第五章 污染环境修复的生态工程技术（大学课件）.ppt

背景 5.1 概述 5.1.1 生态工程的产生 进入90年代后,人们又设想将末端治理改为以全过程控制的清洁生产技术,通过对生产的组织、操作及产品消费过程的管理,达到最少限度实施清洁生产的时空安排。但是,清洁生产多数属于非法规管理型的,着重强调鼓励和促进自愿,缺乏计划任务要求,包括未提供适当资助,未规定公众和企业在其中的地位和作用,未建立具体目标。特别是缺乏可实行清洁生产的良好的工艺手段,使得清洁生产问题无法达到产业化的最终目标。在这样的情况下,生态工程应运而生,它属于全新的、多学科相互渗透的应用学科领域,是一门应用科学。 5.1.3 特点 研究和处理对象的整体性 目的和目标的多元化 以自我组织和调控为基础 从自然界获取主要资源和能源 5.1.4 应用类型 生态恢复生态工程 生态农业与生态工业 废物资源与能源化综合利用的生态工程 生态建筑及生态城镇建设 流域和区域的生态治理与开发的生态工程 生态恢复生态工程 相对生态破坏而言，就是要恢复破坏了的生态系统的合理结构、高效功能和协调关系。 如在荒山、滩涂、沙地及矿山废弃地等未被利用的退化生态系统，根据当地生态条件，利用生态工程与技术恢复植被，发展草业、牧业或林业，恢复其生态服务功能及经济效益。 水葫芦广泛生长于各种湿地、河流、湖泊、池塘、水道、沟渠和死水区，能适应营养源、pH值和温度的变化。水葫芦可以通过种子的有性繁殖和通过匍匐枝发芽的无性繁殖。子株在匍匐枝上发芽，成倍时间6-18天。种子在几天内发芽，或者休眠15-20年，主要的繁殖方式还是通过匍匐枝。适宜条件下，1株可在50天内长成3000株，1年内覆盖600m2。扩散一般通过风和水流，在一个新地点，水葫芦都是开始于低密度的小植株。在形成一大片之前，植株数量和密度不断增长，而个体大小并不增长。我国水葫芦方面的研究开展得较晚，并且由于在1990年代以前，我国尚很少出现水葫芦大面积蔓生成灾的问题，因此，我国对水葫芦的研究大部份集中在水葫芦用作饲料、污水净化等方面。但到了1990年代以后，该草已在我国南方17个省市自治区泛滥成灾，“生物入侵”、“生态爆发”或者“绿色灾难”等名词更是形象地表明了目前形势的严峻，因此，水葫芦的控制又重新成了当前的研究热点。 水葫芦进行有机物降解的基本机理是形成了植物细菌的共生系统，在废水塘中种植水葫芦，叶子光合作用产生的氧气部分经过茎和根进入水体，这些氧气被好氧菌和兼氧菌利用来降解水体污染物，相应产生的二氧化碳和含氮物质就被植物作为营养源吸收利用。水葫芦能大量吸收水体中的富营养成分而净化污水，利用水葫芦处理动物粪便有生态且可持续的优点。 水葫芦不仅对氮磷以及有机物都有吸收、积累、分解和转化的能力，而且对水中的重金属元素也有去除作用，能从污水中除去镉、铅、汞、锶、银等重金属。Mazen等（1998）进行了埃及尼罗河中水葫芦吸收重金属的研究，当镉、铅、锶浓度超过15μg/L时，水葫芦生长出现缓慢；在15-30μg/L ，水葫芦叶子中的镉、铅含量是对照的4-5倍，而且超过50%的金属积累在根中，茎和叶分别仅有20%和30%。 夏会龙等（2002）研究了水葫芦对水体中乙硫磷、三氯杀螨醇和三氟氯氰菊酷农药的清除效果，在抑菌条件下，水葫芦使各农药的消解速率分别提高了32.4、0.8和2.9倍，对于水体中非极性农药或理化性状相似化合物污染的修复有良好的效果。 Low等（1995）研究了水葫芦对两种基本染料亚甲基蓝和维多利亚蓝水溶液的生物吸附作用，水葫芦根对这两种染料的最大吸附容量为分别为128mg/g和149mg/g，吸附时间很快，吸附能力很大。 早在1984年，日本大木规晃就观察到水葫芦对浮游生物的克制作用，具有使富营养化水域变得清澈的功效。其机制主要是由于水葫芦根系向水体分泌的有机物质能伤害和杀死藻类，且水葫芦覆盖减少太阳辐射量，从而限制藻类生长，水葫芦只要覆盖1/2-1/4的水面，就可以便全水域变清。Kim等（2000）也研究了水葫芦对藻类的限制作用，它能有效减少污水处理出水中的藻类含量。 水葫芦的营养价值较高，其鲜草的营养成分为粗蛋白1.2%，粗脂肪0.2%，粗纤维1.1%，无氮浸出物2.3%，粗灰分1.3%，可作为猪、牛、羊及鸡、鹅、鸭的饲料，节省成本，提高产量，减少污染。水葫芦也是较好的“绿肥”，水葫芦粉碎后是草鱼、蟹的饲料，打浆后可用作鱼苗或虾类养殖时的培育养料，或用来培养饵料生物。 水葫芦晒干后，可以作为造纸原料。由于水葫芦资源丰富，繁殖迅速，放养和采收极为方便，因此，用它来生产纸张可以大大节省木材，还可降低纸张价格。由于水葫芦富含纤维素，Barai（1997）等人在实验室中成功从水葫芦中提取轻甲基纤维素。 水