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中圖分類號 X171.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)14-0170-01
我國一直在研究有效解決環境資源以及水土流失問題的方法,生態修復技術實質上是一種結合實踐總結得出的有效方法。將生態修復技術應用在現代園林藝術中,可以找到其中存在的問題以并探索其原理規律,從而實現最佳的生態修復狀態。
1 生態修復技術概念
當前,我國管理園林的相關人員進行了自然的規劃以及設計,整個過程始終遵循基本的生態修復理念[1]。在構思以及規劃之后,就應用合理以及科學的生態修復技術進行設計,設計的主要內容包含以下方面:①在修復自然生態環境的同時,需要保障生態自然體系的和諧性以及穩定性;②在修復自然生態環境的過程中,需要保障生態自然體系擁有多樣化的自然物種,這樣可以維持均衡的生態體系;③需要更加合理化地規劃自然環境結構,合理地調配好存在于生態自然環境中的各種生物,可以很好地維持自然生態之前的風貌,防止發生環境衰退等問題。為了讓生態保持均衡狀態,恢復和諧的自然生態環境,就應該遵循相關的科學管理原則,樹立可持續發展的理念,更好地改善遭受破壞的生態環境,并且在恢復生態環境的基礎之上可以有效地發展以及提升自然環境。
2 生態修復技術在現代園林藝術中的應用
2.1 應用時遵循的原則
一方面,更加全面地看待生態環境問題,在規劃環境的過程中,不僅要對規劃的方法以及原理是否符合實際狀況進行考慮,還需要更加密切關注以及重視當前的設計項目,項目設計的理念需要和國家政府的理念保持一致,可以同步發展環境[2]。
另一方面,可以增加綠化的面積,將修復生態的水平提高。目前,全球氣溫正處于持續上升的狀態,這樣會促使整個水平面上升。但是植物借助光合作用能夠將空氣中的二氧化碳轉換為氧氣,因此增加綠化面積具有十分重要的作用,綠化面積的大小和生態修復的水平有緊密聯系。然而,由于我國近年來利用土地的面積越來越多,所以亟需找到有效方法擴增植被綠化的面積。與此同時,在規劃植物的過程中,管理人員可以借助空間優勢來完成這一目標,合理分布空間以及分配植物,增加綠化面積。
此外,針對不同環境狀況可以應用合理的措施,在修復生態環境時,設計者應該針對規劃的不同類型采取不同修復措施,例如:居民區、工業園區以及街道綠化等,在規劃設計街道的時候,不但需要考慮生態修復的效果,還需要考慮到城市的整體視覺效果,以此制訂更加合理的設計方案。在規劃設計工業園區時,需要針對環境污染等實際問題制定有效的解決措施。在規劃設計居民區時,就需要構建和諧氛圍以及減少環境污染。
2.2 具體的應用方法
在開展實施修復現代園林藝術之前,首先應該熟練掌握生態修復技術應用的特點,之后實施會更加符合實際要求以及更加合理,在現代園林藝術中有效應用生態修復技術的具體方法有以下幾個:①排水方面。當前很多綠化部分主要是借助排水設備以及地表排水發揮其主要的排水功能。在規劃排水設施的過程中,一般會種植大量植物,以緩解水流對地面的影響。在鋪設排水設施的時候,需要在適當的位置應用擋水工具或者種植鋪地植物,可以將水流速度減低以及更加有效地解決出現的不良問題。②水景護坡方面。實際操作過程中的方法就是在水景護坡中增加能夠靠邊岸的水面,借助護坡以及駁岸更好地保護坡面,護坡上一般選用各種性能的植物進行栽培,可以避免出現水流滲入等不良狀況。③設置道路方面。一般選用多種防護效果較好的植物混栽,這樣可以避免出現水土流失的情況[3],以更好地保護路面。
3 結語
綜上所述,在我國當前人口數量以及環境問題發生狀況增多的現狀下,解決人口增多與環境惡化的矛盾最有效的方法就是生態修復技術,運用該技術可以很好地對我國環境進行有效改善,促進我國生態環境以及資源的合理開發以及配置[4-7]。
4 參考文獻
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1棉田立體交叉污染網絡棉田立體交叉污染網絡是指棉花在生產過程中應用的化肥、農藥、地膜所形成的固體、液體、氣體殘留物在形成污染過程中相互交叉,覆蓋了從大氣到植株、地表徑流、土壤、地下水源、農產品的整個生產過程,貫穿從空間到時間的整個生產網絡。
1.1土壤污染化肥、農藥、地膜殘留作為棉田土壤污染的主要來源,但它們污染方式與污染機理各不相同。首先,化肥直接施用到土壤中,其殘留對土壤危害也最大。例如,化肥殘留容易造成土壤物理化學性質的改變,即土壤酸化、板結、重金屬元素超標、透氣性降低;土壤養分比例失調、土壤有機質含量下降,蓄水保肥能力下降;土壤微生物種群及有益微生物含量降低;最終導致土壤生產能力和自我修復能力降低[11-13]。農藥殘留污染主要通過田間施肥,作物殘體、灌溉、降雨淋洗以及大氣沉降進入土壤。農藥殘留在土壤中時間的長短與農藥自身的理化性質、施藥時間、施藥方式有關。如常用的有機磷農藥在環境中易分解,殘留時間較短,而有機氯、有機汞等高殘留農藥性質穩定,不易分解[14]。殘留農藥對農田土壤的影響主要有:(1)改變土壤的物理化學性質,如土壤酸化,養分含量降低、土壤孔隙度降低,容易板結等。(2)土壤生物種群數量與質量下降,如土壤微生物種群、動物種群數量及生存能力等明顯降低。(3)土壤中重金屬含量嚴重超標,農藥中存在的重金屬離子被土壤中的有機膠體和無機膠體吸附、固定而長期存在土壤中。另外,除草劑的長期使用也會對土壤造成污染[15-17]。殘膜對棉田土壤的影響有:(1)土壤理化性質下降,如土壤團粒結構破壞,降低水分疏導能力,土壤孔隙度下降,保水保肥能力下降;(2)土壤微生物活動受到影響,減少有益微生物種群數量;(3)作物根系發育受抑制;(4)薄膜添加劑,如鄰苯甲酸-2異丁酯等,可從地膜揮發至空氣中抑制葉綠素的合成;鉛、鎘等重金屬會在土壤中富集,造成污染[18-20]。另外殘膜還可能形成“視覺污染”和導致牛羊等誤食而引起死亡[21]。
1.2大氣污染棉田中農藥噴灑時的擴散、殘留農藥的揮發是大氣污染的主要來源。化肥對大氣的污染是由于易揮發化肥及施用方式不合理的氣態損失所造成。另外,進入土壤的部分氮素經反硝化作用生成氧化亞氮從土壤中逸散,破壞臭氧層,加劇全球溫室效應[22]。殘膜及秸稈焚燒時所產生的煙霧也會對大氣產生二次污染。
1.3水系污染水系污染包括對地表徑流與地下水的污染,其主要污染來源為化肥和農藥。例如,氮肥過量使用導致硝酸鹽積累,通過下滲作用進入地下水系,從而導致地下水硝酸鹽含量超標污染[23]。近10年來,我國農藥年使用量穩定在23萬t左右(有效成分),各種制劑年使用量穩定在162萬t[24];但農藥利用率約為30%左右,70%隨灌溉或降雨進入地表徑流,再進入地下水。殘膜主要是通過灌溉和降雨進入地表徑流形成污染。1.4農產品污染原棉污染來源主要包括重金屬和殺蟲劑,但目前對此類報道相對較少。根據德國不來梅棉花交易所2008/2009年度對來自于15個國家的原棉污染進行檢測均未發現污染[25]。
2棉田立體交叉污染網絡的治理方法棉田立體交叉網絡形成過程復雜,既有單因素污染又有多因素重復污染,而且在污染形成過程中相互滲透、重復交叉。因此在治理過程中既要針對單因素污染源設計相應的治理方案,又要考慮到其他污染因素的影響,必須采用單項治理技術有機組合、綜合治理的策略。同時還需建立區域性棉田污染指標體系和預測預警機制,實施生態補償政策。
2.1棉田立體交叉污染網絡治理技術
2.1.1污染土壤修復技術。我國污染土壤修復技術研究開始于20世紀末期,相對于歐美發達國家存在較大的差距。綜合國內外污染土壤修復技術主要包括物理修復、化學修復、生物修復及聯合修復技術[26]。微生物與植物聯合修復技術(生物聯合修復技術)由于其綠色環保特征,在近年來得到了迅速發展。微生物修復是通過篩選農藥高效降解菌及石油烴降解菌對農藥或石油污染的土壤進行修復。植物修復技術是利用植物根系的吸收、積累、過濾功能來降低土壤中重金屬、農藥、石油等的含量來恢復土壤的生態功能[27-28]。目前我國在植物修復技術上主要是利用苜蓿、黑麥草等植物來修復農藥和化肥污染的土壤[29]。
2.1.2培育高質量棉田土壤。土壤質量是指土壤肥力質量、土壤環境質量及土壤健康質量三個方面的綜合量度體系,即土壤在生態系統范圍內維持生物的生產能力、保護環境質量及促進動植物健康的能力[30-31]。提高土壤質量可以有效提高作物根系的微生態環境;減少病原物侵害,提高植物根系對水肥的利用效率;增強植物的整體抗逆性能。目前,提高土壤質量的方法主要有,秸稈還田、合理輪作、施用有機肥及施用有益微生物等[32]。
2.1.3培育抗逆、高產及資源高效利用新型品種。通過常規育種與分子育種技術相結合,選育出高產、優質、水分和養分高效利用、復合抗病性強、抗蟲性好的新型棉花新品種,減少農田病蟲害發生,提高水肥等資源的綜合利用效率,從而達到減少農田用藥及水肥用量的目的。
2.1.4農田病蟲草害綜合防治技術。目前,農田病蟲草害綜合防治技術體系主要內容包括:(1)選育和應用抗病蟲性較強的新品種;(2)調整農田生態環境和種植結構,減輕病蟲害對農田的壓力;(3)科學用藥和保護利用天敵;(4)建立區域性的棉田生態型IPM(Integrated pest management)技術管理體系[33-36]。
2.1.5水肥一體化優化技術。水分一體化優化技術是指設計作物全生育期的水肥需求、在特定生育時期根據土壤水分與養分含量狀況,配置適宜比例的養分,與灌溉水配兌成肥液,借助壓力系統,通過可控管道系統,均勻、定時、定量,浸潤作物根系生長區域,滿足作物的生長發育需求[37-38]。目前我國在棉花、果樹、設施園藝、苗木花卉等開展了水肥一體化(水肥耦合)技術推廣應用,特別是新疆地區膜下滴灌技術處于世界領先水平。研究表明,水肥一體化技術可以使水分利用效率提高40%~60%,肥料利用效率提高30%~50%[39-40]。
2.1.6塑料地膜覆蓋替代性產品及殘膜回收技術。目前研究普遍認為對于地膜所形成白色污染的理想途徑:首先,使用可降解地膜及研究新型的覆蓋材料[41],其類型主要包括生物降解地膜、化學降解地膜、光降解地膜以及液態地膜等[35]。其次,提高地膜質量,改進農藝技術、研制高效殘膜回收機械,提高殘膜回收率。再次,通過其他農藝措施,減少或杜絕地膜應用,如育苗移栽技術(裸苗移栽、營養缽育苗)結合秸稈覆蓋技術等[42]。
2.2建立區域棉田污染綜合監測與預警機制建立區域性的棉田污染綜合指標體系或單項指標體系,對棉花生產環境的大氣環境、水環境、土壤環境進行檢測和分析,確定區域主要污染物來源,污染物分擔率及污染物累計指數[43],據此建立區域棉田污染綜合監測與預警機制,并制定適宜的污染防控措施。目前國內外對此類報道主要是關于面源污染中模型估算方法[42],常見的農業面源污染模型有ANSWERS、CREAMS、WEPP、AG-NPS等模型,但不同的模型均有一定的局限性。我國棉區目前主要劃分為長江流域棉區、黃河流域棉區及西北內陸棉區,可以根據不同棉區的生態特征與種植特點,建立棉田污染綜合指標體系或單項指標體系,對棉花生產全程進行污染監測。
關鍵詞: 水利工程;水環境修復工程;產學研
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)19-0277-02
0 引言
現代水利是生態水利,為了培養有社會責任感及環境保護意識的工程技術人才,必須對水利工程碩士進行生態環境保護方面的教育[1~4]。然而,目前水利高等教育在生態工程與水利工程相結合的領域,明顯滯后于水利建設的需要[2~4]。在水利建設中已大力提倡建設生態河道、生態灌區;污染水體的治理已明確劃歸水利部門承擔的時候,許多水利類院校的課程體系中還沒有涉及水環境水生態方面的理論課及實踐課[3,4]。從產學研角度考慮,工科專業的培養目標應該以社會需求、企業需要為導向,加強與生產單位的聯系,建立合作聯動機制,協作解決實際問題[5~7],故在水利工程碩士生中開設水環境修復課程很有必要。
《水環境修復工程》課以工程學的概念和方法為基礎闡述了湖泊水庫、河流、地下水等水體修復工程基本概念、原理和工程步驟。內容涵蓋污染物在水體的遷移轉化規律;環境修復技術基本原理、工程設計原則和步驟;植物修復、微生物修復、化學修復、物理修復等具體修復技術等。本文以作者在水利工程專業碩士生一年級中開設《水環境修復工程》課二年來的實踐為基礎,解析了該門課程開設面對的問題,闡述了為提高教學效果所做的一系列做法。
1 開設的必要性
隨著可持續發展的理念日益深入人心,水利行業已從過去的工程水利發展到現代的生態水利、資源水利、環境水利;治水思路轉變為實現人與自然和諧發展。目前,水資源短缺和水環境惡化是制約中國經濟社會可持續發展的主要問題,新的歷史形勢賦予水利行業新的使命:除了傳統的防洪排澇外,還應解決水污染的問題。相應地,不少地方水利局轉制為水務局,其職能發生了改變,從以往單純建造水利工程,出現什么問題解決什么問題,到現在強調治水中人與自然的和諧相處,注重水資源保護和水環境改善。這一系列觀念上、工作方針上的巨大變化,對水利高等教育人才培養體系帶來了深刻的影響。不少水利專家認為水利專業課程設置也應作出相應調整,將過去以防洪排澇發電設施的設計建造為主,拓展到水體污染控制與修復等方面[1,3,4]。
水利工程建設在為人類社會帶來福祉的同時,也往往對生態系統產生各種負面影響,近年來這種影響引起了各方的關注[8]。大家認識到,疏導河流、修筑閘壩和大規模引水等,會改變地形地貌,影響到水生態環境。水利工程的生態影響問題,實質上是人與自然的關系在水利工作上的具體體現。目前國內外普遍認同水利工程在改變自然的同時,不能以破壞生態為代價,保護水生態環境就是保護人類社會可持續發展的基礎,水利工作者必須承擔起水利建設與生態保護雙重任務[1~4]。故為了培養有社會責任感及環境保護意識的高級人才,必須在水利工程碩士生中開設生態環境類課程。
2 需要解決的問題
在水利工程專業碩士生中開設《水環境修復工程》需要解決很多的實際問題,列舉如下:①由于沒有開設先修課程,學生們普遍缺乏基礎知識:水利工程專業大部分碩士生的本科專業為水利水電工程,小部分為水文水資源;傳統水利學科主要從水的物理變化角度來研究水體,尚未開設化學類及生物、生態類課程,而這些課程恰恰是水環境修復課所必須的先修課程,故學生們對于對于微生物在污染物降解中的具體作用等重要而基本的問題無法體會。②目前缺少水環境修復工程的相關的教材,特別是適合水利工程專業學生的水環境修復工程教材。③由于條件所限無法開設水環境修復工程實驗課程:水利專業實驗室目前普遍缺少水污染方面的實驗條件,并且課時也不夠。
3 產學研分析
3.1 《水環境修復工程》課程與產學研的有機結合 《水環境修復工程》課程與產學研的有機結合主要體現在三個方面[5~7]。一是教學單位要和治水的相關部門及相關機構相結合,對學生的教學要和實際的水環境修復工程、水資源管理實踐相結合。二是學生和教師要主動地、廣泛地關注和參與全國范圍內的重大水事活動、治水實踐、課題研究和項目實施,要加強與企業的合作,建立穩定的校內與校外實習基地,保證學生以工程訓練、素質教育為目標的社會實踐活動的質量。三是密切注意科技發展動態,及時將各企業中的水環境修復工程新知識、新技術、新工藝、新標準等編入教材和講義并引進課堂,使學生盡早地參與科技開發和創新活動。
【關鍵詞】城市水土保持;重要性;危害;內容;發展
中圖分類號:TV文獻標識碼: A
一、前言
當前,我國面臨大面積的水土流失問題,已經成為世界上水土流失最為嚴重的國家之一。加強城市水土保持工作對于城市發展非常重要。
二、水土保持在現實生活中的重要性
1、水土保持對城鄉經濟的影響
我國還有很多人口生存條件惡劣,經濟基礎薄弱。據統計,我國貧困人口的90%都生活在水土流失嚴重區域,可見,水土流失影響著城鄉居民的經濟收入。就農村經濟來看,水土流失會使得土壤中的營養分子流失,適合生產的優良土壤結構被破壞,大大降低土壤的生產力,農民的收成便得不到保證,對其經濟收入造成最為直接的危害。如果水土流失嚴重,造成淤積、減少庫容,水庫儲水不足,遇到干旱時,農田得不到及時灌溉,勢必影響農業收成,影響農民的經濟收入。而在城市也有此體現,如城市基礎設施建設、工業廢棄物的隨意堆放和生活垃圾沒有統一規劃露天堆放等等,都容易導致城市水土流失加劇,破壞當地生態環境。一旦發生嚴重的滑坡塌岸、河道淤塞等災害,將影響城市生態景觀,危害城市基礎設施和城市防洪安全,給生命財產造成巨大的損失。
2、水土保持對城鄉居民生存環境和生活質量的影響
水土保持得好,居民的生存環境就得以優化,生活質量自然也會隨之提高。這種影響的明顯性具有區域特點,比如黃河中上游的居民,城市居民對此感受比較真切。由于嚴重水土流失的問題,在一定自然條件下,會連帶發生沙塵暴天氣、大霧天氣等,這嚴重影響著人們正常的工作和學習環境,影響著人們的身心健康,使生活質量低下。傳統的觀點就是水土流失一般發生在山區,但是現在城市化速度加快,導致城市水土流失加劇,破壞了當地生態環境,不僅會產生土壤流失,而且會在大風天氣形成沙塵,增加空氣塵埃,降低空氣質量,影響城市居民的生活質量。可見,不管是農村還是城市,要想優化生存環境,提高生活質量,都要重視水土的保持工作。
3、水土保持對可持續發展戰略的影響
可持續發展就是指既要滿足當前需要又不能削弱子孫后代滿足其需要的能力的發展。該戰略是在意識到環境的嚴重破壞對人們生活造成了不良影響之后重視起來的。該戰略意味著我們在發展的同時要以合理利用、保護自然資源為前提。作為生命之源的水和作為立國之本的土是非常重要的自然資源,如此重要的自然資源因為自然或人為因素而正在大量流失,這表明我們未能合理利用水土資源,更不用說提高自然資源利用率了。可見,水土保持工作做得如何對可持續發展戰略影響重大。水土流失不僅影響著我們的現在生活和未來生活,還影響著我們的子孫后代的生活。子孫后代的生存環境與生活質量就掌握在我們的手中,合理利用、提高自然資源的包容力是造福后世、造福子孫的大事。
三、城市水土流失危害主要表現
土地超強度的開發,大規模的占用和平整土地、采礦取石、取土修路,導致原有景觀、水系破壞以及水土資源的流失和浪費;基本建設活動中擾動地表、損壞植被、破壞土壤環境,致使其水土保持生態功能大大降低;城市化過程致使地表硬化不透水面積增加、致使降雨不能就地及時入滲,導致地下水資源不能得到有效的補充,同時產生大量的地表徑流,增加城市排水壓力,嚴重地破壞了城市生態環境;大規模地表擾動、土方挖填、倒運、堆棄,形成新的水土流失,泥土被徑流夾帶流入市政雨水管網并沉積,大大降低城市雨水管網利用率,甚至造成排水管道堵塞、影響城市排水防洪能力,甚至造成城市經濟重大損失,嚴重的阻礙和制約城市建設與發展;地表擾動、土方挖填、倒運以及棄土棄渣的不合理處置,為沙塵天氣提供沙塵來源。城市水土流失不僅會對城市的生態環境和景觀造成影響,還會加重城市環境污染,直接導致市民的生活環境惡化,直接或間接威脅市民的身心健康,降低了市民的生活質量。
四、城市水土保持主要內容
城市水土流失,實際上是城市化過程中因城市建設等人為活動而產生的規劃區范圍內的水土流失現象。城市化水土流失,可以理解為當建設規模或開發建設活動擾動土(巖)體超越城市的承載力和管理水平時,在自然外營力(降雨、重力、徑流沖刷)的作用下,造成的水土資源的損失和生態景觀的破壞。城市水土保持,應理解為防治開發建設水土流失和生態景觀破壞的管理和技術措施。城市水土保持主要包括如下主要內容:(1)開發建設項目的開發整地方式,優化泥沙控制方法與措施。(2)城市規劃區內退化劣地的生態修復及生態重建技術,包括閑置開發區的生態恢復治理、山體缺口(采石場、遺留邊坡、廢棄石場等)的復綠治理、毀林種果、原有侵蝕劣地的生態修復。(3)水源保護林的建設、管理及山地生態風景林的保護。(4)小流域內的河道(排水道)整治與河岸景觀改善。(5)預防監督措施及水土保持違法案件查處。
五、城市水土保持的發展方向
1、以生態學理論指導城市水土保持
我國早期的城市水土保持忽視了人與自然的和諧關系,道路等設施建設往往忽視生態廊道的連通性;邊坡、溝渠、河岸多采用漿砌石和混凝土護坡,造成了動物生境的破壞,生態系統失去自我修復的能力。隨著認識水平的不斷提高,以生態學的理論指導城市水土保持將是一個重要的發展方向。首先,城市是一個人工的復合生態系統,不僅包括社會文化系統、經濟系統、居民系統,還包括資源環境系統,城市水土流失的產生的根本原因是人類活動主導的過度干擾;其次,在城市水土保持的實踐中,水土保持的技術措施要注重生態系統功能的維系,因城市是一個人工的生態系統,完全采取自然的措施不夠現實,一些歐洲國家如德國、奧地利近些年來采用的近自然恢復模式值得借鑒,如在道路等設施的建設中考慮動物的生境和遷徙廊道的連通性,邊坡、河岸、渠道等盡量采用生物工程措施,盡量少用混凝土等非環境親和性材料;第三,在水土保持植物材料的選擇上,應以當地的鄉土品種為主,注重植物的合理搭配,形成穩定的植被群落,在保持水土的同時,增加景觀的多樣性并形成高效穩定的生態系統,不宜單純強調美觀而不顧生態適宜性,造成養護成本居高不下。
2、城市水土保持資源化
我國目前資源約束日益趨緊,環境污染嚴重,綠色發展、循環發展、低碳發展、節約資源和保護環境是我國將來發展的必然選擇。生產建設項目產生的垃圾、河道污泥、雨洪等進行資源化利用,即能夠降低處置成本,又能夠產生經濟效益。南水北調中線邯石段工程,將渠道開挖余土進行集中堆放,在土方開挖前進行了表土剝離,棄土完成后,用原來的表土進行造地復墾,恢復原土耕植能力,取得了良好的效果。獻縣泛區蓄滯洪區建設與管理工程將泛區清淤的淤泥直接進行填筑造地,為城鎮的新農村建設提供了土源,節省了建設投資,創造了良好的社會效益、經濟效益和生態效益。)北京奧林匹克公園中區重要景觀及龍形水系設計考慮了水資源的循環利用,把雨洪控制與利用納入到實際的建設中,展示了城市雨水排放新概念,實現了雨洪的資源化。這些案例在我國的城市水土保持工作中,不僅改善了城市人居環境,也提高了資源的利用率,在我國人口密集、資源緊張的背景下,具有積極的示范意義。
3、城市水土保持與生態文明建設密切結合
生態文明其實質是人與自然和諧相處的一種良好范式,包括人對于資源環境的理念、價值及技術的集成。城市水土保持在引導市民認知自然、愛護自然、參與自然保護等文化教育方面發揮著重要的作用。“十”報告提出,大力推進生態文明建設,其中生態修復、推進水土流失綜合治理是重要的內容。在我國城市化高速發展的今天,城市水土保持除了提高人居環境質量外,在推進城市生態文明建設中也不能缺位。2009年被水利部命名的第一個以城市水土保持科教示范為概念的基地――深圳水土保持示范園區,開創了我國城市水土保持生態文明建設的具體實踐,融城市水土保持的科普教育、科技示范、試驗研究、技術交流于一體的示范平臺和寓教于樂的室外課堂,在宣揚水土保持理念、普及水土保持知識、增強水土保持意識、提升城市價值、展示水土保持科技成果、促進水土資源的可持續利用等方面,樹立了良好的典范,也在把傳統城市水土保持向城市生態文明建設推動方面做出了積極的貢獻。今后一個時期,在城市水土保持的發展過程中,應對城市水土保持的這種文化教育作用給予更多的重視,利用城市水土保持示范園區這樣一個紐帶,把居民對于資源環境的認識統一在生態文明建設的軌道上,真正實現城市人與自然的和諧。
六、結束語
綜上所述,城市要獲得長久發展,首先要加強水土保持工作,將水土保持意識灌輸到每一個城市居民中,從點滴做起,保護城市水土。
參考文獻
關鍵詞:石油污染 土壤修復 激活劑 優化
從全球范圍內的石油污染土壤的修復技術來看,系統化的研究已經形成,包括有物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術。生物修復技術是目前應用效果較好的一種方法,該技術采用特定生物對石油的吸收、轉化和降解的功能促進土壤的自然凈化,幫助生態系統的恢復。但生物修復法存在著另研究人員頭疼的問題,即如何提高石油污染物的降解速度,加快生態系統的修復。
一、生物修復技術
生物修復技術是目前全球范圍內使用較廣、效果較好的治理石油土壤污染的方法。這種方法利用動植物和微生物對石油污染物的降解、吸收等作用促進被污染土壤的凈化。作為目前最具有生命力的污染土壤處理技術——生物修復技術依據其生物類型又被劃分為微生物修復、植物修復和動物修復三種。
微生物修復法包括生物堆積法、生物通氣法、生物反應器法多種,生物堆腐法是類似于農民土地耕種的技術,為了促進微生物的生長,研究人員在其中進行了土壤調理劑的添加,如牛糞、鋸屑、腐殖酸等物質。這種技術不僅能夠有效降低污染土壤的修復成本,同時也能夠達到廢物利用的效果。研究發現,該修復方法對于石油烴有著較明顯的作用,該物質的降解率超過95%。菌根修復技術是目前自然科學研究中的熱門領域,菌劑也由最初的固體發酵轉向了現代的工業化和商業化發展之路。動物修復技術使用的都是蚯蚓和海沙蠶,利用其對沉積物的擾動和對PAHs的富集作用清楚石油污染物。
生物修復技術與物理修復和化學修復兩種技術相比有著成本低、工作量小、處理面積大、無二次污染等優點,但其利用動植物和微生物對石油污染物的降解作用,存在著耗時長、修復成功率不穩定等現象。為推動這一問題的解決,生物表面活性劑被開發和利用,納米材料等功能性材料也得到了運用。在推進石油污染土壤的修復中,技術發展之路還很長。
二、激活劑對石油污染土壤修復的強化作用實驗
實驗采取的是響應面分析法,通過對石油污染土壤進行不同作用的激活劑的添加來突出其生物修復的成效。具體實驗如下。
1.實驗準備
實驗用土為某煉油廠油罐區的被污染的土壤,其中石油烴的質量分數(Wo)為5.6%,其PH值為7.8,有機物含量為42.25g/kg,有機碳含量為22.13g/kg,總氮含量為0.40g/kg,其含水量較小。在實驗開始前,將實驗用土進行破碎、過篩等處理,確保其均勻。以該實驗用土的Wo為基準,計算在實驗結束后該土壤中石油的殘留率。公式為: ,其中wt為修復后土壤內石油烴的質量分數。實驗土壤的總氮含量僅有0.40g/kg,并不利于微生物的生長和功能發揮,因此需要做氮源的添加,從而確保土壤內碳含量和氮含量的比例均衡。實驗用的激活劑為葡萄糖、雙氧水、木屑和氮源。
2.實驗過程
將被污染土壤均勻(1kg/盆)分裝到大小形狀均相同的花盆中,將木屑撒到土壤中,確保其覆蓋均勻,用去等離子水稀釋葡萄糖和氮源,與雙氧水充分溶解,均勻噴灑到土壤中,四種物質添加完畢后,將土壤攪拌均勻。為求得最佳的激活劑添加量和激活劑的強化作用,本次實驗采用兩組對照,其中一組不添加任何激活劑作為對比組,另一組采用上述四種激活劑均勻噴灑,但其激活劑的量有所區別,根據量的不同分為8組樣品。具體為:碳和氮的比例保持在10、25、50三個數值上,葡萄糖含量為0.5、0.8、0.3,雙氧水含量為0.1、0.3、0.5,木屑的含量為1、3、5,。將花盆置放在恒溫箱中,溫度保持28攝氏度,周期為一個月,每天定時添加定量的水并做攪拌。在實驗的第5、10、15、20、25、30天進行取樣和指標測定。采用紫外分光光度法對土壤內的石油烴進行含量檢測,測定土壤內部細菌的表面疏水性,其方法為微生物黏著碳烴化合物法。
3.響應面優化方案和相關數據設定
以中心組合實驗設計原理進行單因素實驗,將石油殘留率 作為響應值,開展14個試驗點(6個中心點)的響應面優化實驗,將實驗條件設定到和污染土壤強化修復的條件一直。對實驗最后一天的土壤中 的值進行測定,從而確定被污染土壤修復的最佳實驗因素。
三、實驗結果分析
1.激活劑對石油污染土壤修復的強化作用實驗結果
1.1碳和氮的含量比例對石油污染土壤的修復作用
從該實驗的觀察數據來看,當土壤內部的碳和氮的含量比例在25時,土壤內石油烴被降解的含量最大,在實驗結束后,石油烴在土壤內的殘留率僅為40%,而對照組的土壤中第30天測定的石油烴殘留量為82%,降低了40個百分點。
當碳和氮的含量比例過高時,微生物的生長所需要的營養物質不足,不利于其作用發揮,而含量比例過低則會引起毒害,影響降解。
1.2葡萄糖的作用
葡萄糖的含量為0.3%時,土壤內石油烴殘留量最低。這表明,葡萄糖能夠作為微生物代謝的中間產物,促進石油烴的降解。同時,葡萄糖的過量添加會導致土壤PH值降低,影響內部微生物的活性,導致細菌表面疏水性的降低。
1.3雙氧水的作用
雙氧水不僅能夠氧化石油烴,還能夠促進土壤內部微生物的生長,促進其作用發揮。從本次研究的結果來看,當雙氧水的添加量在0.5%時,石油烴的殘留量最低。
1.4木屑的作用
木屑的加入對于增加土壤的空隙有著較為明顯的作用,當土壤空隙一定時,土壤內微生物能夠很好的接觸到石油污染物,從而更好地發揮降解作用。結合本次研究結果,當木屑的添加量為3%時,土壤的空隙效果最好,此時,微生物有了較好的營養物質,土壤中有機質等含量得到增多,細菌與石油污染物的接觸能力最強,另外,每天定時添加的定量的水分也被木屑充分的保留,維持了微生物的正常生長。
2.響應面優化的結果分析
從上述實驗來看,木屑、葡萄糖、雙氧水、氮源都能夠很好地促進微生物對石油烴的降解。本次結果分析采用的是最優量的木屑、葡萄糖、雙氧水、氮源,將其進行二次多項回歸擬合。
通過其結果可以得知,3%的木屑、0.3%的葡萄糖、比值為25的碳和氮的含量比例和0.3%的葡萄糖其總體作用最大,實驗進行一個月后,實驗用土中的石油烴含量為40%,可知,回歸模型能夠很好地預測和分析激活劑的強化作用。相關結果就不在這里一一詳述了。
四、結束語
結合本次實驗的結果來看,木屑、葡萄糖、氮源和雙氧水是較好的激活劑,能夠促進微生物降解作用的發揮,同時通過響應面優化得出的回歸模型對于預測激活劑的強化作用有著較為實際的效果。
參考文獻
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