Xxxxxxxxxxx的研究及实验.pdf

在硬质岸坡河道构建可持续发展的本地化生态系统 南洋模范中学 创新协会总课题组 肖宇宸 王臻 汤立其 冯奕恺 张婉凝等8 个分课题组 指导老师 南洋模范中学 吴国华 交通大学 张小凡； 市少年宫 郑思晨；徐汇区青少年科技艺术中心 张岳梅 摘要 在水生态修复领域，硬质岸坡河道难以建构本地化生态系统。依据协 同进化原理进行探究，从宏观角度提出了如何建构本地化微生物-植物生态系统， 提出了该系统的四阶段水生态修复原理，发明的工艺方法命名为——城市前置库 工程第九种工艺。我们参与了部分上海黄浦江世博会前置库水域的治理，创建本 地化的植物—微生物共生生态区，2010 年在东上澳塘河、西上澳塘河搞水生态 修复第一、第二阶段工程，长达一公里多的硬质驳岸河道建起了植物—微生物生 态试验区、新型浮床，改善了水质，建构起本地化的沉水植物先锋物种，2011 年进行第三阶段——本地化生物多样性生态区建构试验，试验在有潮汐的条件下 进行。在西上澳塘河的宜山路段、田林路段、漕宝路段取得突破性成功。成功创 建了菊花草生态区、眼子菜生态区、金鱼藻生态区，2012 年进行了第四阶段验 证：多样性的沉水植物种群为多样性的底栖动物、节肢动物、鱼类的生存创造了 必要条件。生态区的大量有益菌种为水体净化做出贡献，使生态区成为全区六十 多条河中水质最好的水域。本课题为大量城市硬质岸坡河道的可持续发展作了开 拓性研究，并验证了发明的工艺具有低成本的特点。 一．课题介绍 2010 年上海市水利学会网上发布了当前水环境治理的三个主要的瓶颈问题 （三大问题：水生态修复机理、生物多样性、治理成本过高）。针对这三个问题 和目前硬质岸坡、硬质驳岸河道难以建立可持续发展的生态系统的难题，我们发 明了第8、第9、第10种水生态修复工艺。水生态修复是指通过建构河道和湖泊、 河塘中的生态系统，包括周边湿地、水面、水下、底泥中的多种动植物，形成生 态可持续发展的生态链、食物链。水体也具有自净能力。依据生态学原理，我创 新协会总课题组组发明了水生态修复的第9 种工艺—— “四阶段水生态修复工 艺”，从2011.5-2012.5 我们进行了工艺第三阶段 （生物多样性扩展阶段）、第四 1 阶段 （生物多样性协调发展）一系列科技创新活动，验证了这种工艺的科学性、 先进性、实用性。这种低成本的工艺可推广到大多数河流的治污工作中，使河流 的污染问题得到根本解决。 本地化生态系统介绍：按照第九种工艺模式。第一阶段建构植物、微生物生 态区的可持续发展的环境，建立围堰、浮床等生态区设施；第二阶段建立本地化 生态系统的先锋物种种群，尤其在硬质岸坡河道必须建立沉水植物先锋物种生态 区；第三阶段将生态区改变为生物多样性生态区；第四阶段水体具有自净能力， 生物多样性协调发展。所谓“本地化”的概念指生态区内的植物是能适应本地化 的沉水植物品种，附着在沉水植物、浮床植物、底泥、水体中的微生物大军是由 生态区内本地产生的治理污染的主力军，转化富营养化物质使之共生态区内植物 吸收。此理论具有独创性、先进性，经一年成功验证：具有实用性、可推广性。 二． 方案的科研课题背景 城市硬质岸坡水生态系统的修复问题是一个世界性难题。许多单一的微生物 法、生物酶法、生态浮床工艺等都未能解决可持续发展问题。2010 年网上公布 的上海市水利学会“调研报告”（以下简称“报告”）指出了水环境治理的瓶颈问 题： 1．水生态修复理论和机理的认识和实践还有很不够，需要在实践中研究探 索。 2．水中生物多样性问题很多，水生态的修复要立足在生物链的恢复上。 3．水生态修复的成本目前超过了大多数河道水系管理部门的承受能力，必 须走低成本高效率的道路。 针对3 个问题，总课题组2011 年4 月发明了水生态修复的第9 种工艺—— “四阶段水生态修复工艺”： 1．初始阶段：改变腐败菌群占主导地位或多种生物不能生存的生态环境， 创设植物作为先锋物种的环境条件。 2．开拓阶段：试验并选出适合本地化生态系统的植物类先锋物种，在硬质 岸坡河道创设条件试验某种沉水植物作为先锋物种。 3．扩展阶段：培育、移植与先锋物种协同发展的其它动植物建群物种。建 构起植物-有益微生物共生的生物多样性区域。