Non lasciate che il fiume e il lago "perdano colore"! 3 passi per trovare il codice ecologico di acque limpide e rive verdi

Il danno ecologico ai corpi idrici naturali (fiumi e laghi) è attualmente un problema ambientale globale, le cui cause sono complesse e coinvolgono fattori naturali, antropici e altri fattori multidimensionali; il ripristino ecologico deve seguire il principio della "diagnosi della causa della malattia, e quindi misure precise", in combinazione con la natura olistica dell'ecosistema acquatico, la rilevanza della gestione sistematica.

I. Cause principali del danno ecologico ai corpi idrici naturali

   Gli ecosistemi acquatici naturali sono costituiti da "acqua - substrato - organismi (microrganismi, piante, animali) - terreno circostante", e uno squilibrio in uno qualsiasi degli anelli innesca una reazione a catena, e le cause del danno possono essere classificate infattore umanorispondere con il cantoCoadiuvanti naturaliIl fattore umano è il motore principale.

(i) Fattori di origine antropica: i principali fattori di danno ecologico

1. Immissioni di inquinamento: cause dirette di "avvelenamento" dei corpi idrici,

L'inquinamento è la causa principale dell'eutrofizzazione dei corpi idrici e del declino della biodiversità e consiste in tre categorie principali:

• inquinamento da fonte puntualeInquinamento concentrato da scarichi fissi, come lo scarico diretto non trattato di acque reflue industriali (contenenti metalli pesanti, sostanze organiche, acidi e alcali) e di acque reflue domestiche urbane (contenenti azoto, fosforo, detergenti, antibiotici), che portano a un'improvvisa diminuzione dell'ossigeno disciolto nel corpo idrico e all'accumulo di sostanze tossiche (ad esempio, un eccesso di metalli pesanti può portare alla morte dei pesci e all'estinzione degli organismi bentonici).
• inquinamento di superficieL'inquinamento disperso senza scarichi fissi è la principale fonte di inquinamento dei corpi idrici nelle aree agricole e nelle nuove aree urbane, tra cui: fonti superficiali agricole: fertilizzanti (azoto, fosforo), pesticidi (organofosforici, erbicidi) confluiscono nel corpo idrico attraverso le precipitazioni, innescando la crescita di cianobatteri e alghe verdi (ad esempio, la crisi dei cianobatteri del lago Taihu); fonti superficiali urbane: il ruscellamento superficiale trasporta nel corpo idrico la polvere delle strade, gli inquinanti dei gas di scarico delle automobili, il percolato dei rifiuti domestici e i nutrienti derivanti dall'eccessiva applicazione di fertilizzanti alle fasce verdi. I nutrienti derivanti dall'eccessiva fertilizzazione delle cinture verdi entrano nel corpo idrico;
• inquinamento endogenoGli inquinanti che si sono depositati nel substrato di un corpo idrico (ad esempio, i metalli pesanti lasciati dalle acque reflue industriali storiche, le sostanze organiche provenienti dalle acque reflue domestiche) vengono rilasciati nuovamente quando la temperatura dell'acqua aumenta e il corpo idrico viene disturbato (ad esempio, dalla navigazione e da forti piogge), dando luogo alla formazione di un "inquinamento secondario" che mantiene l'odore nero o l'eutrofizzazione del corpo idrico per un lungo periodo di tempo.

2. Cambiamento dei modelli idrologici: distruzione degli "scheletri" degli ecosistemi

       La "modificazione dura" dei corpi idrici da parte dell'uomo interrompe i ritmi idrologici e le strutture fisiche naturali, con conseguente perdita della funzione ecologica:

• Irrigidimento del fiume / DrenaggioLa trasformazione dei corsi d'acqua naturali in argini di cemento e canali rettilinei (ad esempio, i corsi d'acqua "a tre lati" in alcune città) per il controllo delle inondazioni, la navigazione o l'edilizia urbana ha distrutto il substrato di attaccamento per le piante acquatiche (ad esempio, le piante acquatiche non sono in grado di attecchire) e ha eliminato i luoghi di deposizione delle uova e di rifugio per i pesci (ad esempio, le spiagge poco profonde e le pozze d'acqua profonde), con conseguente rottura della catena alimentare.
• Impatto dell'ingegneria idraulicaLa costruzione di bacini e chiuse ha bloccato i canali di migrazione dei pesci (ad esempio, lo storione cinese non ha potuto migrare per deporre le uova a causa della costruzione della diga di Gezhouba), modificando il "ritmo di abbondanza e disseccamento" del deflusso naturale (ad esempio, il prosciugamento del fiume e le morti biologiche causate dalla riduzione del flusso durante i periodi di siccità) e distruggendo la capacità di autodepurazione dei corpi idrici.
• Recinzione di laghi / Riempimento di fiumi per la costruzione di caseNe sono un esempio: l'invasione diretta dell'area dei corpi idrici (ad esempio, il lago Dongting si è ridotto da 4.350 km² nel 1949 a 2.625 km² nel 2000 a causa dell'interramento del lago per la realizzazione di campi), con conseguente diminuzione della capacità di stoccaggio dei corpi idrici, frammentazione degli habitat acquatici e drastica riduzione della stabilità degli ecosistemi.

3. Perturbazioni biologiche: fattori chiave degli "squilibri" degli ecosistemi

       Interferenza diretta o indiretta delle attività umane con le comunità biologiche dei corpi idrici, con conseguente interruzione della catena "produttore-consumatore-decompositore" dell'ecosistema:pesca eccessivaLa pesca eccessiva di pesci (soprattutto pesci algali e bentonici) porta alla perdita di controllo delle alghe da parte dei predatori naturali (ad esempio, le fioriture cianobatteriche nello stagno di Dianchi sono state esacerbate dalla pesca eccessiva di pesci algali) e distrugge la struttura degli stock ittici (ad esempio, l'alta percentuale di novellame rende difficile la ripresa degli stock).specie aliene invasiveAlcuni esempi sono: il giacinto d'acqua, che si riproduce molto rapidamente e ricopre la superficie dell'acqua, bloccando la luce solare, causando la morte delle piante sommerse e una diminuzione dell'ossigeno disciolto, oltre a ostacolare la navigazione e il ricambio dell'acqua (i laghi di molte province meridionali della Cina sono stati gravemente invasi da questa specie); e i pesci mangiatori di zanzare, che predano in modo aggressivo i piccoli pesci autoctoni e le loro uova, portando al declino delle popolazioni ittiche autoctone.Distruzione dell'habitatIl taglio della vegetazione ripariale (ad esempio, canne, salici piangenti) e il riempimento delle zone umide hanno comportato la perdita di habitat e di siti di alimentazione per gli organismi acquatici, come uccelli e insetti, nonché una minore intercettazione degli inquinanti da parte della vegetazione (ad esempio, le erbe ripariali filtrano i sedimenti e i nutrienti dal deflusso superficiale).

(ii) Cofattori naturali: cause secondarie di distruzione esacerbata

        I fattori naturali di solito si sommano ai danni antropici e hanno un impatto minore sui corpi idrici sani quando agiscono da soli:

• cambiamento climaticoLe temperature più calde portano a un aumento dell'evaporazione dai corpi idrici (ad esempio, i laghi si riducono nelle zone aride), accelerando al contempo la fioritura delle alghe (i cianobatteri crescono più velocemente a 25-35°C); le precipitazioni estreme innescano il deflusso delle acque piovane, che riversano un maggior numero di inquinanti dalla superficie al corpo idrico e intensificano l'impatto dell'inquinamento.
• evoluzione geologicaLa sedimentazione a lungo termine porta a laghi e fiumi poco profondi (ad esempio, i corsi inferiori del Fiume Giallo sono diventati "fiumi in superficie" a causa della sedimentazione), il volume del corpo idrico diminuisce, la mobilità si deteriora e la capacità di autodepurazione diminuisce.

II. Soluzioni di base per il ripristino ecologico delle acque naturali

      L'obiettivo principale del ripristino ecologico è quello di "ripristinare l'integrità strutturale e la stabilità funzionale degli ecosistemi acquatici", ed è necessario combinare gli aspetti multidimensionali del controllo dell'inquinamento, del ripristino idrologico, del ripristino biologico e delle misure di salvaguardia della gestione per adottare misure globali di "trattamento dei sintomi (controllo dell'inquinamento e miglioramento della qualità dell'acqua) + trattamento delle cause profonde (riparazione della catena ecologica e miglioramento della capacità di autoregolazione)". misure globali".

(i) Prima fase: controllo della fonte e intercettazione dell'inquinamento - tagliare gli apporti inquinanti e "innescare" il terreno per la bonifica

      Il controllo dell'inquinamento è un prerequisito per il ripristino ecologico; se l'inquinamento continua a essere importato, qualsiasi misura di ripristino sarà inefficace; è necessario concentrarsi sui tre tipi di controllo dell'inquinamento: "fonte puntuale, fonte superficiale, endogeno":

(ii) Fase 2: ripristino idrologico e morfologico - ripristino dello "scheletro naturale" di un corpo idrico

        Le misure principali per fornire un ambiente adatto agli organismi viventi modificando i litorali induriti e ripristinando il deflusso naturale includono:

1. Trasformazione ecologica della linea di riva
         Le tecniche più comuni per rimuovere gli argini in cemento a favore di "coste flessibili" includono:zona di protezione ecologicaUso di materiali come gabbioni (riempiti di pietre), calcestruzzo erboso, pali di legno, ecc. per mantenere la permeabilità e la porosità della linea di riva (ad esempio, la zona umida di Hangzhou Xixi utilizza pali di legno + canne per proteggere la linea di riva, e i pesci possono appollaiarsi negli interstizi dei pali);Rivegetazione delle zone riparialiPiantumazione di piante che sostengono l'acqua (canne, balsami), arbusti umidi (salice, salice) e alberi (sequoia, abete di stagno) lungo il litorale per formare una zona di vegetazione tridimensionale di "alberi - arbusti - erbe", che stabilizza il litorale e fornisce un habitat agli organismi viventi.
2. Ripristino della morfologia di fiumi e laghiRipristino della forma di curvatura naturale: trasformazione di fiumi rettilinei canalizzati in "corsi d'acqua curvi" per aumentare il percorso del flusso e il tempo di ritenzione del corpo idrico (per migliorare la capacità di autodepurazione), formando al contempo secche e pozze profonde (ad esempio, la trasformazione del Turning River di Pechino, che ha trasformato un canale rettilineo di 1,6 km in un canale fluviale curvo, con tre nuove secche e due pozze profonde, e un aumento del numero di specie ittiche da tre a quindici). Ripristino della connettività dei corpi idrici: rimozione delle piccole paratoie che bloccano la migrazione o costruzione di passaggi per pesci (ad esempio, passaggi per pesci a gradini, passaggi per pesci bionici) per garantire la migrazione dei pesci (ad esempio, costruzione di passaggi per pesci migratori come lo storione cinese nel Progetto delle Tre Gole); reintegrazione del volume d'acqua ecologico: garantire che i corpi idrici non si prosciughino durante la stagione secca e mantenere il flusso ecologico di base (il flusso ecologico di solito deve raggiungere il livello di flusso pluriennale) e trasferire l'acqua attraverso i bacini attraverso i bacini o il trasferimento d'acqua da sud a nord (ad esempio, il progetto Middle Route of South-to-North Water Transfer per rifornire i laghi del nord). Flusso ecologico (il flusso ecologico di solito deve raggiungere più di 30% del deflusso medio pluriennale).

(iii) Fase 3: ripristino del bioma - ricostruzione del "meccanismo di bilanciamento" della catena ecologica

          Gli organismi sono il cuore dell'ecosistema e migliorano la capacità di autoregolazione dei corpi idrici ripristinando la sinergia tra produttori (piante), consumatori (animali) e decompositori (microrganismi):

1. Ripristino delle piante acquatiche (produttori)
          In base alla profondità del corpo idrico e al grado di inquinamento, selezionare piante autoctone, resistenti all'inquinamento ed ecologicamente funzionali per costruire una comunità vegetale tridimensionale "sommersa - galleggiante - acquatica": piante sommerse: come l'erba amara, l'alga nera, l'alga pesce rosso, in grado di assorbire l'azoto e il fosforo nel corpo idrico, rilasciando ossigeno e allo stesso tempo piante galleggianti: come ninfee e ninfee (per evitare l'introduzione di specie invasive come il giacinto d'acqua), in grado di bloccare la luce solare per inibire la crescita dei cianobatteri e di assorbire i nutrienti dallo strato superficiale del corpo idrico; piante di supporto all'acqua: come canne, pandanus, che crescono sulla riva in acque poco profonde, in grado di intercettare l'inquinamento di origine superficiale e di fornire un habitat per gli uccelli.Nota: evitare la sovrappopolazione di una singola pianta; è necessaria una raccolta regolare (per eliminare dalla colonna d'acqua i nutrienti assorbiti e prevenire l'inquinamento secondario dovuto alla decomposizione).
2. Ripristino degli animali acquatici (consumatore)
          Seguendo il principio della "priorità locale e della corrispondenza della catena alimentare", pesci, animali bentonici, uccelli, ecc. vengono rilasciati o protetti per controllare le alghe e gli inquinanti: pesci: rilascio di pesci mangia-alghe (ad esempio, carpa grossa e carpa argentata, per controllare le alghe con i pesci), pesci onnivori (ad esempio, carpa cruciana, per consumare detriti organici) e pesci onnivori (ad esempio, carpa cruciana, per consumare detriti organici). (ad esempio, la carpa grossa, che si nutre di detriti organici) e pesci onnivori (ad esempio, la carpa crucifera, che si nutre di detriti organici), oltre a vietare la pesca eccessiva (istituendo una stagione e un'area di divieto); fauna bentonica: inserire lumache (ad esempio, le lumache, che si nutrono di alghe e detriti organici), cozze (ad esempio, le cozze, che si nutrono di plancton e migliorano la qualità dell'acqua) e gamberetti (che forniscono esche per i pesci e arricchiscono la catena alimentare); e organismi ripariali: proteggere gli uccelli (ad esempio, garzette, anatre selvatiche) e gli insetti (ad esempio, larve di libellula), e migliorare la Biodiversità.
3. Potenziamento microbiologico (decompositori)
          I microrganismi sono la forza centrale della degradazione della materia organica nei corpi idrici e la loro attività può essere potenziata attraverso "l'aggiunta esogena + la coltivazione locale": aggiungere microrganismi funzionali: come batteri fotosintetici, bacilli, per accelerare la degradazione dell'azoto ammoniacale e del COD (adatto per la gestione di emergenza dei corpi idrici con odore nero); costruire vettori microbici: collocare bio-riempitivi (come riempitivi elastici, roccia vulcanica) per fornire una superficie di attacco ai microrganismi e formare un "biofilm" (ad esempio, creando un'isola bio-galleggiante nel fiume, i microrganismi sul riempimento possono purificare continuamente la qualità dell'acqua).

(iv) Fase 4: gestione a lungo termine: garantire che i risultati del restauro non si ripercuotano sul territorio.

         Il ripristino ecologico è un processo a lungo termine che richiede l'istituzione di un meccanismo di gestione "guidato dal governo, responsabile per le imprese e con la partecipazione del pubblico":

1. Monitoraggio e valutazione
   Creazione di una rete di monitoraggio delle acque per controllare regolarmente la qualità dell'acqua (COD, azoto ammoniacale, fosforo totale), la biodiversità (specie ittiche, copertura vegetale) e la situazione idrologica (portata, livello dell'acqua) al fine di valutare l'efficacia del ripristino e apportare tempestivamente modifiche al programma.
2. Regolamentazione e applicazione
   Migliorare le norme sulla protezione dei corpi idrici (come il Regolamento sul Sistema dei Capi Fiume e Lago), implementare le responsabilità dei "capi fiume e lago" e reprimere gli scarichi illegali di acqua, la chiusura dei laghi e la pesca eccessiva.
3. impegno pubblico
   Attraverso la pubblicità e l'educazione (ad esempio, conferenze sulla protezione ambientale, attività di volontariato per la protezione dei corpi idrici), si sensibilizza l'opinione pubblica sulla protezione ambientale e si incoraggia la partecipazione del pubblico all'ispezione dei corpi idrici e alla pulizia dei rifiuti (ad esempio, il sistema dei "Capi fiume civili" dello Zhejiang mobilita il pubblico a partecipare al monitoraggio dei fiumi).
4. Gestione intelligente
   Utilizzando la tecnologia IoT e i big data, costruire una piattaforma "smart river and lake" (ad esempio, monitoraggio in tempo reale dei sensori di qualità dell'acqua, telerilevamento satellitare per monitorare l'area del corpo idrico), per ottenere una regolazione dinamica e una gestione precisa dei corpi idrici.

III. Sintesi dei principi chiave del restauro

1. Il principio dell'interezzaIl ripristino deve integrare "acqua - substrato - organismi - terreno circostante" ed evitare di concentrarsi solo sul miglioramento della qualità dell'acqua trascurando la biodiversità e i modelli idrologici;
2. il principio di località (nella teoria marxista)Privilegiare le specie autoctone ed evitare le specie esotiche invasive;
3. Il principio del progresso graduale e ordinatoAttuare per fasi, dal "controllo dell'inquinamento" al "ripristino morfologico" fino al "ripristino biologico", senza essere precipitosi;
4. Principi di gestione adattativaAdattare il programma in modo dinamico ai cambiamenti dell'ambiente naturale in base ai risultati del monitoraggio (ad esempio, l'aumento della temperatura dell'acqua dovuto ai cambiamenti climatici richiede un adeguamento delle misure di controllo delle alghe).

        Grazie alle misure globali di cui sopra, l'ecosistema dei corpi idrici naturali può gradualmente ripristinare lo stato di "qualità dell'acqua pulita, biodiversità e funzione stabile" e, in ultima analisi, realizzare l'obiettivo ecologico di "acque limpide e rive verdi, con pesci che volano nei fondali bassi".