基于多学科交叉的生态修复方案研究

胡熙

（中南林业科技大学环境科学与工程学院，湖南 长沙 410004）

多学科交叉技术，是针对某一类问题，结合多种科学技术，以相关学科的技术优势来协同解决当前的麻烦和困难。以生态领域为例，通常环境问题的发生具有一定的复杂性，因此基于某一种科学技术，无法做到全面的治理和解决。所以，开展多学科交叉的生态修复策略成为行业的重点研究议题。

一、多学科交叉的技术优势

多学科交叉的科学技术，可以避免单一科学技术所面临的技术短板。例如以水体污染为例，单一地使用某一类科学技术，不仅无法对污染水体进行全面的检查和修复，还可能造成大量的资源损失，浪费了时间和物力。而应用多领域交叉的技术理念，可以实现更为立体的多维治理方案，结合污水水体的实际情况，通过物理技术、化学技术、生物技术等科学内容的有机结合，实现对水体污染的综合修复，无论从投入资源、治理时间、后期维护等多种角度都可以有效彰显对于单一科学技术的相关优势。

二、物理科学在生态修复方案中的应用

生态环境的破坏基于物理科学的应用理念，利用机械设备、修复原料、物理方法等一系列措施，来实现对生态问题的修复治理，进而实现修复目标，完成治理成效。

（一）机械设备的应用

1.强大的监控作用

以无人机、环境探测器、成分检测仪等相关机械设备可以对生态问题进行有效的监控，进而对环境问题的具体细节进行详细的勘察和了解。以水体污染为例，利用无人机，可以自行发现潜在的污染源，从而锁定污染目标，结合环境监测仪器实现对周边水体的影响分析，最后利用成分检测仪对污染水体进行成分分析。结合其他相关机械设备，实现对污染水体的深入研究，根据其水体组成，开展因地制宜的修复方案，为后期的修复策略提供必要的数据支持和技术支持。通常水体污染是具有一定复杂性，其污染物的产生以及相关源头也是充满了多种可能性，而利用机械设备，可以快速捕捉相关污染源，实现对污染源的有效控制，通过制定行之有效的应对措施，来实现环境问题的修复和治理。机械设备的监控作用，是修复环境问题首要工作，控制污染源才能进一步开展相关的治理工作，进而后期的相关策略的实施奠定了夯实的基础。

2.高效的施工效率

机械设备的应用，提升了人工修复的工作效率。例如在污染水体中发现约为50 吨左右的淤泥，人工清淤的作业效率受时间和人力的限制，进而对50 吨的淤泥清理作业耗费大量的人力成本和经济成本。而对于机械清淤工作，只需要一台挖掘机和相关运输车辆就可以完成清淤作业。这两种施工作业方案具有极为明显的对比性，所以在清淤过程中，使用机械设备可以完成快速完成的施工作业任务，进而实现对污染水体的清淤工作。机械设备的应用，可以立刻排除污染水体的沉积污染物，起到事半功倍的作用，同时施工效率和作业效果不言而喻，与人工修复在清淤工作中，不具有可比性。需要注意的是，虽然机械设备存在了诸多优势，但是在开展相关的生态修复工作前，需要对作用环境以及作业地点进行科学的探查和分析。

3.性价比突出

机械设备对于作业面积较大、清淤数量较多的水体修复任务具有一定的技术优势，同时受人工成本以及油价成本等相关影响系数的影响，机械设备的性价比极为突出，不少条件符合的生态修复任务，都需要机械设备的加入和支持，进而实现低成本的修复作业工作。尤其是对于污染面积较大、作业数量较多的清淤工作，开展机械设备清淤作业优势极为明显。

（二）增加修复原料

1.增加氧气含量

物理科学技术在生态修复方案的应用过程中，不仅可以借助机械设备，同时可以使用相关原料开展生态修复工作。例如对于有机物污染较为严重的水体开展修复作业时，可以对水体注入大量氧气，进而活化水土的微生物，实现对有机污染物的降解作用，其中包含了生物科学、化学科学、原生态科学等相关技术，从而实现了对污染水体的治理工作。向水体增加氧气含量是一种较为新颖的修复措施，其修复技术是利用了生物的多样性以及立体三维的动态影响效应来实现对传统水体污染的修复作用。这其中还包含了相关科学设备的检测分析以及水样调查等相关辅助内容，进而实现对水体的有效改造。因此在开展增加修复原料进行修复作业时，需要对水体进行有效的分析和了解。

2.增加调节试剂

由于不少水体已经无法开展自我净化等修复措施，为了实现对水体资源的有效利用，需要将水体进行净化，需要借助机械设备以及相关调节试剂开展相关工作。通常自来水厂的水资源净化工作就是利用了相关的原理，而在污染水体的修复方案中，同样可以适用。首先对于污染水体的成分进行有效的分析和梳理，进而增加应对的调节试剂，开展相关的净化工作，调节试剂种类多样，涉及到化学科学的修复策略，因此在化学科学内容中详细阐述。

（三）物理方式

物理方式开展对相关环境的修复工作，通常采用的方式有置换法和稀释法。

1.置换法

置换法，顾名思义，环境中的污染问题有效置换，例如对于土壤污染问题，将所有被污染的土壤置换掉，对原土壤进行进一步的改良，进而实现对土壤污染问题的有效修复，置换法需要投入大量的机械设备以及相关修复材料，进而实现对环境问题的有效控制。其优势是立竿见影的修复成效，以土壤污染问题来说，可以污染土壤的快速置换，同时有效解决污染土体所带来的长效影响效应，实现相关土地资源的快速应用。通常在一些建筑领域中较为常见，对于所要施工的土体，其土体含量存在一定的危险性，进而采用置换土体的形式开展相关施工作业。在生态修复方案实施过程中，使用置换法可以带来高效的修复的成效，同时也面临着巨大的投入成本，尤其是后期回填的土壤，涉及到购买和运输等费用，因此增加了修复成本。

2.稀释法

稀释法对于污染水体具有一定的修复作用，尤其是对于固态水体的修复工作，对污染水体注入清洁水源，对污染水体进行有效的稀释，进而降低污染水体的污染浓度，降低污染水体的富营养效应。稀释法的应用，具有极为多样的选择性，其一可以在不改变污染水体成本的基础上，大量注入清洁水源；其二为任意抽取污染水体的部分水量，经净化后或者额外注入清洁水源，实现对于污染水体的修复工作。

三、化学科学在生态修复方案中的应用

（一）化学灭杀作用

基于化学科学的研究理念，对于水体污染等环境问题，使用化学方式均可以实现对相关问题的修复策略。例如在固定水体的污染水域中，存在大量水藻、细菌等污染物，造成水体失去了实际的使用价值，为了修复相关水体，开展环境保护措施，在污染水体中添加可以杀死细菌和水藻的化学添加剂，进而实现对水体的净化工作，同时对净化后的水体进行检测，实现对水体的二次利用，从而实现水体的修复策略。由于化学试剂存在一定的不可逆转性，因此在开展相关水体的修复策略时，要结合环境的具体问题，对污染物的组成以及影响效应进行综合的分析和梳理，进而采用因地制宜的化学试剂，开展相关修复工作。化学试剂的添加，也属于物理科学中，额外增加调节试剂开展修复工作，借助化学科学的相关物质变化以及化学反应来实现对于污染问题的有效治理。

（二）化学添加剂的沉淀作用

由于水体污染问题中，存在大量重金属和磷元素等污染成分，需要将溶解状态的相关污染物进行降解和沉淀，进而净化污染水体。基于化学科学的应用理念，可以采用化学添加剂的方式，与污染水体的重金属以及磷元素进行相应的化学反应，进而让液态的有害重金属转化为固态沉淀物，实现污染水体的有效净化，同时，进一步抑制了重金属元素的持续产出，控制水体的污染程度，实现生态修复的重要目标。利用化学添加剂进行化学反应，需要对污染水体进行科学的分析和把握，同时结合污染水体的内部成分，制作相对环保的化学添加剂，实现对污染水体的降解和沉淀作用，同时不会对水体造成更多的威胁和影响。当采用化学法对污染物质进行沉淀作用后，需要将污染物质有效排除，实现污染水体的综合修复。

四、生物科学在生态修复方案中的应用

（一）微生物群的净化作用

微生物具有强大的净化作用，无论是液态水体还是固态垃圾，都可以发挥出强大的净化作用。由于微生物的组成结构较为复杂，同时其内部的微生物群对生态环境问题可以建立更为多样化的修复成效。例如：水体污染中，其内部的污染物具有一定的多样性，使用微生物群开展相关的净化作业，实现对水体内部的污染成分进行综合净化。不仅可以分解有机污染物，同时还能吞噬水体中的部分细菌、杂质以及其他有害物质。微生物群的净化作用，具有一定的环保特性，尤其是对于水体污染的修复工作，不仅不会破坏水体中的其他成分，还能自然降解水体的富营养状态，起到强大的净化作用。

（二）植物净化

植物净化作用，在众多生态修复方案中均有应用，不仅仅是环境污染问题中发挥了巨大的净化作用，还能在荒漠化地带实现周边环境的绿化作用。其中最为著名的“毛乌素沙漠”修复方案得到了有效的印证和推广，也是全世界首个被人为消灭的沙漠区域。植物的应用，不仅改变了地方的环境问题，还为地区的经济发展贡献了巨大的力量。例如种植沙棘，可以起到防风固沙的作用，保留住局部区域的水土营养成分，同时自身的果实——沙棘果具有重要的市场经济价值，起到重要的经济推动作用。植物净化功能不仅可以改变地方气候、土壤、水分等方面的问题，还可以净化水体中的部分污染物，贡献更为有效的修复作用。由于植物种类众多，在开展相关生态环境的修复策略时，需要结合地方的环境特点，进而开展相关的生态修复工作。

（三）生物膜

生物膜技术是当今时代研发的重要净化方案，可以对固态垃圾、液态污染物、混合物等进行有效的降解和净化。在垃圾处理厂、自来水厂中应用广泛，随着相关技术的不断升级和改进，对于净化的种类和物质不断丰富，从而实现更为全面的净化作用。利用生物膜技术，可以对部分污染环境开展定向的修复工作，从而实现其重要的价值和作用。

五、多学科交叉对于生态修复方案的价值和意义

基于对相关环境的修复策略，借助多种学科的各自技术优势，采用更为多元化的修复技术，实现对生态环境的修复工作。例如对于污染水体问题中，采用物理方式、化学方式、生物方式等相关技术，共同为污染水体进行净化工作，进而实现水体的高效净化作用，同时基于各相关学科的技术优势，实现技术互补，从经济学角度和生态学角度完成对污染问题的有效修复。对于荒漠化环境的修复工作，同样可以采用多学科交叉的技术理念，开展相关的修复工作。使用物理方式的置换法同时应用生物学角度的植物要素，开展定向的生态修复方案，实现荒漠化土地的修复工作。由此可见，对于传统的环境生态问题，应用多学科交叉修复作业，可以实现各自的科学优势，同时还能高效解决生态问题，不仅发挥出多学科的应用价值，还可以实现多元化的修复方案。为日后的生态修复策略打下夯实的基础，同时对于复杂的环境污染问题，可以更加游刃有余地解决和处理，实现多学科交叉技术的应用理念，构建生态修复策略的长效发展机制。

综上所述，通过对多学科交叉技术的学习和掌握，针对当前生态问题制定了修复方案，具有不可估量的价值和影响。同时结合当前生态修复技术的发展趋势，实现更为科学的修复方案成为了行业内的重要发展趋势，基于生态环境的修复理念和相关科学技术，实现对传统环境修复方案的升级和优化。