潜流人工湿地

应用生态学、经济学有关理论和系统论的方法以生态环境保护与社会经济协同发展为目的（也可叫可持续发展），对人工生态系统、人类社会生态环境和资源进行保护、改造、治理、调控、建设的综合工艺技术体系或综合工艺过程。搞生态工程的主要目的，是要解决当今世界面临的生态环境保护与社会经济发展的协调问题，即要解决现代人类社会的可持续发展问题。一、生态工程的原理从解题的角度生态工程也可以理解为是人工生态系统，那么生态系统所具有的特性在生态工程中应该体现出来，包括生态系统的组成、功能及稳定性（抗干扰性）。生态工程原理：1、物质循环再生原理（生态系统的功能）包括物质的多层利用，提高物质的利用率,减少对环境的污染；但并不能提高能量的传递效率2、物种多样性原理（生态系统的稳定性）物种的丰富度越高生态系统的稳定性越高、但在人力成本投入越多的生态系统，对物种的丰富度要求越低一、生态工程的原理生态工程原理：3、协调与平衡原理（生态系统的组成、生态系统承载力）协调-------主要是生物与环境的协调(强调生物要和环境相适应);生物与生物之间的协调（种间关系）平衡------是种群数量与环境的负载能力要平衡4、整体性原理要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，要考虑到经济和社会等系统的影响力。5、系统学和工程学原理（生态系统结构与功能的有机结合）一、生态工程的原理（一）根据生态工程其主要组成成份可划分为1、农业生态工程（以农作物为主）2、林业生态工程（以林木为主）3、草原生态工程（以草本植物为主）4、湿地生态工程（以水生植物为主）二、生态工程的分类（一）根据生态工程主要功能可划分为1、保护生态工程（例如三北防护林）2、治理生态工程（小流域生态治理、生活污水净化）3、恢复生态工程（退耕还林、退牧还草）4、景观生态工程（城市景观绿化）二、生态工程的分类明晰不同生态工程所注重的原理侧重点，这是解题的关键1、农业生态工程即生态农业（主要体现物质循环性、整体性、高效性、无污染性、持续性的原则，更多的是强调直接经济价值，人的参与作用）例如：水乡地区桑基鱼塘、南方“猪－沼－果”生态农业模式、西北“五配套”生态农业模式、“稻鸭共育”模式、北方的四位一体模式。三、试题解答要点(07广东.16)1．“猪－沼－茶”是华南山地丘陵地区常见的生态农业模式，由种植（茶树）、养殖（猪）、农户（人）和沼气生产（微生物）四个子系统构成。该生态农业模式（C）A．是由茶树、猪、人和微生物组成的生态系统B．实现了物质和能量在系统中的循环利用C．使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环D．注重系统内部的自身调节作用，不需要外部投入(08山东基能)18．生态农业是一个自我维持的农业生产系统，其特点是在保持和改善系统内的生态平衡，不对其周围环境造成明显改变的情况下，求得最大生产力和可持续发展。下列不属于生态农业生产方式的是A．病虫害的生物防治B．作物轮作、套种C．使用化肥提高作物产量D．秸秆等农业废弃物的资源化利用3．（2007年高考四川理综T3，改编）在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统（如图所示）。下列叙述正确的是（ABD）A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜B．该生态系统中人的作用非常关键，植物是主要成分C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性4、在我国南方某些地区建立了“桑基鱼塘”农业生态系统,获得了鱼、猪、蚕和粮全面丰收。右图是该生态系统的物质循环和能量流动示意图。请据图回答：(1)该生态系统所需的能量来自阳光。(2)该生态系统的生产者是桑和稻。(3)该生态系统中除了已知的生物种类外,还必须有细菌和真菌等生物作为分解者。(4)在该生态系统内,物质经多次重复利用,提高了物质利用率。(5)该生态系统是根据的物质循环利用原理建立的。(08江苏生物)26．（8分）江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如下图所示，请据图回答下列问题。（1）牛棚内产生的__二氧化碳_可扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用产生的___氧气__可扩散进入牛棚。（2）秸杆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪混合堆入进行__发酵_，腐熟的产物肥效提高，这是因为微生物将有机物分解为无机物。这种肥料用物蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。（3）在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件下，采用这种养殖模式，牛的生长速率明显提高，其主要原因是牛棚内温度较高因而牛维持体温消耗的能量较少。（4）牛棚保温所需的热能来源于牛身散热、地热、_太阳光能_和_发酵产热。（5）从生态系统主要功能的角度分析，这种种植养殖模式较好地实现了物质的循环利用和能量的高小利用。明晰不同生态工程所注重的原理侧重点，这是解题的关键2、林业生态工程（主要体现物种多样性原理、协调与平衡原理，主要应用在生态环境的保护方面）例如：我国的三北防护林三、试题解答要点8．我国的“三北”防护林是一项规模空前的生态建设工程，被誉为“绿色万里长城建设工程”。下列属于植树造林在保护环境方面要求的是（ABD）A．调节气候B．防风固沙，防止荒漠化C．提供木材D．维持大气的碳—氧平衡三北防护林”被誉为中国的“绿色长城”，被列入了世界吉尼斯纪录。20余年的时间里，中国用了上百亿元资金来“筑城”，局部收效不小，但为什么北方有些地区每年仍有沙尘暴？案例9材料一：中国科学院植物研究所首席研究员蒋高明认为在年均降水量低于350毫米的地方，造林必须付出消耗地下水的代价，并付出大量的人力与物力。有些草原地区的造林实践证明是不可取的，例如内蒙古自治区某盟自新中国成立以来的森林覆盖率只有1%左右，整个三北防护林规划区更广阔的生态背景是干旱、半干旱区中的草原、荒漠，只有南部山区和干旱区的局部(高山阴坡、河流两岸等)地区才能够生长森林。材料二：在宁夏，许多“生态建设林”成片死亡；准备用来造“灌木林”的“树”坑挖好了，灌木没有种活，却破坏了天然草原植被，还形成了新的“风蚀坑”。由于普遍种纯林，发生虫害时，一倒一大片，仅小小天牛就将宁夏20年的建设成果———几十亿株杨树毁于一旦。材料三：中国科学院连续4年的实验充分证实，在那些生态退化尚没有达到生态恢复“阈值”的广大草原地区、半干旱荒漠地区，自然界靠其固有的恢复能力是能够实现生态恢复的，不需要造林，也不需要飞播种草。采取的“以地养地”、“借助自然力恢复”途径，成本只有每亩20元，主要的费用是帮助当地解决了水、电、路等难题，而真正用在生态恢复上的费用只有每亩4元钱围栏费！且自然恢复的草原、灌木和天然乔木都是本地的，没有外来种，最符合自然规律，更令人工林望尘莫及的是，野生动物种群在没有任何投资的前提下自然恢复。试根据前面的材料，运用生态工程的原理来分析其不成功之处，并提出合理化建议材料分析：该工程为一林业生态工程题目，解答该题目时，紧扣题目中给出的材料，结合生态工程原理，主要体现物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理等参考答案：不成功之处：1、不符合协调与平衡原理。例如在一些不适宜树木生长的地方种植树木，只能破坏原有的植被结构，整个三北防护林地区大部分是不适宜种植树木的。2、不符合物种多样性原理。树种的单一造成天敌的泛滥建议：1、遵循自然规律，保护原有的植被生态，即使栽种也要种植本地物种。2、在一些适宜种植树木的地方栽种的树种要选取多种既适合本地生长又能共存的品种种植明晰不同生态工程所注重的原理侧重点，这是解题的关键3、草地生态工程（主要体现协调与平衡原理、整体性原理)例如：退牧还草、退耕还草三、试题解答要点(江苏生物)11.内蒙古呼伦贝尔草原上的牧民以养羊为主业。近年来的过度放牧致使草原退化，也使分布在这里的野生黄羊种群密度大幅度下降，面临濒危。针对这一事实，下列观点正确的是（ACD）A．过度放牧降低了草原生态系统的自动调节能力B．家羊是草原生态系统的外来入侵物种C．野生黄羊与家羊之间是竞争关系D．草原生态保护与牧业发展之间产生了矛盾明晰不同生态工程所注重的原理侧重点，这是解题的关键4、人工湿地生态工程（主要体现协调与平衡原理、系统学与工程学原理）人工湿地主要包括植物、基质和微生物三部分植物的去污机理包括植物根系对水中N、P的吸收（去除富营养化）、根系分泌次生代谢物抑制其他水生植物（藻类）的生长（两面性）；地上部分遮光抑制水中水华的生成；植物根系还可为基质中的好氧微生物提供氧气。根据其在水中的生长位置分为：沉水植物、挺水植物和浮水植物考点1、2三、试题解答要点基质主要通过过滤除去水中的悬浮物，一些带有微孔结构的基质同时具有吸附作用；为微生物的生长提供附着位点；为植物生长提供基础。不同的基质对于植物的生长、污水处理效果存在差异。基质的选择一是考虑水质处理要求，处理生活污水，主要考虑氮磷的去除；处理矿水及工业污水，主要去除水中的重金属或色素等。二是考虑植物生长、基质的酸碱性。基质的合理搭配也能提高污水处理效果。现使用的及处于试验阶段的基质有土壤、沸石、石灰石、花岗岩碎石、蛭石、石英砂、沙、煤灰渣和高炉渣等。考点1微生物可以分解利用污水中污染物或富集污水中的过量离子。在基质中、植物根系等处都含有大量微生物，他们分解转化的污染物一部分可以自身利用，一部分可转化为植物利用部分微生物的选择要考虑微生物之间的互容性，微生物与植物的共存性，有些植物可以分泌某种抑制物如有机酸，抑制某些微生物的生长现研究较为成熟的有氮细菌、磷细菌等。另外还有硫酸盐还原细菌、氨化细菌、碳水化合物分解细菌、铁细菌及诺卡菌属、链霉菌属、小单孢菌属的放线菌等。人工湿地的分类1、表面流人工湿地（SurfaceFlowConstructedWetlandsSFW）表面流人工湿地基质为土壤，污水在湿地表面运行。这种类型湿地容易孳生蚊虫，散发臭味，环境效果差。污水与植物根系、基质中微生物不能充分接触，不能完全发挥植物根系及基质中微生物的作用，现在建造的人工湿地大多不选用这种类型。2、潜流人工湿地（SubsurfaceFlowConstructedWetlandsSSFW）潜流人工湿地基质类型较多。有的是沙、砾石、沸石或煤渣。有的是以这几种基质以不同比例混合。污水在基质空隙运行，不直接暴露在空气中。这种类型湿地环境效果较好。污水在基质空隙能与植物根系充分接触，充分利用基质中的微生物。新建人工湿地大多选用这种类型。人工湿地的分类3、垂直流人工湿地（VerticalFlowConstructedWetlandsVFW）垂直流人工湿地综合了表面流及潜流的特点，污水在基质中沿垂直方向流动，可以使污水与植物根系及基质中的微生物充分接触，同时由上而下的流水可以为好氧微生物的活动提供更多溶解氧，因而能提高净化效果。但基建要求较高，现处于试验阶段。人工湿地的分类（08广东.32）．(10分)随着水体富营养化程度日趋严重，淡水湖泊藻类水华频繁发生。人工打捞和投放大量化学杀藻剂紧急处理是常用的治理方法。近年来，研究者采用投放食浮游植物的鱼类和种植大型挺水植物构建生物修复系统的方法，收到较好的效果。根据上述材料回答问题：（1）杀藻剂处理水华与生物修复的方法相比，主要缺点是二次污染和持效短。（2）在该修复生态系统中，主要生产者是藻类和大型挺水植物，鱼类属于该生态系统的消费者。（3）生物修复系统构建后，种间关系发生了哪些主要变化?大型挺水植物与藻类竞争；鱼类捕食藻类（4）挺水植物在该系统中的作用是吸收营养，降低富营养化程度和分泌次生代谢物抑制藻类生长。该修复系统经过一段时间运行后，群落结构趋于稳定，群落的这个变化过程属于次生演替。14．为配合西部大开发，国家林业局目前计划在西部地区实施三大重点生态工程，以下属于这三大工程的是（ABC）A．在长江上游、黄河上中游地区实施造林绿化工程B．在西北、华北北部和东北西部的风沙干旱地