生態(tài)環(huán)境變化的耦合機(jī)理
華北地區(qū)缺水問(wèn)題與目前生態(tài)環(huán)境惡化有直接的關(guān)系,涉及到地理、水文、社會(huì)經(jīng)濟(jì)多個(gè)方面。如何將高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響的流域水循環(huán)變化過(guò)程與所制約的水生態(tài)環(huán)境變化過(guò)程實(shí)質(zhì)地聯(lián)系?它們的耦合機(jī)制是什么?如何建立高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響下的流域水文-生態(tài)模型,定量復(fù)演變化環(huán)境中的流域水循環(huán)過(guò)程以及水文-生態(tài)變化過(guò)程?是擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
4.4可持續(xù)發(fā)展與地區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的“節(jié)水-調(diào)水-用水”效益配置
南水北調(diào)工程實(shí)施后,如何合理調(diào)配各種資源,充分發(fā)揮多種水源的綜合效益,是問(wèn)題的關(guān)鍵。目前,在多水源如何配置的效益評(píng)價(jià)問(wèn)題上有相當(dāng)多的爭(zhēng)議。焦點(diǎn)是:如何確定華北地區(qū)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在生態(tài)系統(tǒng)中的地位?如何協(xié)調(diào)華北地區(qū)缺水背景下,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和修復(fù)生態(tài)環(huán)境之間的用水矛盾問(wèn)題?如何通過(guò)華北地區(qū)用水大戶的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整提高農(nóng)業(yè)用水的效益?因此,從可持續(xù)發(fā)展基本準(zhǔn)則出發(fā),在前面四個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題(流域水循環(huán)、生態(tài)演化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水以及它們綜合集成的系統(tǒng)規(guī)律)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究華北地區(qū)未來(lái)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的“節(jié)水-調(diào)水-用水”配置的綜合效益,是解決國(guó)家需求應(yīng)用問(wèn)題的關(guān)鍵。
5.展望
長(zhǎng)期以來(lái),華北地區(qū)高強(qiáng)度的人類活動(dòng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間總是存在不可避免的沖突和矛盾,尤其是近50年來(lái)。有否二者共享的協(xié)調(diào)途徑呢?從宏觀的戰(zhàn)略方面,可持續(xù)發(fā)展的理念為解決這對(duì)矛盾提供了準(zhǔn)則。生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的價(jià)值觀為構(gòu)建有利于華北地區(qū)自身環(huán)境的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,提供了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展模式的可能。為了真正解決華北缺水問(wèn)題,提出有效的環(huán)境修復(fù)對(duì)策,除了要有新的思路之外,重視日趨嚴(yán)重水的問(wèn)題的科學(xué)基礎(chǔ)研究和針對(duì)國(guó)家重大需求的應(yīng)用研究十分重要。
在未來(lái)的十年內(nèi),華北水資源已經(jīng)與水相關(guān)的生態(tài)環(huán)境修復(fù)研究,可望在水循環(huán)基礎(chǔ)研究、水生態(tài)環(huán)境演變及社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水研究,和綜合集成模擬、調(diào)控與修復(fù)對(duì)策研究三個(gè)層面上有所進(jìn)展,系統(tǒng)關(guān)系如圖1所示意。
水循環(huán)基礎(chǔ)層面上,將會(huì)注重于:
(1)華北地區(qū)干旱及生態(tài)演變的氣候背景研究
(2)華北典型山區(qū)徑流變化及環(huán)境影響的水循環(huán)機(jī)理研究
(3)華北典型城市地區(qū)水環(huán)境變化與地下水可再生性研究
(4)華北典型平原農(nóng)業(yè)區(qū)環(huán)境變化及水循環(huán)機(jī)理研究
(5)變化環(huán)境中的流域水循環(huán)及分布式模型研究。
在水生態(tài)環(huán)境演變及社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水層面上,將會(huì)注重于:
(1)華北地區(qū)現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的形成過(guò)程與演變機(jī)理研究
(2)華北地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型下用水規(guī)律研究和華北地區(qū)生態(tài)變化的安全閾值與修復(fù)目標(biāo)研究。
在水資源安全和生態(tài)環(huán)境修復(fù)對(duì)策層面上,將會(huì)針對(duì)南水北調(diào)重大工程和北方節(jié)水問(wèn)題,注重于:
(1)水-生態(tài)-社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)綜合集成研究
周啟星,1963年5月23日出生于浙江,現(xiàn)任南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng),教授,博士生導(dǎo)師。他在環(huán)境學(xué)科領(lǐng)域孜孜不倦、忘我工作,建樹頗豐。作為我國(guó)環(huán)境學(xué)科的“領(lǐng)頭羊”之一,周啟星教授始終站在環(huán)境學(xué)科的制高點(diǎn)和學(xué)術(shù)前沿,提出了一個(gè)又一個(gè)科學(xué)問(wèn)題,解決了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題,尤其對(duì)陸生生態(tài)毒理學(xué)有著深邃獨(dú)特的造詣,不僅大大豐富了生態(tài)毒理學(xué)的理論,更為我國(guó)的環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。
生態(tài)毒理學(xué)是研究外源化學(xué)、物理和生物因素對(duì)生物體和環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的損害效應(yīng)及其機(jī)理,以及預(yù)防、救治或改善措施的綜合性學(xué)科,是環(huán)境基準(zhǔn)研究和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制定與修訂的基礎(chǔ),是實(shí)施污染控制的工具。因此,它實(shí)際上是“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略的一種技術(shù)支撐。幾乎所有在1980年代歐美各國(guó)出臺(tái)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與管理方法中都需要生態(tài)毒理技術(shù),如土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定與修訂,水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定與修訂,化學(xué)品和排放物的安全性評(píng)價(jià),產(chǎn)品生物降解能力測(cè)試,生物技術(shù)產(chǎn)品的管理,污染治理與修復(fù)的效果評(píng)估等,都需要生態(tài)毒理學(xué)參與并起著關(guān)鍵的技術(shù)支撐作用。當(dāng)前,面對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境復(fù)合污染的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、新物質(zhì)與新型材料(如納米材料)以及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品等的生物安全性與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、中醫(yī)藥產(chǎn)品毒性評(píng)估等新問(wèn)題時(shí),毫無(wú)例外地需要生態(tài)毒理學(xué)知識(shí)和技術(shù)作為支撐。因此,有必要做好生態(tài)毒理學(xué)學(xué)科發(fā)展與建設(shè)的頂層設(shè)計(jì),給予生態(tài)毒理學(xué)學(xué)科及其應(yīng)用更準(zhǔn)確的定位。
周啟星教授對(duì)生態(tài)毒理學(xué)理論的最大貢獻(xiàn),是他總結(jié)、歸納并提出了生態(tài)毒理學(xué)的五大基本原理:1、環(huán)境毒物的劑量一效應(yīng)關(guān)系原理;2、環(huán)境毒物的結(jié)構(gòu)一活性相關(guān)原理;3、毒理作用的多層次效應(yīng)原理;4、毒理生態(tài)動(dòng)力學(xué)原理5、環(huán)境毒物的生態(tài)適應(yīng)性原理。這五大基本原理的提出,對(duì)于深化生態(tài)毒理學(xué)研究以及在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的多層次應(yīng)用,產(chǎn)生了積極而廣泛的學(xué)術(shù)影響。他還豐富和發(fā)展了生態(tài)毒理學(xué)的學(xué)科體系,指出:生態(tài)毒理學(xué)的基本分支學(xué)科是理論生態(tài)毒理學(xué)、實(shí)驗(yàn)生態(tài)毒理學(xué)和應(yīng)用生態(tài)毒理學(xué),理論生態(tài)毒理學(xué)涉及大氣生態(tài)毒理學(xué)、水生生態(tài)毒理學(xué)、陸生生態(tài)毒理學(xué),植物生態(tài)毒理學(xué)、動(dòng)物生態(tài)毒理學(xué)、微生物生態(tài)毒理學(xué)、分子生態(tài)毒理學(xué)等則歸屬實(shí)驗(yàn)生態(tài)毒理學(xué),工業(yè)生態(tài)毒理學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)毒理學(xué)、礦區(qū)生態(tài)毒理學(xué)、城鎮(zhèn)生態(tài)毒理學(xué)以及軍事生態(tài)毒理學(xué)等應(yīng)該屬于應(yīng)用生態(tài)毒理學(xué)的組成范疇。
他對(duì)陸生生態(tài)毒理學(xué)有著系統(tǒng)而高深的研究,并取得了多項(xiàng)具有明顯創(chuàng)新意義的成果。首先是,他通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究,闡明并揭示了復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)與污染物之間的復(fù)雜關(guān)系:復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)不僅僅只與污染物或污染元素本身的化學(xué)性質(zhì)有關(guān),更為重要的是,取決于其存在的水平及其濃度組合關(guān)系;與生物種類或生態(tài)系統(tǒng)類型有關(guān);還與作用的生物部位有關(guān)。他首次提出并證實(shí)了復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)是矢量而不是標(biāo)量,復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)賦予了作用的方向和反應(yīng)的模式。他對(duì)復(fù)合污染有著深刻的理解,指出:復(fù)合污染的基本內(nèi)涵:1、一種以上的污染物同時(shí)或先后進(jìn)入同一環(huán)境介質(zhì)或生態(tài)系統(tǒng)同一分室2、污染物之間、污染物與生物體之間發(fā)生交互作用;3、經(jīng)歷化學(xué)、物理化學(xué)過(guò)程、生理生化過(guò)程和生物體發(fā)生中毒過(guò)程或解毒適應(yīng)過(guò)程等三個(gè)階段4、產(chǎn)生抑制、促進(jìn)或獨(dú)立效應(yīng)。特別是他通過(guò)實(shí)驗(yàn)修正了教科書中一直沿用的“協(xié)同作用”和“拮抗作用”原有定義中不完整甚至錯(cuò)誤的提法,認(rèn)為當(dāng)總效應(yīng)大于單獨(dú)作用時(shí)效應(yīng)總和,常常出現(xiàn)多種反應(yīng)模式,至少包括正向促進(jìn)/逆向促進(jìn)、正向促進(jìn)/逆向抑制、正向抑制/逆向促進(jìn)等三大類作用情形,其中,只有正/逆促進(jìn)可謂嚴(yán)格意義上的“協(xié)同作用”;同樣,盡管總效應(yīng)小于單獨(dú)作用時(shí)效應(yīng)總和,通常也出現(xiàn)3種反應(yīng)模式,其中只有1種作用情形可謂嚴(yán)格的“拮抗作用”。他還在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上歸納出“互作態(tài)”的新概念并賦予定量化內(nèi)涵與定義;發(fā)現(xiàn)復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)不僅存在“危害延時(shí)”現(xiàn)象,而且存在“危害增時(shí)”作用,即復(fù)合污染可導(dǎo)致某些污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的作用、危害時(shí)間延長(zhǎng)。
周啟星教授還把生態(tài)毒理學(xué)原理和研究成果運(yùn)用到土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)的研究中。早在1987年,他就提出了一整套土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)研究與推導(dǎo)的方法,包括:生物生態(tài)效應(yīng)方法、土壤環(huán)境背景值方法和食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)反推法。他用了整整四年時(shí)間,在基于土壤環(huán)境背景值研究成果基礎(chǔ)上,在考慮作物生態(tài)效應(yīng)后,提出了中國(guó)土壤鎘、汞、鉛、砷和鋅等重金屬的環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值,為我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GBl5618-1995)的建立、制定和頒布提供了科學(xué)依據(jù),并做了大量實(shí)際工作。為了使獲得的土壤環(huán)境基準(zhǔn)更為反映環(huán)境污染實(shí)際,還開展了農(nóng)業(yè)環(huán)境復(fù)合污染條件下相關(guān)的土壤質(zhì)量基準(zhǔn)研究,推導(dǎo)、提出了復(fù)合污染條件下重金屬污染物、典型有機(jī)污染物的土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值。近年來(lái),周啟星教授還對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)土壤中新型農(nóng)藥、抗生素和多溴聯(lián)苯醚等典型新型有機(jī)污染物的環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究,掌握了第一手資料。
鑒于我國(guó)土壤重金屬和有機(jī)污染日益嚴(yán)重以及場(chǎng)地污染大量存在的情況下,周啟星教授在我國(guó)率先提出并開展了污染土壤修復(fù)基準(zhǔn)的系統(tǒng)研究,并成為我國(guó)這一研究領(lǐng)域的開拓者。2003年以來(lái),他在我國(guó)首次提出了開展污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)建立的方法體系研究的設(shè)想。他多次呼吁在我國(guó)建立污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn),以填補(bǔ)我國(guó)這一領(lǐng)域的空白。特別是,他再次運(yùn)用生態(tài)毒理學(xué)原理和研究成果,推導(dǎo)、提出了我國(guó)污染土壤中一些典型污染物的修復(fù)基準(zhǔn)的建議。為我國(guó)今后建立污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
至今,周啟星教授成功組織了多次與生態(tài)毒理學(xué)及其應(yīng)用相關(guān)的國(guó)際、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議,包括首屆污染生態(tài)化學(xué)與生態(tài)過(guò)程國(guó)際會(huì)議、第二屆污染生態(tài)學(xué)國(guó)際會(huì)議、首屆土壤環(huán)境基準(zhǔn)國(guó)際研討會(huì)、多次全國(guó)污染生態(tài)學(xué)大會(huì)以及中國(guó)科學(xué)院污染環(huán)境修復(fù)基準(zhǔn)研究學(xué)術(shù)研討會(huì)等學(xué)術(shù)會(huì)議。還作為執(zhí)行主席之一,成功組織了“污染土壤修復(fù)與生態(tài)安全”第212次香山科學(xué)會(huì)議。特別是,作為主要建議人,他還提出了“東北老工業(yè)基地環(huán)境污染形成機(jī)理與生態(tài)修復(fù)”和“環(huán)渤海地區(qū)復(fù)合污染、生態(tài)退化及其控制原理”的973項(xiàng)目建議,并得到認(rèn)可和有關(guān)方面批準(zhǔn),這對(duì)于我國(guó)這兩個(gè)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展最為關(guān)鍵地區(qū)的生態(tài)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞:生態(tài)系統(tǒng);水土保持;修復(fù)
中圖分類號(hào):S891+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
0 引言
城市水環(huán)境是城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分, 也是市民休閑娛樂(lè)、維護(hù)城市生態(tài)平衡的重要手段。但是隨著城市快速化發(fā)展,我國(guó)城市水環(huán)境的污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,一些不法企業(yè)和不正確的生活習(xí)慣,導(dǎo)致城市當(dāng)中的一些湖泊、河流失去了生態(tài)調(diào)節(jié)功能,給城市環(huán)境發(fā)展帶來(lái)了很大的負(fù)面影響,也影響了城市居民生活條件的提高。國(guó)家對(duì)水問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不斷深化,采取了一系列正確的方針和對(duì)策措施。幾年來(lái),治水理論有新的發(fā)展,治水實(shí)踐發(fā)生了深刻變化。現(xiàn)就有關(guān)水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)方面談?wù)勎业目捶ā?/p>
1 堅(jiān)持人與自然和諧相處
生態(tài)系統(tǒng)是由一切生物群落及其生存環(huán)境共同組成的一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)。水是生物群落生命的載體,又是能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的介質(zhì)。在滿足人們對(duì)水的各種不同需求的同時(shí),水利工程還應(yīng)滿足水域生態(tài)系統(tǒng)完整性、依存性的要求,恢復(fù)與建設(shè)潔凈的水環(huán)境,實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。
我們?cè)诤荛L(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和水資源的開發(fā)利用方面的人與自然的和諧共處重視不夠。對(duì)水資源的無(wú)節(jié)制開發(fā)利用,導(dǎo)致江河斷流、地下水超采、地面下沉;過(guò)度圍湖造地,侵占河道,降低了河湖的調(diào)蓄能力和行洪能力,加劇了洪水災(zāi)害;不注意生態(tài)保護(hù),亂砍濫伐,造成水土流失嚴(yán)重,江河湖庫(kù)淤積。近年來(lái),按照可持續(xù)發(fā)展的要求,把堅(jiān)持人與自然和諧共處作為治水思路調(diào)整的重要內(nèi)容提了出來(lái)。人類既要適當(dāng)控制洪水,改造自然,又必須主動(dòng)適應(yīng)洪水,協(xié)調(diào)人與洪水的關(guān)系,這樣才能保證可持續(xù)發(fā)展。因此要約束人類自身的各種不顧后果、破壞生態(tài)環(huán)境和過(guò)度開發(fā)利用土地的行為,從無(wú)序、無(wú)節(jié)制地與洪水爭(zhēng)地轉(zhuǎn)變?yōu)橛行颉⒖沙掷m(xù)地與洪水協(xié)調(diào)共處。認(rèn)識(shí)到生態(tài)環(huán)境用水的重要作用,提出水資源的開發(fā)利用既要滿足經(jīng)濟(jì)用水、生活用水的需要,也要充分考慮生態(tài)用水、環(huán)境用水。
2 堅(jiān)持合理開發(fā)水資源,強(qiáng)化水資源節(jié)約、保護(hù)、配置工作
隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展和人民群眾的生活質(zhì)量的不斷提高,人們對(duì)生活用水不再僅僅要求滿足于飲用水,對(duì)用水的綜合欲望顯著增加。同時(shí),為了提高人們的生活水平,畜牧養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品深加工業(yè)也隨之發(fā)展,加大了用水量,原有水源滿足不了現(xiàn)狀要求。水資源短缺的矛盾越來(lái)越突出地暴露出來(lái),干旱缺水、水土流失和夏秋季節(jié)的內(nèi)澇,突出問(wèn)題是干旱缺水。水資源承載能力問(wèn)題正是在這種背景下提
了出來(lái),并賦予了越來(lái)越豐富的內(nèi)涵。
首先,搞清楚水資源承載能力,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康發(fā)展的前提。水資源承載能力是指在一定的流域或區(qū)域內(nèi),其擁有的水資源能夠持續(xù)支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模并維系良好的生態(tài)系統(tǒng)的能力。如果經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展在水資源承載能力以內(nèi),就有可能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展;如果經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展超出了水資源承載能力,就會(huì)失去必要的物質(zhì)基礎(chǔ),就會(huì)造成生態(tài)的破壞,發(fā)展就是不可持續(xù)的。
其次,必須看到水資源的承載能力是可以提高的。對(duì)水資源進(jìn)行合理開發(fā)、高效利用、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護(hù)和綜合治理,可以大大提高水資源的承載能力。為此,提出了一系列帶有方向性的對(duì)策措施。
3 增強(qiáng)公眾的水生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)意識(shí)
不斷增強(qiáng)各級(jí)干部和廣大群眾的環(huán)境意識(shí)、生態(tài)理念和法制觀念。列入工作計(jì)劃,大張旗鼓地宣傳生態(tài)保護(hù)工作的方針政策和法律法規(guī),及時(shí)報(bào)道和表?yè)P(yáng)先進(jìn)典型。
各級(jí)教育、宣傳、勞動(dòng)及其它有關(guān)職能部門要重視生態(tài)系統(tǒng)方面知識(shí)教育、培訓(xùn),面向社會(huì)、面向基層,讓可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略深入人心,把生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)建設(shè)變成全體公民的自覺(jué)行動(dòng)。鼓勵(lì)公眾參與生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)建設(shè)。堅(jiān)持專門隊(duì)伍和群眾參與相結(jié)合的工作思路,積極發(fā)動(dòng)、組織和引導(dǎo)人民群眾參與環(huán)保工作,形成做好生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)的廣泛群眾基礎(chǔ)。建立和完善公眾參與制度,涉及群眾利益的規(guī)劃、決策和項(xiàng)目應(yīng)充分聽(tīng)取群眾的意見(jiàn)。切實(shí)維護(hù)人民群眾的合法權(quán)益,繼續(xù)實(shí)行有獎(jiǎng)舉報(bào)制度,積極探索調(diào)動(dòng)群眾參與生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)的機(jī)制。
4 做好保護(hù)與修復(fù)工作的幾點(diǎn)建議
4.1 充分重視水在生態(tài)建設(shè)中的作用
水是生態(tài)建設(shè)的首要制約因素,生態(tài)修復(fù)怎樣才能持久進(jìn)行?經(jīng)濟(jì)社會(huì)如何持續(xù)發(fā)展?所有這些問(wèn)題的解決根本在于搞好水利水保等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。重視水利水保基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),優(yōu)化配置、合理開發(fā)、有效利用水資源,協(xié)調(diào)好生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水。搞好水資源的利用是實(shí)施生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵和保證,立足當(dāng)前,著眼長(zhǎng)遠(yuǎn),把生態(tài)修復(fù)這一新思路、新舉措落到實(shí)處。
4.2 明確思路,扎實(shí)推進(jìn)水生態(tài)修復(fù)工作
制定出水生態(tài)修復(fù)規(guī)劃。抓好試點(diǎn),逐步推進(jìn)。水生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)全新的工作,在不同的區(qū)域,水生態(tài)修復(fù)的建設(shè)內(nèi)容各異。因此,要在試點(diǎn)的基礎(chǔ)上,總結(jié)不同地區(qū)、不同自然地理和經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件、不同水土流失類型區(qū),實(shí)現(xiàn)生態(tài)自我修復(fù)的措施、效果和有效途徑,為大范圍開展水態(tài)自我修復(fù)工作積累經(jīng)驗(yàn)。要貫徹落實(shí)新的治水思路,實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程,加快水土流失治理。建議在試點(diǎn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)生態(tài)修復(fù)經(jīng)驗(yàn),擴(kuò)大范圍,大力推廣。
4.3 因地制宜、綜合治理
水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)是通過(guò)一系列工程與非工程措施改善被破壞的水生態(tài)環(huán)境,使河流水體生態(tài)功能得以恢復(fù)。包括河道生態(tài)修復(fù)、濕地生態(tài)修復(fù)以及其他水域生態(tài)修復(fù)。
①河道生態(tài)修復(fù)主要包括河道特征、植物護(hù)坡、水生植物耐污凈污等修復(fù),恢復(fù)河道自然生態(tài)功能。
②濕地一般是指低于地面的低洼區(qū),有儲(chǔ)蓄徑流、改善小氣候、除毒凈污的生態(tài)功能,也是水生動(dòng)植物生長(zhǎng)棲息的場(chǎng)所。然而由于人類活動(dòng)影響,導(dǎo)致湖蕩濕地面積日趨減少且淤積嚴(yán)重,水污染的影響使水體富營(yíng)養(yǎng)化加劇,加之外來(lái)物種的侵襲,致使?jié)竦厮蛩荽罅糠敝常瑖?yán)重影響水生生物的正常繁衍,水生態(tài)平衡受到不同程度的破壞,湖蕩濕地功能喪失殆盡。可通過(guò)建立濕地保護(hù)區(qū)和濕地公園等濕地保護(hù)措施來(lái)保護(hù)濕地生態(tài),保護(hù)生物多樣性。
③除河道、濕地外還存在一些小型水體,如公園、水塘、居住區(qū)景觀水體等。目前這些水體周邊垃圾成堆、水面泡沫漂浮、藻類滋生,嚴(yán)重影響市容景觀品位。為使這類水體的生態(tài)功能得以修復(fù),改善人居環(huán)境,一方面:通過(guò)控制污染源、嚴(yán)禁廢污水進(jìn)入;采用曝氣設(shè)施、人工水車、噴泉等增加水中溶解氧濃度凈化水質(zhì);人工打撈或藥物除藻和清淤等工程措施。另一方面:通過(guò)宣傳發(fā)動(dòng),增強(qiáng)居民的環(huán)境保護(hù)意識(shí),使得人人珍愛(ài)“碧水、藍(lán)天”。
4.4 突出重點(diǎn),加大生態(tài)環(huán)境綜合整治力度
做好水污染防治和“兩控區(qū)”污染防治工作。要把水環(huán)境治理作為重中之重。實(shí)行污染物總量控制管理。深入開展各流域水環(huán)境綜合整治,確保飲用水源安全。在農(nóng)業(yè)上:降低農(nóng)藥和化肥的使用量,利用生物工程開展農(nóng)林病蟲害的綜合防治,對(duì)畜禽養(yǎng)殖業(yè)實(shí)行舍飼管理,減少對(duì)地表水和地下水的污染。在生活上:建立城鎮(zhèn)污水集中處理制度,設(shè)立污水處理設(shè)備,推廣綠色產(chǎn)品,實(shí)行綠色消費(fèi),清除白色污染。在生產(chǎn)上:嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)管理制度,推行使用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝,降耗節(jié)水節(jié)能,降低生產(chǎn)成本,減少污染物排放,并做到污染物達(dá)標(biāo)排放。
生態(tài)理論 生態(tài)農(nóng)業(yè) 生態(tài)園林論文 生態(tài)文明 生態(tài)安全論文 生態(tài)環(huán)境 生態(tài)旅游論文 生態(tài)旅游 生態(tài)園林 生態(tài)學(xué)論文 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀