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      湖泊生態修復的調查評價內容有哪些?
      2022-04-26 15:25:22 來源: 作者:董哲仁 【 】 瀏覽:72次 評論:0

      湖泊生態系統與河流相比,其結構、功能和過程有許多不同的特征。湖泊的演化不僅受自然力影響,也極大地受到人類活動的脅迫,主要問題包括:由于入湖氮、磷和其他污染物大幅增加,湖泊水質急劇下降,導致大量湖泊處于富營養水平;湖泊圍墾使湖泊面積及容積嚴重減少,大量棲息地喪失;湖泊生物資源退化,生物多樣性下降;湖泊與江河的水力連通性受到阻隔,生態功能降低。

      對于大多數湖泊來說,生態修復的關鍵任務是降低來自流域外部的污染負荷,只有當污染負荷削減到預定的目標值,才能創造出控制富營養化的前提條件。在此基礎上,在湖泊內采取物理、化學、生物等技術措施控制內污染源。同時,修復湖濱帶,從恢復地貌、重建植被、維持生物多樣性等方面入手,改善湖泊生態系統的結構和功能。

      湖泊生態修復的調查評價,主要包括以下幾方面內容。

      1

      湖泊調查

      湖泊調查是開展湖泊生態修復的基礎工作,包括以下方面:①湖泊流域自然環境(地理位置、地質地貌、氣象氣候、土地利用狀況和自然資源);②湖泊水環境特征(水文特征、水功能區劃、水動力特征、大型水利工程);③流域社會經濟影響;④流域污染源狀況調查(點源污染、面源污染、污染負荷量統計、入湖河流水質參數、入湖河流水文參數)。

      2

      富營養化評價

      所謂富營養化是指含有超量植物營養素特別是含磷、氮的水體富集,促進藻類、固著生物和大型植物快速繁殖,導致生物的結構和功能失衡。簡單判斷富營養化的方法是:如果下列一種或多種現象出現時,就有可能發生了嚴重的富營養化。①水生植物妨礙水體利用;②有毒藻類大規模繁殖擴散;③散發有害氣味;④水體高度渾濁;⑤溶解氧耗盡導致魚類死亡。發達國家對湖泊富營養化的防治始于20世紀70年代。主要方法是廢水污水處理去除磷、氮;確定水功能區劃;按照水功能定位,制定排放標準,降低排放負荷等,這些方一直延續至今。評價準則采用的指標以水體物理化學指標為主,可以簡稱為物理化學指標法。經濟合作與發展組織(OECD)富營養化合作計劃發布了水體營養狀態標準。近十多年來,隨著湖泊生態學的發展,認識到僅考慮湖泊的資源功能是有局限性的,應把湖泊生態修復的目標定位為修復湖泊生態系統的結構和功能?茖W家們認為采取物理化學指標方法建立富營養化評估準則,尚不足以反映營養負荷對生態系統結構與功能的影響,也不能反映營養負荷增加受到若干因素的調節,包括湖泊大小、深度、水體更換速率、分層格局、摻混以及氣候變化等;谶@種認識,湖泊富營養化評估準則轉向生態系統方法,即建立營養負荷與生態系統結構、功能關系模型。按照壓力響應模型概念,外界對于湖泊生態系統的壓力包括營養物排放、廢污水排放、超量取水、有毒有害物質、生物入侵以及氣候變化等。湖泊對這些壓力的生態響應表現為結構和功能的變化。把湖泊生態要素指標作為評價指標,包括物種豐度、生物群落構成、種群規模、營養狀況、生物量等;水體物理化學指標包括溶解氧、總磷(TP)和其他水質參數。

      1)基于物理化學指標的湖泊營養狀態評價準則。經合組織(OECD)富營養化計劃發布的標準,把營養狀況分級,分為寡營養、貧營養、中營養、富營養和超富營養5個等級。對應的物理化學指標包括平均總磷濃度、平均葉綠素a濃度、最大葉綠素a濃度、平均塞氏盤深度、最小塞氏盤深度,見表1。

      1 水體營養狀態評價標準(OECD)


      2)基于生態要素的湖泊生態狀況評價。生態系統方法需要遴選出反映結構和功能變化的指標。由于不同自然環境下的湖泊特征千差萬別,結構和功能指標的選取應按照因地制宜的原則,選擇具有代表性的指標。表2匯集了部分國家和地區基于生物要素的湖泊生態狀況評價準則?梢钥闯,指示生物包括浮游植物、大型植物、底棲無脊椎動物和魚類4種。生物指標包括豐度、生物量、種群規模、生物構成、葉綠素等。物理化學指標包括總磷、溶解氧和其他水質指標。建立的壓力響應模型關系包括不同魚類群落的溶解氧閾值,底棲無脊椎動物生物量與水體化學指標間關系模型,大型植物群落與湖泊生態狀況關系模型,魚類種群規模與總磷的關系模型等。

      2  基于生物要素的湖泊生態狀況評價準則


      3

      水文地貌評價

      在人類活動影響下,水文地貌變化主要表現在以下4個方面:①水文水動力特征變化。包括湖泊水量、表面積和水深變化,水文情勢變化,以及水力停留時間變化。②連通性變化和渠道化。包括江湖連通性、地表水與地下水連通性的破壞。③對湖濱帶侵占和干擾。包括建筑、道路、農田、養殖業、旅游設施對湖濱帶及灘區的侵占和破壞。④泥沙沖淤。引起湖底淤積,岸線侵蝕。有關水文地貌變化壓力和指標見表3。

      3  水文地貌變化壓力和指標  

      4

      外來入侵物種評價

      外來入侵物種是湖泊物種瀕危和滅絕的主要原因之一。外來物種的傳播途徑分為有意引進和無意引進兩種。有意引進包括:湖泊水產養殖;放養外來物種用于公園和旅游景點觀賞;湖濱帶種植外來物種。無意引進包括:從水族館、關養容器或運輸箱柜逃逸;通過船舶和其他運輸工具引進;旅游攜帶外來動植物;通過引水渠道和調水運河傳播。與河流不同,湖泊生態系統通常具有很強的地域性,湖泊內生存著獨特的本土生物群落。由于湖泊環境相對封閉,一旦外來物種入侵,這些本地物種無法遷徙到湖泊流域以外的區域躲避。外來入侵物種通過捕食、雜交、寄生和競爭直接導致本地物種的豐度下降以及各個層面上生物多樣性退化或喪失,包括基因、種群、物種、群落以及生境等層面。外來入侵物種還影響湖泊的生態要素,包括水文、物理化學、地貌、連通性和生物構成。

      對外來物種威脅進行評價是湖泊生態修復的重要任務,它有助于確定不同外來物種的相對影響,以確定控制管理策略。實用的外來入侵物種評價準則是對外來入侵物種的威脅程度進行評價。評價內容分為以下4類:①評價外來入侵物種多年空間擴散范圍?臻g范圍越大,物種豐度和密度越高,遭受入侵的生境種類就越多,外來入侵物種造成危害就越大。應優先考慮阻止新來的外來物種建群,及早消除小范圍但是正在擴展的物種。②評價外來入侵物種對于本地種群、群落和生態系統帶來的影響,特別是評估特有、珍稀、瀕危物種損失或受到威脅程度。評估外來入侵物種影響,要與特定保護區的管理目標一致。③評估外來入侵物種進一步向外擴散的可能性以及可能遭受入侵的新區域的重要性。④評價控制外來入侵物種的難度。外來入侵物種的擴散越難控制,它所造成的危害可能越大。所以早發現、早預防、早根除是有效的策略。如果外來物種一旦扎根開始繁殖,基本上就很難根除,所以優先考慮早期可以控制或消除的外來物種。

      5

      湖泊生態狀況分級系統和生態修復目標定量化

      在水質評價、富營養化評價、水文地貌評價、生物多樣性評價及外來入侵物種評價的基礎上,構建湖泊生態狀況分級系統。在這個系統中,定義未被大規模開發改造或沒有被污染的自然湖泊生態狀況作為最佳理想狀況,以湖泊生態系統嚴重退化狀況作為最壞狀況,中間分成若干等級,構造分級系統表。分級系統表分為要素層、指標層和等級層三個層次。生態要素包括水質、富營養化、水文地貌、生物4類。生態要素層下設若干生態指標,生態指標的數量,根據具體項目規模和數據可達性確定。生態指標下設5個等級,即優、良、中、差、劣。要素層水質一項,可依據水功能區劃的水體功能定位選擇指標。要素層富營養化項可以直接按照營養狀態分級選擇指標(表1)。要素層水文地貌項,按照水動力特征、水文情勢變化、連通性變化及湖濱帶侵占、泥沙沖淤等設置4項指標(表3)。要素層生物項,基于當地生物狀況,參照表2選擇指標。利用湖泊生態狀況分級系統,可以實現湖泊生態修復目標定量化。計算規劃生態指標的步驟是:①把現狀調查、監測獲得的數據,填入生態狀況分級系統表格中,所謂“對號入座”,明確生態現狀分項等級位置。②在分析修復工程項目的可行性和制約因素基礎上,論證生態指標升級的可能性和幅度。工程項目制約因素包括投入資金、技術可行性、自然條件約束(降雨、氣溫、水資源稟賦等)及社會因素約束(移民搬遷、居民意愿等)。③根據論證結論,將現狀生態指標適度升級,成為規劃生態指標。

      6

      湖泊生態修復目標

      湖泊生態修復目標的制定建立在湖泊生態要素調查分析的基礎之上。通過調查分析,識別造成湖泊生態系統退化的主要原因,有針對性地制定湖泊生態修復目標。湖泊生態修復目標主要包括:①湖泊富營養化治理;②水體污染控制;③水文地貌條件的修復;④生物多樣性維持。

      文章來源:董哲仁著《生態水利工程學》;“生態水利工程學專委會”微信公眾號



      轉載:國家長江保護修復聯合研究中心




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