黨的十八大吹響了生態(tài)文明建設的號角，全國上下歡欣鼓舞。然而，在我國經(jīng)濟高速發(fā)展的背后，環(huán)境污染問題、食品安全問題、居民健康問題牽動著每一個公民的心，這些問題都與水生態(tài)息息相關。

水生態(tài)文明的一個重要內容就是水生態(tài)的恢復與修復，這方面美國有許多成功的案例。美國在調水引流、截污治污、河湖清淤、生物控制方面有一些獨到的水生態(tài)修復的手段，能將生態(tài)脆弱的河湖地區(qū)變得健康。

水生態(tài)修復措施

調水引流

隨著世界人口的增加，人們的用水需求也增加了，為了滿足人們的用水需求，生態(tài)系統(tǒng)的用水很大程度上被忽略，所造成的生態(tài)后果是非常嚴重的。

美國調水引流方面進行生態(tài)系統(tǒng)修復的一個例子是五大湖區(qū)。

五大湖區(qū)大多數(shù)水體是不可更新的，盡管湖區(qū)的水體數(shù)量是巨大的，但是，通過降雨、地表徑流以及地下水交換所得到的水體更新不到總水體的1%。

五大湖區(qū)維持健康生態(tài)的一個方法就是進行調水引流。調水引流可以在五大湖區(qū)和其他流域之間進行，也可以在湖區(qū)內不同河流或者湖泊之間進行，五大湖區(qū)的調水引流對湖水位的影響甚微，卻改變了五大湖區(qū)的自然流態(tài)，而且，通過調水引流得到的水質可能與五大湖區(qū)原有水質不同。

美國的調水引流所實現(xiàn)的水生態(tài)修復，還存在于密歇根湖（Lake Michigan）和密西西比河之間的調水引流，該工程將水從芝加哥輸送到密西西比河流域。在美國安大略省北部的阿爾巴尼河流域和蘇必利爾湖之間也存在著調水引流，來自阿爾巴尼河的調水承擔著蘇必利爾湖6%的供水任務。

除了五大湖區(qū)以外，還有紐約的“富士堡”調水工程（Forestport），將水從黑河（Black River）調入哈得遜河（Hudson River）流域?！捌仗啊惫こ蹋≒ortage）將水從威斯康星河水域（密西西比河流域）調入五大湖區(qū)。

美國在實施調水引流進行生態(tài)修復的主要考慮因素有：（1）初步估計維持本地物種和自然生態(tài)系統(tǒng)的徑流需求量。（2）使用水文模擬模型技術來考慮當前和未來的人類需水情況。（3）評估人類和生態(tài)系統(tǒng)需求之間的不兼容問題，特別要注意水分配的空間和時間特征。（4）尋求合作化的解決方案，以解決不兼容的問題。（5）進行水資源管理的實驗，以解決關鍵的不確定性問題，統(tǒng)一考慮人類和生態(tài)系統(tǒng)的水需求。（6）設計和實施適應性調水引流管理方案，以促進生態(tài)可持續(xù)的水管理。

截污治污

水體污染主要是由過量的氮造成的，這些氮可能來自農業(yè)化肥、動物糞便、污水管線以及大氣沉降。這些氮污染是極其有害的，會影響飲用水供應，并且會改變生態(tài)系統(tǒng)的功能。美國環(huán)保署（EPA）的研究人員評估了氮污染的各種生態(tài)恢復手段，認為反硝化脫氮（Denitrification）是去除水體氮污染的最佳途徑。

反硝化作用發(fā)生于含氮豐富的水體的地表和地下。這種水體的地表和地下，支持著轉換所需的硝酸二氮氣體，以及大量的微生物群落和其他環(huán)境條件。因此，這種反硝化作用可以通過改善微生物生存環(huán)境和條件來進行加強。

在美國的馬里蘭州、俄勒岡州和賓夕法尼亞州，人們使用反硝化技術對水體中的氮污染進行著截污治污的努力，以對脆弱的水生態(tài)進行恢復和修復。

盡管有關學者和專家對美國截污治污中所使用的脫硝氮處理技術有著多方面的質疑和批評，但是，實踐的結果表明，這些成功的技術有助于人們開發(fā)河流和河灘，改善水生態(tài)健康，恢復水質，提高河流和湖泊生態(tài)系統(tǒng)的服務功能。

河湖清淤

河湖清淤對水生態(tài)系統(tǒng)的恢復也很重要，通過正確的技術，河道（河岸區(qū)）可以進行恢復和重建，以改善魚類的棲息環(huán)境，穩(wěn)固河岸和河堤，使之具有更大的強度，以抵抗河流的侵蝕、切割作用。河湖清淤可以提高水質，然而，河湖清淤對改善地表水或地下水質量作用的大小，還沒有進行徹底的評估。

在美國，河湖清淤是一種常態(tài)化的河湖恢復措施，通過河湖清淤可以保護道路和橋梁等基礎設施，改善水質，并且提高河流和湖泊的生態(tài)美學價值。

使用器具將泥沙從河流或者湖泊中挖掘出去，減少水流中泥沙的淤積，挖掘通常要達到一定深度，以使船舶能夠通過。湖泊清淤可以有很多用途，例如對臨水建筑的保護、環(huán)境改善等。湖泊清淤的主要目的在于：增加湖泊的深度，獲得水產(chǎn)品，清除入侵性物種，獲取有價值的湖底礦物質，通過填倒湖泊清淤的物質來恢復陸地地貌。

美國用于河流的清淤設備很多，有許多專門的機器，造價在幾萬到幾十萬不等。有專門挖鐵沙的挖掘機，還有水泵抽取式的清淤機，這是一種新型獨特的清淤系統(tǒng)，對于細泥沙有較強的抽取能力。

美國的石頭河（Stony run river）位于馬里蘭州巴爾的摩市，選擇石頭河來說明美國的河湖清淤，主要是有兩個因素，其一是因為該河為城市性河流，其二是該河的清淤牽涉到上下游和左右岸的問題。馬里蘭州的石頭河清淤項目實現(xiàn)了兩個重要的目標，即對水質進行了改善和對基礎設施進行了保護。其實，清淤的經(jīng)濟成本并不高，相當于每戶12.5美元，然而，各河段居民用于河流恢復的稅收并不相同，這是因為美國實行的是“誰污染，誰納稅”的稅收原則。

生物控制

生物控制是指利用水生態(tài)系統(tǒng)生物物種之間的寄生、捕食、競爭等關系，對生物種群的數(shù)量進行控制。由于人類對土地的開發(fā)使用和入侵性物種的破壞，自然的水生態(tài)系統(tǒng)的功能迅速喪失，人們可能通過制定政策來阻止對水生態(tài)系統(tǒng)的破壞，減少人類對水生態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)。然而，入侵性物種對水生態(tài)系統(tǒng)的破壞卻很難恢復。新的政策法規(guī)對新型物種，或者入侵性物種也無能為力，大面積的入侵性物種很難根除。

美國利用生物控制實現(xiàn)的河岸生態(tài)系統(tǒng)恢復的一個成功例子，就是美國西南部應對蘆竹入侵的案例。蘆竹是河流或者溝渠中大量生長的水草，這種水草的入侵，造成美國西南部很多河流水生態(tài)棲息環(huán)境的改變，很多魚類物種消失。蘆竹漫生還造成對堤岸和橋梁的侵蝕，對河岸擁有者也造成不小的損失，比如以前可進行放牧和收獲牧草的地方被蘆竹占領。還有報道稱，這種高稈植物對國家安全也構成威脅，因為這種入侵性物種的桿太高了，為犯罪分子進行非法活動提供了場所。

對蘆竹的治理，人們使用了很多方法，其中包括化學控制：使用草甘膦等藥物進行控制。還有就是強迫牛羊吃蘆竹，但是收效甚微。后來人們使用了綜合的生物控制法，引進了一種黃蜂，是蘆竹的天敵，終于將蘆竹控制住。

現(xiàn)代農業(yè)一直是追求最大化產(chǎn)出為目標，在這個背景下，生態(tài)系統(tǒng)服務被定義為：向人類生產(chǎn)生活提供最大可能服務的過程和狀態(tài)。包括提供收獲產(chǎn)品，提供清潔空氣和水源，使氣候更加有規(guī)律，維持生物多樣性，對害蟲、疾病和野草進行控制等?！吧锟刂啤笔怯脕韺で竽骋痪唧w生態(tài)服務功能的最大化，例如通過增加天敵來控制害蟲。通常，生物控制是伴隨著保留有選擇性的植物或者場所來實現(xiàn)的，例如能夠提供花粉、甘露，或者保護場所等。生物控制還可能實現(xiàn)其他一些功能，例如水生態(tài)的美學價值、對生物多樣性的保護、污水處理等。過去的害蟲研究主要局限于最大限度地限制害蟲，而生物控制則不同，生物控制可能會引進天敵，這可能會引起另一種生態(tài)服務功能的加強，研究者應當考慮引入標準，以免造成另一種類型的生態(tài)災難。

人們可以在一些植物上運用生物控制技術，但是，隨著實用生物控制技術范圍的不同，其結果也不同。一般而言，生態(tài)系統(tǒng)范圍越大，生物控制的效果越明顯。例如流域中存在多種用地形式，可能會影響生物控制的效果。如果選擇合適的開花植物，可以影響水和土壤中的一些生物帶，例如過濾帶、河岸緩沖帶以及農業(yè)的灌木籬墻等。另外，道路兩邊的蔬菜種植，通常是雜草和疾病的來源，如果換成更加合適的物種，不僅可以驅蟲，還可以美化農村，減少日常的維護工作。在城市和城郊地帶，適合的綠色植物的種植還能夠支持害蟲天敵的生長，達到生物控制的目標。

通過生物控制還能實現(xiàn)特定的生態(tài)功能，很多研究專家建議，通過生物控制，使水生態(tài)系統(tǒng)中的植被或者植被種群為人類提供食物、燃料和裝飾物質。因此，人們注重保護特殊基因的物種，但是，在農業(yè)系統(tǒng)中，非莊稼物種也可能會增加生物的多樣性，人們可能會使用生物控制技術來實現(xiàn)某種藥用價值植物的產(chǎn)出，或者是增加生化石油產(chǎn)業(yè)的利益。例如美國有一種作物叫柳枝稷，被認為是可能會改變美國能源生產(chǎn)的最佳選擇。也有研究者認為，柳枝稷的生長可能會伴隨著其他雜草的生長，這些雜草會吸引很多天敵。由此看來，柳枝稷的生長可以給美國的生物石油產(chǎn)業(yè)帶來更多的益處，但是從另一方面來看，如果控制不好，也可能會造成環(huán)境質量下降。

總之，水生態(tài)系統(tǒng)中使用到的生物控制技術，主要功能是對生態(tài)系統(tǒng)進行管理，以使生態(tài)系統(tǒng)提供某種生態(tài)服務，然而，這一潛在的功能在其他生態(tài)服務方面可能會被加強。具體來說，生態(tài)系統(tǒng)的生物控制能夠減少侵蝕，改善土壤生物群的活躍特征，調節(jié)徑流，增加地下水的交換等。

水生態(tài)建設的專家觀點

每天，全球有超過百萬噸的未處理完全的污水和廢水被注入世界水體。每年，湖泊、河流和三角洲要容納全球近70億人口所制造的污染；每年，有更多的人死于不安全的飲用水，其死亡的數(shù)量超過了全球戰(zhàn)爭和暴力的總和；每年，來自水生態(tài)系統(tǒng)的污染，直接對人類的漁業(yè)造成損害，對生物的多樣性帶來影響，還會破壞人類的糧食生產(chǎn)。最終，被污染的淡水注入大海，嚴重破壞海濱生態(tài)和漁業(yè)資源，給人們的海濱資源管理帶來挑戰(zhàn)。

美國的“藍圈”組織（Circle of blue）是一個關注水生態(tài)健康的非政府組織（NGO），他們最近對全球1200多名可持續(xù)專家進行了專訪和調查，其調查的主要內容包括水生態(tài)管理、水污染和水短缺等。

專家們普遍認為，要扭轉水生態(tài)、水污染和水短缺方面存在的問題，關鍵是改變人們對水的價值的認識，促使政府和有關部門、公司不應再將清潔水視為商品，而應該將清潔水視為一種寶貴的資源。

參加此項調查的除了“藍圈”組織以外，還有“全球瞭望”（GlobeScan）、可持續(xù)發(fā)展組織（SustainAbility），調查的話題為“未來十年，人類解決水生態(tài)、水污染和水短缺的技術和策略”。

可持續(xù)發(fā)展組織的高級副總裁杰夫·埃里克森說，政府、有關部門和公司應對水生態(tài)、水污染和水短缺的政策執(zhí)行十分關鍵，因為這些制度、策略的執(zhí)行將貫穿其開發(fā)、治理、保護以及商業(yè)運作的各方面。解決辦法的多樣性反映了水生態(tài)、水污染和水短缺問題的復雜性。人口的增長、城市的發(fā)展、農場的生產(chǎn)和氣候的變化，這些因素大大地增加了淡水的競爭使用，造成對水生態(tài)的破壞，同時也減少了可以利用的水資源。對于水生態(tài)，杰夫·埃里克森認為應該進行一體化的管理。

簡單地說，對水生態(tài)系統(tǒng)實施一體化管理，就是要實施有經(jīng)驗和非感性的方法，對水生態(tài)方面的自然資源實行管理，綜合考慮經(jīng)濟、文化和生態(tài)方面的目標。一個很好的例子就是，污水處理行業(yè)應當與清潔能源部門建立合作關系，這樣清潔能源部門就可以使用處理后的污水生產(chǎn)藻類和其他生物燃料作物，而這些藻類和生物燃料作物又能夠吸收污水中的營養(yǎng)物質，對污水起著凈化作用，減少污水處理工廠使用水泵方面的花費，大大減少污水處理的費用。

美國地下水監(jiān)測網(wǎng)絡

地下水是美國供水的重要組成部分，美國一半以上的灌溉用水依賴于地下水。但在目前還沒有一個全國范圍的地下水評估系統(tǒng)，包括評估可獲得地下水的趨勢以及地下水的水質。為了更好地保護地下水資源，美國進行了五個試點項目，以對地下水監(jiān)測網(wǎng)絡進行測試。

“水資源在地方、區(qū)域和國家級決策制定方面起著越來越重要的作用?！泵绹刭|調查局副主任拉森·馬修說，“隨著人口的增長、人類的進一步發(fā)展、土地利用加劇、灌溉的擴大，以及人們對氣候變化的日益關注，越來越多的科學家、資源管理者和政策制定者，需要得到更加詳細的信息，以滿足人類和生態(tài)系統(tǒng)的用水需求”。

在美國，聯(lián)邦、區(qū)域和地方政府負責地下水資源的監(jiān)測工作，但在數(shù)據(jù)的整合以及跨區(qū)域數(shù)據(jù)獲得方面仍然存在困難。在美國的地下水監(jiān)測網(wǎng)絡中，有些地方不能及時得到數(shù)據(jù)。這正是美國進行五個試點項目的原因。

“以流域為基礎的決策制定，是一項復雜而艱巨的過程?！边~克·夏皮羅說，他是美國水信息咨詢委員會的代表、美國環(huán)境保護局的副助理署長。他說：“我們國家的水資源有大量的需求。州地下水監(jiān)測試點項目是一個很好的開始，以便于我們更好地了解整個國家地下水現(xiàn)狀，對流域范圍內的決策起著支持的作用?！?/p>

美國地質調查局、環(huán)保局，將會與和來自伊利諾伊州、印第安納州、明尼蘇達州、蒙大拿州、新澤西州的試點合作伙伴合作，以審查現(xiàn)有數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)采集和存儲方法進行評估，并且探討地下水數(shù)據(jù)共享的可行性。

蒙大拿州地下水監(jiān)測試點項目負責人托馬斯·巴頓說：“蒙大拿州有超過900個常規(guī)監(jiān)測井，并可能輕松地與他人分享數(shù)據(jù)，以提高全國規(guī)模的地下水監(jiān)測評估。此外，通過共同努力和聯(lián)邦政府的支持，建成州內運行的地下水監(jiān)測網(wǎng)絡不成問題?！?/p>

“地下水保護委員會珍惜參加設計和啟動試點工作的機會，”邁克·坡卡說，他是地下水保護委員會執(zhí)行主席，“我們國家的人民都知道，地下水是他們最寶貴的資源之一，是滿足未來供水需求的關鍵?！?/p>

國家地下水協(xié)會的約翰·揚森是小組委員會的代表，他說：“進行地下水監(jiān)測網(wǎng)絡建設是實現(xiàn)國家水資源監(jiān)測的重要一步，我們的生態(tài)和經(jīng)濟都要依靠它了?！?/p>

美國的地下水小組委員會，由水利信息咨詢委員會建立，主要職責是制定框架，以鼓勵建立和實施長期的國家地下水質量監(jiān)測網(wǎng)絡。