毕业论文退化湖泊生态系统的修复研究以东平湖为例
目 录前言11湖泊生态系统退化及原因分析1生态系统退化的概念1我国湖泊生态系统退化现状及原因22湖泊生态修复的研究进展22湖泊生态修复的研究进展33东平湖生态系统现状及退化特征6东平湖概况6东平湖生态系统退化特征及成因64东平湖生态系统修复措施8外源性营养物质的控制措施8内源性营养物质的控制措施95结论11参考文献12致 谢14摘 要本文分析了我国湖泊生态系统退化现状及原因，详述了当前湖泊生态修复研究进展，以东平湖为例，详细阐述了退化湖泊生态修复的控制措施。 关键词：生态系统退化，生态修复，东平湖AbstractAquatic ecosystem restoration is a wide-used term at present, and it has gradually aroused the attention of the public and the government due to serious environmental problem of lake in China. The present condition and the decreasing course of the ecological system of lake in our country are analyzed in this paper. In the meantime, combining the research development of the lakes ecological restoration, we elaborate the concrete measures of ecosystem restoration of lakes in the case of Dong ping lake.Key words: the degradation of ecosystem; ecosystem restoration; Dong ping lake退化湖泊生态系统的修复研究以东平湖为例前言我国是一个多湖泊的国家，全国湖泊共2759个，总面积达91019 km2，占国土面积0.95%。其中约三分之一为淡水湖泊，主要分布在东部沿海与长江中下游地区，占全国淡水湖泊总数的60%，且绝大多数为浅水湖泊。由于这些湖泊地处东南沿海与长江中下游地区，人口稠密、经济兴旺，加上近年来欠适宜的人类生活方式，极大地改变了自然湖泊生源要素的循环规律，这些湖泊中多数已经富营养化或正在富营养化中。湖泊生态系统结构与功能退化，蓝藻水华频繁爆发，水质性缺水日趋严重，并造成巨大经济损失。本文以东平湖为例，分析了湖泊污染现状及成因，并从理论上进一步说明了退化湖泊生态系统的修复措施。1 湖泊生态系统退化及原因分析1.1 生态系统退化的概念系统退化是指生态系统从一个稳定状态演替到脆弱的不稳定的退化状态，在这一过程中，生态系统在系统组成、结构、能量和物质循环总量与效率、生物多样性等方面均会发生质的变化。正常的生态系统是生物群落与自然环境取得平衡的自我维持系统，各种组分按照一定规律开展变化并在某一平衡位置做一定范围的波动，从而到达一种动态平衡状态。但是，生态系统的结构和功能也可以在一定的时空背景下，在自然干扰或人为干扰或二者的共同作用下发生位移，导致生态要素和生态系统整体发生不利于生物和人类生存的量变和质变，生态系统的结构和功能发生与其原有的平衡状态或进化方向相反的位移，位移的结果打破了原有生态系统的平衡状态，使系统的结构和功能发生变化并形成障碍，造成破坏性波动或恶性循环；具体表现在生态系统的根本结构和固有功能的破坏或丧失、生物多样性下降、稳定和抗逆力减弱、系统生产力下降，也就是系统提供生态系统效劳能力下降或丧失1，即生态系统退化。湖泊中营养盐输入的增加，导致浮游植物的异常增殖，甚至出现水华，水体透明度下降，生物多样性减少，生态系统的结构与功能严重退化2，湖泊生态系统退化。1.2 我国湖泊生态系统退化现状及原因排入水体的污染物质一旦超过了水体的自净能力，使水体恶化，到达了影响水体原有用途的程度，这时可以说水被污染了。有机污染和富营养是水体污染的主要途径，其中湖泊富营养化是当今世界面临的主要水污染问题之一.我国湖泊众多，类型多样，分布不均衡，以浅水、小型、老年消亡期为主，营养化特征系浮游植物响应型为主，水污染源主要是富营养化和有机污染。湖泊与人类生活息息相关，受到了人类活动的影响，特别是在东部人口稠密区，湖泊所受的污染越来越严重。在我国131个主要湖泊和39个大中型水库中，富营养程度的湖泊有67个，占湖泊总数的51.3%。已达富营养程度的水库有12座，占调查水库总数的30%。据水利部水文局公布的调查报告3，2003年对52个湖泊进行水质评价，水质符合和优于三类的湖泊有21个，5个湖泊局部水体受到污染，26个湖泊水污染严重，中营养状态和富营养状态湖泊各占50%，几乎看不到贫营养湖泊。在我国东部地区，湖泊生态系统退化现象非常严重。中国湖泊的生态环境状况普遍存在着七大问题：泥沙淤积、水面退缩、沼泽化、盐化、富营养化、酸化和由此引起的生态环境恶化和资源退缩。其中富营养化已成为湖泊环境污染的一大重点。由于生态系统结构决定其功能，因此湖泊生态修复是在现有生态系统根底上，通过对外部生态环境胁迫的减压措施，修复局部受损的生态系统结构及其功能，湖泊生态修复中经常遇到的相关术语有“修复“恢复“重建等。其中“恢复通常是指在群落和生态系统层次上，对生态系统的结构原貌或其原有生态功能的再现；“重建那么指在已经不可能或不需要再现生态系统原始结构的情况下，所重新构建的一个不完全等同于过去的甚至是全新的生态系统；显然，上述3种表述对于湖泊生态修复的程度是不同的3。水生态系统修复是指通过一系列的措施将已经退化的水生态系统恢复或修复到其原有水平，使水生态系统具有更高的生态忍受性。水生生态系统修复的最终目的是通过一系列措施创造一个自然的、可以自我调节的、能长期自我维持的、稳定的状态水平。一般是通过人工干预的方式，包括重建干扰前的物理环境条件、调节水环境的化学条件、减轻生态系统的环境压力减少营养盐或污染物的负荷、原位处理采取生物修复或生物调控的措施，包括重新引进已经消失的土著动物、植物区系、尽可能的保护水生生态系统中尚未退化的组成局部等。这里非常强调通过减缓外部环境变化的能力和自我修复的能力。生态修复的目的是再现一个自然的，能自我调节的生态系统，使其与所在的生态景观形成一个完整的统一体。但要讲一个受损的生态系统结构与功能恢复到受损前的水平是一项艰巨、困难和漫长的工作。从一定意义上讲，修复又可定义为使受损的生态系统结构与功能最大限度地接近受损前的水平。针对具体的生态系统，找出目前环境条件的限制性因素，根据生态工程学原理，对系统实施种群组建或重建，恢复其原有的生物多样性，使其到达自我具备自我维持与自我调节的能力。因此，要从生态、社会需求出发，实现生态修复所期望到达的生态-社会-经济效益，恢复能到达上述效益的生态系统结构和功能；通过对系统物理、化学、生物甚至社会文化要素的控制，带动生态系统的恢复，到达自我维持的状态4。2.2湖泊生态修复的研究进展2.2.1利用组建水生高等植物群落修复湖泊生态系统大型水生植物对湖泊外源营养物质的吸收净化作用和内源营养物质的净化克藻效应等。在发生逆向演替的水生生态系统中施加一定的人为影响, 有目的地引种优良水草品种, 促进退化水体生态系统中水生植被的恢复, 实现水体生态系统的良性循环。如单独利用凤眼莲吸收氮、磷并能够净化水体中的其他污染物。实验测得凤眼莲每年每平方米可去除BOD 、氮9.92 kg 、磷2. 94kg 。其他研究的植物还有香蒲、浮萍等5。1992 1993年在富营养湖泊五里湖中开展了常绿型水生植被组建实验， 在面积为200km2的半封闭式围隔区中,选用耐寒植物伊乐藻、范草、沉水植物和喜温植物菱及凤眼莲组建成了常绿型人工水生植被,形成了生长期和净化功能的季节性交替互补。这种常绿型人工水生植被不仅使实验区内常年保持较好的水质,而且对外来污染冲击有很强的缓和能力6。2.2.2利用重建水生高等植物群落修复湖泊生态系统它是使水体原有的已被破坏的植物重新恢复起来, 到达控制水质的目的, 这更具生态平安性。武汉东湖水生植被恢复实验、五里湖生态重建及北京什刹海生态修复试验工程中选种优良植物可优化植被结构, 加速植被恢复进程. 如莲、芦苇、菱和选择型的沉水植物苦草、范草、眼子菜、狐尾藻、金鱼藻等。通过对水生植物恢复的物种选择和群落配置分析,，考虑选择恢复的物种与群落配置是很复杂的问题，它受到具体生境中众多生态因子的影响，对水生植物恢复机理的研究还需进一步深入水净化和小型富营养化水体的生态恢复等7。2.2.3利用浮床陆生植物修复湖泊生态系统利用浮床陆生植物是利用陆生生物根系的吸收、降解、富集营养盐净化水质。例如利用浮床水稻对富营养化水体中氮、磷的去除。宋祥普等以人工模拟水池为实验场，水深为 ，水池的TN为2.084mg /L 。观察水稻对水体的净化效果。结果显示在水面浮床覆盖率分别为20%,40%，60%条件下，通过水稻自分雍期至成熟期历时84d的处理，对全池TN的去除率分别为29.0%，49.8%，58.7%，对TP去除率分别到达32.1%，42.0%，49.1%8。据报道被制成浮床的大榕草、香根草、水芹、多花黑麦草等去除水体氮磷和抑藻均有明显作用9。这种方法不会造成二次污染，具有易管理、有价值、可回收的优点。2.2.4以藻控藻和藻类生物资源化利用技术林秋奇报道了利用水网藻治理水体可行性研究10。陈汉辉在水源水质净化方面也进行了类似的研究工作。说明了以水网藻为代表的较大型藻生长状况与富营养化水体中氮、磷形态及其含量之间的关系。指示了利用水网藻对富营养化水体净化潜力11，但水体中其它藻类的存在，如微囊藻等微藻的存在及其数量的变化都会影响水网藻对氮磷的利用能力。由于浮游植物是初级生产力的主体,与其它水生高等植物相比，藻类最适宜在富营养化水环境中生长所以此方法有较好的前景。但也要注意及时把过剩的藻类生物量进行人工回收，注意其它藻类存在及其数量对它的影响等因素。王立刚利用引进的海藻提取物EClean生物工程技术对富营养化地表水北京动物园进行处理试验，结果说明：有效降低了水体的浊度、COD和BOD,水体脱氮降磷明显，藻类细胞密度下降,水体富营养化得到控制，减轻了“水华藻类的危害12。另外，藻类生物化学资源综合利用,藻类中类胡萝卜素是一种广泛存在与光合生物中脂溶性捕光色素，其具有氧化增强机体免疫力、抗突变、抗肿瘤、可转化维生素A多的功能。朱荣丽通过藻类提取藻类叶绿素、蛋白质、多酚化合物、生物碱、不饱和脂肪酸等都已用于开发功能性食品、肥料、医药产品及生物制品等13。2.2.5利用水生高等植物的提取物控制技术人们发现大麦秆好氧降解产物是效果较好的广谱杀藻剂。主要通过释放毒藻素与激发食藻生物繁殖来灭藻，对蓝藻、绿藻能在保持细胞形态下杀死细胞, 对复杂大型高等植物抑制很小。吴小平发现发酵稻草及其发酵液对鱼腥藻和念珠藻的生长具有显著地抑制效果14。这些提取物都有靶目标,不同植物提取物的靶目标是不同的， 同一靶目标在不同生长阶段、不同的共存生物、不同环境条件下对该种提取物反响也不同，并且施用多少剂量，怎么施用，提取物在环境中代谢途径， 对靶生物致毒效应都需要进一步研究。 所以现阶段这方面的技术仍处于实验研究阶段。2.2.6利用微生物或微生
