第8章生態(tài)工程

§8生態(tài)工程§8－1生態(tài)工程概述§8－2生態(tài)工程使用的有關(guān)原理和

遵循的原則§5－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展§8－1生態(tài)工程概述一、生態(tài)工程產(chǎn)生的背景二、生態(tài)工程的定義三、生態(tài)工程與其它學科的關(guān)系四、生態(tài)工程與其它相近領(lǐng)域的對比全球生態(tài)危機表現(xiàn)：人口激增、資源破壞、能源短缺、環(huán)境污染和糧食供應不足等西方發(fā)達國家面臨的主要是由于高度的工業(yè)化和強烈集約型的農(nóng)業(yè)經(jīng)營帶來的環(huán)境污染問題。發(fā)展中國家所面臨的不單純是環(huán)境污染問題，而是一種由于人口增長、資源破壞、生產(chǎn)不足和環(huán)境污染共同構(gòu)成的綜合癥。§8－1生態(tài)工程概述一、生態(tài)工程產(chǎn)生的背景歷史背景和現(xiàn)實需求在20世紀60年代全球生態(tài)危機爆發(fā)和人們尋求解決對策并對資源環(huán)境進行保護的背景下產(chǎn)生的。60年代末人們認為可通過實現(xiàn)無廢物（zerodischarge）目標來解決問題。治理環(huán)境污染的人力、財力和物力是有限的部分環(huán)境凈化技術(shù)很可能將污染物從一種介質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種介質(zhì)中去運用生態(tài)系統(tǒng)的某些功能如生物凈化功能以實現(xiàn)降低污染和保護資源的目標，產(chǎn)生了發(fā)達國家的生態(tài)工程研究。生態(tài)工程提供了一種實現(xiàn)低耗、高效、無或少廢生產(chǎn)適用技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略。§8－1生態(tài)工程概述二、生態(tài)工程的定義H.T.Odum(1962)：首次使用生態(tài)工程(ecologicalengineering)，定義為“人類通過運用少量的輔助能而對以自然能為主的系統(tǒng)進行的環(huán)境控制”；H.T.Odum(1971)：又指出生態(tài)工程即是人對自然的管理；H.T.Odum(1983)：修訂此定義為設(shè)計和實施經(jīng)濟與自然的工藝技術(shù)。Strascraba（1993）和Strascraba&Gnauck（1985)：還提出生態(tài)工藝(ecological

technology

或ecotechnology)，定義為在深入了解生態(tài)學原理的基礎(chǔ)上，通過最少代價和對環(huán)境的最少損傷，將管理技術(shù)應用到生態(tài)系統(tǒng)中。在國外70年代初，也有兩方面的研究與生態(tài)工程的研究有關(guān)，一是替代農(nóng)業(yè)研究，一是環(huán)境工程研究，但這些研究并未明確使用生態(tài)工程的名詞?！?－1生態(tài)工程概述二、生態(tài)工程的定義馬世駿：在70年代末對生態(tài)工程提出了較完善的概念；對生態(tài)工程理論及在工業(yè)發(fā)展中的實踐意義作了闡述：由于工業(yè)發(fā)展過程中，出現(xiàn)的環(huán)境受干擾并迫切需要采取保護政策，促使我們不得不在社會、經(jīng)濟、自然生態(tài)系統(tǒng)及資源物質(zhì)系統(tǒng)之間，尋找多方相互依賴的特點，從而近年來在社會科學與自然科學之間產(chǎn)生了新的交叉學科前沿，這樣的社會、經(jīng)濟、自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)合，是當前國際上處理社會問題的重要理論依據(jù)。實例：工業(yè)城市生態(tài)學是近年來開展的典型社會、經(jīng)濟、自然生態(tài)系統(tǒng)，在此復合系統(tǒng)中，包括復雜的物質(zhì)能量代謝系統(tǒng)及地質(zhì)化學循環(huán)系統(tǒng)，并密切地與廢物管理、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)和區(qū)域性食物供應系統(tǒng)相聯(lián)系，通過連接三個系統(tǒng)的循環(huán)關(guān)系，可以及時有效地將人類和動物的廢物返回到土壤，把工業(yè)廢物加以分解或再生，它所依據(jù)的機理就是模擬自然生態(tài)系統(tǒng)長期持續(xù)環(huán)鏈結(jié)構(gòu)的功能運作過程，可稱之為生態(tài)系統(tǒng)工程（馬世駿，1979）。§8－1生態(tài)工程概述二、生態(tài)工程的定義馬世駿（1984）：對生態(tài)工程做了較詳細和明確的定義，是“應用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)工程的最優(yōu)化方法，設(shè)計的分層和多級利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)”。生態(tài)工程的目標：在促進自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達到經(jīng)濟效益與生態(tài)效益同步發(fā)展。他強調(diào)生態(tài)工程是生態(tài)學的原理在資源管理、環(huán)境保護和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用，其原理是生態(tài)系統(tǒng)的整體、協(xié)調(diào)、再生和循環(huán)?！?－1生態(tài)工程概述三、生態(tài)工程與其它學科的關(guān)系生態(tài)工程產(chǎn)生的學科背景：應用生態(tài)學的分支科學之一；傳統(tǒng)生態(tài)學的研究在20世紀30、40年代取得很多重大進展，特別是生態(tài)系統(tǒng)概念的提出和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學的建立，使系統(tǒng)信息學的思想在生態(tài)學的研究中發(fā)展，同時各分支科學進一步橫向互相滲透，傳統(tǒng)的經(jīng)典科學得到了全新的更新和改造，煥發(fā)出新的生命力；應用生態(tài)學的各個分支，如農(nóng)業(yè)生態(tài)學、城市生態(tài)學、區(qū)域生態(tài)學等在這一時期迅速發(fā)展，并取得許多重要進展，這些為生態(tài)工程概念的完善和生態(tài)工程學的建立奠定了科學基礎(chǔ)；系統(tǒng)科學的發(fā)展特別是系統(tǒng)工程學在各個領(lǐng)域中的廣泛應用，為生態(tài)工程的研究提供了理論和方法基礎(chǔ)。在以上歷史背景下，作為一個獨特的研究領(lǐng)域，生態(tài)工程的主要理論、概念和方法與系統(tǒng)論、控制論、信息論、協(xié)同論、耗散結(jié)構(gòu)論、突變論、自組織論等相滲透，以整體觀和系統(tǒng)觀為指導，對以分析為主的傳統(tǒng)生態(tài)學進行綜合，吸收了物理、化學、生理學、毒理學和數(shù)學等自然科學的理論、方法和成就，成為一門多學科交叉滲透的新興邊緣學科。§8－1生態(tài)工程概述三、生態(tài)工程與其它學科的關(guān)系生態(tài)工程與理論生態(tài)學及應用生態(tài)學的關(guān)系：理論生態(tài)學和應用生態(tài)學都是生態(tài)工程基礎(chǔ)，但并不能完全定義它；生態(tài)工程反過來將生態(tài)學理論和管理實踐反饋給理論和應用生態(tài)學。進化理論生態(tài)系統(tǒng)理論種群生態(tài)學等等資源管理生態(tài)影響評價生態(tài)監(jiān)控生態(tài)風險評價生態(tài)毒理學等等生態(tài)工程設(shè)計、恢復生態(tài)系統(tǒng)理論生態(tài)學應用生態(tài)學§8－1生態(tài)工程概述四、生態(tài)工程與其它相近領(lǐng)域的對比環(huán)境工程：早在1960年就被提出，并得到了豐富的發(fā)展和建設(shè)；側(cè)重于運用有關(guān)科學原理解決污染問題；其內(nèi)涵通常涉及對能源和資源的集約使用和由此引起的環(huán)境污染。實例：建立各種反應池（tanks），除塵器（scrubber），過濾器（filters），化學沉淀池等裝置消減污染物質(zhì)。對比：環(huán)境工程中的一些技術(shù)雖然使用的是生態(tài)工程的方法，但環(huán)境工程領(lǐng)域的研究并不以設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)為目標，生態(tài)工程與環(huán)境工程目前還有一定距離，在未來的發(fā)展中將會結(jié)成密切的伙伴關(guān)系。生物工程：生物工程通常是指運用遺傳學原理，生產(chǎn)出有特定功能的生物新品系或有機體；它與生態(tài)工程所使用的手段、原理、設(shè)計方法都不相同；發(fā)展有一定的可比性，生態(tài)工程現(xiàn)在的發(fā)展程度與20年前生物工程的發(fā)展有相似之處；許多學者和環(huán)境管理人員相信，生物工程并不能成為解決世界環(huán)境問題的主要因素；而生態(tài)工程可能會通過地球上現(xiàn)有的物種，種群和生態(tài)系統(tǒng)，解決生物工程所經(jīng)歷的局限性，從而得到更深刻的注意?！?－1生態(tài)工程概述四、生態(tài)工程與其它相近領(lǐng)域的對比恢復生態(tài)學：生態(tài)恢復：是一個修補人類對生態(tài)系統(tǒng)造成的損害，恢復生態(tài)系統(tǒng)原有的多樣性和動態(tài)平衡的過程?；謴蜕鷳B(tài)學的研究內(nèi)容：如何幫助恢復和管理地區(qū)的生態(tài)學的完整性，包括保證其中的生物多樣性、各種生態(tài)過程和結(jié)構(gòu)、歷史和區(qū)域的一致性、及可持續(xù)的文化活動在一定的范圍內(nèi)的變化?；謴蜕鷳B(tài)學最早基于生物工程的概念，將各種植物的使用作為工程材料。對比：恢復生態(tài)學與生態(tài)工程有密切關(guān)系，不同主題的恢復生態(tài)學有設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)的目標，但與生態(tài)工程相比，它缺乏兩個生態(tài)工程的基本標準，即可以識別生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計能力，和同時以理論和實踐經(jīng)驗作為進行設(shè)計的基礎(chǔ)。實例：一個地區(qū)的完全生態(tài)恢復得以重建的范例幾乎沒有，區(qū)域的生態(tài)恢復研究通常只是針對生態(tài)系統(tǒng)的某一成分，如恢復或移植植被制止土壤流失，保護野生動物，進行合理的土地利用等?！?－2生態(tài)工程使用的有關(guān)原理和遵循的原則生態(tài)工程應用生態(tài)學及生態(tài)系統(tǒng)理論中的基本原理來設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)，并有遵循一系列與能量流動及物質(zhì)循環(huán)有關(guān)的原則來管理生態(tài)系統(tǒng)。原理：

能量和物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中既不會消失，也不會被創(chuàng)造，只會發(fā)生形式上的改變；生態(tài)系統(tǒng)儲藏著可以識別不同對象和特征的信息，這些信息儲藏在生態(tài)系統(tǒng)的各種物理、化學和生物本質(zhì)內(nèi)；實例：一棵樹從雨水中獲得信息，通過改變樹葉的大?。ㄉL）和其它可見或不可見的特征，作為對這一信息的回應。生態(tài)系統(tǒng)具有耗散的結(jié)構(gòu)，即能量和物質(zhì)不斷從高級水平向低級水平退化，從有組織形式向無組織形式轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)內(nèi)熵值不斷增大。生態(tài)系統(tǒng)可以成長。由于物質(zhì)和能量的輸入，生態(tài)系統(tǒng)的成長是一個熵減的過程。熵值的增加和減少使得生態(tài)系統(tǒng)有一個穩(wěn)定的成長過程，并達到動態(tài)平衡的階段?！?－2生態(tài)工程使用的有關(guān)原理和遵循的原則原理：生態(tài)系統(tǒng)是一個能量、物質(zhì)和信息開放的系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)之所以能不斷發(fā)揮功能，是因為有不斷的能量輸入，及地殼物質(zhì)進入生態(tài)系統(tǒng)。因而，生態(tài)系統(tǒng)易于受到外來輸入的攻擊。實例：一個湖泊生態(tài)系統(tǒng)需要有恒定的來自太陽輻射能的輸入來抵制由于對外開放造成的系統(tǒng)營養(yǎng)的損失。生態(tài)系統(tǒng)是一個綜合的反饋系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物和非生物元素彼此互相影響。生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)和組織的能力。§8－2生態(tài)工程使用的有關(guān)原理和遵循的原則遵循的原則：生態(tài)工程的建設(shè)有應用生態(tài)系統(tǒng)和自然界的自我設(shè)計和組織能力。當一些變化發(fā)生時，自然系統(tǒng)中的物種發(fā)生重組或替代，一些被選擇，另一些被淘汰，食物鏈重新被組織起來，最終一個適應變化環(huán)境的新系統(tǒng)出現(xiàn)了。人類通過提供與環(huán)境相適應的生物物種參與生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計，然后由具有自組織能力的自然系統(tǒng)最終發(fā)展并完善新系統(tǒng)，使之達到穩(wěn)定。通過使用生物物種、群落，甚至小型的生態(tài)系統(tǒng)，然后依賴生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計能力，完成一個生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)是生態(tài)工程有別與其它工程的特征之一。實例：套種的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)便是通過人為手段加速生態(tài)系統(tǒng)的自組織過程。生態(tài)工程是進行基礎(chǔ)生態(tài)學研究的工具。理解一個系統(tǒng)是如何運作的最好辦法是親自組裝這一系統(tǒng)，生態(tài)工程基于已知的生態(tài)學原理，建設(shè)一個新的生態(tài)系統(tǒng)，這一獨特的手段使得我們可以在工程建設(shè)過程中充分理解和驗證有關(guān)的生態(tài)學原理?！?－2生態(tài)工程使用的有關(guān)原理和遵循的原則遵循的原則：生態(tài)工程的建設(shè)特別強調(diào)將生態(tài)系統(tǒng)作為一個整體考慮，而不是其中的若干物種或成分，需要綜合一系列的生物學、生態(tài)學、系統(tǒng)科學、物理、化學等相關(guān)學科原理，使用建模、邊際分析等方法來理解并處理設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)中所遇到的問題。生態(tài)系統(tǒng)是以太陽能為支持的一個自我發(fā)展的系統(tǒng)。系統(tǒng)在萌生之后，幾乎全部依靠太陽能，通過自我設(shè)計和組織的能力來發(fā)展。生態(tài)工程在解決環(huán)境問題中，積極保護不可再生能源。現(xiàn)代的環(huán)境技術(shù)大多依賴于不可更新的化石能源，而生態(tài)工程在設(shè)計和建設(shè)的開始時，需要使用部分的不可更新能源，然后賴于太陽能系統(tǒng)能量，如同自然生態(tài)系統(tǒng)一樣的發(fā)展。生態(tài)工程選擇能滿足人類的生態(tài)系統(tǒng)，以及那些適應于現(xiàn)存的生態(tài)系統(tǒng)的人類需要,來設(shè)計新的生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)工程的方法是一項保護生態(tài)和環(huán)境，使人類與自然和諧相處,共同持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。§8－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展一、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究國外農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究：常規(guī)農(nóng)業(yè)：定義：以開發(fā)廉價化石能源及使用工業(yè)技術(shù)裝備為特征的集約化農(nóng)業(yè)。起源于20世紀30、40年代，隨著大型農(nóng)業(yè)機械出現(xiàn)，化學工業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)也促使農(nóng)業(yè)新品種不斷涌現(xiàn)，在60年代達到鼎盛。進入70年代后，常規(guī)農(nóng)業(yè)中的一些問題開始暴露：常規(guī)農(nóng)業(yè)能量消耗過高,能量投入的邊效益過低，在石油價格大規(guī)模上漲階段,問題直接表現(xiàn)為農(nóng)田能量產(chǎn)投比值下降,農(nóng)業(yè)成本過高而經(jīng)濟效益下降；土壤資源發(fā)生衰竭，特別是出現(xiàn)嚴重的水土流失、風蝕和地下水過量開采等；使得動、植物品種單一，結(jié)構(gòu)單調(diào)，加重了病蟲害和雜草的發(fā)生與蔓延；大量化學物質(zhì)的投入造成土壤、水體和農(nóng)產(chǎn)品污染嚴重，不但影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的維持能力，還威脅到農(nóng)產(chǎn)品持續(xù)供應的可能?！?－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展一、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究國外農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究：替代農(nóng)業(yè)：替代農(nóng)業(yè)試圖將常規(guī)的石油農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)生態(tài)技術(shù)結(jié)合起來，建立自身的技術(shù)體系。西歐各國的替代農(nóng)業(yè)研究：著重于生物農(nóng)業(yè)和生物動力農(nóng)業(yè)，其中畜牧業(yè)占很大比重，主要由科學家和農(nóng)場主結(jié)合進行。亞洲國家：也開展了生態(tài)農(nóng)業(yè)的研究和建設(shè)，例如菲律賓的馬雅農(nóng)場，泰國的蜀農(nóng)場，是實行立體種植和資源循環(huán)利用的代表。替代農(nóng)業(yè)的技術(shù)措施：有利于保持水土，提高土壤肥力及生產(chǎn)力的耕作制度及施肥方式。其中主要有將豆科牧草和豆科作物引入作物輪作體系，利用覆蓋植物保持休閑期的地面覆蓋和注意等高種植，以及進行淺耕等。對病蟲害及田間雜草進行綜合防治，以及利用作物分泌化學物質(zhì)來控制雜草等。選育新的潛力大的作物品種和適于當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的家畜品種，農(nóng)牧綜合經(jīng)營或與水產(chǎn)養(yǎng)殖相結(jié)合，開發(fā)生物能源，發(fā)展節(jié)能技術(shù)，以及充實或擴大某些生物學作用等?！?－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展一、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究中國農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究：農(nóng)業(yè)生態(tài)工程：是我國生態(tài)工程研究中開展的最為普遍的，通過生態(tài)系統(tǒng)中各生物物種充分利用空間和資源的生物群落的共生原理，多種成分互相協(xié)調(diào)和促進的功能原理，以及物質(zhì)和能量多層次、多途徑利用和轉(zhuǎn)化等原理的有效運用，建立能合理利用自然資源，保持生態(tài)穩(wěn)定和持續(xù)高效功能的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。研究的特點：研究對象廣泛，系統(tǒng)綜合，這與西方國家的生產(chǎn)和專業(yè)化不同。我國的農(nóng)業(yè)無論是農(nóng)戶還是農(nóng)場都普遍實行綜合經(jīng)營，因而農(nóng)業(yè)生態(tài)工程研究的對象往往是各種產(chǎn)業(yè)的綜合體。實例：我國南方的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程試點都是以農(nóng)戶或農(nóng)村為單位，進行農(nóng)田與庭院相結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)，包括稻麥輪作、稻田養(yǎng)魚、水產(chǎn)品立體養(yǎng)殖、畜禽養(yǎng)殖、食用菌養(yǎng)殖、再生飼料工程、再生能源工程等方面，構(gòu)成了一個有多層次結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)狀食物鏈的復合生態(tài)系統(tǒng)?！?－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展一、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究中國農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究：研究的特點：我國的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究目標注重生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的結(jié)合，強調(diào)提高經(jīng)濟效益必須建立在提高生態(tài)效益的基礎(chǔ)上，及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境保護同步發(fā)展。注重傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中的許多技術(shù)符合生態(tài)學原理，在今天的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中仍然行之有效，例如稻田養(yǎng)魚、?；~塘等仍廣泛地為我國南方地區(qū)所使用。當代的生物技術(shù)、化學技術(shù)、以及軟科學技術(shù)在生態(tài)工程建設(shè)中常常與傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合運用，不但易于被農(nóng)民接受，而且適合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件復雜與勞動力資源豐富的特點。研究中還存在理論研究跟不上實踐發(fā)展的問題和要求。我國農(nóng)業(yè)生態(tài)工程模式在全國范圍內(nèi)種類繁多，形式多樣，而且隨著時間的推移不斷有推陳出新，出現(xiàn)生產(chǎn)力水平更高的生態(tài)工程模式，對此缺乏全面的總結(jié)和進一步的理論概括；我國的生態(tài)工程研究目前難以象其它工程那樣根據(jù)可靠參數(shù)具體設(shè)計出令人滿意的定量化和規(guī)范化的方案來?！?－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展一、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究中國農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的研究：研究的發(fā)展趨勢：農(nóng)業(yè)生態(tài)工程建設(shè)的范圍和研究的廣度、深度更加擴大并加深；研究內(nèi)容向著規(guī)范化和區(qū)域化的方向發(fā)展；對農(nóng)民自發(fā)建立的生態(tài)工程類型、模式和效益的調(diào)查與分析；村、鄉(xiāng)、縣三級農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的設(shè)計與規(guī)劃。農(nóng)業(yè)生態(tài)工程研究和建設(shè)將更緊密地與農(nóng)村的綜合開發(fā)、環(huán)境建設(shè)與經(jīng)濟發(fā)展相結(jié)合。目前農(nóng)業(yè)生態(tài)工程涉及的僅是農(nóng)村的大農(nóng)業(yè)部分，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)分化，非農(nóng)業(yè)比重將不斷上升，農(nóng)村產(chǎn)業(yè)的綜合發(fā)展將對農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)兩種經(jīng)濟同樣起到促進作用。農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的廣泛和迅速發(fā)展與非農(nóng)生產(chǎn)的第二、第三產(chǎn)業(yè)密切結(jié)合，并使得有可能在農(nóng)業(yè)生態(tài)工程基礎(chǔ)上發(fā)展成農(nóng)村生態(tài)工程。我國的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程研究涉及的將不只是農(nóng)業(yè)本身，而幾乎是農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)的各個方面，研究內(nèi)容更加綜合化，并與管理系統(tǒng)密切結(jié)合?！?－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展二、環(huán)境保護和污染物處理與利用的生態(tài)工程環(huán)境保護生態(tài)工程的特點：環(huán)境保護生態(tài)工程以整個生態(tài)系統(tǒng)或復合生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，通過多目標和全面規(guī)劃一個區(qū)域，同步取得生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益，因而具有整體觀；通過調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能，來提高生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力和環(huán)境容量，而各種外部因素，如控制污染源、輸入物質(zhì)與能源量等，僅僅是工程設(shè)計的條件，并不過分限制工廠和生活區(qū)的排污量，從而避免激化生產(chǎn)與環(huán)境保護的矛盾。環(huán)境保護生態(tài)工程是通過分層多級利用，將污染物質(zhì)資源化，從而變廢為寶。生產(chǎn)與凈化相結(jié)合，不僅可以處理三廢，同時在生產(chǎn)上也能增產(chǎn)節(jié)約。投資和運轉(zhuǎn)費用低廉，同時經(jīng)濟效益顯著。運用生態(tài)工程原理治理環(huán)境，不產(chǎn)生或少產(chǎn)生使污染物從一種介質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一介質(zhì)的問題。§8－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展二、環(huán)境保護和污染物處理與利用的生態(tài)工程國外環(huán)境保護生態(tài)工程的研究：國外在環(huán)境保護及污染物控制防治領(lǐng)域的生態(tài)工程的研究和應用有很多，特別是對污水處理與湖泊、海灣的富營養(yǎng)化防治更為突出。典型生態(tài)工程：美國的污水處理生態(tài)工程：1968年開始，在北卡羅來納州的摩洛赫得市研究應用河口區(qū)的池塘污水處理生態(tài)工程，特別是處理城市污水與海水混合水。70年代在佛羅里達州的Garimsville處試驗和調(diào)查了種植柏樹并使之成林的濕地來處理水中的營養(yǎng)鹽，使之循環(huán)并保護濕地的生態(tài)工程，去除了進入濕地污水中50%以上的有機質(zhì)、營養(yǎng)鹽和金屬元素。在俄亥俄州研究和應用了種植蒲草為主的濕地生態(tài)系統(tǒng)用以處理煤礦所排含有硫化鐵酸性廢水的生態(tài)工程,處理后的廢水的含鐵量減少了50～60%，電導率和pH值均得到上升。自1982年起，對伊利諾州的LakeCountry以及芝加哥以北地區(qū)河流及濕地的保護和恢復，以及濕地對環(huán)境、經(jīng)濟和社會的效益，并為此進行了程序設(shè)計，建立了技術(shù)和管理項目以及生態(tài)數(shù)學模型?！?－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展二、環(huán)境保護和污染物處理與利用的生態(tài)工程國外環(huán)境保護生態(tài)工程的研究：典型生態(tài)工程：美國的防止湖泊等水體富營養(yǎng)化生態(tài)工程：20世紀80年代初在伊利湖北部的河湖接合部和老婦河河口地區(qū)的濕地上，建立了生態(tài)工程試驗基地，測試這些河湖交界濕地生態(tài)系統(tǒng)對陸地上與其下游湖泊間化學和水文的緩沖及凈化作用，探索如何最有效設(shè)計其沿湖濕地，并結(jié)合濕地上的水文、化學及生態(tài)過程等一系列資料建立數(shù)學模型為設(shè)計服務。麻塞諸塞州建立了沼澤及鹽灘的生態(tài)工程，處理陸上所來廢水，防止海洋的富營養(yǎng)化，通過有機質(zhì)礦化、沉積物的吸著、動植物的生產(chǎn)及消耗、化學物質(zhì)的沉淀、揮發(fā)性物質(zhì)轉(zhuǎn)移至大氣和與鹵族元素的化合反應等，減少入海污染質(zhì)。丹麥的環(huán)境保護生態(tài)工程：自1972～1976年開始研究并試用Glums湖富營養(yǎng)化防治的生態(tài)工程，建立了生態(tài)模型，結(jié)果去除了進入湖中污水內(nèi)90～98%的磷，1976～1981年又對該模型進行了修正和改進?！?－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展二、環(huán)境保護和污染物處理與利用的生態(tài)工程國外環(huán)境保護生態(tài)工程的研究：典型生態(tài)工程：瑞典的污水處理生態(tài)工程：為防治自20世紀60年代形成并日漸突出的湖泊和沿岸水體的富營養(yǎng)化問題，各城市分別應用機械、生物和化學三個步驟來處理污水，在20世紀80年代就為此類工程投資約5億多美元，其中涉及到的污水處理生態(tài)工程包括利用污水作為肥料，用農(nóng)田灌溉處理凈化污水，建立許多溫室，養(yǎng)殖多種水生植物，凈化污水。荷蘭的環(huán)境保護生態(tài)工程：20世紀70年代起就已經(jīng)開始試驗和調(diào)控一些小型湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增加直接攝食藻類和與藻類在陽光和營養(yǎng)方面有競爭的生物種類，以防治水體的富營養(yǎng)化。在一些居民區(qū)建立了若干生活污水處理生態(tài)工程，設(shè)置一些垂直分布的充氣和厭氣土壤濾器縱向組合，并建立了營養(yǎng)鹽流動的數(shù)學模型?！?－3國內(nèi)外生態(tài)工程研究及發(fā)展二、環(huán)境保護和污染物處理與利用的生態(tài)工程我國環(huán)境保護生態(tài)工程的研究：無（或少）廢工藝系統(tǒng)主要用于內(nèi)環(huán)境的治理，例如在一些工廠和工業(yè)城市中的廢物再生和利用系統(tǒng)，將廢熱源再利用，及工廠廢水的凈化再循環(huán)，達到無污染或少污染。分層多級利用廢物生態(tài)工程使生產(chǎn)過程中的每一級生產(chǎn)過程的廢物都變?yōu)榱硪患壣a(chǎn)過