水生态危机！探秘国内湖泊河流生态系统的退化与重生之路
我国湖泊河流水体生态系统表现出明显的退化趋势，从而导致了其生态系统部分功能丧失；同时，由于生境条件遭受破坏，进一步加强了生态系统结构和功能的退化，包括水生植物退化与消失、中低浓度藻类水华、土著鱼类的保护和渔业结构调整等问题。
那么，湖泊河流生态修复该如何实现呢？有啥指南？
我国水生态的危机
随着流域内人类活动的加剧，湖泊的生态系统受损退化、湖泊富营养化严重，蓝绿藻水华等灾害频发，生态服务功能持续下降，严重影响了居民的健康及生存，制约了经济的发展。湖泊生态系统的破坏的直接原因是人类的活动造成的污染超过了湖泊的自然承载力，污染入湖量超过了湖泊的水环境容量，湖泊生态系统遭到严重破坏，主要体现在三方面：水量失衡、水化学失衡及水生态失衡。
（1）水量失衡主要与气候变化、人涉水产业的急剧发展及水资源的不合理利用有关。水量失衡将直接影响到湖泊的面积及容积，进而影响水环境容量及承载能力；
（2）水化学失衡是指N、P等营养物的排入量远大于湖泊的自净能力，引起湖泊的地球化学循环失衡。
（3）湖泊水生态系统破坏的体现在富营养化加剧，蓝藻水华频发。富营养化问题的出现在本质上是淡水生态系统物质交换和能量流动平衡失调，是湖泊生态系统结构与功能发生退化和受损，是生态元之间的链接断裂或弱化。
生态修复的进展
生态修复是指对生态系统停止人为干扰，以减轻环境负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或向良性循环方向发展。生态修复主要指致力于那些在自然突变和人类活动活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作。
2015年，由于《水污染防治行动计划》（即“水十条”）的颁布，规划了我国水环境治理的路线图。“水十条”指明，到2020年，全国水环境质量得到阶段性改善，污染严重水体大幅度减少；到2030年，力争全国水环境质量总体改善，水生态系统功能初步恢复；到本世纪中叶，生态环境质量全面改善，生态系统实现良性循环。
我国在“十五”期间，国家“863”项目在太湖与滇池开展了重污染水域的生态重建与环保疏浚技术、水源地水质改善与生态修复技术、水网地区湖泊面源污染控制技术、水体控藻技术与入湖河流污染综合整治工程示范研究；同时，开展了“973”计划项目“湖泊富营养化过程与蓝藻水华暴发机理研究”，深入研究长江流域独特的浅水湖群背景下入湖生源要素受地球表层特征、气象因子、生物过程及人类经济活动等要素的驱动，揭示在流域、湖盆、水生生物三个层次的循环及其失衡机理，研究蓝藻水华的生消动力学、水生植被的生态系统功能和稳态转换作用以及湖泊－流域复合生态系统特征与管理。在富营养化调查、面源污染控制、湖滨带生态修复、水华暴发机理和控制等方面取得了一定的研究成果，逐步形成了“治湖先控源”的理念及湖泊流域污染治理集成技术体系。
理论上，即使外源污染能完全截除，但沉积物中营养盐内负荷的存在与释放，水中的营养盐依旧存在。实际上，如降水、地表径流等外源污染也不可能彻底截除。
尽管国内外对富营养化的研究通常都应用了利比希“最小因子定律”，寻找藻类生长的限制因子，并据此提出了控制N、P的一系列对策，但应该指出的是，该定律只有在严格的稳定状态下才能应用，而实际上失去了水生高等植物，以藻类为优势的水生态系统并不稳定，此外各种生态因子之间存在替代作用，即当一个特定因子处于最小状态时，其它处于高浓度或过量的因子可替代特定因子的不足。
事实上，中国富营养化水体中常见的一些藻类优势种，如微囊藻、鱼腥藻、束丝藻、颤藻、直链藻、隐藻等，它们对营养盐的耐受性限度往往很宽，在特定的条件下常常形成特定的优势种，当营养盐浓度较高时优势种种群的快速扩增、集聚便成为“藻华”；由于物种间无时不发生的竞争关系，在营养盐较低而其它理化、生物因子的作用有利时，优势种也能生长繁殖，甚至也形成“藻华”。
我国大多数湖泊由于长期接受大量的生活污水，其营养浓度通常很高，即使截污后，面源污染仍使其营养盐浓度维持在较高水平。单纯从削减营养盐角度出发，其代价相当大，更重要的是仍可能达不到预期的效果。了解与掌握湖泊水体生态修复技术，对开辟后续的市场、把握发展方向具有重要意义，下面介绍湖泊生态修复中常用的技术，可为湖泊生态修复工程的设计提供技术参考。
湖泊河流生态修复技术
1.河道缓冲带：河道两侧由树木（乔、灌木）及其他植被组成的、为保持河道生 态环境健康而划定的具有一定宽度范围且可一定程度上防止地表径 流、废水排放、地下径流等所携带的养分、沉积物、有机质、杀虫剂 及其他污染物进入河道的功能区域。
2.河道生态修复原则与技术路线：河道基底、岸坡及缓冲带生态修复工程总体方案设计时，宜遵循如下原则：河道生态治理和河道基本功能紧密结合的原则；实用性和经济性为工程重要目标的原则；科学性和适应性为工程重要条件的原则；材料和工艺的创新原则；兼顾河道水质改善、突出河道自然属性的原则。
3.仿自然护坡的斜坡式或阶梯式结构型式：一般可采用木桩和特制的植物机床组成可抵挡水流、波浪冲刷及植物生存空间的结构，基本保持原有河道岸坡形态，保持相对稳定的原河道生态环境，并满足岸坡防护的要求。
4.抛石防护的斜坡式结构型式：一般利用自然的卵石或块石，自然抛置成具有防护效果的结构层，抛石结构层可以直接在岸坡上形成，亦可在岸坡和其之间形成一定宽度的水域。利用抛石的自然缝隙保持水体与土体的相互涵养，并为生物提供生存的空间，同时满足岸坡防护要求。
5.植草砌块、生态混凝土、石笼基床等阶梯式结构型式：利用植草空心砌块、生态混凝土（球、块、砖）、石笼基床等作为护面材料，错缝砌筑，形成斜坡或阶梯状，利用结构体抵抗水流或船行波对岸坡的冲刷，利用结构体本身及空心筒内的土壤为生物提供友好的生存空间，并满足水土相互涵养的需求，优化传统重力式护岸墙壁隔绝水土相互涵养的硬质界面。
6.直立堤岸生态化改造型式：一般情况下，生态护岸不宜采用直立式结构。当不可避免时，宜根据河道特征条件，在直立式墙壁前构造有利于水深植物生长的基础。通过采用袋装生态复合土、生态石笼、植物基床等，在岸边营造小型的抬升式、水沟式或悬挂式断面，创造局部适合水生植物生长的物理基础，恢复沿岸挺水植物，优化直立式护岸的岸边生态环境。
7.复合式结构型式：一般可分为下直上斜型、斜直斜式。在河道宽度受到限制的情况下，宜利用圆木桩、钢板桩或板式墙体等形成下部直立的防护结构，并可设置供水土相互交换和涵养的空隙，上部斜坡区域则采用仿自然护坡结构。当有条件改善直立式挡墙的高度，宜考虑斜直斜式结构，并宜通过开孔透水提升直立挡墙段的透水性，提供生态环境价值。
8.综合式结构型式：护岸结构主体一般由三部分组成：防护带、生态湿地（或水槽）带、仿自然岸坡带。防护带结构设计宜采用利于生物栖息的小型抛石堤、连排木桩等，结构顶高程一般在常水位以上 30cm 左右，尚应根据河道实际水位变幅进行综合分析确定。生态湿地（或水槽）带须适应挺水植物、浮水/叶植物、亲水湿生植物的生长演替，提供生物栖
息、产卵和繁殖的空间。仿自然岸坡带可由植物形成具有一定防护作用的自然型岸坡，营造水域到陆域的斜坡过渡环境，且满足水陆生态系统的自然衔接要求。
9.水生植物的栽种水深一般宜满足下列要求：①水深＞110cm 时，除部分荷花品种外，不适宜其他挺水植物布置；②水深 80～110cm 时，适宜布置的植物有荷花等；③水深 50～
80cm 时，适宜布置的植物有芦苇、香蒲、水葱等；④水深 20～50cm时，适宜布置的植物有芦苇、香蒲、水葱、黄菖蒲、旱伞草、梭鱼草等；⑤水深＜20cm 时，适宜生长的植物较多，除上述植物外还有千屈菜、长根草、薏苡等。
10.植物种植方式选择宜满足下列要求：①挺水植物一般可以采用裸根幼苗移植、收割大苗的移植以及盆栽移植方法栽种，一般选择前两种。②浮叶植物可采用先放浅水进行栽种，再逐渐加深的方法，如睡莲、荇菜、菱、中华萍逢草等。③浮水植物（漂浮植物）一般采用打捞引种法，并注意控制生长范围，如大薸、槐叶萍和浮萍。
小结
我国水生态领域的市场大幕刚刚拉开，湖泊水体生态修复的技术的需求会越来越大， 对湖泊的治理，应从生态系统整体出发，应用生态学原理，在控制外源污染的同时，应注重湖泊生态系统的修复，做到标本兼治。湖泊生态系统的修复的核心是食物链及食物网，初期阶段的关键是控制湖泊的初级生产力，使其维持在一定的合理水平，后期并辅以科学的管理维护。
文章来源： 园艺先生，环境工程技术学报，水环境与水生态
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