1、吳振斌水生植物與水體生態修復第一章 水生植物概述水生植物的概念為一生態學范疇的概念。并沒有一個統一的定義。水生植物生活于水環境中， 形成了一系列對于水環境的典型適應性特征，主要體現在形態結構及其功能上。生活型： 指植物長期生存在一定的環境下形成的一種形態上的適應類型，也是各種植物對其生態條件的綜合作用在外貌上的具體反映。挺水植物：根生泥中，下部或基部在水中，莖、葉等光合作用部分暴露在空氣中。 該類群植物處于水陸過渡地帶， 因而葉表現出具有同陸生植物相似的結構，具有表皮毛、角質層、氣孔等。浮葉植物：植株扎根基底，光合作用部分僅葉漂浮于水面。漂浮植物：與浮葉植物相比，整個植物體懸浮于水面，根沉水中

2、，但不接觸基底。也有浮水葉與沉水葉之分。沉水植物：大部分生活周期內營養體全部沉沒水中，植株扎根基底。由于完全沉水，該類群植物適應水環境的特性更為典型，葉面上的氣孔已喪失功能或沒有氣孔；通氣組織特別發達；葉綠體大而多，主要分布于植物體表面；。在同一水體中， 各生活型的水生植物分布呈一定規律， 自沿岸帶向深水區呈連續分布態，依次為挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物。水生植被的功能：首先，作為初級生產者，為各類水生動物直接或間接提供食物基礎， 進而形成復雜的食物鏈， 為最終形成復雜的生態系統提供了必要條件；其次， 調節生態系統的物質循環， 如通過其礦物質營養代謝實現物質循環；可有效增加空間生態位

3、，形成更多樣你給的小生境；能影響并穩定水體理化指標， 如通過光合作用放氧提高水體中溶氧濃度和氧化還原電位；通過呼吸作用利用二氧化碳改變水體pH 和無機碳的形態和含量等；再次， 大型水生植物通過與浮游植物競爭營養物質和生長空間， 以及形成遮光效應和分泌克藻物質， 可以很好地抑制藻類的過量繁殖， 減少水華的暴發， 維持較高的生物多樣性和健康的水環境； 還具有各種物理、 化學效應， 如固化底泥、 提高其氧化性、 附著和吸收有害物質，通過吸附和過濾作用，降低生物性和非生物性懸浮物，增加透明度，凈化水質；水體中植物的生存，可減少水動力，降低水體擾動所帶來的底泥營養鹽向水體釋放； 最后，具有景觀美化效應等

4、。第二章 主要生態因子對水生植物的影響光照強度光補償點和光飽和點是植物需光特性的兩個主要指標。真光層深度是指在水柱中支持凈初級生產力的部分， 其底部為臨界深度， 即水柱的日凈初級生產力為 0 值的深度， 也就是光合作用和呼吸作用達到平衡的深度，也稱為補償深度。按經驗看，光補償深度一般是水體透明度的倍，或光照強度約為表面光強的1%處的水深。只有實際水深小于或等于光補償深度的水域，沉水植物才能生長。溫度對水生植物光合作用和代謝活動的影響、 對其越冬和繁殖的影響、 對其生長競爭的影響。多數水體水生植被恢復或重建是通過整株移植或利用其他營養體進行，主要依據是其具有廣泛而高效的無性繁殖系統。pH對無機碳

5、源的影響、對非離子氨的影響。某些沉水植物在水體低無機碳條件下會產生各種形態和生理適應機制， 如長出浮水和挺水葉片吸收空氣中的CO2， 從沉積物中吸取CO2，CAM徑，C4途徑，以及吸收HCO為無機碳源等，這些都是解決無機碳源不足的有效途徑。底泥底泥的質地是指底泥的粗細情況，是底泥重要的物理性質之一。pH 和氧化還原電位被認為是影響底泥磷吸附和釋放最重要的因素。pH對于底泥磷釋放的影響主要體現在改變磷的存在形態：偏酸性時，磷主要以H2PO4形式存在，此時沉積物對磷的吸附沉淀作用較大，不利于沉積物內源磷的釋放；在堿性環境下，過量的OH與PO43發生反應而造成Fe-p, Al-P的釋放，隨pH增高，

6、磷酸根離子從沉積物 中解吸速率加快，使更多的內源磷釋放進入上覆水體。氧化還原電位高（底泥處于好氧狀態），沉積物中的鐵和錳以 Fe3+ 和Mn2玻式存在，易與磷結合，以沉淀物的形式穩定沉積在底泥中； 氧化還原電位低時，Fe3+S原成Fe2+,與磷酸根的反應產物由難溶 的磷酸鐵沉淀轉變成溶解性的磷酸亞鐵， 使磷酸根脫離底泥進入間隙 水，進而向上覆水擴散。SO pH>8,厭氧狀態下水體中P增加，不好。底泥再懸浮過程中， 上覆水中無機礦物顆粒等顯著增加， 會使上覆水中的可溶性磷被迅速吸附， 重新進入底泥， 進而形成難被生物利用態磷。水位和水流動物牧食第三章水生植物的生態功能初級生產功能水生植物的

7、生物多樣性維護功能底質環境穩定功能營養固定和緩沖功能水生植物的清水功能水生植物對藻類的化感作用化感作用：指植物釋放的次生代謝產物對環境中其他植物有利或不 利的作用。其他生態作用第四章主要水體污染物對水生植物的影響高氮磷營養鹽的脅迫作用研究了不同脅迫條件對苦草、菹草和伊樂藻生長力、可溶性蛋白、葉綠素、SOD PO有的影響有機污染物對水生植物的影響重金屬污染第五章 重建水生植被的主要理論依據多穩態理論：營養鹽限制理論生物操縱理論第六章 水質改善與水生植被重建和管理水生植被恢復、重建的主要環境障礙、應對措施和一般步驟主要障礙和應對措施：障礙一：透明度低導致水下光照不足2.應對措施： 1. 用人工濕地

8、凈化；用生態礫石凈化；3. 用植物浮床凈化水質；4. 用漂浮植物凈化水質，如鳳眼蓮；5. 用人工水草凈化水質，如阿科曼；6. 投撒高效凈水劑（化學品）、噬藻微生物、生物菌劑；7. 水下光補償技術；8. 用包含有貝類等多種底棲動物的生物反應器凈化水質；9. 有條件時，凈化水位。障礙二：底質有機物過多導致厭氧環境應對措施： 1. 原位處理技術。 a. 用膜覆蓋后再回填泥沙； b. 基底改造，如摻入泥沙； c. 原位化學處理，主要用于控制底泥中磷的釋放，如通過投加硫酸鋁、硝酸鈣等化學劑來降低底泥中的磷向水體釋放；d. 原位生物處理，即向底泥中投加微生物以促進底泥中有機污染物的生物降解； e. 原位固

9、化 / 穩定化處理，即向底泥中投加石灰、火山灰和水泥等化學物質，降低底泥中污染物的溶解度、遷移性或毒性，主要針對受重金屬污染底泥的處理； f. 曝氣以增加有機物氧化，改變2.厭氧環境，可通過水下充氧或干塘的方式進行。易位處理技術。主要是疏浚。障礙三：水中氨氮和有機物濃度過高，毒害植物應對措施：同障礙一中應對措施障礙四：風浪干擾應對措施： 設置防浪帶， 水生植物的恢復從湖汊湖灣開始， 逐步推進。障礙五：水位劇烈變化應對措施：可控性不大障礙六：動物牧食應對措施：捕獲草食性魚，盡量減少其存量，待植被完全恢復，生物量足夠大時，可以放養一定的草食性魚用于控制植物的過量生長。其他障礙：如藻毒素等。應對措施

10、：除藻技術濕生和漂浮植物最易恢復，沉水植物最難恢復。恢復 / 重建水生植被工程的一般步驟：1. 調查和制訂方案對目標水域的水質、底泥、污染源、水生生物等情況做調查，收集相關歷史和現實資料，根據其現狀，制訂恢復 / 重建水生植被的技術路線和詳細方案，如是否需要清淤、是否需要改良底質、選種什么植物、植物種植區域的大小和位置等。做到因地制宜，可操作性強，尊重自然規律，經濟有效。2. 外源污染控制水生植被的恢復必須以控制營養負荷為前提。一切生態修復工程的前提是截污，包括點源和面源。3. 魚類控制在重建水生植被時，要盡可能地去除魚類。4. 水質和底質改善受污染水體的水質和底質往往較差， 不能滿足水生植物

11、定植成活的要求，如透明度低、底質厭氧、氨氮濃度高等， so 在植物種植前，需對水質和底質進行改善。 注：對于較大水域，在初期可不需要全水域實施恢復/ 重建工程， 可選擇水質和底質較好的區域優先實施，一旦先鋒植物群落建立，就能很快擴張，從而達到預定目標。先鋒植物： 指在水體修復過程中，最先在水里種植的植物。5. 先鋒植物定植與先鋒群落的形成根據水質和底質情況， 選擇合適的先鋒植物和合適的種植時機。 要選擇水位較低、透明度相對高的時機（冬、春季）進行種植。6. 人工調控，實現種群替代與群落結構的優化先鋒植物定植和擴展后，需要豐富和優化植被結構。一般而言，剛重建的水生植被結構較簡單、 物種少、 穩定

12、性差， 需要盡快增加物種，優化結構，增強系統的穩定性和抗逆性。機械收割是調控沉水植物的有效措施之一。7. 健康系統形成和維持通過調整漁業結構， 即放養適當的草食性魚來控制水生植物的過度生長是一個有效的手段。外源污染控制包括點源和面源， 點源性污染主要包括各種工業廢水、 城市生活污水、固體垃圾填埋場垃圾滲濾液處理出及其他固定排放源。 面源包括地表徑流、農業面源污染及湖庫養殖污染。點源污染控制技術：按作用原理，分為物理、化學和生化三類，物理方法主要包括沉淀、吸附、過濾、膜分離技術，去除污水中大顆粒和膠體；化學方法包括混凝、氧化還原、高級氧化等技術，去除污水中有機污染物；生化方法包括活性污泥法、生物

13、膜法等技術，去除污水中 COD、 N、 P。按處理程度。按處理方式。面源污染控制技術：1. 人工濕地技術（水平流、潛流、垂直流）2. 土壤凈化床削減外源污染3. CRI （人工快滲污水處理系統） 控制外源污染4. 湖濱生態帶和水陸交錯帶對外源污染的凈化技術內源污染控制水生植物群落的調控與管理中小型湖海中恢復沉水植物前， 一般要控制草食性魚類的數量， 以使種植的沉水植物能迅速定居， 并擴大種群規模。 目前恢復沉水植物時，通常選用易存活、生長快、繁殖能力強的種類作為先鋒植物。但沉水植物過度生長也會產生一些較為嚴重的后果，如。因此，應進行合理調控。即在先鋒物種初步恢復、形成一定規模并改善水體環境后，

14、 采取適當調控措施抑制或削減先鋒種的生長和擴散， 促進后來種的生長與繁殖，改善群落結構，增加物種多樣性。之后根據水域功能的定位與沉水植物的恢復情況， 引入草食性動物， 最終使水體成為一個以生物調控為主，能基本自我維持平衡的生態系統。收割、除草劑、生物調控、水位調節、遮光第七章 重建湖泊水生植被的實踐先鋒植物的選擇及種植技術根據湖泊的現狀、湖泊的功能、植物的適應力、凈化功能、觀賞和漁業價值而定的。1. 土著種2. 生長速度快、耐污性強：黑藻、五刺金魚藻、苦草、菹草3. 易采購4. 可利用：從飼料、綠肥、沼氣或藥用等方面考慮5. 季節性：要進行季節間搭配，菹草和伊樂藻為冬季種，6. 景觀效果常用先

15、鋒植物： 苦草、狐尾藻、菹草、金魚藻、黑藻、伊樂藻植被恢復 /重建初期的主要問題： 1. 植物群落結構簡單， 抗干擾能力強；易形成章優群落，穩定性差。應對方法： 1. 豐富物種， 達成多樣性與復雜性： 冬季種與夏季種搭配；多年生與一年生物種搭配；空間結構優化。 2. 兼顧景觀美化性。水生植被恢復示范及工程應用實例環境科學概論 徐慧、陳林第一章緒論第二章生態環境科學第三節全球性生態熱點問題主要有：溫室效應與氣候變暖；臭氧層破壞；酸雨；土地沙漠化；生物多樣性減少；森林銳減；礦產資源短缺；海洋污染；有毒有害越境轉移。生物多樣性減少的因素：生境的破壞或消失；對動物的非法捕撈；外來物種引進。第三章可持續

16、發展與環境第四章清潔生產第五章循環經濟、低碳經濟與可持續發展第六章 資源與環境第七章 大氣污染及其防治第八章水環境科學我國水資源特點：總量較豐富，人均擁有量少；時空分布不均衡；水污染問題嚴重；水資源利用效率低，浪費嚴重；地下水開采過量。水污染的來源：工業污染源；農業污染源；生活污染源污水是生活污水、工業廢水、被污染的降水和流入排水管渠的其他污 染水的總稱。水污染的防治原則：堅持預防為主、防治結合、綜合治理的原則。綜合防治措施：減少廢水和污染物排放量，發展區域性水污染防治系 統，發展效率高、能耗低的污水處理技術水污染處理的基本方法物理處理法：沉淀，氣浮，離心分離，過濾化學處理法：混凝法，中和法，

17、化學沉淀法，氧化還原法物理化學處理法：吸附，離子交換，萃取，膜分離，生物處理法廢水處理的工藝流程：一級處理：經篩濾、沉淀和浮選法。，除去大顆粒物質，達不到排放標準，僅作為預處理階段二級處理：生物法和絮凝法，除去有機物，可達到排放標準三級處理：進一步處理難降解的有機物、N和P等可溶性無機物。目的是控制富營養化或使廢水能重新利用。污泥是污水處理后的產物。污泥處理方法：農業利用、填埋、焚燒、投入遠洋幾種典型廢水的處理方法1. 印染廢水的處理多種方法聯用，與其他污染聯合治理。eg。堿性印染廢水和鍋爐除塵煙氣聯合治理；厭氧生化預處理工藝；高級氧化法、電化學法2. 汽車涂裝廢水的處理預處理 連續處理 深度處理：采用砂濾和活性炭過濾第九章固體廢棄物及土壤污染物的處理與處置第十章物理性污染及其防治第十一章 環境保護法與環境管理環境保護法： 是國家制定或認可， 并由國家強制保證執行的關于保護環境和自然資源、防治污染和其他公害的法律的總稱。環境保護法的特征：綜合性、技術性、社會性、共同性環境保護法的目的和任務： 1. 保護環境：合理利用環境與資源，防治環境污染和生態破壞； 2. 保護人民健康： 建設一個清潔適宜的環境；3. 促進經濟增長：協調環境與經濟的關系，促進現代化建設發展。第十二章 環境監測與環境影響評價環境監測：是運用現代科學技術手段，對代表環境污染和環境質量的各種環境要素進行監視、