Не дайте реке и озеру "потерять цвет"! 3 шага к экологическому коду чистой воды и зеленых берегов

Экологический ущерб природным водоемам (рекам и озерам) в настоящее время является глобальной экологической проблемой, причины которой сложны и включают природные, техногенные и другие многомерные факторы, экологическое восстановление должно следовать принципу "диагностика причины болезни, а затем точные меры", в сочетании с целостной природой водной экосистемы, актуальностью системного управления.

I. Основные причины экологического ущерба природным водным объектам

   Природные водные экосистемы состоят из "Вода - Субстрат - Организмы (микроорганизмы, растения, животные) - Окружающая земля", и любой дисбаланс в любом из звеньев запускает цепную реакцию, а причины ущерба можно разделить начеловеческий факторответить пениемНатуральные вспомогательные средстваЧеловеческий фактор - главная движущая сила.

(i) Антропогенные факторы: основные движущие силы экологического ущерба

1. Загрязняющие вещества: непосредственные причины "отравления" водоемов,

Загрязнение является основной причиной эвтрофикации водоемов и снижения биоразнообразия и состоит из трех основных категорий:

• загрязнение из точечных источников: Концентрированное загрязнение из стационарных водовыпусков, таких как неочищенный прямой сброс промышленных сточных вод (содержащих тяжелые металлы, органику, кислоты и щелочи) и городских бытовых стоков (содержащих азот, фосфор, моющие средства, антибиотики), что приводит к резкому снижению уровня растворенного кислорода в водоеме и накоплению токсичных веществ (например, избыток тяжелых металлов может привести к гибели рыбы и исчезновению бентических организмов).
• загрязнение поверхностиРассеянное загрязнение без стационарных водовыпусков является основным источником загрязнения водоемов в сельскохозяйственных районах и новых городских районах, включая: сельскохозяйственные поверхностные источники: удобрения (азот, фосфор), пестициды (фосфорорганические, гербициды) попадают в водоем через осадки, провоцируя рост цианобактерий и зеленых водорослей (например, кризис цианобактерий озера Тайху); городские поверхностные источники: поверхностный сток несет в водоем дорожную пыль, загрязняющие вещества автомобильных выхлопов, фильтрат бытового мусора и питательные вещества от чрезмерного применения удобрений в зеленых поясах. Питательные вещества от чрезмерного удобрения зеленых поясов попадают в водоем;
• эндогенное загрязнение: Загрязняющие вещества, отложившиеся в субстрате водоема (например, тяжелые металлы, оставшиеся от исторических промышленных стоков, органические вещества из бытовых стоков), вновь высвобождаются при повышении температуры воды и нарушении водного режима (например, при судоходстве и обильных осадках), образуя "вторичное загрязнение" и поддерживая черный запах или эвтрофикацию водоема в течение длительного периода времени.

2. Изменение гидрологических моделей: разрушение "скелета" экосистемы

       Антропогенная "жесткая модификация" водоемов нарушает естественные гидрологические ритмы и физические структуры, что приводит к потере экологических функций:

• Укрепление реки / дренаж: Преобразование естественных водотоков в бетонные насыпи и прямые каналы (например, "трехсторонние" водотоки в некоторых городах) для борьбы с наводнениями, навигации или городского строительства привело к уничтожению субстрата для прикрепления водных растений (например, водные растения не могут укорениться) и ликвидации мест нереста и укрытия врагов для рыб (например, мелководных пляжей и глубоких бассейнов), что привело к разрыву пищевой цепи.
• Влияние гидротехнического строительства: Строительство водохранилищ и шлюзов перекрыло каналы миграции рыбы (например, китайский осетр не мог мигрировать на нерест из-за строительства плотины Гечжоуба), изменило "ритм изобилия и высыхания" естественного стока (например, пересыхание рек и биологическая гибель из-за сокращения стока в засушливые периоды), а также разрушило способность водоемов к самоочищению.
• Загораживание озер/заполнение рек для строительства домовВ качестве примеров можно привести следующие: прямое вторжение на территорию водоемов (например, площадь озера Донгтинг сократилась с 4 350 км² в 1949 году до 2 625 км² в 2000 году из-за огораживания озера под поля), что привело к снижению аккумулирующей способности водоемов, фрагментации водных сред обитания и резкому снижению стабильности экосистем.

3. Биологические нарушения: ключевые факторы "дисбаланса" экосистем

       Прямое или косвенное вмешательство человека в биологические сообщества водоемов, приводящее к нарушению цепочки экосистем "производитель-потребитель-разрушитель":перелов: Перелов рыбы (особенно водорослевых и бентосных рыб) приводит к потере контроля над водорослями со стороны естественных хищников (например, цветение цианобактерий усилилось в пруду Дяньчи в результате перелова водорослевых рыб) и разрушает структуру популяций рыб (например, высокая доля молоди затрудняет восстановление популяций).инвазивные чужеродные видыНапример, водный гиацинт, который очень быстро размножается и покрывает поверхность воды, блокируя солнечный свет, вызывая гибель погруженных растений и снижение уровня растворенного кислорода, а также препятствуя судоходству и водообмену (озера во многих южных провинциях Китая были сильно заселены этим видом); и рыба, поедающая комаров, которая агрессивно охотится на мелких местных рыб и их икру, что приводит к сокращению популяций местных рыб.Уничтожение среды обитания: Вырубка тугайной растительности (например, тростника, плакучих ив) и заполнение водно-болотных угодий привели к потере среды обитания и мест кормления для водных организмов, таких как птицы и насекомые, а также к снижению перехвата загрязняющих веществ растительностью (например, тугайные травы фильтруют осадки и питательные вещества из поверхностного стока).

(ii) Естественные кофакторы: вторичные причины усугубления разрушения

        Природные факторы обычно "накладываются" на антропогенный ущерб и оказывают меньшее влияние на здоровые водоемы, если действуют сами по себе:

• изменение климатаБолее высокие температуры приводят к увеличению испарения из водоемов (например, озера уменьшаются в засушливых районах) и ускоряют цветение водорослей (цианобактерии растут быстрее всего при температуре 25-35°C); экстремальные осадки вызывают ливневый сток, который смывает больше загрязняющих веществ из поверхностных источников в водоем и усиливает воздействие загрязнения.
• геологическая эволюцияДлительное осадконакопление приводит к обмелению озер и рек (например, нижнее течение Желтой реки из-за осадконакопления превратилось в "надземные реки"), уменьшению объема воды, ухудшению подвижности и снижению способности к самоочищению.

II. Основные решения для экологического восстановления природных вод

      Основной целью экологического восстановления является "восстановление структурной целостности и функциональной стабильности водных экосистем", и необходимо объединить многомерные аспекты контроля загрязнения, гидрологического восстановления, биологического восстановления и управленческих гарантий, а также принять "лечение симптомов (контроль загрязнения и улучшение качества воды) + лечение первопричин (восстановление экологической цепи и повышение способности к саморегуляции) " комплексные меры.

(i) Первый шаг: контроль источников и перехват загрязнения - перекрытие поступления загрязнения и "подготовка" почвы для восстановления.

      Контроль загрязнения является необходимым условием для восстановления окружающей среды, если загрязнение продолжает импортироваться, любые меры по восстановлению будут неэффективными, необходимо сосредоточиться на "точечном источнике, поверхностном источнике, эндогенном" трех типах контроля загрязнения:

(ii) Шаг 2: Гидрологическое и морфологическое восстановление - восстановление "естественного скелета" водоема

        Основные меры по созданию подходящей среды для живых организмов путем изменения укрепленных береговых линий и восстановления естественного стока включают:

1. Экологическая трансформация береговой линии
         Распространенные методы демонтажа бетонных насыпей в пользу "гибких береговых линий" включают в себя:природоохранная зона: Использование таких материалов, как габионы (заполненные камнями), травостой, деревянные сваи и т.д. для сохранения проницаемости и пористости береговой линии (например, в водно-болотном угодье Ханчжоу Сиси для защиты береговой линии используются деревянные сваи + тростник, а в промежутках между сваями может обитать рыба);Восстановление растительности в тугайных зонах: Посадка водоподдерживающих растений (тростника, бальзамина), влажных кустарников (ивы, вербы) и деревьев (секвойи, пихты) вдоль береговой линии для формирования трехмерной растительной зоны "деревья - кустарники - травы", которая стабилизирует береговую линию и обеспечивает среду обитания для живых организмов.
2. Восстановление морфологии реки/озераВосстановление естественной формы изгиба: преобразование прямых каналов рек в "извилистые ручьи" для увеличения пути течения и времени удержания воды в водоеме (для повышения способности к самоочищению), а также формирование мелководий и глубоких бассейнов (например, преобразование пекинской реки Турнинг, в результате которого прямой канал длиной 1,6 км превратился в извилистое русло, с тремя новыми мелководьями и двумя глубокими бассейнами, а количество видов рыб увеличилось с трех до пятнадцати). Восстановление связности водоемов: удаление небольших шлюзов, блокирующих миграцию, или строительство рыбоходов (например, ступенчатых рыбоходов, бионических рыбоходов) для обеспечения миграции рыбы (например, строительство рыбоходов для проходных рыб, таких как китайский осетр, в рамках проекта "Три ущелья"); восполнение экологического объема воды: обеспечение того, чтобы водоемы не пересыхали в сухой сезон, и поддержание основного экологического стока (экологический сток обычно должен достигать уровня многолетнего стока), а также переброска воды через бассейны с помощью водохранилищ или переброска воды с юга на север (например, проект "Средний маршрут переброски воды с юга на север" для восполнения озер на севере). Экологический сток (экологический сток обычно должен составлять более 30% от среднего многолетнего стока).

(iii) Шаг 3: восстановление биома - реконструкция "балансирующего механизма" экологической цепи

          Организмы являются сердцем экосистемы, повышая способность водных объектов к саморегуляции путем восстановления синергии производителей (растений), потребителей (животных) и разлагающих веществ (микроорганизмов):

1. Восстановление водных растений (производители)
          В соответствии с глубиной водоема и степенью загрязнения, выберите местные, устойчивые к загрязнению, экологически функциональные растения для создания трехмерного растительного сообщества "погруженные - плавающие - водные": погруженные растения: такие как горькая трава, черная водоросль, водоросль золотая рыбка, могут поглощать азот и фосфор в водоеме, выделяя кислород и в то же время Обеспечивают нерестилища для рыб (подходят для водоемов с высокой прозрачностью, прозрачность должна быть > 0,5 м); Плавающие растения: такие как водяные лилии, нимфея (чтобы избежать внедрения инвазивных видов, таких как водный гиацинт), которые могут блокировать солнечный свет, чтобы подавить рост цианобактерий, и поглощать питательные вещества из поверхностного слоя водоема; Водоподдерживающие растения: такие как тростник, панданус, растущие на береговой линии на мелководье, которые могут перехватить поверхностный источник загрязнения, и обеспечить среду обитания для птиц.Примечание: Не допускайте перенаселения одного растения, необходимо регулярно собирать урожай (чтобы вывести поглощенные питательные вещества из толщи воды и предотвратить вторичное загрязнение от разложения).
2. Восстановление водных животных (потребитель)
          Следуя принципу "локального приоритета и соответствия пищевой цепи", для борьбы с водорослями и загрязняющими веществами выпускаются или охраняются рыбы, бентические животные, птицы и т.д.: рыбы: выпускаются водорослеядные рыбы (например, большеголовый карп и серебряный карп, для борьбы с водорослями с помощью рыб), всеядные рыбы (например, карась, для потребления органического мусора) и всеядные рыбы (например, карась, для потребления органического мусора). (например, большеголовый карп, питающийся органическим мусором) и всеядных рыб (например, карась, питающийся органическим мусором), а также запретить перелов (установить закрытый сезон и закрытую зону); бентическая фауна: запустить улиток (например, улиток, питающихся водорослями и органическим мусором), мидий (например, мидий, питающихся планктоном и улучшающих качество воды) и креветок (которые служат приманкой для рыб и обогащают пищевую цепь); и тугайные организмы: защитить птиц (например, цапель, диких уток) и насекомых (например, личинок стрекоз), а также повысить Биоразнообразие.
3. Микробиологическое усиление (разлагающие вещества)
          Микроорганизмы являются основной силой деградации органических веществ в водоемах, и их активность может быть усилена путем "экзогенного добавления + местного выращивания": добавьте функциональные микроорганизмы: такие как фотосинтетические бактерии, бациллы, чтобы ускорить деградацию аммиачного азота и ХПК (подходит для экстренного управления водоемами с черным запахом); создайте микробные носители: поместите биологические наполнители (например, эластичный наполнитель, Вулканическая порода) для обеспечения поверхности прикрепления микроорганизмов и формирования "биопленки" (например, создание биоплавучего острова в реке, микроорганизмы на наполнителе могут непрерывно очищать качество воды).

(iv) Шаг 4: Долгосрочное управление - обеспечение того, чтобы результаты реставрации не повторялись

         Экологическое восстановление - это долгосрочный процесс, требующий создания механизма управления "под руководством правительства, с ответственностью предприятия и участием общественности":

1. Мониторинг и оценка
   Создание сети мониторинга воды для регулярного контроля качества воды (ХПК, аммонийный азот, общий фосфор), биоразнообразия (виды рыб, растительный покров) и гидрологической ситуации (скорость течения, уровень воды) с целью оценки эффективности восстановления и своевременного внесения корректировок в программу.
2. Регулирование и правоприменение
   Усовершенствовать правила охраны водных объектов (например, Положение о системе начальников рек и озер), ввести в действие обязанности "начальников рек и озер", пресекать незаконный сброс воды, засорение озер и чрезмерный вылов рыбы.
3. вовлечение общественности
   С помощью пропаганды и просвещения (например, лекции по охране окружающей среды, волонтерские акции по защите водоемов) повышается осведомленность населения об охране окружающей среды, поощряется участие населения в проверке водоемов и уборке мусора (например, система "Гражданские речные старосты" в Чжэцзяне мобилизует население для участия в мониторинге рек).
4. Интеллектуальное управление
   Использование технологий IoT и больших данных, создание платформы "умных рек и озер" (например, мониторинг датчиков качества воды в режиме реального времени, спутниковое дистанционное зондирование для мониторинга территории водоема) для достижения динамического регулирования и точного управления водными объектами.

III. Краткое изложение основных принципов реставрации

1. Принцип интегралаВосстановление должно включать в себя "вода - субстрат - организмы - окружающая земля" и не фокусироваться только на улучшении качества воды, пренебрегая биоразнообразием и гидрологическими моделями;
2. принцип локальности (в марксистской теории): Отдавайте предпочтение местным видам и избегайте инвазивных чужеродных видов;
3. Принцип постепенного и упорядоченного прогресса: Осуществляйте поэтапно: от "контроля загрязнения" к "морфологическому восстановлению" и "биологическому восстановлению", не торопитесь;
4. Принципы адаптивного управленияДинамическая адаптация программы к изменениям в природной среде на основе результатов мониторинга (например, повышение температуры воды в результате изменения климата требует корректировки мер по борьбе с водорослями).

        Благодаря вышеперечисленным комплексным мерам экосистема природных водоемов может постепенно восстановить состояние "чистого качества воды, биоразнообразия и стабильного функционирования", и в конечном итоге реализовать экологическую цель "чистая вода и зеленые берега, рыба, летающая на мелководье".