**部分 环境污染生态修复的理论与技术
**章 环境污染生态修复理论
摘要：本章介绍了环境污染及生态修复的概念、类型、目标及特征，结合生态修复的特点，对各环境要素（地表水、地下水、耕地、场地、矿山及危险固体废物等）的污染及生态修复进行了相关理论的阐述。
随着人口数量和消费水平的增长，人类对生态系统资源的需求和人类生态足迹的影响也越发明显，生态系统的动态平衡被打破，污染物对生态环境产生了严重的危害。因此，环境污染生态修复及其理论研究是当今社会实现可持续发展的重要支撑。
**节 环境污染与修复
如果排放的污染物超过了环境的自净能力，环境质量就会发生不良变化，危害人类健康和生存，就会产生环境污染。对被污染环境的修复，尤其是进行生态修复已成为环境保护的核心内容之一。
一、环境污染
环境污染是指自然的或人为的破坏，向环境中添加某种物质而超过环境的自净能力而产生危害的行为，或由于人为的因素，环境受到有害物质的污染，使生物的生长繁殖和人类的正常生活受到有害影响。由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境质量下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人类的正常生产和生活条件。对于陆地生态系统而言，包括空气污染、土壤退化和森林砍伐；对于水生生态系统而言，包括不可持续的海洋资源开发（如某些物种的过度捕捞）、海洋和水污染、微塑料污染、海洋变暖等。
二、环境污染类型
环境污染按环境要素、人类活动和环境污染源等有不同的类型划分，本书结合生态修复的特点及实际案例，将环境污染分为地表水、地下水、耕地、场地、矿山及危险固体废物等类型。
（一）地表水污染
水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等特性的改变，从而影响水的有效利用，造成水质恶化，危害人体健康或者破坏生态环境的现象。生态修复领域的水环境污染主要是指地表水环境的污染，包括河流、湖泊等自然水体，以及城市景观水体污染等问题。
近年来，水环境污染已从陆地蔓延到近海水域，从地表水延伸到地下水，从单一污染发展到复合性污染，从一般污染物扩展到有毒有害污染物，已经形成点源与面源污染共存、生活污染和工业排放彼此叠加、各种新旧污染与二次污染形成复合污染的态势。随着城市人口的增加和城市化进程的发展，生活污水的排放数量和污染负荷正以较快的速度上升。水污染程度的加剧，导致区域水质性缺水，引发水资源短缺。同时，严重的水污染还会导致水体中和周围地区动植物大量死亡，使水域的生态物种退化、生物多样性减少，并产生一系列的水生态问题。另外，超采地下水、采取调水或大规模建设水源地保护工程措施的处理不当，也不同程度影响了区域生态环境，鱼类等水生生物急剧减少，水生态系统退化加剧，已经不能仅单纯依靠污染治理手段，需要综合考虑生态系统调节和修复的策略。
（二）地下水污染
地下水污染是指在人类活动影响下，地下水水质恶化发展的现象。地下水污染源包括工矿企业废水的直接排放、城市垃圾填埋场渗滤液的泄漏、化肥和农药的过量使用、生活污水的直接排放和工业有害固体废物的渗滤等。目前，我国地下水遭受不同程度的有机和无机有毒有害污染物的污染，呈现由点向面、由浅到深、由城市到农村不断扩展和污染程度日益严重的趋势。主要污染物包括氮磷污染物、重金属离子污染物和有机污染物三大类。另外，我国的矿山企业和石油化工企业周边的地下水也属于污染严重区域，包括矿物中金属离子的渗滤、选矿废水直排和点源渗漏等污染来源。
由于地下水含水介质的差异性和复杂性，地下水污染早期不易被觉察，具有隐蔽性和延时性；同时地下水自净能力较弱，地下含水层一旦受到污染，将难以更新和恢复；并且，地下水处于不断运移和循环中，经历着补给、径流、排泄各个途径，在地质环境复杂的体系中，各个水力系统又有着密切的水力联系，致使地下水一旦污染，污染范围难以圈定并难以还原。
（三）耕地污染
耕地污染是耕地因受到无机污染物和有机污染物的侵入，恶化土壤原有的理化性状，使土地生产潜力减退、农产品质量恶化并对人类和动植物造成危害的现象和过程，主要是指耕地的土壤污染，污染源主要是污水灌溉、大气污染物沉降、固体废物、不合理的农业生产过程 4个方面。环境保护部和国土资源部于 2014年 4月 17日联合发布《全国土壤污染状况调查公报》，指出我国耕地土壤污染点位超标率为 19.4%，主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。主要污染源从工业向农业转变，同时工业废弃物和生活污染物进一步向农村转移。耕地污染从“面源”向“立体”发展，污染问题变得愈发复杂。
我国耕地规模缩小与耕地质量偏低的问题并存，而耕地污染源既有过量使用化肥和地膜造成的直接人为污染，也有工业废气和废物大量排放造成的间接人为污染，相对大气污染和水污染而言，耕地污染隐蔽性较强。同时，耕地污染往往呈现出点源与面源污染相结合的特征，治理更为复杂。此外，耕地污染分布呈现出明显的地域特点，城乡接合部、工业较发达区域和畜牧养殖业集中的地域明显重于纯农业生产区域。
（四）场地污染
一般而言，因从事矿业活动或者行业生产等生产经营活动，使用、储存、堆放或者处理、处置有毒有害废物，或者因突发事故，造成了土壤或地下水污染，并产生健康、生态风险或危害的过程和后果被称为场地污染。目前我国场地污染主要包括无机污染、有机污染和复合污染三类。
我国场地污染多且复杂，在矿山开采和矿物冶炼过程中产生的废水、废气和固体废物中含有大量有害成分，通过淋溶、沉降、挥发等方式，对矿山或冶炼厂周围地区的大气、水体和土地造成污染。填埋场、金属矿渣堆场、加油站、废旧物资回收加工区或电子垃圾处置场地、大中城市关闭和搬迁大批重污染行业企业后的遗留场地等污染场地，不仅严重影响周边生态环境和居民健康，也制约了国家土地资源安全有效利用。城市工业污染场地具有污染物浓度高、成分复杂、污染土壤深度深，土壤和地下水往往同时被污染等特点，并且污染场地中（土壤、地下水等）的污染物能够长期存在，给人体健康和生态环境带来严重威胁，其污染的控制与修复耗时长、费用巨大、技术要求高。
（五）矿山及危险固体废物污染
矿山环境问题是人类大规模矿业工程活动生命全周期过程中对其周围环境产生的负面效应和不良结果，包括土地资源损毁、水污染及环境扰动、大气污染、矿山地质灾害、景观与生态破坏5类。矿山尾矿等固体废物的堆积，侵占森林耕地，造成严重的土壤重金属污染；矿井排出的污废水，进入地表水体或渗入地下，形成重金属和其他非金属污染物质的大面积迁移，不同程度地影响了地下水水质；矿山粉尘和噪声排放，直接危害矿山职工的健康安全，同时也给区域空气环境和声学环境造成一定影响；另外，矿井火灾、地表塌陷等也产生一系列环境污染问题。
矿山土地污染可以分为重金属污染、有机污染、无机污染及放射性物质污染，其中重金属污染是当前矿山土地修复的重点。金属矿山及周边地区污染环境*特，具有复杂性、多样性及复合性，复合污染土壤重金属之间通常发生交互作用，较强酸性、高重金属浓度和土壤物理化学性质不良等因素导致修复困难，单一修复手段难以取得满意修复效果。为了高效、节约及彻底解决土壤污染，要综合考虑污染物质的性质、土壤性质、修复成本等因素，因地制宜地选择污染土壤治理方法或组合，开展综合系统的生态修复是必不可少的。同时，“双碳”目标背景下，化石能源占比将逐步降低，低碳能源占比则逐步提高，高能耗、高排放的矿山企业面临节能减排的巨大压力，矿山生态修复还应综合考虑满足碳减排的新要求。
三、环境污染修复理论
环境损害意味着环境生态系统结构、功能和内外部关系的损害，应该采取切实可行的措施对受到损害的生态系统的功能和结构进行修复，对受到破坏的生态系统内外关系进行恢复。环境修复是指对被污染的环境采取物理、化学和生物学等技术措施，使存在于环境中的污染物质浓度减少或毒性降低或完全无害化，是一个复杂的综合性的系统工程。修复技术涉及多学科，如生态学、地理学、土壤学、生物气象学、环境化学、工程学甚至经济学等。环境修复可分为物理修复、化学修复、微生物修复和植物修复四大类型。物理修复是指借助物理手段将污染物从环境中提取分离出来的修复方法；化学修复是指借助化学手段将污染物从环境中提取分离出来的修复方法；微生物修复是指用微生物的生命代谢活动减少存在于环境中的有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的环境能部分或完全恢复到原始状态的过程，用于微生物修复的微生物包括细菌、真菌及原生动物三大类；植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化土壤中的重金属、有机物或放射性元素等，以降低环境中污染物的含量，使其不影响农产品安全。
环境修复与环境污染治理的概念既有所不同又有所联系。后者侧重某特定环境某一受损功能的恢复，而环境修复结合了各种环境污染治理技术，恢复或重建生态系统各种功能并达到系统自平衡状态。生态修复是环境修复中昀为复杂和重要的部分，也是立体和多方面考量环境修复、实现可持续发展的重要手段。
第二节 生态修复理论
生态修复是环境修复的重要组成部分，是解决日益严重的生态环境问题必不可少的措施，对污染环境开展生态修复对推进绿色发展、人与自然和谐发展具有十分重要的理论意义和现实意义。生态修复可使受损的生态系统尽可能恢复到某一参照状态，严格遵循了循环再生、和谐共存、整体优化、区域分异等生态学原理。
一、生态修复的概念
生态修复是在生态学原理指导下，以生物修复为基础，结合各种物理修复、化学修复及工程技术措施，通过优化组合，使之达到昀佳效果和昀低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。生态修复涉及多种层面，从特定物种、群落，到整个生态系统及景观的修复。
以种群为修复对象的生态修复，通常指向拯救濒危物种、增加生物多样性等，种群修复常通过营造适宜的生境使物种回归，也伴随着对更大规模生态过程（如物种与栖息地的相互作用等）的修复要求，将生态系统尺度的管理作为生态修复的组织框架也更具优势。
以生态系统/景观为中心的生态修复，涉及对生态系统整体的综合功能和动态本质的深入认识，需要了解生态系统的一些基本属性，如生态系统的结构与功能、物理化学环境、生态系统中动植物群落的演替规律，需要了解生态系统的优势物种或旗舰物种，还需要认识生态稳定性、生态可塑性及生态系统的稳态转化等；既关注生态系统级别的动态过程，也重视与物种、土壤生态等小规模过程的相互结合，鼓励发展同时有利于宏观、微观尺度生态过程的修复措施。因此以生态系统为中心的生态修复，有利于综合不同部门、利益相关方的生态修复目标，在欧洲和美国等地区和国家已成为设定生态修复目标
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