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經過數千年的開墾與種植,這片曾經肥沃的土地已經逐漸變得貧瘠??褚暗纳硥m暴,挾帶著松散的土壤,將之吹到了遙遠的東京與臺北。太陽被工廠排放的滾滾濃煙所遮蓋,只有在日落時分,太陽才會在地平線上露出下沉的面龐。
而這一切,都可能將被徹底改變。
2005年,中國政府與世界銀行合作,在黃河上游建成了世界最大的流域修復工程。很遺憾,這項500萬美金的項目宣傳力度不夠。而實際上,憑借這一項目,35000平方公里黃土高原(面積差不多有比利時那么大)從滿是塵土的荒地,變成了一片蔥郁的農業中心。
精心計劃梯田,重新種植天然植被,限制放牧,這些努力,使得這片土地重新煥發生機,成就了當地的興旺的農業經濟。更棒的是,由于新的天然植被固定了土壤,減少了洪水和沙塵暴,并且逐漸形成了一個龐大的二氧化碳吸收器。
由John Liu(環保教育媒體項目的發起人,也是一位經驗豐富的生態電影導演)編導的一部新電影,將講述黃土高原的故事。紀錄片“氣候變化下的希望”,以黃土高原的故事作為主線,還敘述了盧旺達和埃賽俄比亞類似的成功案例,在那里,有類似的森林修復的工程。
正如REDD+(因伐林和林地退化引起的森林減排)所指出的,哥本哈根會議希望通過建立一種有序的管理制度,來控制森林減少和管理森林。森林修復工程的支持者希望,這一舉措可以得到全世界類似項目的認可與支持。
這將是大規模推廣森林修復工程的重大進展。此次行動不像是看著青草長大那么容易,需要幾十年的時間,來讓植被重新恢復,必須嚴格控制放牧和過度種植。而劉先生的記錄片卻繞開了這些麻煩的事情,直接把鏡頭從灰暗的泥濘土地,轉到了青蔥的田地。
森林的恢復與氣候的變化之間的關系,越來越讓人無法忽視。世界資源研究所一項新的研究表明,全球有近十億公項的土地可以被修復。據粗略估計,這項行動如果成功,消除的二氧化碳,會比主動停止伐林減少的二氧化碳還要多50%。
毫無疑問,森林修復工作困難重重。因為生態系統取決于地理環境,而且如果想要長久的保持生態平衡,還要有當地居民的支持,這項工作涉及面很廣。任何森林修復工程都需要專業的工程師,生態學家,土壤學家,以及對當地政治經濟的全面了解。
黃土高原項目的成功,原因在于生態學家驚人的發現:必須建造和保持梯田。
在哥本哈根會議上,為了平衡,很多問題仍然留置不談。在經過數月暗無天日的爭論之后,盡管森林修復計劃讓每個人眼前一亮,但它并不是萬試萬靈的萬能藥。我們必須切實履行二氧化碳減排,并研究出合適的反伐林政策。
1.資源破壞嚴重。一是水土流失嚴重。據水利部松遼委調查,目前東北黑土土壤侵蝕面積已達27.59萬平方公里,約占土壤總面積的27%。水土流失的原因一方面是自然因素,主要是水蝕、風蝕和凍融侵蝕。另一方面是人為因素,主要是過度采伐、開墾、放牧等,這是加劇水土流失的主要原因。目前,東北黑土區的黑土層厚度,由開墾之初的80—100厘米,減少到20—30厘米,土壤有機質含量由12%下降到了1%—2%。據專家估算,黑土地水土流失日益加劇的現狀,如果不能及時遏止,那么再過半個世紀左右,東北黑土地將不復存在,變成土層瘠薄、植被稀少的荒漠地帶。[1]二是建設用地的侵占。雖然國家一再要求堅守18億畝耕地“紅線”,明確了各類開發建設活動都要嚴格貫徹盡量不占或少占耕地的原則,但實際上,為擴大生活區域、建設空間而壓縮和侵占耕地的情況時有發生。尤其是在城市建設中,為擴大城市居住和公共設施面積而侵占耕地的情況更是屢見不鮮。被建設用地所侵占是造成東北黑土急劇減少的一個重要因素。三是土壤質量下降。從耕種時間長短與土壤質量下降的情況看,兩者呈明顯的負相關,耕種時間日益增加,土壤質量日益下降。另外,土壤污染成為黑土耕地的另一大殺手。農藥、化肥的大量使用,造成重金屬污染的增加,土壤有機質含量下降、土壤板結,導致農產品產量與品質下降。按照食物鏈中的富集鏈原理,殘留在土壤或植物體內的污染物也會隨著農產品、畜產品轉移到人體內,危及人的身體健康。[3]環保部土壤狀況調查結果表明,我國目前每年中重度污染耕地在5000萬畝左右,有1200萬噸糧食遭到重金屬污染,直接經濟損失超過200億元,其中東北黑土區占20%左右。[2]尤其是近年來,土壤污染呈現新老污染并存、無機有機污染混合的特點,東北黑土的生態破壞,呈現出前所未有的嚴重局面。
2.保護修復滯后。從世界范圍內以往的經驗看,對于黑土區域生態破壞的問題,如果采取得當的措施,經過長時間的不懈努力,黑土地可以實現生態修復,已經得到了實踐驗證,涵養、修復耕地最常見的做法就是休耕。上個世紀,美國黑土區由于大面積開墾草原,地表植被被破壞,水土保持功能喪失殆盡。美國主要采取少耕、免耕、套種等技術措施,收到了令人滿意的效果。前蘇聯面對烏克蘭平原的大面積風蝕災害,經過專家科學論證,并在取得試點經驗的基礎上,推廣了保土輪作、保留根茬、套行耕作、無犁壁耕、在地緣種植高稈作物當圍籬等辦法,使土壤得到了恢復性治理。但我國在這方面的實際行動卻表現滯后。一是土壤休養生息不足。由于我國主要糧食產品供求形勢一直緊張,農田休耕難以在東北黑土區域內大規模推行,不可能完全照抄照搬這些經驗,只能采取輪作、深松整地、測土配方施肥、秸稈還田等切實可行的措施,修復土壤,恢復地力,對于黑土生態保護與修復所采取的行動與前蘇聯和美國相比,無論規模、力度都小得多。二是土壤污染治理遲緩。對于農藥化肥過度使用造成嚴重后果的情況,1992年世界環境和發展大會上提出了在全球范圍內控制化學農藥的銷售和使用的具體時間表。我國也禁止了40種化學農藥在蔬菜上使用,但實際使用化學農藥總量并未下降,化學農藥在全部農藥中占95%以上,生物農藥不足5%,這一問題在東北黑土區域內同樣存在。東北黑土污染的另一大“殺手”是重金屬污染。2011年初,《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》得到國務院批復,中國歷史上第一次把重金屬污染的防治納入到國家的規劃中,[2]但東北黑土并沒有得到特別的重視。三是水土保持不力。從我國現階段的摸索實踐看,雖然黑土生態保護與修復工作也取得了一定成效,但還沒有大規模開展,只是局部進行。目前,黑土區域四省區的水土流失率仍然居高不下,內蒙古、遼寧、吉林和黑龍江的水土流失率分別為67.20%、30.98%、16.49%和21.97%。[4]
3.補償機制缺位。黑土生態保護與修復是社會管理和公共服務的重要內容,是各級政府義不容辭的職責。但是,多年來,東北黑土資源的生態補償缺位的問題,沒有得到各級政府的應有重視。東北黑土生態保護與修復的資金來源,依據以往政府投資項目的慣例看,主要應依靠政府的財政轉移支付和項目的專項資金兩種方式。從目前掌握的信息看,還沒有專門用于黑土生態修復方面的財政轉移支付。目前已經施行的糧食補貼,是以糧食生產為目標的,與土壤的修復沒有關系。而以項目工程為主要載體的補償方式,也僅僅局限于土地整理項目,與土壤的生態修復也并非完全是一回事。另外,東北黑土生態保護與修復所需投放的財力和時間,也遠非土地整理可比。雖然2002年水利部松遼水利委員會曾倡議發起的“黑土地保護行動計劃”,對黑土地進行為期20年的綜合治理,總投資288億元。但是,這些投入與實際需求相比,無異于杯水車薪。據不完全統計的數據測算,以黑龍江為例,如果恢復到墾荒初期的水平,大約需要用50年左右時間的持續投入,累計直接投入資金按不變口徑計算需1000多億元,如果全面啟動東北黑土的生態保護與修復,持續投入所需資金規模保守估計也將達到7000億元。
二、東北黑土生態保護與修復的戰略意義
我國耕地不足世界的10%,卻要養活20%的人口,任務十分艱巨。因而對我國這樣一個耕地偏少、人口眾多的國家來說,如何使曾經肥沃的東北黑土得到理想的生態保護與修復,戰略意義十分重大。1.保護稀有黑土資源。黑土地是在寒冷氣候的條件下,地表植被死亡后經過長時間腐蝕形成腐殖質后演化而成的。形成1厘米厚的黑土層,大約需要400年時間的漫長積累。黑土有機質含量大約是黃土的十倍,是肥力最高、最適宜農耕的土地,是難以再生的珍稀資源。黑土區域在世界上主要有三塊:一是烏克蘭第聶伯河流域的黑土帶,總面積約190萬平方公里,作物種類繁多,產量很大,素有“歐洲糧倉”之稱;二是美國密西西比河流域黑土帶,面積120萬平方公里,土壤肥沃,是美國生產玉米的最大產地,尤以生產棉花、棉籽油和硬木等而著名;三是中國東北黑土帶,面積103萬平方公里,是世界三大黑土帶中面積最小的,僅占全部黑土面積的25%,并且也是耕作的歷史最長,單位面積生產糧食最多,土地肥力下降幅度最大的。東北黑土以占全部國土十分之一的面積,卻產出了全國五分之一的糧食和三分之一的商品糧,對東北黑土實施生態保護與修復的重要意義不言而喻。2.維護國民生命健康。目前,我國農藥使用量高達180萬噸,是世界平均水平的2.5倍,化肥使用量大約為5800萬噸,畝均使用量是全球最高的。我國東北黑土在耕種期間使用的農藥和化肥進入黑土生態系統,造成大量土壤重金屬和激素的有機污染,已經遠遠超過土壤的自凈能力,從而使糧食品質急劇下降,食品安全水平降低,嚴重威脅人民的生命健康。大量使用化肥農藥的主要原因,是我國人均耕地少,土質肥力偏低,這是為提高單產而不得不為之的權宜之策。在我國各種類型的土壤中,只有東北黑土,在不施加化肥的情況下,才有可能產出與施用化肥同樣高產的糧食作物。也只有這樣的糧食作物,才是既能滿足需要,同時也是對人的健康無害的。因此,保護和修復黑土地,讓黑土保持生產高品質的糧食,對于維護國民的生命安全和身體健康至關重要。3.掌控國家糧食安全。由于在農業科技進步和高產作物增加作用下的糧食增產,一定程度上掩蓋了黑土層日漸變薄、耕地質量下降的嚴峻現實,導致農民和有關部門放松了對耕地質量的保護。長此以往,最終將直接威脅到我們國家的糧食安全,使我們將在深受外糧低價沖擊之后,轉而再直接面臨遭受外糧的高價盤剝的危險。另外,從國外引進的轉基因食品,已經充斥了整個國內食品市場。在西方發達國家,轉基因食品只能作為牲畜飼料,不能給人直接食用。但是,由于轉基因食品的高產和病蟲害發生率低等優勢,轉基因食品被國內一些糧食貿易和生產商大量引進,成為我國食品構成中的重要組成部分,其對中華民族的種族危害,是否真正如一些專家所擔憂的,是一種基因毒藥和基因炸彈,現在還難以估量。在此種情況下,實施東北黑土的生態修復,就是鞏固和擴大非轉基因黑土食品市場,遏制轉基因食品的蔓延,減少其對我國人民的潛在危害。實施東北黑土生態保護與修復后的黑土糧食產品,不但是非轉基因的安全食品,而且完全可以打造成不同于現有食品市場體系的一個獨立體系,具有極高的安全邊際。可以說,實施東北黑土生態保護與修復,不僅是加強保護和科學利用東北黑土資源的一個舉措,也是挽救種族危亡的一次前瞻性戰略行動!
三、東北黑土生態保護與修復的主要路徑
對東北黑土進行生態保護與修復,是一項龐大的系統工程,必須標本兼治、多措并舉。從理論上說,應該采取的措施大概包含以下方面。1.科學規劃,界定主要范圍。東北黑土生態保護與修復,必須堅持規劃先行的原則。一是要按照部署的全局性與發展的前瞻性相結合的原則,在全面普查取得翔實資料和可靠依據的基礎上,沿著世界性土壤生態修復的主流趨勢,制定出適度超前、切實可行、科學完善的實施方案。二是按照規劃的剛性和操作的柔性相結合的原則,對東北黑土生態保護與修復工作中應界定的范圍和對象進行總體安排和控詳指導。三是按照工作的長期性和效果的漸進性相結合的原則,對黑土生態保護與修復工作在實施的起止時間、方法步驟、具體措施等方面進行周密的規劃和科學的設計,確保取得預期的成效。2.建設載體,確定主體項目。東北黑土生態保護與修復的重要前提,是保持現有黑土不再受到新的侵蝕破壞。因此必須積極主動的采取措施,以動態的保,取代靜態的保;以積極的動,取代消極的動等。根據實際經驗,對于東北黑土的生態保護與修復,可以借鑒水土保持的一些典型做法,以項目建設的形式進行。一是加強水利工程建設,完善和強化庫河渠溝水利網絡的防洪、排澇、蓄水、抗旱作用。二是實施天然溝壑河流支岔的小流域治理,確保現有水土流失面積不再擴大。三是在丘陵地帶打造水平梯田,崗坡地帶按等高線改變垅向,防止水土流失。四是小溝渠實行U型溝槽草編網絡覆蓋植被,營造網片帶與喬灌草相結合的防護林體系,減少風沙洪澇災害。這些項目,是東北黑土生態保護與修復的重要組成部分,也是東北黑土面積能夠逐步擴大、厚度逐步增加的具體措施,必須嚴格執行,才能取得預期效果。3.增加補償,防止黑土退化。我國每年產生的農業廢棄物約40多億噸,其中畜禽糞便排放量約26.1億噸,農作物秸稈7億噸,這些廢棄物大約有20%產生在東北黑土區,如果不能及時轉化處理,既污染環境又浪費資源。[2]如果用于造肥還田,則變廢為寶,使東北黑土得到生態修復,讓黑土的土層厚度慢慢積累,土壤肥力慢慢恢復,有機質逐漸增加和不斷累積。連續施用過腹還田的農肥和適量秸稈還田,可以補充和平衡土壤養分,補充土壤新鮮有機質,疏松土壤,逐漸改善土壤理化性狀和提高土壤肥力。依據這個機理,一是通過養殖業實現秸稈與糧食的直接還田和過腹還田,城糞和城市垃圾加工造肥還田,通過沼氣厭氧發酵增肥還田,實現有機質補償需求。二是通過普及推廣無磷洗滌劑,強化社區垃圾分類回收等辦法,解決城糞和生活垃圾下鄉還田脫毒的減害問題。三是通過劃區建廠制備商品有機肥,施行定點收購、以質論價、按田發售的辦法,推進生態農肥積造標準化與實體化,推進生態農肥產業市場化與專業化,推進生態農肥購銷區域化與訂單化,確保有機質補償比例和品質的不斷提高。4.拓展手段,實行綠色種植??萍际堑谝簧a力。在黑土生態保護與修復工作中,應用先進的農業科技,實行綠色種植,也是保護生態最重要的途徑。在黑土生態保護與修復工程區域內,具有廣泛應用于各種先進的生態生物技術的可能性和現實性,使東北黑土的生態肥力得到生養和修復具有十分可靠的技術保障。一是普遍實行種植業主栽作物玉米、大豆、馬鈴薯和雜糧的四區輪作,利用不同作物對有機質的不同需求,以調節各類營養的吸收與積蓄。二是實行測土配方施肥,一年一測,一土一測,按照科學配方不斷提高生態農肥施用量,逐年減少化肥殘留。三是實施生物滅蟲、水田養殖、蚯蚓改土、磁力復壯等科技手段,綜合運用低投入、低污染、低消耗、高效率的現代措施。四是應倡導由地方政府與農業科學院等權威科研機構聯合協作的方式,投入人力、物力和資金、技術,實施急需項目的科技攻關,不斷研究加速黑土生成和復原的新技術、新方法,并不斷投入到東北黑土生態保護與修復工作的實踐中去。5.強化支撐,壯大企業群體。企業化管理是現代生產方式的產物,也是在世界范圍內最有效率的管理方式。隨著現代化農業耕作方式的興起,一大批資金雄厚、科技領先的農業企業,將逐步取代小家小戶的分散經營,這將更有利于東北黑土生態保護與修復的實施。這些農業企業發展壯大,遍布農業產業鏈的各個環節,成為東北黑土生態保護與修復的主力和支撐。依據這個條件,可以形成分工明確、銜接緊密、協作有力的企業群體。一是在東北黑土生態修復的領域內,以畜牧業為良性循環起點,實行規模養殖,配套建立沼氣造肥和生態農肥積造企業,增加生態農肥總量。二是以種植業為基礎,建立規?;N植業聯合體或種植業合作社。三是以加工業為增值手段,建立糧油加工、畜禽產品加工、果菜加工和秸稈飼料加工的產業群體。四是在飼料、養殖、農肥、沼氣四企合一的基礎上,加快黑土生態修復工作進一步分工分業的進程,建立農機、農藝、育種等生產和銷售的實體企業和倉儲、運輸、建工等服務型企業,通過適度規模經營,加快專業化進程,使東北黑土生態保護與修復的整個產業鏈條緊密銜接,并不斷擴展增值空間,形成良性循環。6.構筑優勢,打造知名品牌。黑土生態保護與修復如果僅僅是一個只有投入沒有產出的封閉系統,必然是無源之水、無本之木,東北黑土在保護和修復中壯大,在壯大中保護和修復,形成具有強大造血功能和自我壯大能力的長效機制的唯一保證就是產品,產品是出路,也是生命。一是突出東北黑土傳統農產品野生、原生、非轉基因的自然屬性,加快繁育和健全糧豆畜禽良種體系,使黑土產品以純天然、純綠色和非轉基因的優秀品質,盡快形成獨特的競爭優勢。二是以具有時代特色的創新理念、審美觀點、營養學說與飲食習慣為指導,打造出特色鮮明、質優物美的東北黑土知名品牌,以原生戰勝舶來,以質量戰勝傾銷,贏得廣大用戶的認同。在高端市場炒熱叫響,擴大東北黑土產品的知名度與競爭力。三是建立和完善系統化、制度化的東北黑土產品長效宣傳機制,引導食品綠色消費、安全消費的發展潮流,確保持久的旺銷勢頭,以此來及時化解市場風險。四是國家應有計劃、有步驟、有組織地利用國外糧商以低價傾銷爭奪市場之機,大量購入外糧,擴大畜禽養殖;通過延長產業鏈條,強化加工增值,破解境內外設置市場壁壘的風險。五是應通過國家有關部委的牽線搭橋,促成黑、吉、遼、蒙四省區黑土區域聯合經營,協同動作,共同增強抗御風險的能力。
四、東北黑土生態保護與修復的保障措施
關鍵詞:生態水利工程設計原則
1水利工程對河流生態系統的影響
在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用,同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性,使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面,似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時,兼顧水域生態系統的健康和可持續性。
2生態水利工程
從學科發展角度看,現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學,水利工程規劃設計主要對象是水文系統,往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法,促進水利工程學與生態學的交叉融合,用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論,形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支,是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時,兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是:對于新建工程,是指進行傳統水利建設的同時(如治河、防洪工程),兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程,則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產(生態產業)及環境立法和資源管理一起,成為河流生態建設的主要手段之一。
3生態水利工程的規劃設計原則
3.1工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一項綜合性工程,在河流綜合治理中既要滿足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求,也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理,也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律,以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內,能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時,必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征,動態地研究河勢變化規律,保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟合理性分析,應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握,生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中進行方案比選,更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外,充分利用河流生態系統自我恢復規律,是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
3.2提高河流形態的空間異質性原則
一個地區的生境空間異質性越高,就意味著創造了多樣的小生境,能夠允許更多的物種共存。反之,如果非生物環境變得單調,生物群落多樣性必然會下降,生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化,造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動,特別是大規模治河工程的建設,造成自然河流的渠道化及河流非連續化,使河流生境在不同程度上單一化,引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性,但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種,生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性,使其符合自然河流的地貌學原理,為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后,就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估,建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統(GIS)是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上,確定環境因子與生物因子的相關關系,必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括:調查單個生物因子的基本需求,評估各種生物因子的相互關系和制約條件,對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中,識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子,在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。
3.3生態系統自設計、自我恢復原則
生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇,也就是說某些與生態系統友好的物種,能夠經受自然選擇的考驗,尋找到相應的能源和合適的環境條件。
將自組織原理應用于生態水利工程時,生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計,建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中,建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同,生態工程設計是一種“指導性”的設計,或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能,可以由自然界選擇合適的物種,形成合理的結構,從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明,人工與自然力的貢獻各占一半。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時,要求工程師必須放棄控制自然界的動機,樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富,實現人與自然的和諧。需要強調的是,地球上沒有兩條相同的河流,每一條河流的特點都是各不相同的。因此,每一項生態水利工程必須因地制宜,充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值,尋求最佳的生態工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子,也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時,需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度,防止生物入侵。
3.4景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行,而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低,而且成功率也低。整體性是指從生態系統的結構和功能出發,掌握生態系統各個要素間的交互作用,提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法,而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題,也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃?首先,水域生態系統是一個大系統,其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。廣義水文系統又與生物系統交織在一起,形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分,形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時,需要對于各種脅迫因素之間的相
互關系進行綜合、整體研究。其次,必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點,這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。再者,河流生態系統是一個開放的系統,與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環,一條河流的生態修復活動不可能是孤立的,還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調。最后,河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。河流生態修復是靠時間做工作的。有研究指出,濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備,同時進行長期的監測和管理。
3.5反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程,河流修復工程需要時間。從長時間尺度看,自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高,同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看,生態系統的演替,即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間,期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構,力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后,就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展,可能出現多種可能性。
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的,在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外,人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法,而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執行(包括管理)—監測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中,監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法,一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較,一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。
在反饋調整式設計過程中,提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與,通過對話、協商,以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合,提高設計的科學性。
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關鍵詞:生態 水利 工程 設計 原則
水利工程對經濟與社會發展的巨大作用勿庸置疑。但是也必須看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的干擾【1】。水利工程對于河流生態系統的脅 迫主要表現在兩方面:一是自然河流的渠道化。包括平面布置上的河流形態直線化,即將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折線型的人工河流。包括河道橫斷面幾何 規則化,即把自然河流的復雜形狀變成梯形、矩形及弧形等規則幾何斷面。還包括河床和邊坡材料的硬質化,即渠道的邊坡及河床采用混凝土、砌石等硬質材料。二 是指自然河流的非連續化。筑壩是順水流方向的河流非連續化,流動的河流生態系統變成了相對靜止的人工湖,流速、水深、水溫及水流邊界條件都發生了重大變 化。庫區內原來的森林、草地或農田統統淹沒水底。陸生動物被迫遷徙。水庫形成后也改變了原來河流營養鹽輸移轉化的規律。由于水庫截留河流的營養物質,氣溫 較高時,促使藻類在水體表層大量繁殖,產生水華現象。藻類蔓延遮蓋住大植物的生長使之萎縮,而死亡的藻類沉入水底,在那里腐爛的同時還消耗氧氣。溶解氧含 量低的水體會使水生生物“窒息而死”。由于水庫的水深高于河流,在深水處陽光微弱,光合作用也弱,導致水庫的生態系統比河流的生物生產量低,相對要脆弱, 自我恢復能力弱。河流泥沙在水庫淤積,而壩下清水下泄又加劇了對河道的沖蝕,這些變化都大幅度改變了生境。由于靠水庫進行人工徑流調節,改變了自然河流年 內豐枯的水文周期規律,即改變了原來隨水文周期變化形成脈沖式河流走廊生態系統的基本狀況。最后,眾所周知,不設魚道的大壩對于洄游魚類是致命的屏障。另 一類非連續化是由于河流兩岸建設的防洪堤造成的側向水流的非連續性。堤防妨礙了汛期主流與岔流之間的溝通,阻止了水流的橫向擴展。堤防把干流與灘地和洪泛 區隔離,使岸邊地帶和洪泛區的棲息地發生改變。原來可能擴散到灘地和洪泛區的水、泥沙和營養物質,被限制在堤防以內的河道內,植被面積明顯減少。魚類無法 進入灘地產卵和覓食,也失去了避難所。魚類、無脊椎動物等會減少,導致灘區和洪泛區的生態功能退化。
概況地講,被改造過的河流生 態系統是由三個子系統組成。即:由動物、植物和微生物組成的生命系統,這是生態系統的主體。廣義的水文系統,包括地表和地下水體、土地、氣候系統等。再有 就是工程設施系統,這是人類改造河流的結果。后面兩個子系統組成生境,是生命支持系統。由于水利工程系統改變了河流形態,水庫調度運行又改變了原有的水文 規律,造成河流生態系統的生境變化,其結果可能造成河流生態系統生物群落多樣性的下降,使生態系統退化。
對于水利工程對河流生態系統的脅迫,應該采取正視而不是回避的態度。傳統意義上的水利工程學作為一門重要的工程學科,以建設水工建筑物為手段,目的是改造和控制河流,以滿足人們 防洪和水資源利用等多種需求?,F代科學發展使我們認識到,傳統意義上的水利工程學在力圖滿足人的需求時,卻在不同程度上忽視了河流生態系統本身的需求。而 河流生態系統的功能退化,也會給人們的長遠利益帶來損害。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面,似應強調水利工程在滿足人 類社會需求的同時,兼顧水域生態系統的健康和可持續性。從學科發展角度看,現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學,水利工程規劃設計主要對象 是水文系統,往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學的理論及方法,促進水利工程學與生態學的交叉融合,用以改進和完善水 利工程的規劃及設計理論,形成水利工程學的新的學科分支-生態水利工程學(Eco-Hydraulic Engineering)。生態 水利工程學作為水利工程學的一個新的分支,是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時,兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學【2】 【3】。生態水利工程的內涵是:對于新建工程,是指進行傳統水利建設的同時(如治河、防洪工程),兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程,則是對于被嚴 重干擾河流重點進行生態修復。
生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產(生態產業)以及環境立法和資源管理一起,成為河流生態建 設的主要手段之一。圖1表示了生態水利工程在河流生態建設中的地位。圖中右側表示人類活動對自然河流生態系統的干擾過程,左側表示人類活動對擾的河流 生態系統的修復過程。
這里討論的生態水利工程學的基本原則也是生態水利工程規劃設計的基本原則,筆者試歸納為以下五項內容。
1.工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一種綜合性工程,在河流綜合治理中既要滿足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、發電、航運以及旅游等需求,也要兼顧生態系統可持續性的需求。 生態水利工程既要符合水利工程學原理,也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律,以確保工程設施的安全、穩定和耐久 性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內,能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時,必須充分考 慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征,動態地研究河勢變化規律,保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟 合理性分析,應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握,生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中需要進 行方案比選,更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外,充分利用河流生態系統自我恢復規律,是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
2.提高河流形態的空間異質性原則
有關生物群落研究的大量資料表明,生物群落多樣性與非生物環境的空間異質性(spacial heterogeneity)存在正相關 關系。這里所說的“生物群落”是指在特定的空間和特定的生境下,由一定生物種類組成,與環境之間相互影響、相互作用,具有一定結構和特定功能的生物集合 體。一般所說的“生物群落多樣性”指生物群落的結構與功能的多樣性。實際上,生物群落多樣性問題是在物種水平上的生物多樣性。
非生物環境的空間異質性與生物群落多樣性的關系反映了非生命系統與生命系統之間的依存和耦合關系。一個地區的生境空間異質性越高,就意味著創造了多樣的小生 境,能夠允許更多的物種共存。反之,如果非生物環境變得單調,生物群落多樣性必然會下降,生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化,造成生態系統的某種 程度的退化。
河流生態系統生境的主要特點是:水-陸兩相和水-氣兩相的聯系緊密性;上中下游的生境異質性;河流縱向的蜿蜒性;河 流橫斷面形狀的多樣性;河床材料的透水性等。水-陸兩相和水-氣兩相的緊密關系,形成了較為開放的生境條件;上中下游的生境異質性,造就了豐富的流域生境 多樣化條件;河流縱向的蜿蜒性形成了急流與緩流相間;河流的橫斷面形狀多樣性,表現為深潭與淺灘交錯;河床材料的透水性為生物提供了棲息所。由于河流形 態異質性形成了在流速、流量、水深、水溫、水質、水文脈沖變化、河床材料構成等多種生態因子的異質性,造就了豐富的生境多樣性,形成了豐富的河流生物群落 多樣性。所以說,提高河流形態異質性是提高生物群落多樣性的重要前提之一【4】。
由于人類活動,特別是大規模治河工程的建設,造 成自然河流的渠道化及河流非連續化,使河流生境在不同程度上單一化,引起河流生態系統的不同程度的退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣 性,但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其它生物物種,生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性,使其符合自然河 流的地貌學原理,為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后,就應該對于河流地貌歷史和現狀進行勘查和評估。 包括河流與相關濕地、湖泊的形狀與構成、水下地形勘測、水位變化幅度、河流平面彎曲度、河流橫斷面形狀及河床材料、急流與深潭比例、河床的穩定性及淤積及 侵蝕狀況等,建立河流地貌數據庫。河流生物調查,包括植物、魚類、鳥類、兩棲動物和無脊椎動物等的物種分布地圖以及規模和存量,建立生物資源數據庫。遙感 技術和地理信息系統(GIS)是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。
關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上,確定環境因 子與生物因子的相關關系,必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉 化、水文周期變化等。研究的內容包括:調查單個生物因子的基本需求,評估各種生物因子的相互關系和制約條件,對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分 類和評估。需要強調的是,在眾多的環境因子中,識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子,在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地設計。
3.生態系統自設計、自我恢復原則
有關生態系統的自組織功能的討論始于上世紀60年代,以后有不同學科的眾多學者涉足這個領域。以各種不同形式構成的自組織功能,是自然生態系統的重要特征。
生態學用自組織功能來解釋物種分布的豐富性現象,也用來說明食物網隨時間的發展過程。生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種 的自然選擇,也就是說某些與生態系統友好的物種,能夠經受自然選擇的考驗,尋找到相應的能源和合適的環境條件。在這種情況下,生境就可以支持一個能具有足 夠數量并能進行繁殖的種群。自組織功能原理與達爾文的進化論有相似之處,只是研究的尺度不同而已。達爾文的進化論研究是在地球生物圈所有種群的尺度上進行 的,而自組織功能是在生態系統中種群之間發生的。
生態系統的自組織功能對于生態工程學的意義是什么呢?& nbspH.T.Odum認為:“生態工程的本質是對自組織功能實施管理。”(1989)【5】。Mitsch認為:“所謂自組織也就是自設計” (2004)【6】。將自組織原理應用于生態水利工程時,生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計,建 筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中,建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同,生態工程設計是一種“指導性”的設計,或 者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能,可以由自然界選擇合適的物種,形成合理的結構,從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明,人 工與自然力的貢獻各占一半【7】。
我國古代傳統哲學注重人與自然的和諧相處,老子主張:“人法地,地法天,天法道,道法自然”。 反映了一種崇尚自然,遵循自然規律的哲學觀。在建筑理念方面,提倡“工不曰人而曰天,務全其自然之勢”(《管氏地理指蒙》),“雖由人作,宛自天開” (《園冶》),都提倡一種效法自然,依靠自然的思想。國際生態學界一些學者認為,系統生態學的哲學理念應該追溯到公元前11世紀中國的周代。其中“陰陽五 行”、萬物競爭共存和相生相克等哲學思想,體現了促進與抑制,成長與腐朽,合成與異化之間的平衡與轉化,這些正是現代生態學的哲學基礎。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時,要求工程師必須放棄控制自然界的動機,樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控 制自然界是不可能的,這種一廂情愿的企圖最終往往歸于失敗。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富,實現人與自然的和諧。需要強調的是,地球 上沒有兩條相同的河流,每一條河流的特點都是各不相同的。因此,每一項生態水利工程必須因地制宜,充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值,尋求最佳的生 態工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子,也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時,需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度,防止生物入侵。
要區分兩類擾的河流生態系統。一類是未超過本身生態承載力的生態系統,是可逆的。當去除外界干擾即卸荷以后,有可能靠自然演替實現自我恢復的目標。另 一類是被嚴重干擾的生態系統,它是不可逆的。在去除干擾即卸荷后,還需要輔助以人工措施創造生境條件,再靠發揮自然修復功能,有可能使生態系統實現某種程 度的修復。這就意味著,運用生態系統自設計、自我恢復原則,并不排除工程師和科學家采用工程措施、生物措施和管理措施的主觀能動性。轉貼于 4.景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行,而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低,而且成功率也低。
所謂“整體性”是指從生態系統的結構和功能出發,掌握生態系統各個要素間的交互作用,提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法,而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題,也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
這里說的“景觀”(landscape)是指生態學中的景觀尺度。關于生態學的尺度問題,O’Neill,認為:“生態學不可能建立在單一的時空尺度 上,它應該適應所有尺度的調查研究?!保?986)【8】。按照這種觀點,尺度和層次成為生態學發展的關鍵。目前生態學理論把生物圈劃分為11個層次, 依次是生物圈、生物群系、景觀、生態系統、群落、種群、個體、組織、細胞、基因和分子。景觀的尺度如何掌握?景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。
為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃?首先,水域生態系統是一個大系統,其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。一條河流的廣義水文 系統包括從發源地直到河口的上中下游地帶的地下水與地表水系統,流域中由河流串聯起來的湖泊、濕地、水塘、沼澤和洪泛區。廣義水文系統又與生物系統交織在 一起,形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分,形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時,需要對于各種脅迫因素 之間的相互關系進行綜合、整體研究。如果僅僅考慮河道本身的生態修復問題,顯然是把復雜系統簡單割裂開了。
其次,必須重視水域生 境的易變性、流動性和隨機性的特點,表現為流量、水位和水量的水文周期變化和隨機變化,也表現為河流淤積與侵蝕的交替變化造成河勢的擺動。這些變化決定了 生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。生態系統的變化范圍從生境受到限制時期的高 度臨界狀態到生境擴張時期的冗余狀態。
再者,要考慮生境邊界的動態擴展問題。由于動物遷徙和植物的隨機擴散,生境邊界也隨之發生 動態變動。Gosselink(1990)在研究水域生態系統物種管理的尺度問題時認為,對于給定需要修復的物種,考慮的范圍應是這個物種的分布區 【9】。舉例來說,為便于理解,可以借用“流域”這個概念,比如一個地區野鴨的種群也有一個“鴨域”。所謂“鴨域”的范圍應該包括物種個體在惡劣的條件下 遷徙到的任何地方以及支持此物種的生態系統。這個范圍的邊界,應劃定在某特定物種經常利用的一個很大的空間內。如果進一步擴展,還應該包括所謂“臨時生 境”,指在自然界對于物種產生脅迫的時期,成為該物種的避難所的地區。如果這個地區有若干種標志性動物,那么物種管理的范圍邊界將是這些物種“域”的包絡 圖。另外,還要考慮流域之間的協調問題??紤]到河流生態系統是一個開放的系統,與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環,一條河流的生態修復活動不可能 是孤立的,還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調,
最后,河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過 程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。需要對歷史資料進行收集、整理,以掌握長時間尺度的河流變化過程與生態現狀的關系。河流生態修復是靠時間作工作 的。有研究指出,濕地重建或修復需要大約15到20年的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備,同時進行長期的監測和管理。
需要說明的是,對于規劃、評估、監測這些不同的任務,工作對象的空間尺度可能是不同的。監測工作應該在盡可能大的尺度內進行。比如修復一塊濕地以吸引鳥 類,經過一年或者更長的時間均告失敗。這就需要考慮是否有質量更好的生境吸引了候鳥而改變了它們的遷徙路線,監測工作可能在大陸的范圍內開展。而評估工作 可能在跨流域的尺度上進行。規劃工作的尺度可能是流域或河流廊道。所謂“河流廊道”(River corridor)泛指河流及其兩岸與 生物棲息地相關的土地,也有定義其范圍為河流與對應某一洪水頻率的洪泛區。至于河流修復工程項目的實施,一般在關鍵的重點河段內進行。
5.反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程,河流修復工程需要時間。從長時間尺度看,自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統 有序性及內部穩定性都有所增加和提高,同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看,生態系統的演替,即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代 替也需要若干年的時間,期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構,力求 最終形成一個健康、可持續的河流生態系統【10】【11】。在河流工程項目執行以后,就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期 的目標發展,可能出現多種可能性。最頂層的理想狀態應是沒有外界脅迫的自然生態演進狀態。在河流生態修復工程中,恢復到未受人類干擾的河流原始狀態往往是 不可能的,可以理解這種原始狀態是自然生態演進的極限狀態上限。如果沒有生態修復工程,在人類活動的脅迫下生態系統的進一步惡化,這種狀態則是極限狀態的 下限。在這兩種極限狀態之間,生態修復存在著多種可能性。針對具體一項生態修復工程實施以后,一種理想的可能是:監測到的各生態變量是現有科學水平可能達 到的最優值,表示生態演進的趨勢是理想的。另一種差的情況是,監測到的各生態變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態之間,形成了一個包絡圖。一項生 態修復工程實施后的實際狀態都落在這個包絡圖中間。
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的,在時間與空間上常具有不確定性。除了 自然系統的演替以外,人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法,而是一種反饋調整式 的設計方法。是按照“設計-執行(包括管理)-監測-評估-調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中,監測工作是基礎。監測工作包括生物 監測和水文觀測。這就需要在項目初期建立完善的監測系統,進行長期觀測。依靠完整的歷史資料和監測數據,進行階段性的評估。評估的內容是河流生態系統的結 構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法,一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較,一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比 較。評估的結果不外乎有幾種可能:1)生態系統大體按照預定目標演進,不需要設計變更;2)需要局部調整設計,適應新的狀況;3)原來制定的目標需要重大調整,相應進行設計。
在反饋調整式設計過程中,提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與,通過對話、協商,以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合,提高設計的科學性。
Design Principles of Eco-hydraulics Engineering
Abstract :The concept of eco-hydraulic engineering is proposed.
It integrates the technology of hydraulic engineering with ecology.
Based on the analysis of stress of hydraulic engineering on river
ecosystem the requirements for ensuring healthy ecosystem and
sustainable development for river are suggested.These requirements
include the principles in five scopes: engineering safety and
economy, spatial heterogeneity of river morphology, self-design
and self-restoration of ecosystem, landscape scale and integrated
river ecosystems restoration and design methodology process based
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關鍵詞:教學改革持續改進環境修復
中圖分類號:G712文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2019)06(b)-0119-02
環境問題一般分兩類,一類是自然災害引起的原生環境問題,也叫第一環境問題;另一類是人類活動引起的次生環境問題,也叫第二環境問題,后者又可分為環境污染和生態環境破壞兩類。環境污染是指人類活動產生并排入環境的污染物或污染因素超過了環境的自我調節能力,使環境的組成或狀態發生了改變,環境質量惡化,從而影響和破壞了人類正常的生產和生活,例如工業三廢排放引起的大氣、水體、土壤污染。生態環境破壞是指人類開發利用自然環境和自然資源的活動超過了環境的自我調節能力,使環境質量惡化或自然資源枯竭,影響和破壞了生物正常的發展和演化以及可更新自然資源的持續利用。例如砍伐森林引起的土地沙漠化、水土流失、一些動植物物種滅絕等。將環境修復原理課程進行教學持續改進,對推動教學改革、提高教學質量、培養創新人才有著極其重要的意義。
Yxoqk3UgQ+ItusxwWGMjnw==1環境修復原理課程大綱修訂
環境修復原理是環境科學教學大綱中規定開設的一門關于培養學生基礎知識能力、工程規劃能力和提升動手能力的專業必修課。主要講授環境問題、環境修復;污染環境的修復技術,包括物理方法、化學方法、生物方法三大類;環境修復所研究的主要內容為污染土壤的環境修復、污染水體的環境修復、污染大氣的環境修復、固體廢物污染的環境修復等幾個主要的大類[1-3]。通過該課程學習,讓學生掌握環境修復的物理、化學和生物修復原理;同時讓學生掌握環境修復原理的主要內容與技術難點;使學生具有實際環境修復工程設計和規劃的能力;培養大學生的思考問題和判斷問題能力,從而達到從事環境工程規劃、修復及長期維護的水平。
依據筆者學校環境科學專業培養目標,學生在學習環境修復原理課程后應具備如下能力:(1)獲得和應用環境修復技術的能力。(2)實際環境修復的設計與規劃能力。(3)分析、解決環境修復難題的能力。(4)具有自覺學習的能力。據此,筆者認真進行了該課程教學大綱的修訂工作。
2環境修復原理課程教學重點內容與難點
培養學生解決環境修復實際問題的能力是該校環境科學專業教學大綱的重點目標。結合環境科學專業畢業生的去向和分工性質,環境科學專業人才培養大綱按“應用型”和“創新型”進行構建,以適應華南地區對人才的不同要求。據此,我們將環境修復原理課程內容進行了調整,其重點和難點也發生了相應變化。
基于環境科學專業課程體系,避免與其他課程內容重復進行教學。因此,以學生創新能力培養為目標,根據專業課程的定位和培養目標,社會服務為導向,進行課程內容重構。避免與環境生態學、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與處置課程中有關內容重復,刪除了教材中的第七章污染土壤的環境修復技術、第八章污染水環境修復技術、第九章大氣污染的環境修復技術及第十章固體廢物污染的環境修復技術(見表1)。
3提升教學效果的教學改進與實踐
(1)優化教學資源,強化學生解決實際環境修復工程問題的能力。以學生為主體,充分利用“互聯網+”當代教育手段,激發學生自發學習的積極性[4]。
關鍵詞:朝陽市 生態建設 恢復 研究
隨朝陽經濟社會的快速發展,朝陽整體生態環境較脆弱的問題日益突出,已經成為制約朝陽經濟、社會發展的主要瓶頸。為此,改善生態環境十分必要,加強生態修復,加快建設生態朝陽勢在必行。
1、朝陽市生態環境現狀
朝陽市地處遼寧省西部,地理坐標為東經118°50′—121°17′,北緯40°35′55″—42°22′。朝陽市由于所處的地理位置和社會、自然條件的影響,屬于生態強脆弱區,形成了向風沙區、干旱氣候區演化的態勢。朝陽市也屬于自然災害頻發區,尤其是旱災和風災最為嚴重,自然災害引起的植被生產力下降、糧食減產等造成的損失慘重,旱情嚴重的地區出現了人畜飲水困難,這嚴重的制約了朝陽市的經濟和社會的發展。隨著經濟社會的發展,朝陽市的植被和土地等自然資源破壞嚴重,導致生產力下降。近年來,朝陽市堅持落實“科學發展觀”,努力構建和諧社會,十分重視生態環境改善,努力恢復脆弱的生態環境,到目前為止,朝陽市的建成區綠化覆蓋率達到35.2%,森林覆蓋率35.6%,完成造林綠化面積 618.135萬畝;坡地造林30.1萬畝;完成遼西北植被恢復退耕還林85.55萬畝;沿遼蒙邊界建成一條532.1公里長、2公里寬的防護林帶;完成水土保持綜合治理面積42萬畝;完成綠化鄉鎮、村屯、園區1520多個;公園、廣場和沿河綠化帶196.06公頃;形成人工湖5個、水面面積3400畝;建設自然保護區20個;創建省市級環境優美村鎮169個;建成17個農村生活垃圾處理示范村;建設5個農村環境綜合治理示范村;對全市19個村進行環境綜合整治;建畜禽標準化養殖小區1000多個;有機農業種植面積達70多萬畝,經過多年的努力朝陽市的生態環境得到了一定的恢復。
2、朝陽市生態建設中存在的主要問題
朝陽市的生態恢復工作雖然取得了明顯成效,但是仍存在一些問題,生態環境問題仍十分嚴峻,生態恢復工作還十分繁重。
2.1 自然條件引起的生態環境問題還比較突出
朝陽市地處遼西北山部丘陵地區,屬北溫帶半干旱半濕潤大陸性季風氣候,區內干旱少雨,水資源匱乏,水土流失嚴重。同時該區域是沿海向內陸、草原向森林的過渡地帶,林草覆蓋率低,土壤沙化問題突出。惡化的生態和生產環境,加劇了經濟和社會發展的壓力,制約了當地經濟水平的提高。
2.2 朝陽市依然沒有擺脫資源型發展模式
朝陽市是礦產資源較多的地區,礦產開發遍布全市眾多區域,依托資源頂起了全市諸多加工業的發展,比如鐵礦石、膨潤土等的加工項目分布各個縣市區,這一發展模式,導致資源逐步減少,生態環境逐步惡化,一些區域已經觸目驚心,比如建平哈拉道口一帶大理石的開采,大理石枯竭后,留下滿目蒼夷,植被破壞殆盡,水土流失嚴重,地下水位下降,水資源短缺,很多礦山開采閉坑后,留下的景觀基本如此。
2.3 人口壓力仍為生態改善問題結癥
由于區位、自然條件約束和歷史原因,朝陽市的經濟發展和人民生活水平與省平均水平具有較大差距。特別是廣大農村地區,由于土地貧瘠、農民收入低,耗竭性墾殖耕地、過度消耗林草資源成為農民增收的常規方式。朝陽市由于農業人口基數大,改善脆弱的生態環境,必須要為眾多的農業人口提供致富渠道,否則很難從根本上解決生態環境惡化的局面。
2.4 公眾對維護生態系統平衡、保護生態環境的意識還有待加強
一些地區、一些人,只注重眼前經濟利益,未能認識到生態環境的嚴峻性,生態恢復的必要性,現在仍存在著亂砍亂伐、違法采礦等破壞生態環境現象,對礦山植被恢復、退耕還草還林等生態恢復投入缺乏動力,在生產、生活中資源能源浪費現象嚴重,民眾維護生態系統平衡意識淡薄。
3、生態建設的幾點建議
3.1 加大對生態破壞嚴重企業的整治力度
堅決關停一些小的、對生態環境破壞大的礦山企業,減少或禁止露天開采,對尾礦庫要進行生態修復,毛石要合理利用,朝陽市礦點多達500多個而且分布面廣,對生態環境構成嚴重威脅,政府要加大生態修復工程項目傾斜支持力度,對礦業開采閉坑后及時進行生態環境修復,逐步恢復原有生態環境,改善區域百姓生存環境。
3.2 改變經濟增長方式,合理利用資源
一些區域礦產資源貧乏,應加強植被恢復,發展多種經濟,投入人員技術培訓,比如發展特色養殖、生態種植、有機產業等增加百姓收入;一些礦產資源豐富的區域,應加強規劃,發展產業園區,促進小城鎮化的進程,搞好周邊區域村屯環境綜合整治,加大礦業開采對生態破壞補償的力度,改善區域生存環境。
3.3 加快青山、碧水工程建設步伐
一是荒山造林工程。首先,對“十一五”期間完成造林綠化面積進一步鞏固提高森林郁閉度。其次要加大剩余荒山的治理力度,這部分綠化難度更大。還要加大圍山禁牧,對人類活動導致的已損林地和退化林地實施封山禁牧,減少水土流失危害,改善土壤肥力,延緩沙化趨勢。二是水土保持工程。首先要加大25度以上坡耕地還林還草力度,有效增加本地區森林覆蓋度。其次要加強凌源市青龍河流域綜合整治、凌源市小流域綜合整治、凌源市河岸堤壩固沙工程建設、什家河龍城區段治理、龍城區老虎山河段流域綜合治理和朝陽市大凌河項目區水土保持綜合治理工程。三是防護林網工程。要拓寬遼西北邊界防護林,使得遼西北防護林屏障作用加強和提高,形成貫穿遼西北北部生態綠色廊道。及時對農田防護林進行更新改造,保證農田防護林體系的完整性,不間斷地發揮防護效益。加快建設新農村綠化工程,指導、協調、配合相關部門和單位,制定新農村綠化方案,因地制宜地探索村屯和校園綠化模式。努力提高現有林地生態質量,加強現有林地的維護與管理,采取人工撫育,針闊混交等多種措施提高森林質量。加快綠色通道的建設,進一步加快公路、鐵路和河道兩翼綠化,形成綠色通道與防護林網縱橫交錯的林網系統。四是沙化治理工程。對凌河灘地實施退灘封育,根據大、小凌河流域不同河段河道實際情況,因地制宜的在堤防內側、確權邊界布置生態林帶,確權范圍內河灘地上的現有耕地采取退耕封育,自然恢復生態,利用天然植被,減少水土流失,穩固河岸。加強遼西北沙化治理,在遼西北沙化、荒漠化和退化嚴重的草原上實施圍欄封育、補播改良工程,并對減少效果進行監測和綜合評估。五是草原恢復工程。加大草原資源的恢復,對草權制度進行改革。建設草畜結合生態養殖模式。要加大草原病蟲鼠火災害預警及防治。六是礦區恢復工程。加大礦業結構調整力度,提高礦產資源綜合利用和礦產品深加工水平,努力實現礦產資源開發利用方式由粗放型向集約型轉變,促進礦產資源的可持續開發利用。加大礦區植被恢復與復墾力度。七是農村環境保護工程。重點加大農村清潔能源的開發與使用、生態村鎮的規劃與建設、村鎮環境綜合整治和飲用水源地保護等方面工作力度。八是保護區建設工程。針對凌河流域水資源短缺,生態環境脆弱,防洪功能不完善,治理和保護管理脆弱等問題,將大,小凌河劃建為自然保護區,進行綜合治理與保護。針對目前總體保護區面積相對較小,保護對象相對單一的狀況,十二五期間要完成更多的保護區建設。其次還要加強保護區保護能力建設,使保護區建設逐步走上規范化、法制化、良性化發展道路。
3.4 加大生態建設投入
朝陽市要緊緊抓住省委、省政府建設“遼西北生態恢復示范區”構想這一有利契機,圍繞市委、政府“生態朝陽”的建設目標,加大對上爭取資金力度。一是積極爭取國家、省資金。二是調動社會力量投入資金。三是政府加大生態建設投入力度。
3.5 加強宣傳教育,營造濃厚的生態建設氛圍
要進一步加大對生態環境保護等相關法律法規的宣傳力度,提高全社會特別是各級領導干部對保護生態環境重大意義的認識。要進一步動員全社會力量,提高全社會對生態市建設的關注,強化生態意識、激發原生動力,修復重建生態,調動農牧民群眾治理水土流失的積極性和主動性,進一步發展生態文化,倡導綠色生產,鼓勵綠色消費,不斷深化全社會的生態理念、環境意識和法制觀念,提高廣大市民的生態文明素養。
參考文獻
[1]朝陽統計年鑒.
生態文明的呼喚:生態修復良法之治
生態文明社會的“善治”要求呼喚生態修復的良法之治。生態文明社會建設是一個全面的生態環境善治及其影響下社會治理的過程,這一過程本身就需要管理方法和政策體系的創新,而“環境善治”理念的引入恰恰為此提供了優良的制度建構土壤。“環境善治﹙Goodenvironmentalgovernance﹚”是近十多年來國際上倡導的改革環境管理方法的理論和政策體系。環境善治理論的主要思想是要在環境保護中充分發揮相關各方的作用,并充分利用法律、行政、經濟和社會手段,改變環境保護僅由政府﹙特別是由環境保護部門﹚獨力舉辦并過分依賴行政手段的局面。環境善治倡導的手段主要有:有效的法律、有權威和有效率的政府、政府與企業的伙伴關系、政府問責制、下放權力、發揮社會機構的作用、公眾參與環境管理、環境信息公開化等[7]。環境善治是生態環境保護治理的一種較為新穎的管理理論創新,這種理論也是生態文明社會建設中所需要的。善治強調了有效的法律這一主要手段,法律也確是制度建構的前提和保障,生態修復法制化就成為相關制度建構的必由之路。生態文明社會建設要求的善治是一種良法治理的狀態,而良法是一種法制的理想狀態,這種狀態不僅僅在于理論的創設更在于實踐的檢驗。早在亞里士多德時代,這位偉大的哲學家就給良法定立了三個標準,即良法為公益;良法體現自由的道德標準;良法創設的機制使政權持久[8]。我國古代傳統思想里對良法也有相應的標準,儒家主張明德慎罰,強調法應具有的兩個方面的作用,一是教化以明德,二才是罰。與當代立法中多強調強制性處罰的立法理念相比這種思想竟更能反映法的本質。注重法的教化激勵作用給我們當前生態文明良法之治目的的實現提供了一定的啟發。此外,我國法家更是明確了良法另外兩個標準,一是“當時而立法”[9]即法應順應時代變化;二是“毋強不能”[10]即法要考慮實際情況以及當時的民力。由此可以看出,東西方法治思想中關于良法的標準是鮮明的,并且我們當今的社會立法也都正在或需要遵循這些標準。藉此,生態文明社會建設要求下的生態修復良法應當具備三個最主要標準:一是應全面發揮教化與懲戒的雙重立法作用,并體現其最本質的公益;二是應當順應生態文明社會建設的需要建構生態修復法制體系;三是應體現社會經濟發展實際情況,應當允許不同標準的存在。當然,關于生態修復良法的標準還有程序正義、形式正義等等,但上述三個標準更能夠反映生態修復法制建設的最鮮明特征。良法是生態文明社會中生態修復法制化的方向。良法給法制建設提供了標準,生態修復良法也為生態修復法制化指明了方向。正因為這種方向性指引作用,使得生態修復良法的三個最主要標準能夠決定生態修復法制化建設的最主要內容。首先,全面發揮法的教化與懲戒雙重作用,是生態修復法制處理人與自然關系所具體要求的。強制性是法的一個根本特性,但是并不表示懲戒就是法的唯一作用形式。特別是當法以協調人類自身行為,達到維護自然目的,進而促進人類社會自身可持續發展面貌出現的情況下,法就不能夠僅僅以強制性懲戒手段來彰顯其權威了。沒有教化作用的充分發揮,法律將失去一半的功效。而教化有多重形態,其中一定程度的懲戒也能算是一種教化,但是教化更多程度上是以較為溫和的形態出現的。并且,許多情況下,懲戒所取得教化功能也是極其有限的。因為人總是在利與害中有所傾向,并想法躲避懲戒,找機會去逃避義務,很多情況下使法制難以有效實施。對此,現代制度經濟學總結了一個重要概念———“機會主義行為”,其最根本的表現形態就是人或企業會趨利避害[11]。這是企業或人的一種本能,這種趨利避害最終導致的結果就是人或企業會不停地查找成本降低的路徑,甚至通過違法來換取利益的最大化。而經濟學研究認為,約束機會主義行為的最好方式就是激勵,這里的激勵恰恰就是教化的溫和形態。通過激勵措施甚至形成激勵法制以此補充法教化作用的表現形式,最大限度發揮法的教化與懲戒雙重功能。因此,良法對激勵法制的要求決定了生態修復法制化的一種傾向,即由懲戒到懲戒與激勵并重,甚至更加強調激勵。其次,生態修復良法要體現最本質的公益。本文認為最本質的公益應當是建立在個體利益充分實現基礎上的更加正義的社會集體利益①。最本質的公益需要發揮法的雙重作用,體現法的正義價值。亞里士多德提出了正義兩個層面的含義:一是矯正正義,主體間自愿以及非自愿的交往中所得與所失的中間,交往以前和交往以后所得相等;二是分配正義,即依據人們各自價值對于共有物的分配[12]。此后,比利時法學家達班則進一步解釋了分配正義,他認為分配正義確定集體成員應從集體得到什么,它從立法上對權利、權力、榮譽和報酬等方面進行分配[13]。分配正義根據人的出身、才德以及對國家的貢獻把榮譽財富以及合法公民人人有份的公共物品按比例分配給不同地位、不同身份的社會成員[14]。并且就民眾的樸素正義觀而言,只有最小限度破壞原有秩序和盡最大可能維持人際關系的和諧,在人情、面子、權利義務分配等諸多方面,達到博弈后的均衡,這才是人們心目中最大的正義,而非在國家法的條條框框之下的開庭、審理、判決和執行[15]。分配正義關注更多的正是這種民眾要求的實質正義,只有個人能夠有效地從集體那里通過分配或再分配相應的權利、權力、榮譽以及報酬等方面的利益時,個人的利己主義動因才能獲得充分滿足。而在法律控制中,個人主義就應與集體主義相綜合、相和諧。并且利己主義也能夠刺激人們的積極性、激勵人們做不斷的努力,如果法律制度試圖根除或反對利己主義,那么它便是愚蠢的②。就生態修復而言,生態修復在實踐中多是對某一區域內受損的生態系統的平衡進行恢復或重建,這一區域相對于全國利益而言必然是個體利益。過去我們常常夸大整體利益忽視個體利益的滿足,這并不能夠更有效地實現全社會的生態文明。生態修復的社會化修復目的就是為了使得個體利益在社會整體利益實現基礎上實現最大程度的滿足。使得生態系統受損地區能夠獲得修養生息以及可持續發展的機遇和能力。這是對生態受損地區及其人群基本生存權和發展權的正義對待,是對此地區或人群最起碼的尊重。由此,可以彰顯其基于個體利益尊重基礎上的社會正義的本質———分配正義。而建立在對個體利益尊重基礎上的分配正義,更能夠通過法制化形態激勵人們在努力實現個體利益基礎上,更多地創造并實現社會整體利益,這也充分體現了法制除了強制作用之外的激勵作用。因此,從分配正義意義上說,生態修復法制化及其良法形態充分彰顯了在個體平等享有權利基礎上社會公益,是對生態文明社會建設整體利益的準確闡釋。再次,法應時而立,科勒曾經說過,每一種文明的形態都必須去發現最合適其意圖和目的的法律。永恒的法律是不存在的,因為適合于一個時期的法律并不適合于另一個時期。法律必須與日益變化的文明狀況相適應,而社會的義務就是不斷地制定出與新的情勢相適應的法律[16]。因此,良法應順應社會經濟發展的形勢,做出應有的補充或更正,使其不斷完善。同樣如此,生態文明社會下的生態系統平衡的維護對生態環境保護立法已經提出了新的更高要求。原有的以工業文明為代表的環境保護和資源保護類法律顯然已經不能適應對于生態系統整體維護的社會實際要求。的確,我國現有立法中有環境恢復或土地復墾的規定,但不論是環境恢復原狀還是土地復墾都僅僅是生態修復的初始手段或相應技術的某個方面,是工業文明時代生態環境末端治理的典型立法形態。例如,在礦區生態環境保護中有礦山恢復保證金的相關立法,有《土地復墾條例》、《礦山地質環境保護規定》等單行立法,但是這些立法多是從土地復墾這一目的著眼。然而土地復墾無論在技術上還是其立法理念上都僅僅是對一種環境要素的綜合治理,根本不是生態系統整體的校正,將生態修復停留在以土地復墾為表現形態的立法最初階段是不適應當前生態文明社會法制建設需要的。此外,就環境保護立法而言,同樣也僅僅是對于環境要素的維護,而且這種維護僅僅停留在對于受損環境要素的保護以及對環境利益的賠償上。對于生態系統整體平衡的恢復與重建卻大多予以忽視,或者僅僅滿足于環境意義上的小修小補,更難以適應生態文明對于生態系統整體維護的要求。同時,當前我國環境立法還大多以社會利益的損失與彌補為調整對象,并沒有形成從根本上恢復與重建受損生態系統的法律治理概念。因此,生態修復良法要求生態修復法制化過程中必須更新原有的僅僅強調某種環境元素或生態要素的恢復治理、土地復墾治理等階段性治理理念,從生態系統整體著眼,探索適應生態文明社會建設要求并體現對自然和社會“全面關愛”的生態修復法制途徑。最后,法應勢而立,即法應當根據實際情況,因地制宜。良法應當體現分配正義,這種分配正義往往是針對地區社會經濟發展不平衡而產生的。我國的基本國情依然是地區社會經濟發展不平衡,并且在一段時期內難以根本改變。如果一刀切似地制定統一的生態修復標準,將難以體現對受損生態系統區域內公眾權益的分配正義。這就需要在生態法制化過程中,使生態修復的標準更加因地制宜;同時,生態修復的主體應當多元化,主體的義務也應當有多種承擔方式。這主要是因為,許多情況下,資源開發引發的生態系統失衡是一種較為普遍的狀態,而這種資源開發的受益方是多方面的,不僅有資源開發方本身也有未開發地區一方,甚至在這些資源開發中國家才是最大受益者,因此,讓某一方承擔生態修復義務是不公平也是不正義的。分配正義就是要使受損生態系統所在區域內的人群,獲得與發達地區相似或者相同的社會的以及經濟的發展機遇或狀態。這也是生態修復的社會屬性所要求的,更是生態文明社會建設的本質性要求。
生態文明社會建設要求下生態修復法制的作用
通過上文對于生態修復良法以及生態修復法制化方向的討論可以看出,生態修復法制化對于生態文明社會建設具有至關重要的作用。法治是社會有序發展的根本保證,而法制又是法治的前提。生態修復良法標準下的生態修復法制化發展趨勢更是生態文明社會有序建設的保障。首先,生態修復法制化是實現生態文明社會建設中自然方面內容的保證。生態修復本身就是一種自然修復的手段和技術形態,只不過這種技術形態以人為主要動力和執行力。沒有人類社會有序的研究和開發并實施這些生態修復技術,自然的修復將是緩慢和無法滿足人類可持續發展需要的。因此,通過一定的法制化標準使相應的技術指標能夠有序、合理從而更好地為社會建設服務,這是一種良法之治的表現。換句話說就是生態修復有了較為合理的標準和制度運行規制體系,生態修復相應的實施步驟和程序才能有所保證;也正是這些相應制度的運行,才能夠使得生態修復工程正常有序運行;生態修復的主體、生態修復的管理者和監督者才能明確,生態修復工程所需要的各種資金才能有所保障。以此為基礎,在生態修復工程廣泛開展的前提下,生態文明社會建設才能夠有序和有效開展,其自然修復的目標才能夠盡快實現。其次,生態修復法制化是生態文明社會建設中“文明”的體現。生態文明是繼物質文明、精神文明與政治文明之外的另一種更高層次的文明,也是人類對于社會經濟發展狀態下,對于外在自然的一種新的享受。而法制則是文明的保障,也正是法制的存在文明才具有了不斷發展的可能。因此,作為生態文明建設主要措施的生態修復的法制化進程,將為這一文明狀態下的社會建設提供有力的保障。生態修復法制是生態文明的強心劑,正是生態修復法制對于激勵的強調與運用,才使得生態文明有了另一番動力。與原有的強制性懲罰措施相比,生態修復法的激勵更彰顯一種人性的引導和經濟文明的刺激,是精神文明與物質文明更高階段的產物。這種更高層次的文明能夠適應社會經濟發展的高級形態,人們也更愿意接受這種引導。生態文明社會的建設才有主動性的因素。再次,生態修復法制化的目的就是通過制度的運行,更好地實現生態文明社會的善治。生態文明社會建設的實質也就是實現人與自然的和諧關系,體現人與自然的協調與利益的均衡。而善治的要求也就是使人與自然關系在法律的作用下更加能夠達到利益博弈的共通點,實現雙方利益最大程度上的均衡。法律產生的因素之一就是利益的博弈,這種博弈一會帶來社會關系以及各種利益的有效分配,二則帶來人性文明抉擇的最基本展示。生態文明就是人性文明在人與自然關系博弈中最新的體現,維護和善待自然就是善待人類社會本身,而以人類社會本身利益最大化的實現促進自然利益更好地維護,則是生態文明社會善治的本意。因此,生態修復法制化通過修復自然與修復社會雙重目標的實現,體現了人類利益最大化與自然利益維護之間的最均衡狀態,是法律中利益博弈均衡形態的最基本體現。因此,生態修復法制化能夠為生態文明社會建設善治要求提供最需要的法律制度。最后,也是最實際的是,生態修復法制化為生態文明社會建設提供了實踐的可能性。一方面法制建設能夠為社會建設提供最具實際操作意義的制度建構方式,生態修復法制建設能夠從制度建設上量化生態文明社會建設的各項要求,例如權利要求和義務承擔要求等;另一方面,生態修復法制化將生態文明社會建設的最基本要求一一設定為最基本的社會道德標準,并使之上升為國家意志,取得了由理論到社會實踐的強制力保障;再一方面,生態修復法制是環境保護法治建設的創新,是其在生態文明社會建設要求下的新發展。生態修復法制理念彌補了原有的環境保護法治建設中只注重懲罰不注重激勵,只注重保護不注重修復的弊端,實現了環境保護法治向生態文明社會建設要求靠攏的現實要求。這將使得生態文明社會法治建設更加完整和更符合社會經濟建設的實際。四、關于生態修復法制的幾點建議基于上文對于生態修復法制化的若干理論解讀,本文認為建構生態文明社會要求下的生態修復法制應當從以下幾個制度的建立進行考慮。首先,應建立專門的生態修復管理制度。明確生態修復的義務主體和生態修復的對象是建立管理制度的前提。關于義務主體,本文認為,國家應當是生態修復義務的主導者,是最重要的義務主體之一。不僅因為國家是最大的受益者,更是因為在我國國家是各種資源的管理者和所有者,因此負有不可推卸的主導責任。但是其他所有因生態系統受損而獲益的利益體都應當對生態修復負有應盡的義務,只不過這種義務可以通過國家進行“代執行”。關于生態修復的對象,本文認為,不僅是受損的生態系統,那些沒有受損但是遭到一定程度破壞的生態系統也應成為生態修復的對象。基于此,生態修復的管理者應當是國家及其各級政府,各項生態修復活動的管理都應當由政府代表國家統一行使管理權。為此,應建立專門的管理機構,制定相應的管理規制,設立專門的監督機構,建立專項財政,成立監管部門等等。其次,應建立生態修復規劃與評價制度。這一制度與現有的環境規劃與評價制度可以互鑒。但是在生態修復的評價制度建立上,生態修復的標準制度應當更為因地制宜,允許不同地區設立符合自身社會經濟發展狀況的生態修復標準。生態修復規劃制度應當更加民主化,為此應當允許公眾參與與自身利益相關的生態修復工程的規劃與實施過程,擴大公眾參與生態修復的范圍;設立更加便民的生態修復信息公開制度保證公眾的知情權;構建公眾否決制度,將生態修復工程切實與民生民意結合在一起,實現最大程度的文明開化。在評價制度建設上也應當更加能夠體現文明的要求,不僅要專業化評價隊伍,設立專家評價機制,還要使得評價更透明,更具有決定功效,將評價結果直接與各種工程驗收以及個人利益掛鉤,提高生態修復評價機制的權威性。再次,應建立生態修復的專項資金機制。除了進一步完善現有的生態財政轉移支付制度外,還應當鼓勵民間生態融資和投資;制定政策,激勵公眾從事生態修復產業,促進新型生態修復產業的發展;設立專項財政,保障生態修復資金源的穩定;建立生態修復保證金制度;最重要還是要建立生態修復基金,從根本上改變資金鏈的問題,也同時為建立生態修復激勵機制奠定資金基礎。再有就是應建立生態修復激勵制度。在政策上要給予生態修復個人或企業以優惠,鼓勵他們研發技術和投資生態修復產業;在資金上建立的生態修復基金應當有專門的鼓勵經費,專門用于“有功則賞”;在業績評定上要直接與個人工作相掛鉤,把生態修復的業績作為管理者考核、獎勵或升遷的依據;在保證金制度上要有返還機制,對有功者要返還獎勵;在污染費以及資源稅費制度上也要有返還獎勵制度;同時還應當建立起專門的激勵標準和激勵權益救濟制度以及監督制度等。最后就是要建立起相應的輔助制度,例如生態修復權益救濟制度,生態移民的搬遷安置制度,生態修復功能區的社會保障制度,生態修復補償和賠償制度等等。這里需要強調的是生態修復的補償制度不同于生態補償制度。生態修復補償是對特定主體而言的具有實際可算損失的補償,或者是對其在生態系統受損狀態下可實際獲得利益的補償。這種補償往往是通過資源開發成本使受益者直接給付。
本文作者:吳鵬工作單位:中國政法大學
關鍵詞:冶金礦山;廢棄地;生態修復;土壤改良;邊坡治理
冶金礦山行業涉及面廣、產業關聯度大,是國家經濟建設的重要基礎。但在礦山的開采過程中,會不可避免地挖掘和破壞山體、毀壞林地和耕地、擠壓動植物的生存空間,造成嚴重的水土流失和生態系統退化,形成大片的山體和廢棄礦場;在資源的加工過程中,會副產大量的固體廢棄物,如廢石、尾渣等,它們堆棄占用土地,破壞耕地,釋放有毒物質,并向周圍環境遷移擴散,通過食物鏈在動植物體內和人體中富集,威脅礦區生物的多樣性和礦區居民的正常生產生活,制約區域經濟的可持續發展[1-6]。隨著礦產資源的日益貧化,這些問題日趨嚴重,因此,對礦山廢棄地進行生態修復,恢復其原有功能,已經刻不容緩。
1冶金礦山廢棄地的生態現狀
冶金礦山廢棄地指在礦山開采過程中因被污染、占用或破壞,以致暫時失去利用價值的土地[7]。根據其成因,礦山廢棄地可分為五類:(1)排巖場。由被剝離的表土、被剝采的廢石以及缺乏深加工價值的低品位礦巖堆棄而成,堆積體結構松散、不穩定,自然條件下很難風化粉碎,表層植被生長困難;(2)尾礦庫。由礦石經洗選加工后產生的尾渣泵送堆積而成[8]。尾渣粒徑小、質地松散、表層干燥、保水能力差,尾渣會持續向外界釋放有毒物質,尾渣毒性很強,植被難以存活[1-2];(3)露天采坑。露天開采埋層較淺的礦床所形成的凹坑,通常直徑較大、挖掘較深,表層巖石風化嚴重,植被立地條件差,難以形成植被覆蓋[9];(4)塌陷區。礦區地下大量開采后,地質條件不穩定,地面塌陷所形成的塊狀、帶狀凹陷區域,塌陷區地表破碎、難以復墾,塌陷坑四周封閉,坑內常年積水[10-11];(5)壓占地。為開發礦山所修建的輔助設施,如建筑物、公路等,它們會占用大量土地,在礦山停采后,這些區域被水泥、砌石、磚瓦等覆蓋,難以復墾。我國在20世紀50年代就開始了礦山廢棄地的生態修復工作,但受限于當時的觀念和技術水平,這項工作一直處于零星、小規模狀態,并未完全發展起來。針對礦區嚴重破壞的情況,國家相繼出臺了多項舉措,一方面規范和引導礦區土地復墾工作[12],同時明確礦企在礦山修復工作中的責任,增強了企業的責任意識,政企聯合,加快了我國礦山廢棄地生態修復的工作進展[13],截止2016年底,我國已累計投入修復資金近千億元,累計修復土地上百公頃,資助研發、推廣了近200項先進治理技術,生態修復工作取得顯著進步[14]。然而,我國礦區污染面積大,污染程度深,而多數礦企習慣了“先污染后治理”的生產模式,歷史欠賬多,使得環境治理資金需求量巨大。在當前持續低迷的礦業形勢下,礦區土地的修復費用主要由政府財政撥款提供,資金缺口很大[15]。截止2016年底,我國礦山廢棄地的修復率仍不足30%,與其他礦業發達國家50%~70%的平均修復率相距甚遠,廢棄土地修復工作不容樂觀[13]。國外礦山的生態修復工作可追溯到19世紀末,到20世紀中期已經開始了系統化、規?;闹卫砉ぷ?,并在法律法規、管理方式和修復技術等方面獲得了大量的成功經驗。澳大利亞實行礦產開發、土壤改良與生態恢復相結合的“三位一體”管理模式,促進了礦區土地復墾和生態修復工作的進展[12];美國的礦山土地復墾工作始于20世紀30年代,現已形成了健全的法律體系和完善的管理制度,廢棄土地復墾率高達85%,其首創的復墾保證金制度已被許多國家學習采用[16]。德國在礦區土地復墾方面投入了大量的人力和財力,目前德國廢棄土地的復墾率已經超過90%[13]。相比較而言,我國礦山廢棄地的生態修復工作任重而道遠。
2冶金礦山的生態修復技術
礦山廢棄地地表大多坑洼不平、浮石凸起,鐵礦等金屬礦廢棄地地表還散落有許多硬度大、難以破碎的低品位礦石。在進行土地復墾前,應首先利用推土機、壓路機等大型設備對其地表進行平整處理,使區域附近地表性質盡量均一化,減小土壤改良和植被恢復的阻力,為后續復墾工作創造有利條件。礦山廢棄地土壤重金屬污染嚴重,氮、磷、鉀等營養元素嚴重缺失,土壤結構性差,在不進行人工干涉的情況下,礦區植被很難恢復。因此,修復礦區污染土壤是礦區植被恢復和生態重建的前提。
2.1物理修復技術
土壤的物理修復技術包括表土轉移和客土回填兩種。表土轉移指在礦山開采前將區域內表層土壤收集保存,待閉礦后再重新覆蓋的方法[17],在這個過程中,雖然地表植被被完全破壞,但土壤中的營養元素和種子庫得以很好保存,能夠加快植被的恢復速度[18],表土轉移法僅適用于新開礦山和新建尾渣場,在西歐國家的鐵礦露采場應用較為廣泛??屯粱靥钪钢苯訉^域內原有表土全部移除,回填適于植被生長的耕植土,在表面形成0.1~1.0m厚的覆蓋層,以達到土壤改良的目的,Mago-ba等[19-20]在大量實驗后發現,覆土厚度與植被覆蓋率的增量成正相關關系,當覆土厚度為30cm時,區域內植被的覆蓋率能提高近70%。該法效果明顯,但需要外借耕值土,費用昂貴。湖北黃梅馬尾山鐵礦通過經濟技術比較后采用了表層客土全覆蓋、喬灌草間植的方式進行植被恢復,對防治水土流失和改善區域環境起到了很好的效果。
2.2化學修復技術
礦山廢棄地普遍酸堿化過度,土壤pH值嚴重偏離正常范圍,不適于植被生長,必須添加酸堿調節劑進行基質改良。對于酸化土地,可以施用石灰、碳酸氫鹽等進行基質改良[22],劉珊珊等[23]探究了用石灰調節南京紫金山銅礦堆浸場pH值的可行性,發現在浸場表層持續噴撒石灰一段時間后,能夠顯著提高基質表層的pH值,但由于渣堆厚度較深、下層尾渣酸化嚴重,因此對渣堆深處的pH值沒有明顯調節效果,這對于鐵尾礦庫表層基質的改良可起到一定的借鑒作用。對于堿化土地,可以投入石膏、碳酸氫鹽、硫酸亞鐵等來中和基質的堿性[24]。Na+含量過高容易導致土壤板結,石膏中的Ca2+能夠有效地替換Na+,降低土壤堿性,疏松土壤,改善水分、空氣和有機質的流通條件。當土壤酸堿度過高或失調時間過長時,宜采用“少量多次”的方法施加調節劑,這樣既能保證藥劑的持續效力,增強調節效果,又能節省藥劑。重金屬處理是土壤修復的關鍵,利用化學物質(包括鈣酸鹽、含磷材料、鐵氧化物、鐵鹽、ED-TA、α-淀粉酶、腐殖酸等)的吸附沉淀、氧化還原、催化還原、絡合等作用,可以在一定程度上達到重金屬離子固定的目的,顯著減弱重金屬離子的遷移能力[25-31]。鐵礦廢棄地中存在的重金屬主要有銅、鎘、鉛、鋅等,Ca2+對這些重金屬離子有明顯的拮抗作用,可以有效緩解其毒性,向廢棄土地中噴撒藥劑可阻礙農作物對它們的吸收,保證農產品安全[32]。EDTA通過螯合作用可以固定多種重金屬離子,且對土壤中的微生物群落幾乎不產生影響,是目前廣泛應用的鐵礦廢棄地重金屬淋洗劑[33]。黃凱[34]將有機肥和泥炭的混合試劑經過特殊工藝處理后,用于修復鉛鋅礦尾礦庫污染土壤。Wu等[35]利用黏土、生物炭成功研制出一種具有網狀結構的新型納米復合材料,能促使有毒的Cr6+轉化成無毒的Cr3+,大大簡化了土壤的修復步驟,提高了修復效率。另外,利用城市污泥較強的黏性、持水性和保水性,將其用于土壤改良,既能夠提高土壤肥力,改善土壤的團粒結構,又能以廢治廢,促進城市固體廢棄物的資源化再利用[36-37]。另外,從城市污泥中提取出的一些菌株還能對Cr6+起到還原作用,可有效去除其中90%的Cr6+,實現鉻渣堆六價鉻的高效治理[38-39]。
2.3生物修復技術
生物修復技術指利用酶、菌類及土壤動物等的新陳代謝作用來降低土壤中有毒、有害物質的濃度,從而達到土壤修復目的的一種技術。趙永紅等[40]認為,植物與降解菌的協同作用,可顯著增加土壤中降解菌的數量,提高降解菌的活性,改善植被的根際微環境,促進植被對養分和水分的吸收,促進植被的立地生長,加快土壤環境的改善速度。Denny等[41]研究發現,在土壤中接種菌根,菌根分泌物能夠增強土壤中重金屬離子的遷移能力,增強植被的抗性,促進植物對重金屬離子的吸收,加快土壤的凈化速度。Boyer等[42]研究了土壤動物蚯蚓對土壤中重金屬的凈化作用,發現蚯蚓既能夠吞食土壤中的重金屬,又能夠疏松板結土壤,增加土壤孔隙度,改善土壤的物理結構。徐池[43]對用不同馴化濃度/時間篩選出的赤子愛勝蚯的生理指標進行了系統比較,通過急性毒性試驗和彗星試驗確定了該種類蚯蚓的耐性最佳馴化條件,用該最佳條件篩選出的赤子愛勝蚯對重金屬有強提取作用,利用蚯蚓的吞食作用來改善重金屬污染土壤具有廣闊的應用前景。
2.4植被恢復技術
鐵礦廢棄地土地貧瘠、鹽堿化嚴重、重金屬毒害作用強,經過一系列的修復措施,如表土轉移、化學試劑投放等,在一定程度上修復被破壞的土壤,通過人工種植能較快實現礦區的植被覆蓋,最終建立起新的生態平衡[44]。禾草植物和豆科植物經常都被用作礦山廢棄地生態修復過程中的先鋒植物,它們生長迅速,抗旱性強,耐貧瘠能力強,且豆科植物具有固氮能力,能夠產生易于植被吸收、且緩釋性能良好的有機氮,這對于貧瘠土壤的修復改良至關重要[45]。楊卓等[46]對禾草植物高羊茅和黑麥草的重金屬耐受性進行了研究,發現這兩種植物抗逆性很強,可在重金屬污染土壤中迅速生長,能夠起到防止土壤侵蝕的作用。Chen等[47]發現,香根草具有對Cd2+的強富集作用,即使在Cd2+含量極低的土壤中,葉片中所吸收的Cd2+濃度也可達218gC/hm,是鐵礦廢棄地中Cd的理想治理植物。此外,高山甘薯、海州香薷、酸模等對Cu有較強的富集作用,高山漆菇草、東南景天羽葉鬼針草等對Pb也有富集作用[48-52]。多季收割重金屬富集植物,土壤中重金屬離子濃度降低,這時可種植一些生物量更大的植物(如灌木、喬木等)來完善區域的生物群落,增強礦區的保水、保肥能力和抗逆性[53]。對于收割獲得的重金屬富集植物體,可采取焚燒法、高溫分解法、生物解吸法、植物冶金法、液相萃取法等進行處理[54-55],其中焚燒法和高溫分解法能夠顯著減少植物殘體的體積和重量,是目前最為行之有效的重金屬富集植物體處置技術[56-57]。
3冶金礦山的邊坡治理技術
鐵礦廢棄地環境惡劣,露天采坑等區域表土幾乎被完全剝離,土地結構破壞嚴重,水分和養分流失嚴重,滑坡時有發生;排巖場、尾礦庫的堆積結構松散,顆粒易流動,且堆場往往勢能較高,是潛在的人造泥石流發生源[11]。鑒于這些特征,除對礦區采取必要的生態修復手段外,還必須輔以邊坡治理等措施,以疏通地表徑流,減少基質流失,增強邊坡穩定性,降低滑坡和潰壩風險。
3.1客土噴播技術
客土噴播技術是一項新型的巖質邊坡綠化技術,主要利用機械攪拌設備將客土、種子、緩釋肥、粘結劑、保水劑、穩定劑等充分混勻,在待修復坡面上錨桿掛網,然后利用泵和壓縮空氣機將基材垂直噴附到坡壁上,形成具有一定厚度的噴附層[58]。噴附層結構良好,含有植物生長所需的各種營養物質,其中的保水劑為高分子樹脂材料,具有很強的儲水保水能力,可吸收超過自身重量數百倍的水分,且高壓下水分不脫除[59]。在種子的出苗和生長過程中,噴附層能夠持續供水供肥,確保植物的正常生長,實現邊坡的快速綠化。為豐富邊坡生物群落,客土噴播技術通常采取草罐混植的搭配方式進行植被培育,同時選用根系發達、抗逆性強的植物種子,充分利用植物根系對土壤的加筋和錨固作用,力求達到最佳護坡效果[60]。
3.2植被混凝土技術
植被混凝土技術綜合了土壤學、環境生態學、巖土力學、園藝學等多學科知識,系統考慮了邊坡角度、裸巖性質、氣候特征、綠化要求等條件,采用特定的混凝土配方和種子配方,將植生土、膠結劑、綠化劑、有機質、腐殖質、肥料、保水劑、草種等基礎材料混勻,然后澆灌于坡壁以起到邊坡防護與綠化的作用[61]。植被混凝土所用的膠結劑為普通硅酸鹽水泥,將其與特制的綠化劑配合使用,能夠在巖坡表面形成具有大量細密孔隙的植被生長基質,該生長基質既能像普通混凝土那樣穩固邊坡,又因為它獨特的多孔結構,可以加快水分和養分的運輸速率,營養物質供應順暢,植被生長迅速,對裸巖邊坡的治理效果良好[62]。
3.3生態灌漿技術
像排巖場這種類型的礦山廢棄區域,它們的地表特征明顯,堆渣呈塊狀、塊間空隙大,幾乎不存在植被生長土壤,可借鑒工程灌漿技術來對它們的邊坡進行治理。將基質材料、黏土和水等按照特定的配比攪拌制漿,然后由上而下對渣堆邊坡灌漿,漿體填充表面空隙,并逐漸在渣堆表層形成一層富含養分的植被生長基質,該基質層具有一定硬度和抗侵蝕能力,既防滲護坡,又適于植被生長,能夠為后續的植被恢復工作奠定良好基礎[11]。
3.4生態植被毯和袋技術
生態植被毯是以稻草、麥秸、玉米桿等為骨架,負載壤土、保水劑、有機質、植物種子等制備出的一種邊坡高效水土保持材料[63]。植被毯適用于坡度較緩的邊坡,能夠有效減少地表徑流和降水對坡面的沖刷,減少水土流失,其中含有的壤土和營養物質可以有效促進區域植被的立地生長,植被毯生產成本低、修復效果好,目前應用十分廣泛[64]。生態植被袋技術是一項新型的柔性護坡技術,袋體為無紡布袋,以聚丙乙烯為原料制備而成,通常會在制作過程中添加抗老化劑,以延長植被袋的使用壽命。在進行植被袋的護坡施工時,將耐性較強的草木種子通過木漿紙附著在袋體內側,然后向袋內裝入干燥、疏松的細粒壤土,為促進植被生長,還會適量摻入緩釋肥和保水劑,當袋內壤土達到密度要求后,停止裝土,用專用縫紉機封口,然后堆壘護坡[65]。在工程實踐中,由鋼材、水泥等筑造的護坡擋墻屬于硬質結構,常因局部沉降或受力不均勻而破裂;由植被袋構筑的護坡系統屬于柔性結構,可在一定范圍內維持結構體的穩定。生態植被袋既能夠穩固邊坡,減少水土流失,又能為植被的生長提供載體,增強邊坡的觀賞性,是一種有效的生態護坡技術。
4冶金礦山的功能化再開發
在礦山生態功能基本恢復后,可根據礦區自身屬性的不同,選擇恰當的發展模式進行資源的再開發利用。常見的礦山廢棄地生態開發模式有三種:單一復綠模式、農業復墾模式、景觀再造模式。再利用模式的選擇,依廢棄地的規模、環境、交通等因素的不同而不同,不同的再利用模式能夠產生不同的綜合效益[66]。
4.1單一復綠模式
主要適用于地理位置不佳、復墾后可獲得的耕地資源有限,基本無景觀開發價值的礦山廢棄地,可引入水生植物,如蘆葦、金魚藻等,將其培育成人工濕地,增加塌陷區的生態穩定性;而對于一些采深較大、面積較廣的露天采坑,可對其邊坡和底部進行加固防滲處理,以開發成小型湖泊;特別是對于一些破壞十分嚴重的礦區,經人工輔助手段后即使能夠在它的地表形成植被覆蓋,它的生態功能也仍有可能十分脆弱,稍加干擾就會引起植被的大片枯萎、死亡,使礦區再次朝廢棄土地的方向逆轉,這時可通過法規條例,將其設定為自然保護區,加強監管措施,杜絕人為擾動,為礦區生態正常恢復創造有利條件。
4.2農業復墾模式
主要針對經適當修復后可被重新賦予生產力的廢棄土地,如馬鋼姑山礦的多層次立體土地復墾模式是國內鐵礦廢棄地農業復墾的典型,該礦排巖場是依托礦區原有露天采坑形成的多平臺堆積場,根據生態系統的多物種配置和多層次配置原則,設計出了可進行農、林、牧、漁綜合開發的立體復墾結構[67],將中心積水采坑設計成魚塘,進行水產養殖;對水塘淺水區底層土壤施以必要改良措施,進行水稻種植,同時在水稻中放養鴨、鵝等家禽;對排巖場堆積平臺,則種植上防風林、生態林、經濟林等,同時林間修建小道,供市民休閑之用;排巖場斜坡坡度大、渣粒多、水土流失嚴重,可喬、灌、草間植,增加斜坡植被覆蓋率,減少降水對斜坡的侵蝕,增加排巖場的生物多樣性,提高生態位的利用率。
4.3景觀再造模式
對于一些具有旅游開發潛力的礦山廢棄地,可以將其作為景觀資源加以二次開發,為城市的可持續性發展,特別是老工業城市的產業轉型提供新的著力點。德國政府綜合魯爾區當時所面臨的社會、環境、資源等各方面的問題,制定出了符合自身情況的長遠規劃方案,確保了區域環境治理方法與區域經濟發展政策的連續性,設計人員對魯爾區的鐵礦采坑、橋梁隧道以及其它礦區建筑物進行了構思精妙的景觀改造,將舊礦區成功開發成了新的旅游資源[68]。遼寧撫順是我國重要的煤炭和鐵礦基地,大規模的礦床開采作業使得當地地質災害頻發,礦區百姓深受其害,撫順市在對礦區環境進行全面調查后,以國家“振興東北老工業基地”政策為契機,將原有廢棄礦坑、采坑塌陷地成功打造成了特色旅游景區,既緩解工礦企業與當地居民的矛盾,也促進了區域經濟的轉型升級[69]。湖北黃石國家礦山公園是我國第一家國家礦山公園,是鐵礦遺址開發的典型代表,這種開發模式既有助于保留采址的原有風貌,展現礦區曾經的輝煌成績,又能夠啟迪和教育后人,增強游客的環保意識,對其它礦山廢棄地的開發利用具有重要借鑒作用[66]。
5結語
關鍵詞:生態修復;詞語;辨析
水土保持是一門涉及自然科學、技術科學和社會科學的高度綜合性學科,與水文學、植物學、地質學、土壤學、氣象學、環境學、農學、林學、信息學、社會學等各種專業學科有著千絲萬縷的聯系。水土保持是生態建設的主體,由于社會環境對水保工作要求的嚴肅性、復雜性、緊迫性,傳統的水保治理摸式正受到沖擊,新時期水保工作的重點逐步轉移到以人工治理與生態自我修復相結合的現代水土保持模式上來。水土保持生態自我修復,其根本目的是要達到人與自能和詣共處,實現傳統水土保持向現代水土保持觀念的轉變。生態修復作為一門新的邊緣學科,其內容十分廣泛,有許多關于生態修復方面的新名詞、術語、觀念、思想、理論正在生態建設領域得到普及和應用,使生態建設科學體系日趨完善,了解一些生態修復方面的名詞、術語及它們之間的辯證關系,對于開展生態修復工作意義重大。
1生態修復、生態恢復、生態重建
生態修復是根據人與自然以及經濟社會與生態環境辯證關系的原理,采用人工治理與大自然自我修復相結合的方式對生態環境進行改造,恢復生態系統的生物多樣性,達到人與自然和諧共處,推動整個社會走上生態發展、生活富裕、生態良好的文明發展之路的一項浩大的系統工程。生態修復涉及內容廣泛,它需要生態水文學、植物地理學、資源生態學、森林園藝學、地質學、環保學、材料工程學、生物遺傳學等相關學科共同參與、相互滲透。生態修復不僅是水土流失地區的重點工程,也是廣大城市、農村河流、沙漠、森林、礦山、海洋等區域開展生態治理的重點,由于人們居住環境的空間性,其外延已擴展到對空氣大氣層污染的修復[1]。
生態恢復是指依靠大自然的自我修復能力和植物群落演替規律,以及生物界“物競天擇,適者生存”的原理,對某一生態區域采取簡單的封禁措施,讓該區域生態環境得到恢復和改善的進程,一般僅指恢復其天然植被和自然生態,其外延較小[2]。因此,應將生態修復與生態恢復區別開。
生態重建是生態建設的重要組成部分,一般指對遭受自然災害和人為因素破壞的地區進行修復治理,使其恢復原貌和改善生態的生態活動。如對因戰爭、地震、洪澇、臺風、滑坡、泥石流、海嘯等天災人禍而造成破壞的地區進行建設治理、環境改造和生態恢復。從某種程度而言,對一個地區進行生態移民和文化遺址的修復,也屬于生態重建的范疇。
2生態環境、生活環境、自然環境
生態環境指由生物群落和非生物自然因素組成的各種生態系統所構成的統一整體。主要或完全由自然因素組成,并對人類的生存和發展產生影響。保護和改善生態環境,才能改善人們的生活環境,提高生活質量。
生活環境指與人類生活密切相關的各種自然條件和社會條件的總體,由自然環境和社會環境中的物質環境構成。生態環境按是否經過人工改造來劃分,可分為自然環境和人工環境。生態修復必須做到保護自然環境,創建良好的人工環境,又不能以損壞原有生態為代價[3]。
自然環境是各種天然因素的總體,由自然界中各種生物和非生物因素所組成。自然環境并不等同于生態環境。自然環境的外延比較廣,但只有具有一定生態關系構成的系統整體才能稱為生態環境,非生物因素構成的整體可以稱為自然環境,不能叫做生態環境。因此,生態環境反是自然環境的一種,二者具有包含關系。
3生態移民、生存移民
生態移民是從保護生態脆弱區的生態環境出發,既考慮移民能脫貧奔小康,又考慮保護遷入地近期和中長期生態環境,同時還要保護遷入地原居民利益不受損害,屬多目標移民。生存移民則著考慮增加移民經濟收入、解決溫飽,不太關注對遷入地生態環境短期和長期的損害,屬于單目標移民。生存移民遷入地多居于未開墾的處女地或荒漠地區。
從改善生態脆弱地區的生態環境來看,應實行生態移民。對于環境惡劣、人煙稀少的地區,可以根據需要實行單一的生存移民,以開辟新的“生態家園”。無論何種移民方式,都應保護好當地動、植物資源,實現人與自然和諧共處。
4生物入侵、植物侵蝕
生物入侵指人類有意識或無意識引進外來生物品種和生物品種自然入類,對新生態系統物種及人在健康上帶來威脅的生物侵害行為。它危脅本地的生物多樣性,引起物種的消失和滅絕,破壞生態系統功能,造成生物污染,能壓制和排擠本地種群,導致生物多樣性消失。生物入侵已成為一種嚴重的自然災害,必須嚴加預防和控制。
植物侵蝕指引種不良植物和品種或不良物種自然傳播,而造成某一地區土壤結構層次和肥力受到破壞,植被受到影響,生態環境受到侵害的過程。相對于生物入侵,它的影響較小,但也不能忽視。
我國有1/2以上的外來入侵有害物種是由人為因素造成的。要防治生物入侵,必須加強執法監督,認真貫徹實施《植物檢疫法》和《植物檢疫條例》,做到防治結合,利用自然界植物“相生相克”的原理,充分利用生物修復技術制止生物入侵,如充分種植皇竹草就能大大減輕紫莖澤蘭的入侵。
5生物圈、生物多樣性、生態多樣性
生物圈指地球上所有生命與其生存環境的整體,地球表面上到平流層、下到數十千米的地殼,形成一個有生物存在的包容層。它最顯著的特征就是其整體性,即任何一個地方的生命體都不是孤立的,都與自然界的其他部分存在千絲萬縷的聯系。生物圈的另一個顯著特征就是生物多樣性。生物多樣性即一個區域內生命形態的豐富程度,它包括遺傳(基因)多樣性、物種多樣性和生態多樣性3個層次。生物多樣性是生命在其形成和發展過程中跟多種環境因素相作用的結果,是生態系統進化的體現,同時意味著生物種群在個體數量上的均衡分布。生態修復的目的就是要通過增加生態多樣性以達到生物多樣性。
6水華、赤潮、富營養化
赤潮是在特定的環境條件下,海水中某些浮游植物、原生動物或細菌暴發性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態現象,是水域荒漠化的體現。攜帶營養物質的泥沙進入水域或有機物附著在泥土中吸入水中,是形成赤潮的原因之一。赤潮是水域富營養化的特征之一。
富營養化是指由于大量含氮、磷生物營養物質的污水不斷排入湖泊、河道、海灣等緩流水體,引起水體中藻類及浮游生物和綠色植物迅速繁殖,使水體透明度下降,溶解氧減少,水質惡化,魚類及其他水生生物大量死亡的現象。水體發生富營養化現象時,隨著藻類及浮游生物數量的不同,水體出現不同種類的顏色,如紅色、藍色、棕色、乳白色等。這種富營養化現象發生在江河湖泊叫做“水華”,發生在海洋則叫“赤潮”。
7綠色住區、綠色生態建筑
綠色住區是一個發展的、動態的多樣化建筑結合體,是一個被賦予可持續發展設計思想和充滿想念空間的生態概念,它是按照住宅周圍的自然、人文環境,綜合運用生態學、建筑學的基本原理以及現代科技手段,合理安排,組織建筑內外空間與系統內其他相關因素之間的關系,使其成為一個有機的統一體。綠色住區不是單純的“住宅小區+周邊綠化”模式,關鍵是住區內綜合素質的提高。
綠色生態建筑也稱可持續性建筑,是根據人與自然和諧的原理,在合理布局、科學論證、精心設計的基礎上,在某一區域開發、建設的具有生態示范園區保護特生的生態范圍或設施。生態建筑講求材料的嚴格篩選、資源的精確配置和環境的合理布局。并不是一切新疑的、天然的和綠色的建筑就是生態建筑,蘇州園林式的建筑,可以稱得上典型的生態建筑。
8循環經濟、可持續發展利用
循環經濟是一個從德國引進的新的生態文化概念,是指由“資源—產品—廢物”為特征的傳統經濟發展模式向以“資源—產品—再生資源”為特征的新發展模式轉變的過程,它包含了人類發展觀念的變革。循環經濟已成為我國內地各省市身體力行實現資源可持續利用新發展觀念的載體。利用循環經濟理念,可以進行生態工程示范區試點,變廢為寶,實現資源的循環再生利用。利用循環經濟模式,可以治理水域的荒漠化問題,改善和利用水體富營養化狀況,有效降解土壤中的有害物質成分,提高土壤有機質含量。進行資源再生利用的各地“種植—養殖—沼氣—種植”等工程及小水電代燃料工程等,即是循環經濟模式的應用。
9生物堤、城市森林、水下森林
按照生態修復的原則,在河岸營造喬灌木混交林帶,形成生物堤壩。生物堤可以約束河道擺動,緩洪落淤,避免洪水沖淘,省工效宏。對于新型河道兩岸的混凝土堤壩,可以按照“技術本土化”的要求,建造“綠化混凝土”即多孔混凝土,使樹木通過這些孔隙進入土壤層,達到枝繁葉茂、連成一片,形成特殊的混凝土生物堤。
城市森林是一個由美國、加拿大生態學家提出的新的生態術語,它不同于山區、高海拔區域的天然林、原始林,是直接服務于城市、服務于人群,具有生命力的城市基礎設施,是一個城市的建設理念和生態效益相結合的產物。城市森林建成后,可以維持大氣圈的碳氧平衡,緩解城市尤其是象南京、武漢、重慶這類“火爐”城市的熱島效應。城市森林與郊區森林結合可形成完整的生態體系。
“水下森林”是一種新的生態修復手段,即在水面以下種樹,以解決河道里黑臭問題。在水面下種植菹草等沉水植物能將河水變清50 cm,起到凈化水質的作用。除了沉水植物外,也可以栽培一些浮游植物和挺水植物,適當放養一些魚、蚌、螺螄類水生動物,達到動植物和諧共生、凈化水質,從根本上消除黑臭的目的。
10效益監測、預防監督
生態修復效益監測是全國水土保持監測工作的一項重要內容[4]。選擇一些有代表性的試點區,通過科學監測,以“3S”技術和信息化手段了解和掌握生態自我修復的規律和效果,為建立生態自我修復效益評價指標體系奠定基礎。
在開展水土保持開發建設項目監督執法的同時,各部門在機構、管理制度等方面,必須把生態修復納入水保監督執法的日常工作,要有專門隊伍和人員負責生態修復區的監督管護工作,充分發揮鄉村管護人員的作用,加強對試點工程區的管理,加大執法力度。在生態修復過程中,效益監測和預防監督相輔相成,缺一不可。
11結語
當今時代,科學技術、新興學科正以前所未有的速度和規模飛躍發展,增強了人類知識更新、改造自然的能力,給人類社會帶來空前的繁榮,也為今后的進一步發展準備了必要的物質技術條件。隨著生態修復工作在各地的迅速開展,將會有更多更先進的新技術、新工藝、新材料、新觀念在實踐中涌現。因此,在實際工作中應學會掌握和接受更豐富、更實用的新名詞、術語,以指導生態修復領域各項工作的正常有序開展。
12參考文獻
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