第四章生态学在环境保护中的应用.

本章着重介绍生态学的原理在环境保护中的应用。对环境问题的认识和处理，必须运用生态学的观点和理论来分析，否则就不能得到正确的结论和制定恰当的对策。环境质量的保持与改善以及生态平衡的恢复和再建，都依赖于人们对生态系统结构和功能的了解，进而把生态学的原理应用在环境保护的工作中。第四章生态学在环境保护中的应用一、全面考察人类活动对环境的影响处于一定时空范围内的生态系统，都有其特定的能流和物流规律。只有顺从并利用这些自然规律来改造自然，人们才能持续取得丰富而又合乎要求的资料来发展生产，而保持洁净、优美和宁静的生活环境。但是人们往往只求获得某项成功，而违反了生态规律，以致造成了一系列不利于发展生产又影响到社会生活的恶果。Eg.我国长江东线南水北调对上海地区的影响利:有利于解决黄、淮、海平原地区的工农业用水。弊：下游水量减少，随之产生各种影响⑴长江口盐水入侵加剧Eg。吴凇水厂日期最高氯化物含量（克/毫升）咸期日数（日）1978/9/191979/5/213950204平均100100长江口盐水入侵加剧盐水入侵的加重，给上海人民生活和工农业生产带来很大的危害。结果纺织、食品、医药、治金、电镀和电子等工业产品的质量下降，甚至使显象管不能进行生产。河水的氯化物含量超1000mg/L时，会影响育秧；超过2000mg/l时，则造成死秧事故，迫使崇明县20000亩水稻田只好改种玉米。⑵长江口邻近海域鱼场位置的改变海水倒灌，使咸水界线内移，淡水浮游生物减少，直接影响鱼虾种类和数量的分布；饵料减少，引起鱼类产卵场位置的改变，鱼产量减少。⑶黄浦江水质污染的加重1978年长江径流量少，黄浦江黑臭天数达106天。黄浦江的污染已成为上海严重的社会问题。以上所述是长江枯水季节对上海地区的影响。而南水北调工程竣工后，就意味着上海地区长年处在长江的枯水季节中，使本已失调的上海地区的生态平衡，发生更加严重的破坏。长江流域的环境和生态系统是由它的丰富水量经过千百万年所形成的；而且从长江中下游调水，工程巨大，牵涉到半个中国。因此，必须考虑其对自然环境的影响，并保证流域生态系统的最佳平衡。通过这个案例的分析，我们可以得到的结论CONCLUSION：生态学的一个中心思想是整体和全局的概念；不仅考虑现在，还要考虑将来；不仅考虑本地区，还要考虑有关的其它地区；也就是说，要在时间和空间上全面考虑，统筹兼顾。按照生态学的原则，我们对生态系统采取任何一项措施时，该措施的性质和强度不应超过生态系统的忍耐极限或调节复原的弹性范围，否则就会招致生态平衡的破坏，引起不利的环境后果。应该指出：保持生态平衡绝不能被误解为不允许触动它，或不许改造自然界，而永远保持其原始状态状况。由于人口越来越多，为了满足生活上的要求，也越需要发展生产，因而对自然界不触动是根本不可能的。这里要强调的是：每一个生态系统对外力都一个忍耐限度，人类对环境所施加的压力不能超过这个限度，否则就会引起生态平衡的破坏。结果是自然环境和自然资源遭到摧残，而且生产也同样不可能搞上去。1、生态系统的调节能力当生态系统内一部分出现了问题或发生机能异常时，能够通过其余部分的调节而得到解决或恢复正常。环境污染的防治中，这种调节能力又称为生态系统的自净能力。下面看一个实例：二、充分利用生态系统的调节功能2、生态系统自净能力的应用实例水体自净土地处理系统植树造林土地处理系统⑴什么叫土地处理系统一般土壤及其中微生物和植物根系对污水物的综合净化能力，可以利用来处理城市污水和一些工业废水；同时，普通污水或废水中的水分和肥分也可以利用来促进农作物、牧草或林木的生长并使其增加产量。凡能达到上述目的的工程设施。⑵土地处理系统的净化机制植物根系的吸收转化、降解等作用土地中真菌、细菌等降解及生物固定化作用土壤中有机、无机胶体的物理化学吸附、络合和沉淀作用土壤的气体扩散或蒸发作用土壤的机械截留过滤作用土壤的离子交换作用⑶土地处理系统的净化效果成分灌溉渗滤漫流BOD9885~8995COD805080悬浮物989892氮（总N）850~5070~90磷（总P）85~9960~6540~80金属9550~9550微生物989898总溶解固体0~300~100~30土地处理系统的去除效率估计值(%)三、解决近代城市中的环境问题1、编制生态规划生态规划又称环境规划，是指在编制国家或地区规划时，不是单纯考虑经济因素，而是把它与地球物理因素，生态因素和社会因素等紧密结合在一起进行考虑，使国家和地区的发展能顺应环境条件，不致使当地的生态平衡遭受重大破坏。2、进行城市生态系统的研究充分利用生态学原则和系统论的方法，根据各种自然因素和人为的社会因素所构成的社会生态系统复合体来研究城市，也就是把城市作为一个特殊的，人工生态系统进行研究，才能解决城市的环境问题。四、综合利用资源和能源以往的工农业生产大多是单一的过程，即不考虑与自然界物质循环系统的互相关系，又往往在资源和能源的耗用方面，片面强调单纯的产品最优化问题。因此，在生产过程中几乎都有大量环境容纳不了、甚至带有毒性的废弃物排出，以致造成环境的严重污染与破坏。闭路循环工艺：要求把两个以上的流程组合成一个闭路体系，使一个过程中产生的废料或副产品成为另一过程的原料，从而使废弃物减少到生态系统的自净能力限度以内。1、生态工艺属于无污染工艺。要求：⑴生产过程中输入的物质和能量获得最大限度的利用，即资源和能源的浪费最少，而且是这些废物完全能被大自然的动植物所分解、吸收或利用。⑵从整体出发来考虑问题，即注意整个系统的优化，而不是分系统的最优化。造纸系统Na2SO4废弃物回收利用处理火力电站SO2生成的稀硫酸送电纸张供应余热供热取暖制建材碱重油废液低压蒸汽、部分高压蒸汽（造纸工业闭路循环工艺流程示意图）2、生态农场在生态农场中，有效地利用生态学原理，扩大和提高能流和物流在生态系统中的数量、质量及其速度水平，使太阳能变为生物能的转化率比野生植物、粮食作物或高产作物高出4~12倍，做到最大限度地把无机物转化为有机物。庄稼废弃物杂草树叶庄稼地鸭场养鱼池饲料加工沼气厂沉降槽污泥贮留池加工厂居民区沼气废物污泥加工猪场牛场液态肥料粪便浆液粪便饲料Mayafarm的废物循环途径我国古代珠江三角洲地区桑基鱼塘的生产方式，也是生态农场的一个典型例子。现在又发展为桑基（果园），鱼塘和农舍三结合的新型农村生态系统。农民在桑园内建造两层楼房，楼上住人，楼下养蚕，旁边池塘。池塘上有水上厕所，粪便以及养蚕工厂的废料供作养鱼的饲料，塘泥是桑园肥料，构成了一个完整的生态系统小循环。北京市大兴县留民营大队，自1982年，开展了生态农业的试验。在不到一年的时间里，已经收到了明显的经济效益，展示了美好的前景。近几年更是得到了突飞猛进的发展。在生态农业上取得了巨大的成绩。被称为中国生态农业第一村。五、在环境保护其他方面的应用1、阐明污染物质在环境中的迁移转化规律随着生态系统的物质循环和食物链的复杂生态过程，污染物质不断迁移、转化、积累和富集。通过污染物质在生态系统中迁移和转化规律的研究，我们可以弄清污染物质危害的范围、途径和程度（或后果）。蚌,蛤蜊鲦鱼小梭鱼颌针鱼苍鹭燕鸥银鸥鱼鹰蛋秋沙鸭鸬鹚2、环境质量和生物监测和生物评价环境质量的监测手段，在目前主要是化学监测和仪器监测。优点：速度快，对单因子监测的准确率高1、不能连续测定，一年只能取几个、几十个样品，用这些数据代表全年的环境质量状况，很难反映真实情况。2、化学监测和仪器监测只能测定某一污染物质的污染状况，用单因子污染的效果反映多因子综合污染的状况，也往往会产生差错。弱点生物监测，利用生物对环境中污染物质的反映，也就是用生物在污染环境下所发生的信息，来判断环境污染状况的一种手段。目前，国内外已广泛利用生物对环境尤其是对大气和水体进行监测和评价:⑴利用植物对大气污染进行监测和评价许多植物对于工业排出的有毒物质十分敏感，当大气受到有毒物质污染时，它们就产生了症状而输出某种信息。⑵利用水生物监测和评价水体污染①污水生物体系法各种生物对污染的忍耐力不同，在污染程度不一的水体中，就会出现不同的生物种群而够成不同的生物体系。因此，根据各个水体中生物体系的组成，可以判断水体的污染程度。不同污水中生物体系和指示生物②指示种法即利用某种生物在水中数量的多少和生理反应等生物学特性，来判断该水域受到污染的程度。颤蚓数量（个/（米2水面））水域受污染的程度100不污染100~990轻污染1000~5000中度污染5000重污染③根据水体生物的生理指标和毒理指标，某些水生动物的形态和习性的改变、生物体内有毒物质的含量等等，对水体污染进行监测和评价。3、为环境标准的指定提供依据⑴空气标准⑵水质标准⑶土壤标准每一部分标准又可分为环境质量标准污染源排放标准技术设计标准警报标准等环境标准主要包括三大部分：环境容量，指的是环境对污染物的最大允许量（或负荷），也就是保证人体健康和维护生态系统平衡的环境质量所允许的污染物浓度。环境标准的制定，又必须以环境容量为主要依据。污染物浓度与人体健康和生态系统的关系环境容量环境标准4、人工生态系统及其在污染防治研究中的应用这里的人工生态系统是试验用的一种手段。它是根据自然生态系统的结构和功能设计的、在人工控制条件下的人为生态系统。又称模拟生态系统、实验生态系统、微型生态系统或微宇宙。把生态系统复杂的结构和功能加以简化。如只选择某一食物链，或食物链上的某种或某几种代表性环节，构成试验性的生态系统，以便进行科学研究。（规模小，时间短，突出）自然群落和人工群落封闭—非平衡型和连续—平衡型流水型和静水型综合型和分级合成型短期型和长期型人式生态系统的分类NO。1美国伊利诺斯大学生物和昆虫学系及环境研究所于1968年，应用一个室内模拟生态系统，研究100多种农药，许多重金属和其他化合物的毒性以及转移、降解和积累的情况。称为“早期警报系统”，并已为世界卫生组织采用，做为测定新农药对环境危害的标准方法。NO。2瑞士苏黎士高等技术学院的联邦给水、污水净化和水污染控制研究所设计的，目前世界上最长的人工河。它由四条各长200米的槽所组成，流量为760升/小时，并可以控制其坡度；它主要用于研究水体的自净作用，特别是丝状菌的生态学及其在净化污水中的作用。