自然环境的保护和修复.docx

1、自然环境的保护和修复自然环境的保护和修复在流域内由于人类的大规模开发建设，自然环境遭受到严重的破坏，其主要表现是：适合于各类生物生息的自然环境减少，特别是自然原生环境的大幅度减少、生物多样性减少、生物灭绝速度加快。自然环境的破坏不仅威胁到自然生态系统，也威胁到人类自身的生存和发展，因此对于自然环境的保护和修复已经被提到日程。在自然环境的保护中，目前最迫切的是保护各类物种的生息地，特别是临危物种的栖息地，如山林、湿地、河流、湖泊、岸边林、水田等。而我们所从事的水利工程建设可以说是对生物栖息环境影响最大的人类活动，但是大多水利工作者几乎对生态学一无所知，特别是对水生态学及河流生态学了解甚少。我自己

2、在这方面也是一个一无所知者，在日本有机会进行这方面的学习，把我的一些体会写成报告，供各位参考。由于水生态学内容十分庞杂，无法在一篇报告内加以概括，伴随我的学习过程，将分成多篇报告加以介绍。一、现有的环境影响评价制度不足以保护生物多样性现有的环境影响评价制度是在建设项目开始之前，通过调查、预测等手段，评价项目建成后对环境的影响，防止环境恶化于未然。1969年首先在美国制定了国家环境政策法（简称NEPC），以后世界很多国家，特别是OECD各加盟国都先后沿袭采用。在日本，需要进行环境影响评价的工程项目包括：1.公路（高速国道、首都高速公路等、一般国道、大规模林道）2.河流工程（大坝、闸、湖泊水位调节

3、设施、减河）3.铁路（新干线铁路、普通铁路、轻轨）4.机场5.发电站（水电站、火电站、地热电站、原子能电站）6.废弃物最终处理场7.公有水面的填埋、围垦8.土地利用区划调整9.新住宅街区开发10.工业开发区设立11.新城市基础设施建设12.流通产业基地设立13.新居民点选址在环境影响评价中，需要进行评价的环境要素主要有：大气质量、噪音、振动、水质等公害环境要素；动物、植物、生态系统、景观等自然环境要素两大类。评价的目标也有公害防止和自然环境保护之分。具体而言，有如下四方面内容。1.保持环境自然要素的良好状态 大气环境（大气质量、噪音、振动、恶臭、其它） 水环境（水质、底质、地下水、其它） 土壤

4、及其它环境（地形、地质、基础、其它）2.生物多样性的及自然环境的系统保护 植物 动物 生态系统3.人与自然的亲密接触 景观 接触的活动场地4.对环境的负荷 废弃物等 废气的温室效应等在上述的环境影响评价中，将对于自然环境要素有关的部分提出，称之为自然环境影响评价。自然环境除了2、3两项之外，还有地形、地质、地下水位、涌泉等环境，它们相互关联，有机地复合。因此在进行自然环境影响评价时，除了对各要素进行单独评价之外，还要充分考虑它们之间的相互关联。生态系统的狭义解释是构成动植物的生物要素和土壤、水文等非生物环境要素的物质和能量的循环系统，广义的解释是由动植物及其生息、生育环境所组成的自然复合体。生

5、态系统的自然复合体具有较强的地域特征，注意把握生态系统的上位性、典型性和特殊性，从中抽选出若干应加以关注的动植物种，或者是生物群落，对这些种群与其它动植物的关系以及它们的生息、生育环境进行调查，并重点进行评价。在生态系统中很重要的是特殊物种的存在需要大量普通物种的存在来支持，因此在评价上位种、典型种和特殊种时也要注意评价支撑他们的全部物种。由于这样的评价需要有大量详尽的调查资料，再加上生态系统的复杂性，使评价具有很多不确定性，存在着许多困难。在许多场合，由于项目建设的前提已经确定，大多数的环境评价结论是“影响轻微”、“对于动植物的影响可以忽略”、“不存在需要保护的动植物”等，使环境评价沦为一种

6、形式，有人讥讽环境评价是“环境评佳”。但是，与前期评价结果相反，项目建设后对于生态系统所造成的不良影响的案例比比皆是。就目前的环境评价理论水平而言，环境评价制度不足以保护生物的多样性。二、从项目建设环境影响评价转为战略的生态修复自然环境的生态修复是一个广泛的环境保护措施用语，包括对环境影响的回避、减轻、必要的补偿措施等，借以达到环境保护的目标。如：1. 生息场地的保护 使地形变化最小化，对于施工道路的选择要慎重，尽量避免或减少由于施工场地地形的变化导致生息地的消失、缩小。 避免繁殖期施工，降低对音响敏感物种的噪音影响。 对重要动物的种、卵进行异地保护，对生息在地形变化区域内的个体移到它地保护，

7、以保护物种。2. 生息环境质量的保护确保地下水的通道，建有防渗墙的工程应留有一定的透水通道，保持地下水位，减轻由于水环境变化引起的生息环境的变化。生态修复是自然环境保护中最重要的技术，但是对自然环境生态修复措施的效果在事前很难预测，因此要在施工过程中和工程建成后，进行调查以确定其效果，如果效果不理想还要采取必要的补救措施。生态修复也应当进行多方案的比较，优选方案并充分论证其可行性。总之，这还是一个缺少实践经验的全新领域，今后会有较大的发展。在城市的开发建设中，或是大型项目建设中都要进行绿化，但是绿化也与传统的林业、农业一样，具有改变自然的一面，可能对原来的生态系统造成干扰，或增加对自然环境的负

8、荷。1980年美国加里福尼亚洲在新城镇的开发中，尊重原有地形，把区划单位缩小，尽量保留了原有地形的风貌。坡面的绿化也打破惯例，采用了本地原有物种，人工灌溉只维持两年，以后全靠天水，形成适合本地环境的自然绿化，在生态环境修复方面进行了很好的尝试。美国决定把生态系统保护的重点放在湿地保护方面，因为湿地是美国野生生物的最重要的生息地，而美国全国50%以上的地区，90%的洲都有湿地因开发而消失。基于这一认识，美国提出了“湿地的总量和质量不能再降低”的“无净损失”的概念。美国环境标准审议会（CEQ）制定了对策优先的顺序是：禁止一些行为以避免对环境的影响，限制一些行为以减小影响，通过回复、修复、康复等手段

9、修复影响，通过保护政策和管理手段消除或减少经常存在的不利影响，提供替代资源，通过置换的手段补偿不利影响。这五种手段可以简称为：“回避”、“最小化”、“修复”、“减轻”、“补偿”等。对于湿地可以简单地采用“回避”措施使影响“最小化”，如果仍然有影响，可采用积极的“补偿”措施，这种综合对策称之为补偿修复。这些措施表示美国的环境保护已由过去的消极保护转变到积极地修复。美国在自然环境修复方面尝试用市场经济手段进行调节，将土地开发权与生态环境修复责任捆绑在一起，并且将这种责任债权化，开发商在开发土地时，需要购入相应数量的环境修复债权，环境修复团体在对环境修复达标后可以以债权形式出售。开发需求增加时，环境

10、修复债权也升值，环境修复转变成一种产业，进入市场。这种经济调节方式促进了加里福尼亚海岸湿地面积的增加，但是它的缺点是这种开发与修复并行的补偿方式不能完全补偿自然环境由于开发所失去的全部功能。目前美国在生态环境的评价方面主要是针对生物的生息地进行评价，即标准的HEP（Habitatvaluation Procedure）手法，首先选定评价对象的野生生物种群，其生息地的现状，由于项目建设生息地的减少状况，预测进行环境生态修复和不进行修复两种情况的生物生息地单位（HU：Habitat Unit）。是生息地面积与生息环境适合度指数（HIS：Habitat Suitability Index）的乘积。H

11、IS在最适合评价生物的情况下选为，在不适合的情况下选为，具体由专家认定。目前这种评价还不在于追求严密的科学结论，主要目的还是通过评价过程调整开发方与保护方的分歧。为了更好地进行评价，围绕上位种和濒危种的生息适合度模型的开发研究成为目前的重点。由于目前的研究尚不够深入，在进行生息环境调查时，往往很难发现濒危种，一般都是作为绿地加以保护，最后大多变成公园绿地，加上外来物种的侵入，很难成为濒危物种的生息地。因此，现在都把上位种、濒危物种生息地的保护放在首要地位，优先加以保护。在生态生息环境的保护方面，与其对具体的工程环境影响评价，不如从战略角度对上位种、稀有种、濒危种的生息地主动地有计划地进行保护。

12、三、生物生息地的保护和恢复美国、日本都把湿地放在保护的首位，据日本环境厅第四次调查结果：从按网格统计的结果来看，日本的河边绿地、湿地、沼泽地、沙丘等区域的植被所占比例极少，仅占国土植被面积的.，出现的网格数比原生植被的.还要少，在面积上是仅次于寒带、高山带植被的稀有植被。在调查网格中很难表现的河畔林，在生态学中却有重要作用，而且受人为的干扰也比较大。大部分的湿地因水田的开发、城市化、河道整治、排水工程等遭受破坏，作为湿地保护的措施，主要有以下两种： 对于还没有丧失湿地功能的采取原地封闭保护。 对于已开发的湿地恢复其功能，或在其它地区创造湿地环境加以补偿。对于第一种做法几乎没有人反对，但是对于第

13、二种做法却有人持不同意见，认为生态系统相当复杂，人工无法恢复和创造。但是事实说明，现在的自然环境，已很少有原生的自然环境，对大多数生物来说可以在适合它们的人工环境中生存下来。另外在有些情况下，为了确保人类社会的安全，必须进行一些工程建设，如防洪工程，对于由此而造成的生态环境损失，也应当用修复或再创造的办法加以补偿。日本在海滨、城市中建设了大量的绿地，主要是为了改善人居环境，但是建成后，有大量鸟类、昆虫、小动物栖息，形成了丰富的生物群落。事实说明，自然生态环境是可以通过人工得到某种程度恢复的。目前日本在自然生态环境保护方面主要在做两件事。一是对日本的自然生态环境进行调查，二是选择合适地点进行生态

14、环境修复的试点。调查表明，即使在城市中也还有相当丰富的生物多样性，对埼玉县、神奈川县的调查结果如下表。 目前在日本已开始制作上位种、珍稀种、濒危种的生息环境适地分布图，主要是通过遥感及生物学家的现场调查确定，对于适合这些物种的环境资源进行普查。与此同时，许多国家还在抓紧恢复、创造生物生息环境。在德国的南部，沿河100200m的地带被列为禁止开发区，恢复自然生态系统；对于交通量较少的公路、停车场，去除表面的沥青、水泥路面；恢复旧河道、湿地等。1996年还改正了联邦法，明确规定河流再自然化，恢复过去的洪泛区。日本在去年也确定了钏路湿原、标津川等10处河流自然恢复的工程试点，正式启动了河道的自然修复

15、事业。丹麦也确定了34处自然修复项目。在日本规模最大的河流自然修复工作是在离东京较近的荒川进行的，开展了流域整体的生态系统恢复工作。由国家、县、市、町、村共同进行，在埼玉县还成立了（财团法人）埼玉县生态保护协会，对荒川中游距河口57km处的30hm河滩地开展了国内最大规模的自然修复工作。现在已发现有鸇鸟、狐狸等平原生态系统的上位物种出现，一般认为这些生物的出现最少需要50hm以上的良好环境才行。荒川上游工程事物所在河滩地内创造了水池、苇地、凹凸地、草地、沙地等适合多种生物的生息环境。除鸇鸟、狐狸之外，还有鵟、大鹰、翡翠鸟等鸟类栖息。埼玉县还在该河道自然生态修复区下游的北本市地区征收了33hm的

16、土地，建立了北本自然观察公园，该公园地处大宫台地的低谷地带，多池塘和湿地。在公园内设有自然学习指导员，负责对前来观察的游人进行指导。在自然观察公园的下游，距河口48km处，由荒川上游事物所征收了13 hm的土地，创建自然生态修复区，在池沼地的周围已出现稀有植物，并有鼬、狸等类哺乳类动物出现。荒川的生态修复是以河道的上、中、下游纵向相连，又以河道为轴横向与周边城市相连，逐步恢复荒川流域的生态网络。流域的生态修复是一项相当复杂的工作，需要采取科学慎重的态度，积极进行调查研究，在实践中不断总结经验。我国所进行的西部地区的“山川秀美工程”也是一项大规模的生态修复工程，如果能纳入流域生态修复的范畴，可能

17、会取得更好的效果。（待续）自然环境的保护和修复（二）在上一个报告中主要论述了目前的环境影响评价制度不足以保护生物多样性，应当由对具体建设项目自然环境影响评价转变到积极地自然环境的战略修复，在自然环境的修复中，重点是对上位种、珍稀种、濒危种的生息地进行保护和补偿修复。本报告中将重点介绍生态环境的修复过程，这不仅是环境评价过程，还包括针对开发行为对自然环境产生的影响，制定修复规划的过程。从时间流程来说，应按调查-分析-预测-评价-规划-设计-施工-管理的顺序连贯进行；从空间来看，它由通过保护、恢复、再创等手段生成的生态系统所组成。而生态环境的修复技术应当是这一时间流程和空间的生态分布的最优组合，修

18、复的目的是把对自然环境的影响控制在最小的限度之内。一、生态修复与生态工程生物修复技术是生态工程的一个分支，生态工程的定义是：“为了人类与自然的共同利益对生态系统进行设计的学科”。但是这里需要说明的是，生态系统是自然的产物，与人工系统有本质的区别。系统工程中对系统的定义是：“系统是多种相互关联的要素，作为一个整体以达到某种目的的集合体”，在人工系统中，要素也好，要素之间的相互关联也好，都是由人工设计生成的。而生态系统既然称为系统，也是由多种相互关联的要素构成整体的集合体。但是，它的所有构成要素中的各类生物都是自然进化的产物，人工无法生成。另外，各要素间的机能关联也是自然进化的产物，各生物间构成生

19、态网络，这也是人工无法生成的。在进行生态修复时必须充分地认识到生态系统与人工系统的这种本质差别。二、生态系统修复的过程 调查包括资料调查及现场踏勘。资料调查首先要编制资料目录，有关国土自然的资料会相当多，分散在国家及地方民间团体的办公机关、博物馆、大学等，甚至在地方志中也有许多有价值的资料。还有历史资料、照片、画像等也是宝贵的资料。调查范围和空间尺度的设定调查范围可分为大范围的概括调查和实施修复范围的调查，调查内容如下表。基础环境的调查和制图基础环境调查主要是指对支持生态系统的土地环境要素进行的调查，并制图。土地要素包括地质（表层地质）、地形、土壤、水文等四项。其中地形、地质、土壤三项关系密切

20、，一般可用地形来代表。地形图多以等高线表示，在基础环境调查中，不是原封不动地搬用地形图，要用地形分类图。按形状分类的地形，其成因、构造也大体相同，地质与土壤的分布也基本一致。地形分类图可用地形图加航空照片判读制成，并通过现场踏勘修正。现在可用电子地图，GIS进行机械分类。日本国土地理研究院可以提供50m网格的电子地图，有些民间的公司还出售更高精度的电子地图。在有蛇纹岩、石灰岩等对植被及动物有影响的特殊地质条件的地区，还需要有表层地质图；在需要对土壤肥沃度进行评价时，还需要收集或编制土壤图。水文调查的对象主要是地表水及地下水。要有水系图，但是光有水系图还不够，还要进行现场踏勘。在地下水位较高，对

21、动植物的生育、生息会有影响时，要编制地下水位图。地下水的观测可以通过观测井水位在不同降雨季节的观测进行分类和制图。这项工作虽然很辛苦，但是对于湿地保护是非常重要的。涌泉对于动植物的生育、生息环境也非常重要，需要通过现场踏勘确定涌泉的位置，并制图。在水文环境图中，如果能标上水量、水深、水温、水质等数据，作为生态系统的基本信息是非常有用的。这些需要将现场调查结果添加在GIS图上，生成综合的生物生息水环境图，称为“水环境图”。生物调查生物调查主要是为了把握生物相及其分布。一般需要提出植物种清单及分布图、现有植被图、动物清单及活动痕迹位置图等。在进行现场调查之前，需要先收集已有资料，制成物种清单数据库

22、，对调查地的生物相有了初步了解之后再进入现场。植物种清单及植物分布图的编制植物相的调查通常要在春、夏、秋分三次进行，随季节植物会有所消长。调查离不开现场踏勘，在踏勘范围很大，难以全部踏勘时，最少也要保证对全部植物群落进行调查。在水边、悬崖处常有多样的特殊植物，调查不要有遗漏。要对所有的植物种编制分布图是困难的，可以对红名单上记录的物种、以及在本地需要保护的物种（下称注目种）编制分布图。埋在土中的种子也要进行调查，因为它只是在土中休眠，也是植物相的组成部分，而且是植物复原的重要资源。种子调查有多种方法，可以取表土样本，直接观察，或对样本进行催芽实验，也可以在现场割掉地表植物后进行催芽实验。动物种

23、清单和活动痕迹图动物的调查方法，根据对象物种有很大不同。调查方法有踏勘目击、发现痕迹、访问、捕获等。动物与植物不同，它不是固定在一个场所，即使在某一地目击痕迹，也只能说明它是生息地的活动场所的一个点，还必须积累大量零星资料，制成生息适地图才对生态修复有用。资料分析、确定目标生态系统类型的区分在对象区域内，一般是由多个生态系统所组成。要对这些生态系统分类，并将他们的分布制成图，供预测、评价、规划使用。所谓生态系统是指与周边地区具有不同的生态构造和机能，在视觉上也与周围有明显区别，而且在空间上具有较高的均匀性。由这样概念确定的生态系统一般称为生态型（ecotope）。构成生态型的要素是：作为其存在

24、的基础条件的地形、地质、水环境；在这样基础条件下生成的植被；依存与这样植被和水环境条件生活的动物群集。我们希望尽可能地提炼出这些要素的均匀空间，但是，实际上这些要素的分布边界不是完全重合的，很难得到完全的均匀空间。因此在实际操作上其精度只要能满足工作需要就可以了。尽量选择最有用的要素，去掉次要要素，对生态型分类可能更实用。动物生息适地图的编制一般是根据现有的植被图，按一定的条件，或按各类模型确定各类生物的生息适地。如草地性鸟类、疏林性鸟类、苇地性鸟类等。保护目标的确定确定保护目标的方法生态修复的目标由需要保护的物种、及其生息地的生态系统组合而成。保护目标在原则上是以对象地区在工程建设之前的存在

25、种和生态系统为样本。但是如果现有的生态系统已经遭到严重的破坏，以现状为样本就未必合适，可以根据可能制定比现状生态系统要高的修复目标。可以参照相邻地区的生态演变资料，进行类比推断，制定合理的保护目标，甚至对相邻地区也提出较高的保护要求。保护目标种根据现有资料和现场调查得到的动植物清单选定保护目标种。他们将作为环境影响评价中的对象，预测可能对它们的影响，制定相应的保护对策。在对生态系统的影响评价中，要选出其上位性、典型性、特殊性的物种，但是基本与动物、植物的保护目标种是一致的。对一个物种的选择应当从动物、植物两方面的生态系统同时进行，把选出的所有物种统称为“注目种”。a. 动物、植物的保护目标种稀

26、有种：有灭绝危险、在红皮书中记载的物种、或与其相近的物种。红皮书有国家版和地方版，要同时参照两种版本确定。在地方版还没有出版时，要求生态修复事业承担部门自行对当地的稀有种进行评价。法定保护种根据文物保护法、自然公园法、地方公共团体的自然保护条例等规定需要保护的物种。一般与上述稀有种重复的较多。象征种美丽或具有魅力，能唤起社会群众环境保护意识的物种。花草、外形美丽的物种，能形成良好生态环境，受孩子们喜爱的物种。b. 生态系统的保护目标种生态系统保护目标种在环境影响评价的相关法中没有出现过这种提法，可以说是“在生态系统的保护角度来说具有上位性、典型性、特殊性”的物种。上位性物种：在生态系统的生物群

27、集中，处在营养阶段上位的物种，容易受到生态干扰和环境变动的影响。如：哺乳类熊罴、狐狸、鼬鼠鸟类狗鹫、大鹰、凫、鹭、翡翠鸟爬虫类蟒蛇昆虫类田鳖典型性物种：在维持生物间的联系，或维持生态系统的机能方面具有重要作用的物种和群集；植物中的优势种、现存量大的物种；动物中个体数量多的物种、个头大的物种、属于代表性群落中的物种等。另外，具有生物群集多样性和生态变迁特征的物种也被列为典型种。在维持生物间的联系，或维持生态系统的机能方面具有重要作用的物种如：植物群落头陀菌、小楢林、芒草原（是多量物种的生息环境）哺乳类鹿类（食性对植物有很强的影响）鸟类啄木鸟类（在树身穿孔，捕食甲虫类）带有生物群集多样性和生态变迁

28、特征的物种如：哺乳类狸（森林）鸟类木鼠鸟（日本五十雀，体小，尾短、背青、腹白，生活在落叶阔叶林内）两栖类红山蛙、山椒鱼（与蝾螈相近，生活在水田、森林）昆虫类大紫蝶（杂木林）特殊性物种：在小规模的湿地、洞穴、坟头、石灰岩地区等特种环境中生息的种、群集。分布较窄的物种。鱼类佛鳅（小规模的涌泉）保护目标与生态型的把握植物和生物型的对应关系生态型图是以植被图为蓝本编制的，所以关于各植物种的分布情况，即使不特别说明，也是可以基本掌握的。但是对保护目标种，必须有专题图说明其分布情况，也需要与生态型图叠合比较。在生态型图中，只表示了“在某一生态型中，某一物种生育在什么地方”，对各类保护物种，为了确定其详细的

29、生育场所，还需要分别画出他们的分布图。动物和生物型的对应关系动物是运动的，它不一定与生态型图是一对一的关系。一般来说，动物可能在几个生态型中生活，分别在那里觅食、休息、营造巢穴。还有像两栖类动物那样，其幼虫在水域、成虫在陆域生活，有些物种在生命史的不同阶段生活在不同的生态型中。利用已有信息，对这样的物种和种群大多可以得到他们的活动信息。但是如果只依据物种的一般信息，以及它地域的资料来确定动物的生息地，有时会与事实有出入。因此，对于特别重要的物种，以及了解不多的物种，应当到现场进行实地考察，确定他们生活在什么生态型中。生态型与保护目标种行列式保护目标种，与其生育、生息环境的生态型的对应关系，可以

30、用行列式加以表示。根据现场调查结果，其个体数及生育地面积已经明确时，可以对生物型的属性用定量的信息加以表示。影响的预测与评价影响的种类建设事业对生态系统的影响可综合为以下四类。生息地消失是指由于植被、地形的改变，直接造成生态系统的破坏，这是狭义的生息地消失。例如，在建设公路时，公路的占地和施工占地，使生息地直接丧失。还有从广义来说，由于间接的影响也可以使生息地消失。测出具体面积后，可以对生息地的消失进行定量的影响预测。生息地被分割是指由于建设项目，生息地被分割。被分割后，生息地相互间种的往来受到障碍。其结果有可能使被分割的群体数少于可能生存的最小个体数，使该物种不可能持续生存。另外由于动物间不

31、能往来，就意味着花粉媒介及种子的散布机会减少，对植物的繁殖带来影响。在被孤立的树林中，由哺乳类动物散布的树种会减少，由鸟类散布的树种的实生会增加。生息地被切割的影响对不同物种会有很大不同，难以定量预测。生息地受干扰是指由于建设事业从周围容易进入光、风、噪音、振动等物理影响，使生物的生息环境质量降低。沿公路的树林中，鸟类不能繁殖就是一例。干扰的影响会波及多远，随物理影响的种类和生物种的不同而有较大的差别。因此，要进行定量的预测，可根据类似事例的分析，或进行实验确定其影响范围。公路事故动物在通过公路时，不及躲避，被碰撞或碾轧引起伤亡。对生息环境的影响可能是多种因素的复合，也可能由一种影响引起连锁影响。预测的手法影响预测是预测当项目实施时，会对生态系统和各类物种产生什么样的影响。影响预测有定量预测和定性预测。在预测时，尽可能进行定量预测，有困难时只好进行定性预测。应用包含生态型面积和物种个体数等数量信息的行列式，对生息地的消失、干扰等影响可以进行定量的预测。但是，对于生息地被分割及公路事故的影响预测，仅利用行列式就无法进行定量预测。对这类影响进行定量预测需要进行野外实验和建立专用模型。多方案的比较研究对上述影响预测，需要对项目的多方案和多种修复方案进行组合，进行多方案的比较研究。对每一方案都要分别从生态、经济两方面进行评价。生