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植物生态修复技术范文1
关键词:污染土壤;生态修复;重金属污染;有机物污染
土壤是人类赖以生存的物质基础,是人类不可缺少、不可再生的自然资源[1]。随着石油、城市垃圾、工业废物、农药、化肥的不断渗入,我国的土壤污染问题日趋严重,已严重威胁着人类的生存环境和农业的可持续发展,成为继水污染、大气污染、噪声污染和固体废物污染后备受社会广泛关注的污染问题之一。据不完全统计,目前我国受各种污染物污染的耕地有1 200多万hm2,约占全国耕地总面积的10%,严重威胁着人类的生命健康。
加强土壤肥力的培育,防治土壤污染,实施污染土壤的清洁显得十分必要。近年来,土壤污染的生态修复技术在国内外已成为十分活跃的研究热点。与传统的物理修复和化学修复相比,生态修复具有高效、无二次污染与操作简便等特点,逐渐被大家所认识[2]。本文对污染土壤的生态修复技术研究作一综合介绍,以期为致力于这方面研究的科学工作者提供有益的参考。
1 污染土壤生态修复基本原理
生态修复(Ecological remediation)是指在生态学原理指导下,以广义的生物修复(包括微生物修复、植物修复、动物修复和酶学修复)为基础,结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施,通过优化组合和技术再造,使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。也就是说,生态修复是根据生态学原理,利用特异生物(如修复植物或专性降解微生物等)对环境污染物的代谢过程,并借助物理修复与化学修复以及工程技术的某些措施加以强化或条件优化,使污染环境得以修复的综合性环境污染治理技术[3]。
2 污染土壤生态修复研究内容
2.1 重金属污染土壤生态修复研究
重金属污染土壤生态修复研究多以植物为核心。主要包括修复植物筛选与合理搭配、修复机理和根际圈效应以及修复强化措施与应用。有关超积累植物筛选的研究经历了从对Ni、Cu、Zn 和Mn的超积累植物的筛选[4],到近年来对Cd、Pb和As等重金属超积累植物的筛选[5]的过程。
近年来,对重金属污染土壤生态修复的研究已由对单一重金属污染的修复研究转移到对多种重金属复合污染的修复研究,包括对一些已经发现的单一重金属超积累植物,检验其是否具有对多种重金属污染的修复作用。为了解决土壤重金属复合污染的问题,许多学者还就多种单一重金属污染超积累植物的合理搭配进行了研究与探索。
随着植物生理生态学和分子生物学以及各种微观技术的发展,植物超积累机理的研究在不断深入。有研究发现,植物根系分泌物特别是有机酸能通过螯合作用或酸化根际环境促进土壤重金属的溶解和根系的吸收,这可能与植物体内某些专一性运输蛋白的特殊作用有关。也有研究表明,超积累植物对重金属有较强的耐性,它对重金属的富集可能与一些转运蛋白有关,如转运蛋白基因ZnT-1对Zn转运。目前已有成功从植物体内分离出与超积累及耐性相关的一些转运蛋白基因的报道[6]。
近年来,利用转基因植物修复重金属污染土壤的研究也取得一定的进展。Banuelos[7]等在田间试验条件下,研究了转基因植物印度芥菜对Se富集的能力,结果表明,与野生型印度芥菜相比,转基因型印度芥菜的富集能力几乎提高了近1倍。
除以上外,一些学者还开展了通过施加各种添加剂来提高植物对重金属污染土壤修复效果的研究。如施加EDTA、EDDS、有机酸等[8-9]后能明显提高植物的修复效果,但这些研究存在一定的缺陷,即易对环境产生不良影响。此外,利用微生物促进植物对某一或某几种重金属富集的研究报道也较多,如丛枝菌根真菌促进植物对Zn、Cd、Pb或As的富集作用。
重金属污染土壤生态修复研究较多但研究得不够深入,目前仍有一些机理不完全清楚,生态修复的方法操作和应用还不成熟。因此,加强重金属污染土壤的生态修复机理、实用技术及多学科交叉研究是今后研究的重点。
2.2 有机物污染土壤生态修复研究
有机物污染土壤生态修复研究主要是围绕微生物修复作用展开的,这方面的研究内容大致包括高效降解微生物筛选和合理搭配、生物修复的化学强化和生物化学强化、生物修复的物理强化和物理化学强化、生物修复的电化学强化、生物修复的酶学强化以及植物与微生物的联合修复等。目前,有关有机物污染土壤生态修复的研究主要集中在对高效降解微生物的筛选、分离、鉴定等方面[10]。
3 污染土壤生态修复技术特点
目前,尽管污染土壤的物理修复、化学修复以及工程修复技术已取得一定进展并出现了一些实用技术,但往往会破坏污染土壤的理化性质,甚至会造成对环境的二次污染,对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤基本上难以应用。重金属等无机污染的植物修复和有机污染的生物修复虽克服了这些缺点,但由于这些技术本身所固有的一些应用条件的限制,在修复实践中也难以推广,大多只是处于试验阶段或是基础研究阶段。
与传统的物理和化学修复技术相比,污染土壤生态修复技术具有以下优点:(1)土壤的物理、化学和生物学特性基本保持不变,一般不破坏植物生长所需要的土壤环境;(2)实现有机污染物的矿化;(3)处理形式多样,可根据条件分别采用原位和异位修复方式;(4)处理成本低;(5)应用范围广泛,可处理不同类型、不同程度的污染土壤。
4 污染土壤生态修复研究前景
综上所述,生态修复研究虽然有较多的报道,但目前仍处于基础性研究阶段,仍有一些修复机理不完全清楚,修复的实践应用和操作方法还不够成熟。因此,污染土壤的生态修复机理研究将是污染土壤生态修复研究的一个重点。
从生态学的角度看,污染土壤生态修复研究的核心内容仍然是超积累植物和高效降解微生物的筛选及合理搭配、修复机理的探索和基于植物与微生物联合修复的根际圈效应、以广义生物修复为核心的联合修复以及修复强化措施的研究。其应用不可避免地要利用分子生物学方法和农业高新技术,因此环境科学与生物学、农学的交叉融合必将成为污染土壤生态修复的一种重要研究方法。从这种意义上来看,生态修复将成为解决污染土壤的根本手段。如何综合运用环境科学、生物学和农学等多学科原理,研究既实用又造价低廉的污染土壤生态修复实用技术,将是污染土壤生态修复研究的另一个重点。
参考文献
[1] 周启星,宋玉芳.污染土壤修复原理与方法[M].北京:科学出版社,2004.
[2] 熊明彪.污染土壤生态修复研究综述[J].中国水土保持,2009(6):41-42.
[3] 周启星,魏树和,张倩茹,等.生态修复[M].北京:中国环境科学出版社,2006.
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[5] Ma L Q, Komar K M, Tu C, et al. A fem that hyperaccumulates arsenic[J]. Nature, 2001, 409 :579.
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[7] Banuelos G, Leduc D L, Pilon-Smits E A H, et al. Transgenic Indian mustard overexpressing selenocysteine lyase or selenocysteine methyltransferase exhibit enhanced potential for selenium phytoremediation under field conditions[J]. Environmental Science & Technology, 2007, 41(2):599-605.
[8] Liphadzi M S, Kirkham M B, Snyman H G. Heavy metal displacement in EDTA assisted phytoremediation of biosolids soil[J]. Water Science and Technology, 2006, 54 (5):147-153.
植物生态修复技术范文2
关键词:园林景观;生态园林;生态修复
中图分类号:TU986.2文献标识码:A文章编号:16749944(2013)04009802
1引言
简单的园林绿化不能算生态修复,但以生态学理论和生态修复技术为指导的绿化可使受损城市生态系统向着良性化的方向发展,达到最终修复城市子生态系统结构和功能的目的,因此该类园林绿化则属于生态修复的范畴。在方案设计阶段,设计师需要重点考虑生态修复的可行性,使设计出的方案在符合美学原理的前提下力争达到生态修复的目标。
2生态修复的内涵与外延
生态修复是指利用生态系统的自我恢复能力,辅以人工措施,使遭到破坏的生态系统逐步恢复原貌或向良性方向发展的技术集成。其目标是实现生态系统功能的恢复和合理结构的构建,内容包括:实现生态系统的地表基底稳定性,保证生态系统的进展演替与发展;恢复植被和土壤,保证一定的植被覆盖率和土壤肥力;增加生物多样性,提高生态系统的生产力和自我维持能力;减少或控制环境污染;增加视觉和美学享受等。生态修复属于恢复生态学应用技术的范畴,该范畴内容包括退化生态系统的修复与重建;生态系统结构与功能的优化配置与重构及其调控;物种与生物多样性的恢复与维持;生态工程设计与实施;环境规划与景观生态规划;典型退化生态系统恢复的优化等(彭少麟,2007)。涉及的相关概念如生态恢复、生态重建、生态改建、生态改良等,虽然在命名上有所区别,但都具有“恢复和发展”的内涵,即让受到干扰或者损害的系统恢复后能实现可持续发展。
3生态修复的基本原理
园林绿化人工再建了第二自然,需要用生态恢复的理念做设计,用生态学修复的技术去实施。恢复生态学的基本原理包括限制因子原理、生态系统的结构理论、生态适宜性原理、生态位理论、群落演替理论、生物多样性原理和斑块-廊道-基底理论等(任海等,2001),它们对园林设计及施工具有指导作用。限制因子原理要求在设计中需要找出生态系统恢复的关键因子;生态系统的结构理论要求设计的物种结构能充分利用时空资源,并具备自我维持能力或降低人工维护频度;生态适宜性原理表明多使用乡土植物,并在充分了解植物生态学特性的前提下做种植设计;生态位理论指导植物的搭配,合理安排其在生态系统中的位置与尺度;群落演替理论表明园林绿化可缩短生态恢复时间,但对极端退化的生态系统恢复时,演替理论不适用,只具有指导意义;生物多样性原理要求适当增大物种多样性可使恢复的生态系统稳定性更高;斑块-廊道-基底理论指导景观层次的规划,考虑在生境破碎化的场地中,合理利用空间。
4生态修复与风景园林
城市生态系统是个规模大、关系复杂的动态生态系统,它既有自然的组成要素,又有高度人工化的组成要素。城市绿地在改善环境质量、维护城市生态平衡、保持水土、美化景观等方面起着十分重要的作用,乔灌木藤草植物合理地配置在一个群落中,形成复合层次和优美季相景观,具有不同生态特性的植物各得其所,构成一个稳定的群落。由于城市建设造成的人工弃土、土地,改变了地表径流,导致水土流失加剧,大量泥沙及生活垃圾淤积河道,阻塞排水管道,使水土资源遭到破坏。因此,生态修复集成技术可以在方案设计时重点考虑并在园林工程中实施,最终使得城市生态系统向良性方向发展。
4.1园林种植设计
在特定的城市生态环境条件下,应将保持水土、抗污吸尘、耐贫瘠、抗病虫害、耐粗放管理、根系发达等作为植物选择的标准。植物的合理配置不但可增加城市建筑艺术效果,丰富城市景观,更能减轻暴雨冲蚀和水土流失,从而改善城市人居环境。在城市园林绿化中,应充分考虑植物的生态位特征,利用不同植物在空间、时间和营养生态位上的分异来配置植物,避免种间直接竞争,形成结构合理、种群稳定的复层群结构,以利种间互相补充,既充分利用水土资源,又能形成优美的景观。
4.2园林工程与生态修复
在土方工程、给排水工程、水景工程、园路工程中应结合种植工程,利用园林植物的防护作用实现生态修复。
园林排水:园林绿地的排水,一般主要靠地面及明渠排水,结合道路、地形可做成浅沟式排水渠,沟内生长植物,起到减缓径流速度及防止水流冲刷的作用。解决由地表冲蚀措施有:①从竖向设计角度考虑。种植采用铺地植物护坡;②使用工程措施。设置谷坊和挡水石,并与植物搭配消减冲刷力(孟兆祯,2003)。
水景护坡:园林中开辟水面要求有稳定的湖岸,在水体边缘必须建造驳岸和护坡,其中植物护坡措施包括防护林、植草和生物-工程综合措施,通常采用深根性和浅根性树种结合的乔灌木混交林。坡面植草可提高坡面抗蚀能力,减小径流速度,增加入渗,防止面蚀和细沟侵蚀,也有助于防止块体运动。生物-工程综合措施,即在工程措施间隙或表面种植植被,以增强其强度,如混凝土构件间隙空格种草,与土工材料配合植草及绿色混凝土模块等。
园路铺装:园路按路面材料不同分为:整体路面、块料路面、碎料路面、简易路面等。园路的设计在满足造园艺术要求的前提下尽量利用原地形,以保证路基的稳定,减少土方量及水土流失量;路面应有3%~8%的纵坡和1.5%~3%的横坡。采用生态铺装路面可提高水土流失防治效果,常见种类有透水沥青、透水水泥混凝土、生态透水砖和其他特殊透水材料。新建的居住区中,使用最多的铺装材料是石材,占使用频率的44%,砾石及砖的比例分别占使用频率的18%、20%(黄玲,2009)。
5园林生态修复发展趋势
城市的扩张与人口的激增致使城市居住环境面临很大压力,建设宜居城市、宜居社区势在必行。城市园林绿化属于植被恢复的范畴,而植被恢复又是生态修复的常用技术,因此,依据生态修复的理念和生态学的理论指导建设城市园林成为当下宜居城市环境建设的首选之路。国内外的生态修复多针对土壤修复、污染水体修复、防护边坡绿化、小流域水土保持修复等方面的研究,针对园林绿化的生态修复技术研究、园林生态工程设计研究等相对薄弱。以生态修复的理念和基本原理指引设计方案的形成,并以修复城市生态系统要素为导向,园林施工必将成为增加园林企业技术含量的重要砝码。未来园林生态修复技术重点发展方向有:特殊生境条件下的园林植物景观的构建、人与自然和谐相处的功能性景观的营造、植物景观设计的中远期预测与养护细则和住区小环境的尺度化营造方法等。参考文献:
[1]黄玲.城市居住区铺装艺术调查与研究[J].山东林业科技,2009(4):67~69.
[2]彭少麟.恢复生态学[M].北京:气象出版社,2007,10.
植物生态修复技术范文3
【关键词】环境生物技术;生物修复技术;水产养殖废水
1 生物修复技术的基本概念及其原理
生物修复又称生物改良,是指利用生物的生命代谢活动,来减少污染环境中的有毒有害物的浓度或使其无害化,从而使污染了的环境能够部分或完全地恢复到原初状态的过程。
生物修复根据所利用的生物,可以分为植物修复、动物修复、生态修复、微生物修复四类。根据被修复的污染环境,可以分为土壤生物修复、水体生物修复和大气生物修复。而由于生物修复的实施方法不同,又分为原位生物修复和异位生物修复。
1.1 生物修复的基本原理
生物修复技术是通过生物的降解和转化,将有机污染物转化为无害的小分子化合物和二氧化碳与水。利用生物对环境污染物的吸收、代谢及降解等功能,对环境中污染物的降解起催化作用,加速去除环境中的污染物。
1.2 生物修复技术的特点
生物修复技术具有投资费用低,对环境影响小,使用效果好,使用区域范围广,使用面积大等特点,而且能同时处理受污染的土壤和地下水。在土壤修复中还可以去除环境中的重金属和放射性核素。但其也存在局限性,生物不能降解进入环境中的所有污染物,并且受外部环境的影响较大。
2 生物修复技术在水产养殖废水中的应用
氨氮是水产养殖的最主要危害,但传统的加注新水、曝气、漂白粉或臭氧氧化、使用斜发沸石进行离子交换等方法脱氮效果并不理想[2]。而活性污泥法、生物膜法和稳定塘法等生物处理法存在或伴有污泥产生、反应启动慢、出水水质不稳定等问题。随着生物技术的发展,生物修复技术在水体氨氮污染的处理上被广泛应用。微生物修复技术在水产养殖中主要应用于养殖环境的原位修复中,主要处理底泥的有机污染和水体的富营养化问题。
2.1 生物在水产养殖环境生物修复中的作用机制
水产养殖生态环境中的有益微生物(净水微生物)在池塘连续养殖情况下,能清除因池塘长时间养殖水域底部积累的大量残余饲料、排泄物、动植物残体以及有害气体(氨、 硫化氢等),使之最终分解为CO2、碳酸盐、硫酸盐等物质,起到净化水质的作用。并且能为环境中的单细胞藻类为主的浮游植物提供营养物质,促进藻类等浮游植物的繁殖。这些藻类为主的浮游植物的光合作用,又为池塘内底栖动物、水产养殖动物的呼吸和有机物的分解提供氧气,从而形成一个良性的生态循环,有利于水产养殖动物的迅速生长。同时有益微生物的大量繁殖,在池内形成优势种,可抑制病原微生物的繁殖,减少养殖动物的疾病发生。
2.2 生物对养殖环境的生物修复
2.2.1 微生物对养殖水体氨氮污染的修复
在一般污水处理系统中,硝化细菌的含量很低。因此,研究开发硝化细菌的快速富集培养技术,提高硝化细菌的产率,对氨氮污染水体处理具有重要作用。
现实中,硝化过程主要由自养菌完成,但异养菌也可以参与硝化;氨氧化在有氧条件下可以进行,在厌氧条件下也可以发生。胡宝兰、郑平在Anammox (厌氧氨氧化Anaerobic Ammonia Oxidafion)反应器中分离了6株好氧氨氧化菌,它们不仅具有好氧氨氧化菌的典型特征,而且将其置于厌氧条件下培养也有厌氧氨氧化能力。Robertson和Van Neil分离的Psendomonasspp1、Alcaligenes faecalis和Thiosphaerapantotropha菌株,既表现为好氧反硝化,同时也具有异养硝化能力,因此,Robertson提出了好氧反硝化和异养硝化的工作模型,直接把氨转化为最终的气态产物。光合细菌在养殖水体氨氮污染生物修复中的应用非常广泛[5]。此外,应用属于放线菌的诺卡氏菌属、浮游植物的大型绿藻、席藻、螺旋藻和小球藻以及大型水生植物的伊乐藻、轮叶黑藻去除养殖水体氨氮的研究也有不少报道。
2.2.2 水生植物对养殖水体氨氮污染的修复
水生植物修复是生物方法和生态方法中的通用技术。水生植物按生态类型,可分为沉水植物、飘浮植物、浮叶植物、挺水植物。利用特定技术,还可以将浮游藻类、陆生植物应用于养殖水体修复中。目前国内外学者对植物修复富营养化水体进行了诸多研究,并取得了一定的成就,筛选出了一些优势种。植物系统对养殖水体的净化作用,主要是通过植物的吸收作用,根区微生物的降解作用,植物的吸附、过滤和沉淀作用,植物抑制藻类生长的作用以及作为生态系统的生产者来调节其他生物种类和数量的作用来完成的。其具有以下优势:净化所需的能源由光合作用提供;许多植物具有美学价值,能改善景观生态环境;植物可被收割和利用,创造新的价值;能固定土壤或底泥中的水分,防止污染源进一步扩散;为降解微生物提供了良好的栖息场所,有利于微生物的生存。水生植物庞大的根系为细菌提供多样性的生境,植物可输送氧气至根区,有利于微生物的好氧呼吸。目前,国内外应用较多的水生植物修复技术主要有人工湿地处理技术、生态浮床技术等。
2.2.3 水生动物修复技术
国内外许多学者和研究人员作了大量的研究工作,探讨水生动物对水体中有机污染物和无机污染物的吸收和利用。研究认为,在水体富营养化的防治过程中,除了考虑对藻类等浮游植物进行防治,对浮游动物的防治也不能忽视。防治浮游动物繁盛最有效的方法是放养鳙鱼,而鲢鱼的放养通常是为了消除浮游植物。鲢鳙的放养量以及如何搭配亦值得研究。鲢鳙混养时,鲢鱼大量摄取浮游植物,从而抑制了以浮游植物为食的浮游动物的生长和繁殖;如果鳙鱼的数量放养过多,鳙鱼就得不到足够的食物,生物量受到抑制,放养太少,不能充分利用饵料而影响其产量。合理搭配鲢鳙的放养数量,可充分利用天然饵料,从而减少浮游植物和浮游动物的数量,这样既可治理水体的富营养化,又可提高经济效益,是一项非常值得研究的生物修复技术。武汉东湖的围隔试验证明了链鱼和鳙鱼能有效控制蓝藻水华,并指出当放养的鲢鱼和鳙鱼的有效生物量达到46~50 g/m2时,可有效地抑制水华的发生。
3 生物修复技术的应用前景
生物技术在环境保护中已获得广泛的应用,并取得了显著成效。随着经济的腾飞、人口的膨胀、资源的短缺、环境状况的恶化以及人类环保意识的增强,生物技术的环境保护功能显得越来越重要,其明显的经济效益、环境效益和社会效益引起科技界和企业界的极大关注,呈现良好的发展趋势。
参考文献:
[1]杨秀敏等.生物修复技术的应用及发展[J].2007(16).
[2]李谷等.硝化细菌富集方法的研究[J]. 淡水渔业,2000(9).
植物生态修复技术范文4
有机质改良土壤
有机质改良是通过施加有机肥、氮磷钾肥等改善土壤质地。实验证明,施用矿质肥料能有效地提高人工林的生产力。生物活性和惰性有机肥都可以作为阴阳离子的有效吸附剂,提高土壤的缓冲能力,降低土壤中有害盐类的浓度,有些有机质还可以螯合或络合部分重金属离子,提高土壤肥力及保水能力。Blaga等通过对露天采矿地的理化性质、矿质元素、生物特性分析,提出了施肥类型及其比例。美国Schoenholtz等认为有机肥改良能提供更加稳定的N源。Leiros等在Spain西北部露天开采煤矿土壤恢复试验表明,施用有机肥较无机肥有效,用牲畜肥处理的土壤,植物生长迅速,土壤中微生物活性大,土壤理化性质好。国内用城市污泥作为肥料改良煤矿废弃地取得了一定的进展。
植物改良通过植物使土壤性质发生改变,肥力增加。主要利用超积累植物对土壤中的有害物质进行处理,利用某些植物对重金属的吸收性,把土壤中的重金属由地下转向地上,使之与土壤分离。还可利用某些植物的固氮作用,改变土壤的养分组成,改善土壤的理化性质。澳大利亚通过对废弃地种草类型的研究,推荐建立豆科植物草场,使废弃地地表很快稳定,从而改变覆土的理化性质。
国内植物改良土壤也取得了明显成果,通过植物品种筛选,根据当地的气候和土壤条件,筛选出来的植物再经过实验室模拟实验、现场种植试验、经验类比等,最终确定植物种类。
微生物改良微生物的生命代谢活动能够减少土壤中有毒有害物质的浓度或者使有毒有害物质完全分解。微生物具有嗜重金属性,可以利用其对重金属污染的土壤进行处理,使之无害化。Shetty发现根瘤真菌可改变重金属离子在植物体内的运输方式,根据这一反应,可用它来选择污染土地上复垦树种。美国学者Pflegr等研究了VA菌根真菌与植物演替及多样性关系。用VA菌根真菌接种后,复垦地上的植被生长量增加。澳大利亚在菌根技术研究中,把筛选品种的研究提高到分子水平;匈牙利的Biro等也研究了根瘤菌在复垦中侵入的变化。国内毕银丽等人系统分析了煤矸石的基本理化性质,利用菌根真菌和根瘤菌对煤矸石山进行修复。
煤矿废弃地综合治理
土地复垦是煤矿废弃地生态修复中最有效的方法。煤矿废弃地土壤结构差,有机质与营养元素相对缺乏,植物难以生长,生态自然修复十分困难。20世纪50年代一些发达国家已经开始了科学复垦阶段,70年代后期发展成为多学科综合性课题。澳大利亚对煤矿废弃地的治理相当重视,其土地复垦管理工作主要由环境局负责,其复垦的技术在世界上也处于领先水平,复垦的工程设计将土地修复与废弃物对水环境的影响作为主要参照点,依托卫星遥感等高科技的指导与支持,通过计算机的辅助设计完成原有形态的恢复,采用效用--效率优化原则来设计复垦方案。法国对废弃地的土地复垦也有深入地研究,尤其是在露天煤矿的土地复垦方面。LaMartini煤矿所创建的土地复垦“脚坝”技术,成为露天煤矿土地复垦很值得借鉴的成功经验,对后期土地复垦和生态修复具有很重要的指导意义。在美国,煤矿废弃地的治理有相关的法令和法规强制执行,3S技术和其他新技术、新理念在生态修复中得到了广泛的应用。
新墨西哥州西北部Farminton的LaPlatamine煤矿,2001年矿区的生态修复首次采用“师法自然生态修复法”理念和技术。国外由于其人地矛盾不像我国那么突出,在复垦方面的研究重点集中在露天煤矿和矸石山,复垦地主要用于植树和草地或作为湿地加以保护,偏重于生态恢复,主要采取植被恢复和重建技术。我国在废弃地的生态修复方面较发达国家晚,20世纪50、60年代个别煤矿废弃地才开始土地复垦工作,主要采用填埋、剥离、覆土等工程措施来达到将废弃地改造成耕地的目的,实现矿区土地农业耕种的目标。20世纪80年代后,废弃地的治理才真正被重视起来,国务院1988年颁布了《土地复垦规定》,标志着我国土地复垦工作真正有了法制保障。现在在废弃地的生态修复方面,土地整理、土壤修复、生态重建、生态平衡等方面都开展了相应的研究工作。
经过近30a的研究实践,研究出了一系列的实用技术,如“剥、采、复三位一体”,“挖深填浅”,“降酸培肥”,“恢复区生态农业建设”以及与之配套的矿山土地生态恢复规划与设计技术。平朔露天矿区采煤废弃地复垦与生态重建的技术框架包括土地重塑、土壤重构和植被重建。其生态重建的效益分为三部分:减少破坏、清洁生产;初步建立生态系统雏形,包括排土场建设、地面整理、水土保持、土壤熟化、植树种草等;生态效益、经济效益和社会效益高度统一的生态系统动态平衡阶段。
植物生态修复技术范文5
关键词景观水体;修复;处理方法;
前言
近年来,随着社会的不断发展和人们生活条件的不断改善,景观水已经融入了人们的生活,日益关注以水景为主题的小区、园林、城镇等建设。然而,由于污染导致一些景观水的水质已开始发生变化,湖水正在变黑发臭,某些湖泊还出现了观赏鱼大量死亡的现象,水体的富营养化成为景观水体亟待解决的问题。
景观水体的水质维护主要是控制水体中COD、BOD、TN、TP等污染物的含量及藻类等的生长(使其不过度繁殖),保持水体的清澈、洁净,而景观水体的修复是针对已受污染的水体如何恢复正常功能。任何修复技术必须在可行性研究基础上进行选择,主要考虑的问题包括:技术的有效性;水环境被修复的程度;投资和成本,以及可能的替代方案的有效性与成本比较等[1]。
当前景观水体治理技术可归结为以下几种类型。
1.控制营养物质来源的技术
主要是控制外源性污染:对于工业废水和生活污水这样的点源,应排入城市污水处理系统,严禁排入景观水体;对初期雨水应适当进行处理后,再排入水体;严格控制景
观水体周围化肥农药使用量和使用时间;杜绝生活污水、垃圾进入水体,严禁在河堤、湖岸倾倒堆放垃圾;定期对水面漂浮的树枝败叶及杂物进行清理。只有从根本上控制了外源性污染,才能为内源性污染的治理提供可靠保证。
2.控制藻类的技术
2.1 机械除藻
利用捞藻船、吸藻泵等机械设备捕捞水面上的藻类,间接去除水体氮、磷营养盐。中科院水生生物研究所于2001~2002 年对滇池水华蓝藻进行机械清除,共清除蓝藻360.83t( 干重),相当于从水体中去除了氮37.33t、磷2.71t、有机质200.32t, 水体中的重金属也被部分去除。
2.2 杀菌消毒及除藻技术
为了抑制水中藻类的生长,可加入一定量的硫酸铜 (铜离子含量为1mg/L左右)。当水体滋生了菌类时可向水体中投加氧化剂,如次氯酸钠、液氯、漂白粉、臭氧、异噻唑啉酮等进行杀菌消毒。
药剂杀藻是一种快速见效的技术。昆明世博会期间, 为消除滇池草海蓝藻水华, 采取了一系列应急措施, 包括投加化学药剂杀藻, 基本控制了水华和恶臭,改善了水体景观。
3.生物控制技术
3.1水生生物修复法
水生生物修复法是利用生态系统食物链摄取原理和生物相生相克关系, 通过改变水体的生物群落结构来有效地回收和利用资源,取得水质的净化、资源化和景观效果等综合效益。
3.1.1 水生植物修复法
多种高等水生植物能够有效的吸收水中氮磷等污染物质,抑制藻类的繁殖。水生植物可分为挺水植物、浮叶植物、沉水植物和漂浮植物。南京莫愁湖通过种植莲藕,年产莲藕25万kg ,带出的氮有60多t ,磷达1t多,浮萍在1个月内能将污水中的磷去除90%。北京动物园水体通过种植荷花、水葫芦及芦苇等水生植物,明显提高了水体的透明度和溶解氧,抑制了藻类的生长繁殖,还能带来一定经济效益。利用水生高等植物组建人工复合植被在富营养化水体治理中具有独特优势, 但要注意防止大型植物的过量生长,应及时收割,避免其腐烂。
3.1.2 水生动物修复法
水生动物是以游离细菌、浮游藻类、有机碎屑等为食,通过营养链进行控制,能够在一定程度上调控景观水体的水质。水生动物包括浮游动物、游泳动物和底栖动物。通过定期对游泳动物和底栖动物进行打捞,可以防止其过量繁殖造成的内源污染,同时也将已转化成生物有机体的有机质和氮磷等营养盐从水体中彻底输出。武汉东湖富营养化水体中引入50g/m3的鲢或鳙,使微囊藻水华得到有效抑制。扬州海德公园人工湖、新城河等景观水体内放养了白鲶、螺蛳等能滤食浮游藻类和有机碎屑的水生动物, 用它们摄食水中浮游藻类, 同时还能分泌一些促絮凝物质,使湖水中悬浮物质絮凝,使景观水体透明度提高, 改善了公园内水体水质。
3.2微生物净化技术
景观水体中污染物高效降解菌很少, 补充有益微生物和促进其生长的营养剂可加速水体中污染物的降解,也有助于加快底泥中污染物的分解转化。
3.2.1 投菌法
采用投加菌种方法进行景观水体的生物修复近年来成为国内外研究的热点, 在日本、韩国、澳大利亚等应用较多。人工选育培养出的光合细菌、硝化细菌等复合高效微生物, 能够有效去除氮、磷营养元素和有机污染物, 抑制藻类生长, 增加水体溶解氧, 改善水质。目前较为成熟的投菌技术有美国CBS公司开发研制的CBS技术和日本琉球大学教授比嘉照夫先生开发EM技术。
3.2.2 生物激活法
生物激活法是通过向水体中投加生物促生剂来刺激土著微生物的迅速繁殖,增强水体的自净能力。主要有以下几种投加方式:投加微生物营养盐、投加电子受体与共代谢基质、投加表面活性剂。通过纯天然物质制成的生物激活剂Bio OxidatorTM(Bo),Nutra Complex TM(Nc)对上海植物园兰室和牡丹园湖水进行修复,结果表明,Bo和Nc对水体COD、BOD、TP、浊度等均有显著的去除效果,并可显著提高水中DO。
5.2.3 水生微生物修复技术
水生微生物修复技术包括生物接触氧化法、曝气生物滤池和膜生物反应器等,其中以生物接触氧化法和曝气生物滤池运用广泛。刘书宇[2]等以沸石和煤渣为主要基质,从土著微生物中筛选驯化优势菌群挂膜于基质内构建复合生态床修复黑龙江省太阳岛天鹅湖富营养化景观水体,结果表明:优势菌群使系统很好完成对氮的循环去除,且优势菌群强化系统离子交换去除率及消化去除率延程均显著提高。陆洪宇[3]采用A/O一体式悬浮曝气生物滤池处理苏州园林景观水, COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为56%左右、90%以上、40%左右和接近30%, 出水浊度低于2NTU。
4 生态控制技术
4.1生态稳定塘
稳定塘是经过人工适当修整,设围堤和防渗层的污水池塘,主要依靠自然净化功能使污水得到净化。何龙[4]采用生态砾石接触氧化/稳定塘处理微污染景观水,COD、浊度、TN、TP和蓝绿藻的去除率分别为56%~68%、80.6%左右、44.8%~48.3%、24.6%~31.4%和85%左右。稳定塘运行成本低,但占地面积大,处理周期长,适于附近有天然池塘可以利用的景观水体。此外,稳定塘内也可种植水生植物、放养水生动物以形成多级食物链,组成复合的生态系统。
4.2 “生态岛”修复法
生态岛法就是往景观水体中投入临时性的人工设施来改善、创造一个完整的生态系统,利用厌氧微生物、好氧微生物以及微小动物、植物等组成的生态系统将有机物进行强化分解,最终成为简单的含C、N、P 等无机物,达到净化水质的目的。目前植物浮岛技术已成功应用于滇池草海水域生态修复工程, 建设了植物浮岛生态区78亩, 用毛竹或水竹制成框架, 其底部用聚乙烯网兜住的围栏形成植物载体,其上种植匍匐茎草本植物如凤眼莲等,挺水植物主要为狭叶香蒲、芦苇及风车草等及藤本植物,具有植物根系密实、抗风浪能力强、净水作用明显、景观效果好、维护管理方便等特点。
4.3人工湿地处理系统
人工湿地是利用土壤填料-微生物-水生动植物复合生态系统进行物理、化学和生物的协同净化,通过过滤、吸附、沉淀、植物吸收和微生物分解实现对营养盐和有机物的去除。美国佛罗里达州大型浅水湖―Apopka湖,利用人工湿地去除湖中的悬浮物、氮、磷等,取得了很好的效果。经过29 个月的运行,主要污染物的去除率分别是:总悬浮物89%~99%,总磷30%~67%,总氮30%~52%[5-6]。TANNER等[7]在使用表面流人工湿地对新西兰北部放牧草地潜水径流处理中发现,占径流面积1%的人工湿地可有效降低径流水体的TN和TP。目前,我国的城市湿地已初具规模,有常德市西洞庭湖青山湖国家城市湿地公园等十数处。城市湿地作为城市稀有的自然落资源, 是城市绿地生态系统的重要组成部分,在提供水资源、调节气候、涵养水源、降低洪水危害、降解污染物、保护生物多样性等方面,发挥着重要作用。
4.4地下渗滤系统
地下渗滤系统主要由潜水泵、布水系统、渗滤池、收集管与草坪等组成。原水在渗滤池中通过砾石层的再分布,在土壤毛细作用下上升至植物根区,经过土壤的物理、化学作用和微生物的生化作用以及植物吸收利用后得到处理和净化。在微生物作用下, 有机污染物被吸附、降解,达到净化除臭的目的,通过表面植草来吸收降解后的营养物质如N、P等, 既满足了自身生长的需要,又去除了水中的污染物质。王绍春[8]等将该系统运用于苏州拙政园景观水,测试表明:出水浊度在4~10NTU之间,高锰酸盐去除率稳定在10%~35%,氨氮及正磷酸盐浓度下降,出水水质可达到园林景观水水质标准的B类。
4.5生物栅技术
生物栅技术是利用植物、微生物、水生动物和底栖动物等生态要素的协同作用来实现生态修复功能,在有限的空问内富集巨大的生物量,以达到快速、高效的处理效果[9]。杨清海[10]等设计的生物栅是一种不需要人工曝气的原位修复水体装置,生物栅的水生植物选用根系发达的黄花美人蕉(Canna indica),其发达的二级、三级根系与填料纤维交织在一起,起到固定植物、提供强大的生物附着载体以及为其他生态要素提供氧气的重要作用。用该装置处理上海市苏州河支流华东师范大学校园内丽娃河河水(富营养化水体),在HRT=72h时,TOC、COD、TN和TP的去除率分别为52.2%、57.6%、60.9%和82.4%。NH4+-N在HRT=24h时去除率为32.4%。
5.结论
物化方法净化景观水是目前常规的处理方法,但其前期投资费用相对较高,后期维护费用也较高,且能源消耗较大,并不能从源头上进行控制,是一种治标不治本的方式。且随着耐药性藻类的出现,需要频繁地变换化学药剂,同时药的投加量也会更大,处理费用也较高,且造成二次污染。生物、生态技术则是以生物学以及生态学理论为基础,改善水生生物的生存环境,优化水生生物群落,提高水生态系统的自净能力,维持水生态系统的稳定健康发展,是治理富营养化景观水体的有效途径。生态修复的方法作为一种治理景观水体的新技术,克服了物理、化学方法的不足,因此成为目前景观水处理的应用热点。
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植物生态修复技术范文6
关键词:垃圾填埋场;生态修复;耐受性;植物重建
中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:16749944(2013)08021204
1引言
垃圾填埋场是采用卫生填埋方式下的垃圾集中堆放场地,垃圾卫生填埋场因为建设和运行成本较低、管理要求适合中国国情、无害化程度较好等原因而在国内被广泛应用。但是城市卫生填埋场对环境有很大的潜在危害,例如大量土地被占用,管理不当导致破坏环境、土地和水质[1],导气不当引发爆炸事故影响居民生活,甚至造成人员伤亡。填埋场运行至设计库容后,应及时进行封场[2]。封场后进行生态修复和植被重建。生态恢复后垃圾填埋场所形成的植被层能美化周边环境,防止填埋气和恶臭扩散到大气中;防止雨水冲蚀土壤,利于收集导排地表径流[3],而且植被恢复所形成的小范围绿地生态系统,也能够有效净化空气区域环境、减少污染。良好的植被重建与恢复对保持公众对垃圾填埋处理方法的认同与支持具有重要意义,也利于树立大众和青少年的环保意识。在国外,为改善和美化填埋场及其周边环境,填埋场在封场及植被重建后,经过适当的技术和工程处理,可以作为农田、牧场、公园、林地甚至自然保护区等用地[4]。
2大通垃圾场封场概况
淮南市大通垃圾填埋场位于淮南市东部九大塌陷区内的北部,陈巷村西侧,九大路东50m处,总占地面积110000m2(约165亩)。根据《生活垃圾填埋场封场工程项目建设标准》(建标124-2010),本工程的封场规模为Ⅱ类。
本次淮南市大通老垃圾场封场工程的主要目标是彻底解决老垃圾场对周围的环境污染问题,减少老垃圾场渗滤液和填埋气体对周围环境的影响,同时把老垃圾场打造成为淮南市生态公园,作为市民休闲娱乐的公共场所。主要表现在以下几个方面。
2.1环境保护目标
通过渗滤液收集导排系统的建设,有效避免渗滤液的外排,削减进入项目区域内水系的污染物总量,从而保护水体水质及区域内生态环境;通过封场覆盖系统及场顶绿化,能够杜绝垃圾外露,增加项目区域内的绿地率;通过地表雨水径流导排系统的建设,有效导出垃圾场表层清洁雨水,并通过合理疏导,实现区域内水资源的充分利用。
2.2污染防治与减排目标
通过渗滤液处理系统的建设,使渗滤液处理至达到国家标准后再排放;通过填埋气体收集导排系统以及火炬燃烧系统的建设,使填埋气体燃烧后再进行排放。通过以上措施,生活垃圾、渗滤液以及填埋气体无害化处理率均达到100%。
2.3生态保护目标
通过生态恢复及景观改造工程,修复生态系统植被,丰富物种资源,建立一个生态系统稳定的生态绿洲,使得填埋场内水质改善,边坡稳定,动植物丰富。先期恢复完成后,可进行合理的开发和利用,作为具有教育意义的、个性鲜明的、崭新的主题性环保教育园,寓教于乐,普及环保知识,提升公众环保意识,改善周边地区社会经济发展的条件,提高社区群众生活水平,最大限度地保护区内生物多样性,使之免遭人为干扰和破坏,使得封场后的填埋场与城市总体规划适应,改善区域环境,提升城市政府用地整体景观形象。
3垃圾填埋场植物生态修复面临的主要
环境问题3.1气体污染
对填埋场填埋气回收利用价值及安全性评估十分必要。垃圾填埋场的填埋物会产生二氧化碳、甲烷、硫化氢等大量气体,并形成恶臭[5]。这些气体对环境和植物生长产生不同程度的影响:二氧化碳改变土壤酸性,影响植被生长;甲烷是一种易燃、易爆的气体,当含量达到5%~15%时就会引发爆炸[6],而且土壤中的甲烷会排挤氧气,导致植物根系缺氧,以致根系腐烂,影响植物生长。所以建立填埋场导排气系统能有效地减少土层中填埋气体的量,有利于植物的生长。
3.2土壤污染
在填埋场进行封场时,应考虑垃圾厌氧发酵后形成垃圾层塌落导致表面覆盖层开裂的情况,做好防护措施。生活垃圾的毒害性和难降解性使得其在填埋后很长一段时间都难以降解且极易产生有毒物质,这些物质长期残留在土壤,影响土壤肥力,改变土壤结构和性质,破坏了土壤的碳、氮有效循环,阻碍了植物根系的生长发育,并积累在植物体内。
3.3垃圾渗滤液
垃圾渗滤液是由于雨水及地表水等渗入填埋场,加上垃圾的化学降解和生物化学作用,产生的一种含有高浓度悬浮物和高浓度无机和有机成分的液体[7]。垃圾渗滤液含有大量的重金属、病毒、细菌等有毒物质且营养元素比例失调。覆盖和导流系统失效时,渗滤液随雨水溢出,严重影响植物的生长,给生态恢复带来很大困难,在进行植物修复前,渗滤液收集导排系统的建设非常必要。
3.4其他污染
垃圾填埋后开始发酵,会产生较高的地温,对填埋场的复垦及植被生长产生高温危害,阻碍植被重建。高温容易导致植物烧根,不利植物生长。另外,填埋场还能引起一系列的鼠害、虫害以及其他伤害,破坏被重建的效率和进程[8]。
2013年8月绿色科技第8期
吴东彪,等:淮南市大通老垃圾填埋场植物生态修复研究环境与安全
4垃圾填埋场植物生态修复机理
4.1生态修复技术的概念
生态修复技术是根据通过一定的生物、生态以及工程的技术,根据生态学原理,人为地切断和改变生态系统退化的主导因子,使生态系统的结构、功能和潜力尽快恢复到正常乃至更高的水平[9~11]。
植物修复技术作为生态恢复技术的重要手段,是一种环境友好的污染治理技术,是从生态学原理角度来解决污染问题,对实现人与自然和谐发展具有重要的实践意义[12]。用植被进行修复,是从与自然接触界面角度,构建环境友好型垃圾填埋场,使得封场表层成为绿色的会呼吸的生态皮,可以与自然友好呼吸传递信息,有效地避免鼠蝇有害生物富集。
4.2垃圾填埋场生态修复过程中应注重的生态学原理
4.2.1整体性原理
整体性原理指的是,系统是由若干要素组成的具有一定新功能的有机整体,各个作为系统子单元的要素一旦组成系统整体,就具有独立要素所不具有的性质和功能。城市老垃圾填埋场封场生态恢复研究作为一个整体的生态系统,应该从整体观出发,统筹兼顾,协调当前与长远、局部与整体、开发利用和污染治理之间的和谐关系。
4.2.2生态位原理
在城市老垃圾填埋场封场生态恢复过程中,应组建乔、灌、草多个种群组成的生物群落,在生态恢复中要避免引进相同的生态位物种,尽可能使生态位相同的物种错开,合理安排生态系统中物种及其位置,避免种群间的直接竞争,保证群落稳定[13]。
4.2.3食物链原理
食物链是物质循环和能量流动的重要途径。随着城市老垃圾填埋场封场生态系统的不断恢复,物质循环和能量流动会更加畅通。为防止覆土层招鼠类等有害动物的破坏,可以选择种植适宜植物,起到抑制效果,如牛蒡子、接骨木、十大功劳等。环境的改善可为蛇类等爬行动物提供生存地,也可为鸟类等飞行动物提供栖息场所。
4.2.4物种相互作用原理
在城市老垃圾填埋场封场生态恢复的物种配置上要遵循个体竞争理论,使生态系统各物种达到互惠共生,系统内部有机体大大减少物质和能量损耗,减小风险,获得最大的整体功能效益。
4.2.5物种多样性原理
复杂的生态系统是最稳定的,其主要特征就是食物网纵横交织,生物组成种类繁多而均衡。生物多样性丰富,其抗外界干扰能力也越强,在城市老垃圾填埋场封场恢复和重建中,必须考虑物种多样性的因素,所采用的生物配置必须在立地条件的基础上,利用本地物种与外地种相结合,木本与草本植物相结合的方法,在不同地点给予不同配置。
4.2.6生物演替假说
根据植被演替理论,植被的正向演替是通过生态系统反馈能力、抵抗力和恢复力实现。填埋场生态恢复,最有效的群落演替是顺应生态系统演替发展规律进行的,经过一系列的阶段,从先锋群落达到中生性顶极群落[14]。
4.2.7最小风险与最大效益原理
认真研究填埋区生境状况,综合分析论证,将城市老垃圾填埋场封场生态恢复工程风险降到最小。同时,应该要考虑生态恢复的经济效益和收益周期,以求保持最小风险并获最大效益,实现生态效益、经济效益和社会效益的统一。
4.2.8环境容量总体可控原理
在区域环境容量总体指标要求下,最大程度降低因垃圾填埋场未封场而造成的环境污染,控制污染物的不利影响,以防危害区域大气、地表水(地下水)、土壤和生态系统的质量和平衡。
5垃圾填埋场植物修复的实施
从成功的案例中总结出植被恢复的主要方法为直接植被法和覆土植被法,所要解决的问题主要是物理条件、土壤的毒性、营养条件、合适物种。在自然和人工条件的介入下,填埋场封场后,会发生一种类似于次生生态演替的过程,其过程通常是:适应性物种进入—土壤肥力缓慢累积—结构缓慢改善—毒性缓慢下降—新物种进驻—新的环境条件改变—群落驻扎—填埋场生态环境改善—其他用途[13]。
5.1最终覆土层厚度的确定
填埋场因不同的开发目的而要求相对的植被类型,而不同的植被类型要求基质厚度也不一样。目前在垃圾填埋场封场设计规范中,只是提出基本封场的表层土的厚度。进行植物修复前,先确定最终覆土层厚度,然后进行植物的选种和栽种。Ettala[15]指出,根据所种植的不同植被类型决定覆土层的厚度将填埋场的建设费用大大降低。Gilman等[16]认为,草本植物需要基质厚度为60cm左右,而树木则需要90cm以上。
本次淮南市大通老垃圾填埋场最终覆土层平均土层厚60cm,部分区域达90cm,下部是土工合成材料作为隔水层。
5.2土壤营养状况测定及立地条件改造
选种植物前先测定覆土层土壤营养状况。测定指标主要包括营养物水平、电导率、土壤容重和有机物含量等。根据测定决定要添加的肥料、石灰及有机物的量。最终覆土层土壤的理化性质是妨碍填埋场植被恢复的重要因素之一。
由于该填埋场是简易填埋并经过多次扩容,填埋场堆积形体很不规则,所以需要对场地进行平整,平整需根据地形地势特点,要求便于导气管铺设,有利于排水和水土保持,保证堆体稳定,平整后形体简单,便于覆盖层的铺设并考虑一定的景观要求。同时,堆体改造要考虑土地再利用的可能性。
大通垃圾填埋场封场后成山体状,通过改造和平整,挖沟修筑成台田地形,增大了散热表面积,边坡坡度1∶3,从现状地表往上每隔一阶设置宽为2m的马道,山顶坡度不低于5%,改造后适于进行植被重建。
5.3耐性树种的筛选
植物在垃圾填埋场上生长面临着复杂的环境压力,因此,树种的选择尤为关键。浅根系草本植物能够在填埋气体较多的地方生长,因为最终覆土层下的表层中填埋气体的浓度相对较低[17]。填埋场最终覆土层通常处于干旱的状态[18],选择对填埋气具有耐性且能抗旱的植物就显得非常重要,而不是仅选用浅根系的物种,因为这些植物对干旱环境往往非常敏感[19]。因此,应考虑用不同类型植物(如乔—灌—草)的组合以达到最佳的复垦效果[20]。此外,选择耐性树种时还应考虑复垦后的填埋场用途、所填埋的固体废弃物的种类等方面特性等。
5.4植被重建
植被重建在选种时应根据垃圾填埋场具体情况进行分析,区划不同区块,根据立地条件,选种适应性强的耐受植物进行试种。
本次针对淮南市大通老垃圾填埋场植被重建,在选择植物时遵循以下几个原则:选择生长快、适应性强、抗逆性好、成活率高的植物;选择具有改良土壤能力的固氮植物;尽量选择当地优良的乡土树种和先锋树种;选择树种时要考虑其经济价值和树种的多功能效益,最主要的是要抗旱、耐湿、耐贫瘠、抗污染、抗病虫害等。
植被重建模式的核心是“分阶段种植”。在现有植物基础上,优先选择乡土树种,根据植物各自的生长习性与条件,进行分期建设,以遵循“前期改良、中期成长、后期稳定”的建设思路,促进垃圾填埋场恢复区的覆绿与美化。
5.4.1恢复初期
主要采用草本植物,因为草本植物抗性较强、适应性较强,根系发达,对土壤有一定的改良作用,能为乔灌木以及其他植物的生长创造条件,并且能够改变填埋场封场后整体的景观[21]。首先选用豆科植物进行大面积绿化种植,豆科植物本身能改良土壤,并创造良好的土壤条件(天子岭);然后,引入次生演替较快的且适应能力很强的先锋树种,改善单一的草本植物景观,并且能够加速改良土壤,通过吸收和蒸腾作用截流雨水,改善区域小环境,为其他植物生长创造良好条件。
植物群落构建模式为:刺槐+枸树+紫穗槐+红叶石楠+四季青+牛蒡子+鸡眼草+羊茅。
5.4.2恢复中期
根据地区立地条件状况,选择树型小、浅根系、耐涝、不易发生病虫危害,对老鼠、蚊蝇等有抑制性的的植物,并且按照各个功能区划和绿化带设计,进行批量化园林绿化种植,达到绿化美化环境的作用。
植物群落模式为:湿地松+柳杉+臭椿+接骨木+夹竹桃+毛竹+紫叶小檗+酢浆草。
5.4.3恢复后期
依据园林绿化和谐对称的美学原理,建设层次丰富、高低错落、疏密有间的人工植物群落,形成四季常绿、三季有花、色彩丰富的绿地景观。经过艺术加工构图,使得多姿多彩的植物创造出幽邃旷阔的各色意境,形成别具风格的园林景色。
植物群落模式:海棠+珊瑚朴+女贞+十大功劳+黄连木+鸢尾+苜蓿+羊茅。
6城市老垃圾填埋场封场生态恢复效益
分析6.1生态效益
项目实施后,垃圾填埋区不良的环境将得到根本改变,生态系统将得以重构,并成为城市的“绿肺”,变成淮南最优美宜人的城市环保主题公园。
现状区域城市绿化覆盖率30%,通过本项目实施,将提高到32%;区域城市人均公共绿地面积现状为18.7m2,通过本项目实施,将提高到20m2。通过大范围的植绿增绿,可节约能源,吸收大气中二氧化碳,改善大气和水源质量,减少洪水径流,减弱噪声,遏制土地沙化,减少浮尘天气,改善空气质量。植物以其庞大的树冠和多毛的枝叶可以减缓风速,使空气中的粉尘滞留在枝叶上,下雨时随雨水流到地面,起到防风、固沙、防尘作用,使空气变得清新。据初步测定,每亩树林地一年可滞留粉尘6t左右,恢复区植被森林可以年滞尘990t。由于植物具有蒸腾吸热和减少太阳辐射的作用,一般可以使治理后的塌陷区室外温度比市中心区降低1℃~4℃,空气中的相对湿度会增加5%~12%,降低热辐射强度,降低老城区“热岛效应”,成为淮南市“绿色天然空调”。
6.2经济效益
通过对填埋场环境综合治理与生态修复,可以盘活城市“瘫痪”土地,重新焕发生机,让花卉、林木种苗业也得到大发展,淮南有条件跨入安徽省重要花卉城市。城市森林建设的林副产品可带来直接经济效益,并且可为旅游资源的开发带来可观的经济收益,城市森林建设可促进地方经济和社区发展,增强城市和周边地区经济活力。
6.3社会效益
环境与经济是统一的,良好的环境可以促进经济的发展。项目区域综合治理后,生态环境得到了极大的改善,居民生活环境更加美好,身体健康状况得到改善,为淮南市人民的生活创造更好的条件。通过植物生态修复,减少因环境对农业造成的损失,减少发病率,从而降低医疗保健费用,同时创造良好的投资环境,带动旅游业等第三产业的发展,为淮南市GDP的增长作出贡献,推动了淮南市社会精神文明进步和满足人们全面发展的要求。建成的生态公园及绿地,可以提高城市形象,改善城市投资环境,吸引外来投资,城市将步入良性可持续发展阶段。
7结论
(1)垃圾填埋场的植被重建影响因素主要包括填埋气体、最终覆土层厚度、覆土层土壤特性、渗滤液和植物种类等几个方面。从植物生长角度看:需要注重适宜各种植物生长的土壤基底条件,诸如厚度、土壤养分含量的关系等;从封场角度看,需要最少的覆土厚度和快速沥水条件。
(2)一般填满场的生态恢复是在填埋场最终封场后进行的,如果能够在封场工程设计和施工时兼顾生态修复及植被重建工作,结合垃圾填埋场的实际情况,选择合适的修复方法和植被类别,将有利于加快填埋场的生态恢复和植被重建过程,达到生态修复的预期效果,同时也大大降低后续维护成本。
(3)植物修复对土壤的肥力和水体的水质、气候、湿度、盐度、酸碱度等条件有一定的要求和条件。植物修复过程,致使环境的pH值、Eh、溶解氧、微生物等组成一个有异于非根际的特殊环境,这种环境具有较高水平的微生物活性、多样性与生物量,有效改善区域环境质量。
(4)植物的生态修复过程中关键是植被的选择,首先应采用当地生长快、适应性强、抗逆性强的乡土植物。如本文所选植物牛蒡子、接骨木、十大功劳等都具有抑制鼠患的作用;柳杉、臭椿能吸收二氧化硫;刺槐、女贞能吸收氟化氢;夹竹桃能吸收氯气等。其次,尽量使用乡土植物。乡土植物更能适应当地环境,风险小,而且种植和维护成本低,本项目在植物选种时控制本土植物比例在80%以上,适当选取外来种,构建复合立体的乔—灌—草群落结构。在生态修复和植物构建时,关键要筛选出超富集植物,因为超富集植物根系能够分泌营养物质来活化微生物以降解污染物,并能吸收转化污染产物。在选择外来植物的时候,要严格注意防范外来植物入侵,以免引起当地生态环境破坏。
(5)植物修复技术是一种实用而较为廉价的绿色治理技术,可用于大面积的污染治理,具有较高的环境美学价值,既可消除环境中的污染物,又能美化生活环境,清洁并储存可利用的太阳能,易于社会所接受,具有明显的生态效益、经济效益和社会效益。参考文献:
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