全 文 :第L8卷第5期
1 9 9 8年 9月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA s1NlCA
V0ll18,No.5
Se口.. 1998
受损水域生态系统恢复与重建研究
‘ 许木启 黄玉瑶
(中画 写 磊 研究所—jl曩 ’ 百丽8o) l 7/
■■ 生态系统受到人为因素干扰和损害的后果己成为目前垒球面临的日益突出的重大问题和人类社会共
同关注的焦点.因而受损害生态系统的恢复与重建理论研究与技术应用]靠加受到^仃丁的重视.生态学理论在
恢复与重建工作中应该而且可以发挥董要作用并且在实践过程中将得到检验和进一步发腱.
舟绍恢复生态学的定义,阐述恢复生态学研究的层扶,对象与目标-强调丁开展恢复生态学的研究镌謦
加强和健连相关新兴学科、边缘和交叉学科的联系、渗透和发晨.对国内外在受损害水域生态系统恢复与重
建的研究概况和发展趋势进行丁综述和展望.同时重点分析和讨论丁我国内陆水体环境质量现状及其主要
影响因素.在此基础上.根据我国的具体国情和内陆水悻的环境特点.提出了开展受损害水域生态系统恢复
与重建工作的基本指导思想和原则,研究内容与方法、技术策略与造径等措施和建议。
关■调 水生生态系统,损害.生态恢复.
RESToRATIoN AND REESTABLISHM ENT oF THE
DAM AGED ECoSYSTEM oF INLAND W ATERS
XuM uqi Huang Yuyao
( Ⅱ “ nrzoology-Acad~ ic Sinla.B~fing,100080-China)
Abstract Damage of natural environment due to anthropogen~ effects and its conse—
quence are increasingly becoming outstanding problems in the world.Rehabilitation and
restoration of the damaged ecosystem have received much attention of human society at
present.Restoration ecology represents an emerging synthesis of ecological theories and a1.
1ows for the testing of ecological theories.
This paper gives a definition of restoration ecology,introduces its contents and objec—
tives of research.It summarizes the investigations on ecok’gical restoration of aquatic e—
cosystem and looks into the prospects for the developing trend of restoration ecology.Also
it makes focal points to discuss the current situation and mainly affecting factors of the in.
1and waters in China.
On the basis of the characte ristics of inland waters and the conditions of China.several
key objects of study and comprehensively technical approaches have been put forward to
reestablish and restorate the damaged aquatic ecosystem.
* 中国科学院“九五 重点资助项 目(kz959-s1.110)。
收稿日期l1996-08-24.修改稿收到 日期,1997-05 20。
, ,
一—
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生 态 学 报 18卷
Key words{ aqaatic ecosystem,damage,ecological restoration.
生态系统的相对穗定墨人类穗以生存与发展的必要条件.维护与保持生态平衡。促连生卷系统的良性
循环和健康发展,是关系列人类前途和命运的重大课题。
自然生态系统是在长期的历史发展中形成的。组成一十生态系统的生龠系统和非生命系统的各种困
肃之间是相互协调的,从而形成一十完整的生态单元。从外部加进或减少其中某一重要环节,使物质和艟
量的输入与输出发生改变,或超出它本身的自动调节艟力,就可能使生态系统的微妙精巧平衡遭到破坏而
引起严重的后果。
本世纪以来.特别是近 20a来,随着科技的进步和社台生产力的提高,人类创造了前所未有的均质财
富,加速推进了文明发展的进程 于此同时,人类正以前所未有的规模和强度髟晌环境,损害和改变自然生
忽系统,使垒球生命支持系统的持续性受到严重的威协。这主要体现在人们在寻求发展经侪和开发享用自
辅资源的同时·采取短视行为,忽规了生态系统的支持能力,一方面对有限的自然资源进行掠夺性的开采,
异一方面又将生产挝程的副产品(污染物)大量排放到自然环境中,使许多原车健康或一些本来就十分脆
弱的生态系统急剧退化和受损,其中包括江河湖海污染严重、土地荒澳化、水土荒失、森林面积减少,植被
确坏、生物多样性丧失等等一系列生态灾难(ecological disaster),致使自然生态系统的健康或它的完整性
(imtegrity)受到越来越大的损害。困此,恢复和重建受损害的生态系统是摆在垒社会面前的紧迫任务,同时
也眙生态学理论的实践和发展提出了新的挑战。在这种背景条件下,8O年代发展起来的恢复生态学
(restoration ecology)丰富了现代生态学的研究内容并且注入了新的活力_1叫]。一方面,生态恢 复(ecologi—
cal restoration)研究为识剐生态学概念的发展提供了强有l力的工具,另方面,恢复生态学为建立理论和应
甩生态学寿i的镊域提供了机会 。 。开展生态恢复工作不仅为解决目前日益严重的生态系统退化受掼同
题所需要,而且也是从事生态学基础研兜的一项关键技术并且是最终检验生态学理论的终极检验(uhi—
mate test)和酸性检验(acid test) 。 。
Cairns等将生态恢复的概念定义为:恢复被损害生态系统到接近于它受干扰前的自然状况的管理与
操作过程,即重建该系统干扰前的结构与功能及有关的物理、化学和生物学特征“-卜u]。生态恢复概念的形
成和提出,有着应用生态学背景,因此,嵌复生态学既是理论科学又是应用科学。在一定意义上它又是一门
生雀工程学(ecological engineering)或者生物技术学(biotechnology),还有的学者根据这一学科的特点.称
之为 综合生态学”(synthetic ecology)或者生态综合(ecological synthesis),这是目为它的研究对象是那些
在目然灾变和人类活动干扰压力条件下受到破坏的自然生态系统的恢复和重建问题,其恢复和重建过程
是由人工设计控制的,在生态系统层次上进行的十分复杂的综合过程 叫 ”]。因此.生态恢复的研究和实
践不仅能推动传统生态学(个体生态学、种群生态学和群落生态学等)和现代生态学(景观生态学、保护生
态学和生态系统生态学等)的深入和创新,而且能加强和促进边缘和交叉学科(生物学、环境科学、湖沼学、
地理学、地质学、工程学漕 济学、管理学等)的联系渗透和发展“ 。
淡水生态系统由江河、湖泊、湿地、水库、池塘等内砖特定水域组成。有许多学者将淡水生态系统与陆
地韭态系统和海洋生态系坑并列为地球上的三大生态系统。作为生物圈的一个重要环节,淡水生态系统在
连接砖地和海洋生态系统,进行物质循环和能量流动及调节垒球气候中发挥着特殊作用。淡水资霭【是人类
生存的基本要紊。内陆水体不仅是人类生活与生产用水的主要来源,而且在渔业、航运、水利灌溉、发电、旅
游和净化污染物质等方面给人类带来诸多利益
目前垒世界的水域生态系统正在受到严重地改变和损害,这种变化和破坏的程度显然大于历史上任
何时期,而且受到损害的速率远远大于其自身的及人工的修复速率 。水生环境的破坏必然会导致水生赍
源莳损耗。这种破坏和损耗主要是由于人们对水生资源的管理和利用缺乏科学的认识而进行的随意开采
和人为毁坏造成的。目此,延缓以至阻止水域生态系统受损进程.保持淡水资源持续健康发展已成为当今
社会关注的焦点。在这方面,恢复生态学应该而且可以发挥重要的作用。假如没有对水域生态系统的恢复
和重建计划充满激情并采取积极有效的行动,那么膨胀的人口及对水生环境不断产生的压力将来肯定会
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5期 许木启等’:受损水域生态系统恢复与重建研究 549
降低人类目前和下一代的生活质量。为此,本文对国内外受掼水域生态系统的恢复与重建工作进展及任务
作一简要的叙述和讨论。
1 国内外研究概况与发展盖势
本世纪 6o年代 来,减缓和防止自然生态系统的退化萎缩,恢复重建受到损害的生态系统.越来越受
到国际社会的广泛关注和重枧。联合国科教文组甥“人与生物圈计划(MAB) 的中心议题与宗旨.就是运用
生态学的方法.研究人与环境的相互关系,特别是人类活动对生态系统的影响,以及在人类髟响下资源的
管理、利用与恢复 -。
早在 1975年 3月,在美国弗吉尼亚工学院(Virginia Polytechnic Institute and State University)召开了
首次题为 受掼生态系统的恢复”的国际会议。与会专家们专门讨论了受掼生态系统的恢复和重建的许多
重要的生态学同题,深入探讨了生奋恢复过程中的原理、概念和特征,提出了对加速生态系统恢复和重建
的初步设想、规划和展望_1 。
近十多年来,恢复生态学引起日益广泛重视并得到迅速发展。1984年 1O月在美国麦迫逊举行的恢复
生态学学术研讨会上,来自美国和加拿大的300位生态学家向会议提供了H篇有关生态恢复的正式报
告。1989年 9月在意大利 Siena举行的第 5次欧洲生态学研讨会上把生态系统的恢复作为本次会议讨论的
主要议题之一。1994年 8月在英国曼彻斯特举行的。第六届国际生态学大会 上,代表们就包括恢复生态在
内的 15类现代生态学议题进行了广泛的学术交流。根据三大生态学期刊:Ecology,Oecologia.Oikos在
198741991年期闻发表的论文中概念出现的频率和英国生态学会对会员的调查对生态学概念受重视的程
度排序来分析,生态恢复被排列为最受重视的生态学概念之一”q 。Lubchenko等[“31991年提出加速恢
复生态学的研究作为当代十大生态学研究课题。美国生态学会的《持续生物圈刨议t一项生态学研究议程》
和国际生态协会的t持续的生物圈:全球紧迫号令}以及 1992年 6月在巴西里约热内卢召开的联合圄环境
与发展会议通过的(21世纪议程》,其横心内容和思想是旨在评价、减步、阻止、保护和修复全球生态系统的
退化和损害,生境的改变、破碎和毁坏,促进自然资源的合理利用和可持续发展[n叫 。
在水域环境保护特别在受损水域生态系统的恢复和重建方面.美国政府及有关部门引起了足够的重
视·给予了极大的支持,做出了巨大的努力,取得了明显的效果。美国研究受损害湖泊的恢复计划主要是由
联邦政府环境保护局 EPA的 Clean Lake Progzam(CLP)组织实施 从 1975年开始,通过国会拨款支持
CLP实行全国性的湖泊清洁计划t要求所有的点源污染都要按照 1972年公布的清洁水法进行处理以控棚
污水的排放。从 1975年到1978年,联邦政府拨款 3500万美元作为支持湖泊恢复的研究工作和技术发展.
包括湖泊营养状况分类研究.恢复计划实施的可行性研究及恢复项目实麓的反应评价等 在 197641980
年财政年度里 ·6000多万美元用在了湖泊分类和恢复项 目的实麓上。在 198141985年的财政年度里,国会
又增加了3300万美元的拨教作为EPA湖泊恢复计划的预算 从 1975年至 1985年 10a阗.CLP的 313个
研究项目(分布在 47个州)得到政府资助。1991年美国国会再次为CLP拨款 800万美元作为少数几个湖
泊恢复计划的启动和维持经费口]。此外.生态恢复已成为国家努力的一个完整部分,政府其他各部门也为
水域生态系统的恢复积极努力.相互配合 1988年初,水科学和技术部(WSTB)讨论了这种可能性,即由国
家研究委员会(NRC)汇编有关在水域生态系统恢复方面科学和技术方面的文献 .这些综述性报告既包括
成功的经验,也介绍失败的教训。1988年夏,WSTB组纲了一个计捌会议,讨论了国家研究委员会所进行的
水域生态系统恢复的研究是否适宜,会议肯定了该委员会提供的项目评价和技术报告的积极意义。1989年
NRC委托隶属于水科学技术部的水域生态系统恢复委员会(CRAE)开展水域生态系统恢复情况和形势的
总体评价,其中包括科学的、技术的、政策的和规章制度等诸多方面。水域生态系统恢复委员会由潮沼学.
地质地理学、水生生物学、生态学、环境工程学、水化学、环境法律和政策、农业经济及土地利用计划等方面
的专家组成。该委员会的主要任务为:①发展科学的、有用的恢复生态学定义;@选择制定恢复项目研究的
标准f③评估恢复行动尝试的科学基础 ,项 目执行情况,技术的应用、项目目标完成的程度 ;④验证成功恢
复项目的共同固素,为今后的恢复努力提供标准和模式;⑤对各系统的信息和资料加以深人理解和总结,
为必要的规章和政策做出总体的建议。这个委员会实施计划包括解决点源和非点糠污染问题.阻止野生种
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550 生 态 学 报 l8卷
群和群落多样性的下降,恢复各种类型的生境其中优先恢复那些濒危种类的生境。计划实旆的最终目标是
保护和恢复河流、湖泊和湿地生态系统中物理、化学和生物的完整性 ,以改善和促进结构与功能的正常运
转 。在这种基础和背景下.国家研究委员会、环保局、农业部和水域生态系统恢复委员台分别于 1 990年和
1991年提出了庞大的生态恢复计划,在 2010年前恢复受损河流 64万km,湖泊 67万hm ,湿地 400万
hm 。联邦政府为密酉西比河上游生态恢复拨出专项经费 2亿美元 (1 g86~1998年),在所安排的几百个
生境建设和资源管理监测项目中,1990年巳完成 5个,35个正在进行当中,54个正在规划 虽然判断其整
个恢复计划是否成功 尚为时过早,但对于延缓和补救河流和盆地内某些生境的衰退发挥了重要作用 z 。此
外 ,由于河流生态恢复计划的实施 ,伊利诺(Illinois River)和 Willamette River等河流的水质有了很大改
善 ,曾经消失的鱼类又重新回到河中 踟 在与湖泊相连接的湿地恢复研究方面.目前主要采取流域控制
和湖内行动(in·lake action)相结合的途径。在这些过程中,许多恢复技术如废水处理、点源控制、土地处理、
湿地处理、光化学处理、沉积物抽取与氧化、湖岸植被种植、生物操纵(bi0manipulation)、生物控制及生物收
获等技术被应用井已取得显著效果。Shapiro总结了美国 24个湖泊应用生物操纵的成果 ,表明该项技术在
改善湖泊水质方面是行之有效的 。在多年潮沼学基础理论和应用技术研究的基础上,对美国伊利湖、密
执安湖等五大潮受损害的水域生态系统的恢复与重建途径进行探索和规划,其中包括工程措施(污水分流
隔离)、生物措旆(水生植被恢复、重新引进土著鱼种 ,消除外来人侵种类及群落结构调整等)和行政管理措
施·在五大湖的富营养化控制、难降解有毒污染物(DDT,PCB)等的击除、渔业资源的恢复和自然景观的重
建等方面取得了显著的成果 。华盛顿潮富营养化水质控制与改善方面取得了明显的效果 ,被枧为湖
泊生态恢复的范例
欧洲一些国家开展了大量水域生态系统恢复研究工作,井取得明显成效。丹麦计划在近几年内分别降
低湖泊氨和磷jo 和80 口 。瑞典的Trummen潮80年代前接纳大量生活和工业污水,造成严重藻花、鱼
类死亡。由于随后通过生态工程的综舍治理 ,水质得到很大改善∞] 洒生石灰的技术 目前在欧洲酸化湖泊
的恢复中应用十分普遗。近十年来 ,、瑞典、挪威等国应用这种方法进行大量的实验研究,积累了丰富资料
和成功的经验,同时也总结了向待解决的问题 “ :。英国应用生物操纵技术使伦敦附近水库一直保持低藻
生物量和高的遗明度0 ,40~50年代泰晤士河被称为臭水河和死水河.1 957~l 958年连续两年对伦敦下
游 68kin河段的鱼类t胃查,l}斡发现一种耐污的黄鳍外,没有发现任何其他鱼类生存。60年代以后,英国政府
投人大量财力对该河流进行大规模的综合治理.使河流重新充满生机;196 7~1 973年的调查,有68种鱼重
返泰晤士河,后来超过 90种,而且一年四季均可捕到这些鱼类0 ”:。
目前,在发达国家·在淡水生态系统研究中,政府和科学家们的关注焦点已迅速从对内陆水体生物生
产力的开发转移到水环境保护上来。恢复和重建受损水域生态系统的重要性 已越来越被人们所认t}{并逐
渐形成研究的热点。其总的发展趋势是政府加大经费支持的力度,在广泛利用科学家提供的调查分析资料
基础上,政府有关决策部门作出统一的生态恢复规划,各行政管理部门(包括立法机构)密切配合和公众的
广泛参与。在恢复计划的具体操作过程中.科学家和工程技术人员按照生态系统的恢复与重建原则,对水
域生态系统的功能设计,生态恢复的操作程序、风险评价及恢复与重建的指标体系等对策与方法方面进行
了系统全面的研究和具体规划。在方案实施过程中,应用并发展许多新的技术,采取. 源控制(污水处理工
程)、面源截留和终端治理(生态和生物措施)相结合的方法,把湖泊、河流和湿地的局部恢复扩大到整个流
域恢复的范围·不但达到内环境结构和功能的调整和完善.而且最终在景观和生态系统水平上恢复其美学
价值。
我国在对内陆水体的理论与方法的研究,特别是对其资源的开发和利用方面历史悠久 。但是在开展水
域生态系统的恢复与重建的科研工作别是近 20a来的事情 ,在这方面,中国科学院、高等院校和环保科研
单位做了一些具有显示度的工作。中国科学院水生生物研究所在对长江中下游典型浅水型湖泊,如武汉东
湖、洪潮、保安湖等的生态系统特征、湖泊富营养化机理和其他影响固索分析、预铡及调控对策
、水域生产
力的开发利用与湖洎生态环境优化管理等进行了 长期的调查研究井积累了丰富的资料m叫s。其中某些潮
泊恢复的生物学和生态学技术 ,如在东湖沉水植物的重建和生物操纵等正加以研究和利用 -45] 70年代 ,
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5期 许术启等:受损水域生态系统恢复与重建研究 551
中国科学院水生生物研究所在我国首次利用水域生态系统藻菌共生的氧化塘生态工程技术.使昔日污染
严重的湖北鸭儿湖地区水相和陆相环境得到报大的改善,推动了我国水污染生态综合治理的研究工作 ]
中国科学院南京地理与湖泊研究所、中国科学院生态环境研究中心对江苏太湖、安徽巢潮的富营养化形成
与发展进行了系统的研究分析,进而提出富营养化防治措施.其中提出了流域控制规划和应用了多水塘系
统净化技术Ⅲ~川。中国科学院动物研究所与天津市汉洁区环保部门利用沿海滩涂荒地修建污水库进而改
造成多级人工可谓控氧化塘.净化城市化工废水和生活污水,使蓟运河河 口和渤海湾的生态环境状况得到
改善.同时开展了污水综合利用的试验研究“ 。中国科学院地理研究所、动物研究所和生态环境研究中
心在对河北自洋淀生态系统特征进行探^细致的研究基础上,提出了自洋淀区域水污染控制、水域生态系
统修复的综合技术方案.该项研究被列入‘中国21世纪议程)首批优选项目[5 I.]。在过去十多年中,环境保
护辞研单位和大专院校开展了对我国潮泊(水库)和湿地的自然环境现状及其变化趋势(营养类型和功能
特征)、生态系统退化的防治对策、资搏的持续利用与发展方面的全面调查和系统研究.出版了不步专
著 卜 ].国务院环境委员会、国家环保局近期决定对淮河和太湖流域的污染进行综合治理.力争在2000年
水质变清.中国政府1994年制定的 中国21世纪议程 中.把水污染控制和水域生态系统的保护和恢复作
为我国的长期奋斗目标 ”.
2 截童内陆水体环境质量现状置其影响园素舟析
我雷地域辽阔,河流众多,大小河川总长约选 ‘2万 km-流域面积在1o00km。以上的河流有 1500多
条.我雷又是一个多湖泊的国寒,面积在 Ikm。以上的天然湖泊有 2800余个.总面积约为75600kmt左右.
其中大部分为浅水型湖泊 ]。我雷地踌温带、亚热带和热带.生境多样,气慎温暖。自然地理条件优越.经济
水产生物种赛簟多。具有很高的生物生产力.据调查.仅淡水鱼类就有 800余种,淡水鱼产量位居世界首
位.潮{胄和水库水产养殖业的发展对竣解我国动馅蛋白供应紧张的局面,改变人们的食裆锗构起到了举足
轻重的作用.已成为国民烃挤的一个重要组成部分.
我雷内陆水体淡水资源总储量约为2.8亿m’.居世界第 6位,但人均占有水量仅 2400m .相当于世界
人均占有量的2/4。居世界第109位.中国已被列为全世界人均水资源13个贫水国家之一[1u.另一方面,
近40a来-随着人口的不断增长,工农业生产的迅遭发展,水的供需矛盾越来越突出。尤其是由于图土资羽f
的不合理开发-如森林的过度砍伐、檀被的任jl破坏造成的大量水土流失殛其曹目地圈潮造田辱违臂生态
学基本原则的行为鲭淡水资羽f带来严重破坏.更为严重的是.近十几年来,随着人们日益增长的物质生活
需要和大规模的生产活动所产生的大量工业废水和生活污水(大部分未经过净化处理)直接排入江河湖泊
和海洋-污染了自然水体,加重了水的危机-寻f起水域生态暴统一系刊结构和功舱的变化 目前淡水资羽f的
缺乏和水域生态系统的损害已成为影响我雷雷民经济发展和人民生活质量的重要甚至是首要制约因素.
根据多年束的监 和统计分析数据裹嘎.我田内陆水域生态系统受扭程度越束越严t,而且呈加t趋势.
2.1 废水排放量连年士-加
据 1979年全国14十省市和 1792十城镇的统计.全国每天排放的工业与生活废、污水约7210~7780
万t-其中工业废水占81.2 .这些废水基本上未加处理直接捧入江河.长江流域排放的废水量最大。每天
约排放 3000~4000万t,占全雷总排放量的4O 以上.而径流量仅为全国5.36 的黑龙江、辽河、海河流域
承受的废水总量占全国总捧放量的27.3 .按照近10s的资料报告和对未来几年的预测 我国废水排放总
量呈上升趋势(表 1)Ⅱ卜“]。
2.2 江河污染普遍
据近年来全国水域的环境质量监澍调查统计,我国江河水体污染普遍脾叫 。所调查的532条河流中有
436条受到不同程度的污染-约占河流总数的B2 .在流烃全国42个大中城市的44条河流中有93 被污
染-其中重污染和中污染占79 。全国七大河流流经15个主要城市河段中,有 13条河段水质严t污染,氨
氨、有机钫及重金属污染程度较高.据 1982年的调壹资料.在监测的5万km总长的河段中.汞污染的河段
占 15·5 -酚污染的河段占25.1 ,氨氨污染的河段占 16.4 。其中严重污染不能用于灌溉的河段长
12600km,占总长的 23.3%。
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552 生 态 学 报 18卷
捧放总量 Amount of wastewater
工业废水 Industrial刖 teWater
韭活樗水 Domestic
234
165
69
341
236
105
368
268
100
430
310
120
450
320
130
500~ 550
370~ 400
130~ 150
长江全长6300多km,汽域面积180万k 。目前,长江干汽每天接纳愕水量近3000万t,已查明的秉、
铅;镉、砷、铬、酚、氰、氟、COD、氮、礴等主要污染物共35种.排入长江的废(泞)承9O 以上未经任何处理。
黄舸也投瞻逃避污染的厄运.{焉查资料表明,黄河许多河段河承中汞、铅、锌等重金属严重超标,有的超标
达p0 以上.据统计,1990年黄河兰州以下至高村即接纳枵承32.5亿t。随着滑岸城镇与工业的发晨,到
20々O年黄河将接纳污承 50多亿t,占天然径汽量的 1O 左右。淮河污染由来已久,据统计,淮河汽域近
50 的河段巳失去了使甩价值,污染事故屡戎发生,较大的事故近年来多迭 150余起。此外,上{晕的黄浦江
和莉:州河,京杭大运河,北京通惠河,济南子清河,南京泰淮河一山西持i可,辽宁浑河,太子河等污染都十分
严重,有的实际上成了臭承河瑚:承河。
2., 湖泊富营养化问题突出
湖泊富营养化的过程是湖泊退化衰老的表征。湖泊富营养化现象的发生,主要是由于工业有机废承和
墟镇生话污承的排放,使湖泊内氪、礴等营养物质大量增加引起蕞类暴发性增长形成承花所至。如洞庭潮
区觏在工业污染源2007十.每年工业废承入湖量选4.27亿t.致使湖承承质严重焉化“归。巢湖每年接纳工
业恃承 1.4亿t,生活污水 0.35亿t,污水处理率只有 2.5 .绝大部分城市污承未经处理而直接排入巢
湖c哪.目前.我国湖泊富营养化日趋严重。根据对垒国25个大中量湖泊进行的{焉查,巳趋富营养化的湖泊
选92 。按照国际上总氯(O.2rag/I)和总礴(0.orang/l>漱度作为期泊富营养化的评价指标.所{焉查的25个
湖泊中,多数湖泊总氨谁度一般高出5~12.5倍.多数湖泊总磷难度高出lO~5O倍 。以河北白洋淀为
例w3o多年来,有机枵染物有运年加重的趋势.其中化学1I氧量、氧氮和总礴均超过三级地面承标准(表
2) 江苏太湖、云南滇{啦、武汉索湖等湖承中的TN,TP古量的年上升幅度也十分明显。由此可见,我国胡泊
富营养化问题已十分突出。
寰2 白洋淀区有机污染指标平均毒量的年际壹化(rn旦/L)
Table 2 CompI }帆 0fIhe c伽雌咖 t 聃 0fDo 皿 d p0nuI●nI叠
fM 1960’_ 1990s in Ba~vmNIdlmn I吐 e
2.44湖泊(湿地)面积大幅度减少
{除了承污染外,我国湖泊(湿地)环境正面临极度恶化局面的其他主要固素是来自以发晨农业为目的
的瞳湖造田及水土汽失遣成的河流嫩塞等原因。40a来.由于围垦和淤塞,湖泊数量和面积急剧减少和羹
墙.许多湖泊已经消亡或正在消亡中。从 1950年到 1980年的30a间,垒国在 1km。以上的湖泊消失了543
十,湖泊总面积减少了1万多km。,超过我国五大淡水湖(酃阳湖、嗣庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖)面积的总
和。洞庭湖的面积墙小了1659km。,鄱阳湖缩小了1840km。。以紊有千湖之省的湖北为倒,50年代的江汉湖
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5期 许木启等:受损水域生态系统恢复与重建研究 553
群有湖泊1066个,面积 8300km 以上.减少到现在的326个,湖泊水面缩小近5600km ,如今湖泊的数量和
面积均不足5o年代的t/3。全国其他许多湖泊同样面临着沼泽化、陆地化、人为干扰的严重威胁css.s6,s⋯ ]。
2.5 水域环境的破坏对生物资源的影响
在水生资源中,鱼类资源具有最大的经济价值,因此与人民生活关系最为密切。江河是鱼类最主要的
回游通道和繁殖场所。湖泊和水库是获得鱼产品的天然基地,在我国渔业生产中占有举足轻重的地位。一
方面由于水体受到污染,鱼类受害首当其冲,重则中毒或缺氧窒息死亡.轻则抑制生长或者破坏产卵场 ,影
响繁殖·最终摧毁鱼类资源。另一方面 ,由于围垦、淤塞和水利工程等人为因素的严重干扰,导致生境的变
化 破坏或消失.同样给鱼类带来灾难性的后果。无论污染还是其它环境条件的改变给水域生志系统带来
的破坏,最直接的危害就是导致鱼类种类多样性减少,许多种类灭绝或灏临灭绝,一些经济鱼类或其它名
特优水产动物的种群丰度下降,给水产业的发展带来沉重的打击 卅 。
据初步调查统计,我国现存的 800多种淡水鱼类中.近百种摸临灭绝 ,其中分布于云南的异龙中鲤等 4
种鱼类已经灭绝‘白鲟、中华鲟 胭脂鱼等种类已到灭绝边缘。长江中下游湖泊中原生活有百余种野生鱼
类,现在一般仅有二、三十种.而且出现明显的小型化_’ 。据有关部门对我国878条河流的调查结果表
明,在92806km河道中,已有 5322km成为鱼虾绝灭的臭水死水河道。长江水系约有 300种鱼类,其中许多
是我国的经济鱼类。由于水质污染和水利枢纽的修建等环境因素的变化,导致鱼的产量大幅度下降。有名
的长江链、鳙、草鱼的渔业资源处于严重衰退之中.80年代的成鱼捕捞量不及 5O年代的1/2,80年代的鱼
苗捕获量仅为60年代的114 .在以往,长江及支流嘉陵江盛产鳊鱼和清波鱼(中华倒棚.巴),但是随着江
水水质的恶化.鱼的捕获量逐年锐减,目前的年均产量仅为50年代的 3O 。有不少河段,以上两种鱼不见
踪迹 。四川沱江是长江上辨的主要支流之一,过去沱江中捕获的鱼类不仅种类多,而且数量大.但近年来
沿岸工厂密布,城镇集中,每年向沱江排放 4亿 t废水,使鱼类资源遭到破坏.数量明显下降,种类大为减
少。其中选氏爵、白鲟 鳗鲡、突吻鱼、中华倒刺鳃、长吻鲍 瓣结鱼 铜鱼、岩原鲤、胭脂鱼等种类在沱江已经
绝迹。长江下游的重要支流黄浦江,上接淀山湖,下连长江n及东海,是多种回游性鱼类和蟹类的出入通
道.由于江水受到严重污染,有时甚至形成了几十公里长的污染区,阻断了鱼类回游,使墁爵 河蟹、鲳、棱
鲈、和埘鱼等效量大大减少.橙江四鳃鲈曾是黄浦江一大名产,目前已无踪影m]。
黄河水系接纳的废水与旧俱增,局部河段的污染十分严重,破坏了鱼类赖以生存的环境。如河南境内
的洛河和伊河·曾盛产鲂鱼和鲤鱼.历史上曾有 伊鲤洛鲂贵似牛羊 的美稚,现在这里的鱼已基本绝迹。黄
河兰州段由于受污染影响,目前的鱼类种类明显减少,与60年代韧比较,已有8种鱼类消失m]。
东北图门江在历史上以盛产大马哈鱼著名,自本世纪5o年代以来.产量逐年下降。特别是近年来由于
污染影响,几近绝迹。事实上一图门以上河段.大麻哈鱼已绝迹多年。第二松花江是吉林省最大河流,过去水
流清澈,饵料丰富,鱼类繁多。现在由于沿江500多个大、中 小型工矿企业、造纸印染业等每天向江中排八
污水量约 400万 t左右,使水质明显恶化。尤其是中下游有的河段变成黑流翻滚,水面泡沫堆积,发出令人
窒息的异昧。由于污染严重,导致一些鱼类由常见种或优势种变成稀有种或达到绝灭边缘。明显的如青鱼
赤眼鳟、唇鲭 狗鱼、江鳕及鳢鱼等很少见判或 已绝迹。另外,鲤鱼、白鲢、长春蝙 翘嘴红喜白 草鱼等经济鱼
类的数量也急剧下降n 。
近 20年来,嗣庭湖水产资源El趋衰竭,据调查,原有的 124种鱼类.已经灭绝 8种,另有 25种已成稀有
种类。青 草、鲢、鳙四大家鱼单尾重量越来越小。甲鱼、乌龟、黄螬 洞庭花蛾等特种水产动物.过去每年的
产量可达 5000t.现降至不足 1O00t C ]。
据 1 972年以前的调查 一武汉东湖共有鱼类 67种,几十年来,由于富营养化加剧及江湖通路隔绝等影
响因素,近年仅发现38种鱼类.鲥 短颌鲚、暗色东方纯等2o多种鱼类已基本绝迹 53。湖北最大的淡水湖
洪湖,由于湖泊环境急剧恶化·生态系统明显退化.导致生物多样性下降和鱼类资源小型化。5o年代洪湖原
有不少于200种鱼类,目前只剩下31种.天然鱼产量也由50年代的 20000t/a。下降到目前的 3000~
4000t/a,减产 2/3左右 。
河北 自洋淀是华北地区最大的淡水湖泊。历史上的自洋淀水域豇闻,水质优良、生物资源十分丰富,素
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554 生 态 学 报 18卷
有“华北明珠”的美称。现在的白洋淀由于接纳大量来 自保定市的工业废水和生活污水,加之水文条件的改
变 ,蓄水量大为降低,湖泊对污染物的稀释能力下降,加速了白洋淀富营养化的进程,给渔业和其他水产品
资源带来严重危害 根据 ∞ 多年的调查分析结果,白洋淀鱼类组成发生很大变化 1958年有鱼类 54种,
1975年降到 35种 ,目前仅发现 24种,鳗蚵 ‘、银鱼、鳜鱼、马口鱼、鳎鱼、红鲐等鱼类已经绝迹。50年代和 6O
年代初,淀区鱼、虾、毛蟹、贝类、鳖和水禽的天然年均产量为 8400t,70年代降至 1 640t,8o至 9O年代徘徊
在 12o0~1500t左右: 。
3 我目水域生态系统恢复与■建的基本思路与建议
3.1 基本思路
水域生态系统的退化和损害的主要原因是人类活动干扰的结果,其内在实质是系统结构的紊乱和功
能的减弱与破坏,而在外在表现上则是生物多样性的下降或丧失以及自然景观的衰退。受损水域生态系统
恢复和重建最重要的理论基础是生态演替 因为水域生态系统的自愈(self—healing)能力极强(如污染物的
同化作用等),由于生态演替的作用,只要克服或消睬自然的或人为的(特别是后者)干扰压力,并且在人类
的参与下,创造积极有序的管理方式和措施,那么大多数情况下,受损害的水域生态系统是能够得以恢复
和重建 。所谓生态恢复,就是恢复生态系统的结构与功能特征 水域生态系统恢复的目的就是要再
现一个 自然的、能自我维持和调节的生态系统,使其与它所在的自然景观形成一个完整的统一体。一般说
来 t要将受损害的水域生态系统的结构和功能完全恢复到受损前的早期状 态是非常困难的,但是,只要依
据生态学基本原理t探入开展恢复生态学的理论和方法的研究,采取相应的技术对策 ,那么使其最大限度
地恢复到接近受损前的水平 ,调整和改善结构与功能实现该系统顺向生态演替的目标,这是非常可能的。
在我国开展水域生态系统恢复与重建的工作必须符合中国国情。西方发达国家先进的经验和技术可
以借鉴,但不能完全照搬 。无论从我国的人口压力、生产规模与方式、经济和财政实力还是从 自然环境类
型、水域生态系统的特性等诸多方面都存在较大差异 仅以湖泊为例,我国的湖泊多唇浅水型湖泊,气候温
和,具有多种多样的生物资源和很高的生物生产力 。湖泊是 目前我国淡水水产养殖业发展的主要场所。单
从环境维护的观点出发而弃鱼保湖t这在当前既不现实,也不可能。北美和西欧国家的许多湖泊为深水分
层冷水性湖泊t其功能主要用于储水、垂钓、运动娱乐,很少涉及水产养殖,因此西方发达国家对湖泊水域
生态系统的维护和修复把景观质量优劣作为恢复程度的主要评判标准。因此,要研究我国浅水型暖水性湖
泊生态系统的结构功能特点t建立符台我国国情的潮泊生态系统指标体系和相应的恢复技术途径是非常
必要 的
相对别的水体来讲t湖泊的修复是最近的事情 ] 就污染而言,湖泊的治理与其它流水水体的治理有
明显的不同t适用于其它水体(如泰晤士河)的治理方法可能不适用于治理受污染的湖泊: 湖泊的治理要
比河流复杂得多 因为去除河流的污染物根多情况下只需切断污染源 ,然后经过流水水体的稀释及其它的
自净作用就可以达到修复的功效。而作为静水水体的湖泊,其 自净作用与河流比较就弱得多,仅仅切断污
染源是远远不够的,固为水体尤其是底泥中的毒物很难 自行消除。我国湖泊生态系统受损害与退化现象是
普遍的和严重的。湖泊在我国国民经济建设和人民生活中具有重要的作用,对受损害湖泊生态系统恢复与
重建的理论研究和技术途径的探讨具有明显的重要性和迫切性
我国湖泊生态系统恢复应采取湖外环境建设与湖内环境治理相结合 ,重建与利用相结合、工程建设与
行政管理相结台、理化技术与生态工程相结合的原则,多种技术与措旆并举进行系统整治。我国财力有限,
特别要考虑采用投^少、见效快和具有转化再生能力的生态工程技术途径。白洋淀水污染控制规划体现了
综台整治的例证=白洋淀水域生态系统的恢复技术方案包括 :①点污染源控制(保定市建成 2个 日处理 8
万t的二级污水处理厂)F②污水探度处理(农 田污灌及土地处理系统和氧化塘或氧化沟生态净化工程){③
面源截流净化工程(芦苇湿地处理工程 )}④湖(淀)区生物调控技术(优化养殖模式、生物操纵技术、新型生
物净化剂的开发应用等) 以上综合技术的应用对 白洋淀水域生态系统的恢复与重建,促进当地环境保护
与经济的持续发展将发挥重要作用。
3.2 建议研究 内喜
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5期 许术启等:受掼水域生态系统恢复与重建研究 555
根据以上所述.笔者提出若干湖泊生态系统恢复与重建的研究工作建议:
(1)方法学研究 参考国外经验,分析国内期泊以往研究资料,建立一套适合我国国情的湖i胄恢复生
态学研究方法和技术。
(2)湖泊功能类型划分及其相应的评价指标体系研究 我国湖泊众多,且具有不同的功能,有的以旅
游为主,有的作为饮用水源,有的侧重水产养殖.有的兼有多种功能。根据不同的功能制定不同的评价指标
和标准,采取不同的恢复措施 。在此基础上选择代表性退化湖泊生态系统进行修复研究,实麓相应的技术
对策.以期取得成效和经验。
(3)湖泊净化功能与环境容量研究 受到城镇污水污染的湖泊含有多种有机化学物质,研究重要污染
物在湖泊中的迁转行为、微生物和其他水生生物的净化功能.估计湖泊环境容量,可为湖泊生态系统恢复
与重建提供重要依据。
(4)浅水湖泊N、P负荷、循环途径与富营养化的关系研究 N、P为湖泊富营养化的主要影响因素,又
是生物生产力的物质基础。研究湖泊N、P的负荷量、来源、迁转途径及与生物系统、湖泊形态和运行机制之
间的相互作用,是湖泊富营养化控制的重要基础。
(5)水产养殖与水环境质量之间的相互关系及优化养殖模式研究 湖泊水体为水产养殖提供了条件。
但过度的水产养殖给湖泊水域环境遣成危害,反过来限制水产业的发展。根据湖泊的生产能力和环境质量
要求,研究合理的水产养殖负荷及提高负荷的途径,维持水产养殖与水域环境质量协调持续发展.是我国
湖泊生态系统恢复与重建的重要内窖。
(6)湖泊生态系统恢复生态工程建径研究 外环境治理与控制,包括流域内植树造林控制水土流失、
期区周边植被恢复、污染源控制(包括各种点源和面源污染生物控制技术)I内环境袷理与控制,包括水生
植被恢复与重建、生物操纵技术、土著物种的重新引入等。特别注意外环境建设与内环境治理结合、生态工
程技术与水量调节、淤泥清理利用等工程措施的结合。
(7)湖泊生态系统恢复的评价指标与评价方法研究 根据我国国情和湖泊生态系统的结构与功能指
标体系·应用生态风险评价技术.对修复后的湖泊生态系统的状况及其发展趋势进行定量评估,为湖泊生
态系统的科学管理提供依据。
4 结论
4·1 人类的生产活动和生活活动已在大范围地改变着 自然环境。当前,随着人口的迅速增加、资源的过度
开发和环境的急剧变化,引起一系列尖锐的生态问题,给人类的生存环境造成严重的破坏,日益受到全社
会的关注。作为地球三大生态系统之一的泼水生态系统,在支撵人类社会的生存与发展上发挥着十分重要
的作用。然而,由于人为活动的种种干扰作用加强.内陆水域生态系统被损害程度日益严重.导致系统的结
构和功能受到破坏,发生逆向生态演替或恶性循环,直接给社会的经济发展和人们的生活环境带来严重的
影响 。
4.2 水域生态系统具有一定的抵御和调节自然和人类干扰的能力。只要干扰因素能得到控制井采取相应
的改善措施,退化或受损害的水域生态系统正常的结构与功能就可以恢复到接近干扰前的水平。欧美发达
国家十分重视遇化水域生态系统恢复与整治研究,并投人大量财力进行恢复与治理工作+在水域生态系统
的维持、恢复、增加景观多样性方面已取得显著成绩。
4-3 在退化生态系统的恢复过程中,生态学发挥了重要作用.也为生态学开辟了一十新的研究领域,恢复
生态学丰富了生态学的理论和实践内容,同时也给生态学的发展提供了新的机遇和挑战,发展十分迅速。
我国自然生态系统破坏与退化现象十分普遍,内陆水域生态系统的退化情况尤其严重。忽视退化或受损生
态系统恢复工作,随后将导致物种或生态类型的灭绝和消失,甚至导致永久的生态破坏,人类将为自己的
生存环境付出更加高昂的代价。因此,生态学家应该更多地投入到生态系统的恢复和重建的实践中去。生
态恢复和重建研究不但为生态学家提供了更大更开放的实验场所,而且也是最终检验生态学理论的标准
4-4 我国地理位置、气候特点、生物区系以及经济基础不同.应根据我国国情树定适当的水域生态系统恢
复与重建策略、指标体系和技术途径。同时,生态恢复与重建是一十涉及面根广的综合性课题 需要在有关
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政府部门的支持领导下,多学科、多部门协调行动,生态恢复工作才能取得成效并持续协调发展下去。
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