湖泊生態(tài)系統(tǒng)與河流相比，其結(jié)構(gòu)、功能和過程有許多不同的特征。湖泊的演化不僅受自然力影響，也極大地受到人類活動的脅迫，主要問題包括：由于入湖氮、磷和其他污染物大幅增加，湖泊水質(zhì)急劇下降，導(dǎo)致大量湖泊處于富營養(yǎng)水平;湖泊圍墾使湖泊面積及容積嚴(yán)重減少，大量棲息地喪失;湖泊生物資源退化，生物多樣性下降;湖泊與江河的水力連通性受到阻隔，生態(tài)功能降低。
對于大多數(shù)湖泊來說，生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵任務(wù)是降低來自流域外部的污染負(fù)荷，只有當(dāng)污染負(fù)荷削減到預(yù)定的目標(biāo)值，才能創(chuàng)造出控制富營養(yǎng)化的前提條件。在此基礎(chǔ)上，在湖泊內(nèi)采取物理、化學(xué)、生物等技術(shù)措施控制內(nèi)污染源。同時，修復(fù)湖濱帶，從恢復(fù)地貌、重建植被、維持生物多樣性等方面入手，改善湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。
湖泊生態(tài)修復(fù)的調(diào)查評價，主要包括以下幾方面內(nèi)容。
1湖泊調(diào)查
湖泊調(diào)查是開展湖泊生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)工作，包括以下方面：①湖泊流域自然環(huán)境(地理位置、地質(zhì)地貌、氣象氣候、土地利用狀況和自然資源);②湖泊水環(huán)境特征(水文特征、水功能區(qū)劃、水動力特征、大型水利工程);③流域社會經(jīng)濟影響;④流域污染源狀況調(diào)查(點源污染、面源污染、污染負(fù)荷量統(tǒng)計、入湖河流水質(zhì)參數(shù)、入湖河流水文參數(shù))。
2富營養(yǎng)化評價
所謂富營養(yǎng)化是指含有超量植物營養(yǎng)素特別是含磷、氮的水體富集，促進藻類、固著生物和大型植物快速繁殖，導(dǎo)致生物的結(jié)構(gòu)和功能失衡。簡單判斷富營養(yǎng)化的方法是：如果下列一種或多種現(xiàn)象出現(xiàn)時，就有可能發(fā)生了嚴(yán)重的富營養(yǎng)化。①水生植物妨礙水體利用;②有毒藻類大規(guī)模繁殖擴散;③散發(fā)有害氣味;④水體高度渾濁;⑤溶解氧耗盡導(dǎo)致魚類死亡。
發(fā)達國家對湖泊富營養(yǎng)化的防治始于20世紀(jì)70年代。主要方法是廢水污水處理去除磷、氮;確定水功能區(qū)劃;按照水功能定位，制定排放標(biāo)準(zhǔn)，降低排放負(fù)荷等，這些方一直延續(xù)至今。評價準(zhǔn)則采用的指標(biāo)以水體物理化學(xué)指標(biāo)為主，可以簡稱為物理化學(xué)指標(biāo)法。經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)富營養(yǎng)化合作計劃發(fā)布了水體營養(yǎng)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)。
近十多年來，隨著湖泊生態(tài)學(xué)的發(fā)展，認(rèn)識到僅考慮湖泊的資源功能是有局限性的，應(yīng)把湖泊生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)定位為修復(fù)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能?？茖W(xué)家們認(rèn)為采取物理化學(xué)指標(biāo)方法建立富營養(yǎng)化評估準(zhǔn)則，尚不足以反映營養(yǎng)負(fù)荷對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響，也不能反映營養(yǎng)負(fù)荷增加受到若干因素的調(diào)節(jié)，包括湖泊大小、深度、水體更換速率、分層格局、摻混以及氣候變化等?；谶@種認(rèn)識，湖泊富營養(yǎng)化評估準(zhǔn)則轉(zhuǎn)向生態(tài)系統(tǒng)方法，即建立營養(yǎng)負(fù)荷與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系模型。按照壓力響應(yīng)模型概念，外界對于湖泊生態(tài)系統(tǒng)的壓力包括營養(yǎng)物排放、廢污水排放、超量取水、有毒有害物質(zhì)、生物入侵以及氣候變化等。湖泊對這些壓力的生態(tài)響應(yīng)表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)和功能的變化。把湖泊生態(tài)要素指標(biāo)作為評價指標(biāo)，包括物種豐度、生物群落構(gòu)成、種群規(guī)模、營養(yǎng)狀況、生物量等;水體物理化學(xué)指標(biāo)包括溶解氧、總磷(TP)和其他水質(zhì)參數(shù)。
(1)基于物理化學(xué)指標(biāo)的湖泊營養(yǎng)狀態(tài)評價準(zhǔn)則。經(jīng)合組織(OECD)富營養(yǎng)化計劃發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，把營養(yǎng)狀況分級，分為寡營養(yǎng)、貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)、富營養(yǎng)和超富營養(yǎng)5個等級。對應(yīng)的物理化學(xué)指標(biāo)包括平均總磷濃度、平均葉綠素a濃度、最大葉綠素a濃度、平均塞氏盤深度、最小塞氏盤深度，見表1。
(2)基于生態(tài)要素的湖泊生態(tài)狀況評價。生態(tài)系統(tǒng)方法需要遴選出反映結(jié)構(gòu)和功能變化的指標(biāo)。由于不同自然環(huán)境下的湖泊特征千差萬別，結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)的選取應(yīng)按照因地制宜的原則，選擇具有代表性的指標(biāo)。表2匯集了部分國家和地區(qū)基于生物要素的湖泊生態(tài)狀況評價準(zhǔn)則?？梢钥闯?，指示生物包括浮游植物、大型植物、底棲無脊椎動物和魚類4種。生物指標(biāo)包括豐度、生物量、種群規(guī)模、生物構(gòu)成、葉綠素等。物理化學(xué)指標(biāo)包括總磷、溶解氧和其他水質(zhì)指標(biāo)。建立的壓力響應(yīng)模型關(guān)系包括不同魚類群落的溶解氧閾值，底棲無脊椎動物生物量與水體化學(xué)指標(biāo)間關(guān)系模型，大型植物群落與湖泊生態(tài)狀況關(guān)系模型，魚類種群規(guī)模與總磷的關(guān)系模型等。
3水文地貌評價
在人類活動影響下，水文地貌變化主要表現(xiàn)在以下4個方面：①水文水動力特征變化。包括湖泊水量、表面積和水深變化，水文情勢變化，以及水力停留時間變化。②連通性變化和渠道化。包括江湖連通性、地表水與地下水連通性的破壞。③對湖濱帶侵占和干擾。包括建筑、道路、農(nóng)田、養(yǎng)殖業(yè)、旅游設(shè)施對湖濱帶及灘區(qū)的侵占和破壞。④泥沙沖淤。引起湖底淤積，岸線侵蝕。有關(guān)水文地貌變化壓力和指標(biāo)見表3。
4外來入侵物種評價
外來入侵物種是湖泊物種瀕危和滅絕的主要原因之一。外來物種的傳播途徑分為有意引進和無意引進兩種。有意引進包括：湖泊水產(chǎn)養(yǎng)殖;放養(yǎng)外來物種用于公園和旅游景點觀賞;湖濱帶種植外來物種。無意引進包括：從水族館、關(guān)養(yǎng)容器或運輸箱柜逃逸;通過船舶和其他運輸工具引進;旅游攜帶外來動植物;通過引水渠道和調(diào)水運河傳播。
與河流不同，湖泊生態(tài)系統(tǒng)通常具有很強的地域性，湖泊內(nèi)生存著獨特的本土生物群落。由于湖泊環(huán)境相對封閉，一旦外來物種入侵，這些本地物種無法遷徙到湖泊流域以外的區(qū)域躲避。外來入侵物種通過捕食、雜交、寄生和競爭直接導(dǎo)致本地物種的豐度下降以及各個層面上生物多樣性退化或喪失，包括基因、種群、物種、群落以及生境等層面。外來入侵物種還影響湖泊的生態(tài)要素，包括水文、物理化學(xué)、地貌、連通性和生物構(gòu)成。對外來物種威脅進行評價是湖泊生態(tài)修復(fù)的重要任務(wù)，它有助于確定不同外來物種的相對影響，以確定控制管理策略。
實用的外來入侵物種評價準(zhǔn)則是對外來入侵物種的威脅程度進行評價。評價內(nèi)容分為以下4類：①評價外來入侵物種多年空間擴散范圍?？臻g范圍越大，物種豐度和密度越高，遭受入侵的生境種類就越多，外來入侵物種造成危害就越大。應(yīng)優(yōu)先考慮阻止新來的外來物種建群，及早消除小范圍但是正在擴展的物種。②評價外來入侵物種對于本地種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)帶來的影響，特別是評估特有、珍稀、瀕危物種損失或受到威脅程度。評估外來入侵物種影響，要與特定保護區(qū)的管理目標(biāo)一致。③評估外來入侵物種進一步向外擴散的可能性以及可能遭受入侵的新區(qū)域的重要性。④評價控制外來入侵物種的難度。外來入侵物種的擴散越難控制，它所造成的危害可能越大。所以早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早根除是有效的策略。如果外來物種一旦扎根開始繁殖，基本上就很難根除，所以優(yōu)先考慮早期可以控制或消除的外來物種。
5湖泊生態(tài)狀況分級系統(tǒng)和生態(tài)修復(fù)目標(biāo)定量化
在水質(zhì)評價、富營養(yǎng)化評價、水文地貌評價、生物多樣性評價及外來入侵物種評價的基礎(chǔ)上，構(gòu)建湖泊生態(tài)狀況分級系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，定義未被大規(guī)模開發(fā)改造或沒有被污染的自然湖泊生態(tài)狀況作為最佳理想狀況，以湖泊生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化狀況作為最壞狀況，中間分成若干等級，構(gòu)造分級系統(tǒng)表。分級系統(tǒng)表分為要素層、指標(biāo)層和等級層三個層次。生態(tài)要素包括水質(zhì)、富營養(yǎng)化、水文地貌、生物4類。生態(tài)要素層下設(shè)若干生態(tài)指標(biāo)，生態(tài)指標(biāo)的數(shù)量，根據(jù)具體項目規(guī)模和數(shù)據(jù)可達性確定。生態(tài)指標(biāo)下設(shè)5個等級，即優(yōu)、良、中、差、劣。要素層水質(zhì)一項，可依據(jù)水功能區(qū)劃的水體功能定位選擇指標(biāo)。要素層富營養(yǎng)化項可以直接按照營養(yǎng)狀態(tài)分級選擇指標(biāo)(表1)。要素層水文地貌項，按照水動力特征、水文情勢變化、連通性變化及湖濱帶侵占、泥沙沖淤等設(shè)置4項指標(biāo)(表3)。要素層生物項，基于當(dāng)?shù)厣餇顩r，參照表2選擇指標(biāo)。
利用湖泊生態(tài)狀況分級系統(tǒng)，可以實現(xiàn)湖泊生態(tài)修復(fù)目標(biāo)定量化。計算規(guī)劃生態(tài)指標(biāo)的步驟是：①把現(xiàn)狀調(diào)查、監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)，填入生態(tài)狀況分級系統(tǒng)表格中，所謂“對號入座”，明確生態(tài)現(xiàn)狀分項等級位置。②在分析修復(fù)工程項目的可行性和制約因素基礎(chǔ)上，論證生態(tài)指標(biāo)升級的可能性和幅度。工程項目制約因素包括投入資金、技術(shù)可行性、自然條件約束(降雨、氣溫、水資源稟賦等)及社會因素約束(移民搬遷、居民意愿等)。③根據(jù)論證結(jié)論，將現(xiàn)狀生態(tài)指標(biāo)適度升級，成為規(guī)劃生態(tài)指標(biāo)。
6湖泊生態(tài)修復(fù)目標(biāo)
湖泊生態(tài)修復(fù)目標(biāo)的制定建立在湖泊生態(tài)要素調(diào)查分析的基礎(chǔ)之上。通過調(diào)查分析，識別造成湖泊生態(tài)系統(tǒng)退化的主要原因，有針對性地制定湖泊生態(tài)修復(fù)目標(biāo)。湖泊生態(tài)修復(fù)目標(biāo)主要包括：①湖泊富營養(yǎng)化治理;②水體污染控制;③水文地貌條件的修復(fù);④生物多樣性維持。
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