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植物生態修復技術范文1
關鍵詞:污染土壤;生態修復;重金屬污染;有機物污染
土壤是人類賴以生存的物質基礎,是人類不可缺少、不可再生的自然資源[1]。隨著石油、城市垃圾、工業廢物、農藥、化肥的不斷滲入,我國的土壤污染問題日趨嚴重,已嚴重威脅著人類的生存環境和農業的可持續發展,成為繼水污染、大氣污染、噪聲污染和固體廢物污染后備受社會廣泛關注的污染問題之一。據不完全統計,目前我國受各種污染物污染的耕地有1 200多萬hm2,約占全國耕地總面積的10%,嚴重威脅著人類的生命健康。
加強土壤肥力的培育,防治土壤污染,實施污染土壤的清潔顯得十分必要。近年來,土壤污染的生態修復技術在國內外已成為十分活躍的研究熱點。與傳統的物理修復和化學修復相比,生態修復具有高效、無二次污染與操作簡便等特點,逐漸被大家所認識[2]。本文對污染土壤的生態修復技術研究作一綜合介紹,以期為致力于這方面研究的科學工作者提供有益的參考。
1 污染土壤生態修復基本原理
生態修復(Ecological remediation)是指在生態學原理指導下,以廣義的生物修復(包括微生物修復、植物修復、動物修復和酶學修復)為基礎,結合各種物理修復、化學修復以及工程技術措施,通過優化組合和技術再造,使之達到最佳效果和最低耗費的一種綜合的修復污染環境的方法。也就是說,生態修復是根據生態學原理,利用特異生物(如修復植物或專性降解微生物等)對環境污染物的代謝過程,并借助物理修復與化學修復以及工程技術的某些措施加以強化或條件優化,使污染環境得以修復的綜合性環境污染治理技術[3]。
2 污染土壤生態修復研究內容
2.1 重金屬污染土壤生態修復研究
重金屬污染土壤生態修復研究多以植物為核心。主要包括修復植物篩選與合理搭配、修復機理和根際圈效應以及修復強化措施與應用。有關超積累植物篩選的研究經歷了從對Ni、Cu、Zn 和Mn的超積累植物的篩選[4],到近年來對Cd、Pb和As等重金屬超積累植物的篩選[5]的過程。
近年來,對重金屬污染土壤生態修復的研究已由對單一重金屬污染的修復研究轉移到對多種重金屬復合污染的修復研究,包括對一些已經發現的單一重金屬超積累植物,檢驗其是否具有對多種重金屬污染的修復作用。為了解決土壤重金屬復合污染的問題,許多學者還就多種單一重金屬污染超積累植物的合理搭配進行了研究與探索。
隨著植物生理生態學和分子生物學以及各種微觀技術的發展,植物超積累機理的研究在不斷深入。有研究發現,植物根系分泌物特別是有機酸能通過螯合作用或酸化根際環境促進土壤重金屬的溶解和根系的吸收,這可能與植物體內某些專一性運輸蛋白的特殊作用有關。也有研究表明,超積累植物對重金屬有較強的耐性,它對重金屬的富集可能與一些轉運蛋白有關,如轉運蛋白基因ZnT-1對Zn轉運。目前已有成功從植物體內分離出與超積累及耐性相關的一些轉運蛋白基因的報道[6]。
近年來,利用轉基因植物修復重金屬污染土壤的研究也取得一定的進展。Banuelos[7]等在田間試驗條件下,研究了轉基因植物印度芥菜對Se富集的能力,結果表明,與野生型印度芥菜相比,轉基因型印度芥菜的富集能力幾乎提高了近1倍。
除以上外,一些學者還開展了通過施加各種添加劑來提高植物對重金屬污染土壤修復效果的研究。如施加EDTA、EDDS、有機酸等[8-9]后能明顯提高植物的修復效果,但這些研究存在一定的缺陷,即易對環境產生不良影響。此外,利用微生物促進植物對某一或某幾種重金屬富集的研究報道也較多,如叢枝菌根真菌促進植物對Zn、Cd、Pb或As的富集作用。
重金屬污染土壤生態修復研究較多但研究得不夠深入,目前仍有一些機理不完全清楚,生態修復的方法操作和應用還不成熟。因此,加強重金屬污染土壤的生態修復機理、實用技術及多學科交叉研究是今后研究的重點。
2.2 有機物污染土壤生態修復研究
有機物污染土壤生態修復研究主要是圍繞微生物修復作用展開的,這方面的研究內容大致包括高效降解微生物篩選和合理搭配、生物修復的化學強化和生物化學強化、生物修復的物理強化和物理化學強化、生物修復的電化學強化、生物修復的酶學強化以及植物與微生物的聯合修復等。目前,有關有機物污染土壤生態修復的研究主要集中在對高效降解微生物的篩選、分離、鑒定等方面[10]。
3 污染土壤生態修復技術特點
目前,盡管污染土壤的物理修復、化學修復以及工程修復技術已取得一定進展并出現了一些實用技術,但往往會破壞污染土壤的理化性質,甚至會造成對環境的二次污染,對于污染面積巨大且污染程度較輕的土壤基本上難以應用。重金屬等無機污染的植物修復和有機污染的生物修復雖克服了這些缺點,但由于這些技術本身所固有的一些應用條件的限制,在修復實踐中也難以推廣,大多只是處于試驗階段或是基礎研究階段。
與傳統的物理和化學修復技術相比,污染土壤生態修復技術具有以下優點:(1)土壤的物理、化學和生物學特性基本保持不變,一般不破壞植物生長所需要的土壤環境;(2)實現有機污染物的礦化;(3)處理形式多樣,可根據條件分別采用原位和異位修復方式;(4)處理成本低;(5)應用范圍廣泛,可處理不同類型、不同程度的污染土壤。
4 污染土壤生態修復研究前景
綜上所述,生態修復研究雖然有較多的報道,但目前仍處于基礎性研究階段,仍有一些修復機理不完全清楚,修復的實踐應用和操作方法還不夠成熟。因此,污染土壤的生態修復機理研究將是污染土壤生態修復研究的一個重點。
從生態學的角度看,污染土壤生態修復研究的核心內容仍然是超積累植物和高效降解微生物的篩選及合理搭配、修復機理的探索和基于植物與微生物聯合修復的根際圈效應、以廣義生物修復為核心的聯合修復以及修復強化措施的研究。其應用不可避免地要利用分子生物學方法和農業高新技術,因此環境科學與生物學、農學的交叉融合必將成為污染土壤生態修復的一種重要研究方法。從這種意義上來看,生態修復將成為解決污染土壤的根本手段。如何綜合運用環境科學、生物學和農學等多學科原理,研究既實用又造價低廉的污染土壤生態修復實用技術,將是污染土壤生態修復研究的另一個重點。
參考文獻
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植物生態修復技術范文2
關鍵詞:園林景觀;生態園林;生態修復
中圖分類號:TU986.2文獻標識碼:A文章編號:16749944(2013)04009802
1引言
簡單的園林綠化不能算生態修復,但以生態學理論和生態修復技術為指導的綠化可使受損城市生態系統向著良性化的方向發展,達到最終修復城市子生態系統結構和功能的目的,因此該類園林綠化則屬于生態修復的范疇。在方案設計階段,設計師需要重點考慮生態修復的可行性,使設計出的方案在符合美學原理的前提下力爭達到生態修復的目標。
2生態修復的內涵與外延
生態修復是指利用生態系統的自我恢復能力,輔以人工措施,使遭到破壞的生態系統逐步恢復原貌或向良性方向發展的技術集成。其目標是實現生態系統功能的恢復和合理結構的構建,內容包括:實現生態系統的地表基底穩定性,保證生態系統的進展演替與發展;恢復植被和土壤,保證一定的植被覆蓋率和土壤肥力;增加生物多樣性,提高生態系統的生產力和自我維持能力;減少或控制環境污染;增加視覺和美學享受等。生態修復屬于恢復生態學應用技術的范疇,該范疇內容包括退化生態系統的修復與重建;生態系統結構與功能的優化配置與重構及其調控;物種與生物多樣性的恢復與維持;生態工程設計與實施;環境規劃與景觀生態規劃;典型退化生態系統恢復的優化等(彭少麟,2007)。涉及的相關概念如生態恢復、生態重建、生態改建、生態改良等,雖然在命名上有所區別,但都具有“恢復和發展”的內涵,即讓受到干擾或者損害的系統恢復后能實現可持續發展。
3生態修復的基本原理
園林綠化人工再建了第二自然,需要用生態恢復的理念做設計,用生態學修復的技術去實施。恢復生態學的基本原理包括限制因子原理、生態系統的結構理論、生態適宜性原理、生態位理論、群落演替理論、生物多樣性原理和斑塊-廊道-基底理論等(任海等,2001),它們對園林設計及施工具有指導作用。限制因子原理要求在設計中需要找出生態系統恢復的關鍵因子;生態系統的結構理論要求設計的物種結構能充分利用時空資源,并具備自我維持能力或降低人工維護頻度;生態適宜性原理表明多使用鄉土植物,并在充分了解植物生態學特性的前提下做種植設計;生態位理論指導植物的搭配,合理安排其在生態系統中的位置與尺度;群落演替理論表明園林綠化可縮短生態恢復時間,但對極端退化的生態系統恢復時,演替理論不適用,只具有指導意義;生物多樣性原理要求適當增大物種多樣性可使恢復的生態系統穩定性更高;斑塊-廊道-基底理論指導景觀層次的規劃,考慮在生境破碎化的場地中,合理利用空間。
4生態修復與風景園林
城市生態系統是個規模大、關系復雜的動態生態系統,它既有自然的組成要素,又有高度人工化的組成要素。城市綠地在改善環境質量、維護城市生態平衡、保持水土、美化景觀等方面起著十分重要的作用,喬灌木藤草植物合理地配置在一個群落中,形成復合層次和優美季相景觀,具有不同生態特性的植物各得其所,構成一個穩定的群落。由于城市建設造成的人工棄土、土地,改變了地表徑流,導致水土流失加劇,大量泥沙及生活垃圾淤積河道,阻塞排水管道,使水土資源遭到破壞。因此,生態修復集成技術可以在方案設計時重點考慮并在園林工程中實施,最終使得城市生態系統向良性方向發展。
4.1園林種植設計
在特定的城市生態環境條件下,應將保持水土、抗污吸塵、耐貧瘠、抗病蟲害、耐粗放管理、根系發達等作為植物選擇的標準。植物的合理配置不但可增加城市建筑藝術效果,豐富城市景觀,更能減輕暴雨沖蝕和水土流失,從而改善城市人居環境。在城市園林綠化中,應充分考慮植物的生態位特征,利用不同植物在空間、時間和營養生態位上的分異來配置植物,避免種間直接競爭,形成結構合理、種群穩定的復層群結構,以利種間互相補充,既充分利用水土資源,又能形成優美的景觀。
4.2園林工程與生態修復
在土方工程、給排水工程、水景工程、園路工程中應結合種植工程,利用園林植物的防護作用實現生態修復。
園林排水:園林綠地的排水,一般主要靠地面及明渠排水,結合道路、地形可做成淺溝式排水渠,溝內生長植物,起到減緩徑流速度及防止水流沖刷的作用。解決由地表沖蝕措施有:①從豎向設計角度考慮。種植采用鋪地植物護坡;②使用工程措施。設置谷坊和擋水石,并與植物搭配消減沖刷力(孟兆禎,2003)。
水景護坡:園林中開辟水面要求有穩定的湖岸,在水體邊緣必須建造駁岸和護坡,其中植物護坡措施包括防護林、植草和生物-工程綜合措施,通常采用深根性和淺根性樹種結合的喬灌木混交林。坡面植草可提高坡面抗蝕能力,減小徑流速度,增加入滲,防止面蝕和細溝侵蝕,也有助于防止塊體運動。生物-工程綜合措施,即在工程措施間隙或表面種植植被,以增強其強度,如混凝土構件間隙空格種草,與土工材料配合植草及綠色混凝土模塊等。
園路鋪裝:園路按路面材料不同分為:整體路面、塊料路面、碎料路面、簡易路面等。園路的設計在滿足造園藝術要求的前提下盡量利用原地形,以保證路基的穩定,減少土方量及水土流失量;路面應有3%~8%的縱坡和1.5%~3%的橫坡。采用生態鋪裝路面可提高水土流失防治效果,常見種類有透水瀝青、透水水泥混凝土、生態透水磚和其他特殊透水材料。新建的居住區中,使用最多的鋪裝材料是石材,占使用頻率的44%,礫石及磚的比例分別占使用頻率的18%、20%(黃玲,2009)。
5園林生態修復發展趨勢
城市的擴張與人口的激增致使城市居住環境面臨很大壓力,建設宜居城市、宜居社區勢在必行。城市園林綠化屬于植被恢復的范疇,而植被恢復又是生態修復的常用技術,因此,依據生態修復的理念和生態學的理論指導建設城市園林成為當下宜居城市環境建設的首選之路。國內外的生態修復多針對土壤修復、污染水體修復、防護邊坡綠化、小流域水土保持修復等方面的研究,針對園林綠化的生態修復技術研究、園林生態工程設計研究等相對薄弱。以生態修復的理念和基本原理指引設計方案的形成,并以修復城市生態系統要素為導向,園林施工必將成為增加園林企業技術含量的重要砝碼。未來園林生態修復技術重點發展方向有:特殊生境條件下的園林植物景觀的構建、人與自然和諧相處的功能性景觀的營造、植物景觀設計的中遠期預測與養護細則和住區小環境的尺度化營造方法等。參考文獻:
[1]黃玲.城市居住區鋪裝藝術調查與研究[J].山東林業科技,2009(4):67~69.
[2]彭少麟.恢復生態學[M].北京:氣象出版社,2007,10.
植物生態修復技術范文3
【關鍵詞】環境生物技術;生物修復技術;水產養殖廢水
1 生物修復技術的基本概念及其原理
生物修復又稱生物改良,是指利用生物的生命代謝活動,來減少污染環境中的有毒有害物的濃度或使其無害化,從而使污染了的環境能夠部分或完全地恢復到原初狀態的過程。
生物修復根據所利用的生物,可以分為植物修復、動物修復、生態修復、微生物修復四類。根據被修復的污染環境,可以分為土壤生物修復、水體生物修復和大氣生物修復。而由于生物修復的實施方法不同,又分為原位生物修復和異位生物修復。
1.1 生物修復的基本原理
生物修復技術是通過生物的降解和轉化,將有機污染物轉化為無害的小分子化合物和二氧化碳與水。利用生物對環境污染物的吸收、代謝及降解等功能,對環境中污染物的降解起催化作用,加速去除環境中的污染物。
1.2 生物修復技術的特點
生物修復技術具有投資費用低,對環境影響小,使用效果好,使用區域范圍廣,使用面積大等特點,而且能同時處理受污染的土壤和地下水。在土壤修復中還可以去除環境中的重金屬和放射性核素。但其也存在局限性,生物不能降解進入環境中的所有污染物,并且受外部環境的影響較大。
2 生物修復技術在水產養殖廢水中的應用
氨氮是水產養殖的最主要危害,但傳統的加注新水、曝氣、漂白粉或臭氧氧化、使用斜發沸石進行離子交換等方法脫氮效果并不理想[2]。而活性污泥法、生物膜法和穩定塘法等生物處理法存在或伴有污泥產生、反應啟動慢、出水水質不穩定等問題。隨著生物技術的發展,生物修復技術在水體氨氮污染的處理上被廣泛應用。微生物修復技術在水產養殖中主要應用于養殖環境的原位修復中,主要處理底泥的有機污染和水體的富營養化問題。
2.1 生物在水產養殖環境生物修復中的作用機制
水產養殖生態環境中的有益微生物(凈水微生物)在池塘連續養殖情況下,能清除因池塘長時間養殖水域底部積累的大量殘余飼料、排泄物、動植物殘體以及有害氣體(氨、 硫化氫等),使之最終分解為CO2、碳酸鹽、硫酸鹽等物質,起到凈化水質的作用。并且能為環境中的單細胞藻類為主的浮游植物提供營養物質,促進藻類等浮游植物的繁殖。這些藻類為主的浮游植物的光合作用,又為池塘內底棲動物、水產養殖動物的呼吸和有機物的分解提供氧氣,從而形成一個良性的生態循環,有利于水產養殖動物的迅速生長。同時有益微生物的大量繁殖,在池內形成優勢種,可抑制病原微生物的繁殖,減少養殖動物的疾病發生。
2.2 生物對養殖環境的生物修復
2.2.1 微生物對養殖水體氨氮污染的修復
在一般污水處理系統中,硝化細菌的含量很低。因此,研究開發硝化細菌的快速富集培養技術,提高硝化細菌的產率,對氨氮污染水體處理具有重要作用。
現實中,硝化過程主要由自養菌完成,但異養菌也可以參與硝化;氨氧化在有氧條件下可以進行,在厭氧條件下也可以發生。胡寶蘭、鄭平在Anammox (厭氧氨氧化Anaerobic Ammonia Oxidafion)反應器中分離了6株好氧氨氧化菌,它們不僅具有好氧氨氧化菌的典型特征,而且將其置于厭氧條件下培養也有厭氧氨氧化能力。Robertson和Van Neil分離的Psendomonasspp1、Alcaligenes faecalis和Thiosphaerapantotropha菌株,既表現為好氧反硝化,同時也具有異養硝化能力,因此,Robertson提出了好氧反硝化和異養硝化的工作模型,直接把氨轉化為最終的氣態產物。光合細菌在養殖水體氨氮污染生物修復中的應用非常廣泛[5]。此外,應用屬于放線菌的諾卡氏菌屬、浮游植物的大型綠藻、席藻、螺旋藻和小球藻以及大型水生植物的伊樂藻、輪葉黑藻去除養殖水體氨氮的研究也有不少報道。
2.2.2 水生植物對養殖水體氨氮污染的修復
水生植物修復是生物方法和生態方法中的通用技術。水生植物按生態類型,可分為沉水植物、飄浮植物、浮葉植物、挺水植物。利用特定技術,還可以將浮游藻類、陸生植物應用于養殖水體修復中。目前國內外學者對植物修復富營養化水體進行了諸多研究,并取得了一定的成就,篩選出了一些優勢種。植物系統對養殖水體的凈化作用,主要是通過植物的吸收作用,根區微生物的降解作用,植物的吸附、過濾和沉淀作用,植物抑制藻類生長的作用以及作為生態系統的生產者來調節其他生物種類和數量的作用來完成的。其具有以下優勢:凈化所需的能源由光合作用提供;許多植物具有美學價值,能改善景觀生態環境;植物可被收割和利用,創造新的價值;能固定土壤或底泥中的水分,防止污染源進一步擴散;為降解微生物提供了良好的棲息場所,有利于微生物的生存。水生植物龐大的根系為細菌提供多樣性的生境,植物可輸送氧氣至根區,有利于微生物的好氧呼吸。目前,國內外應用較多的水生植物修復技術主要有人工濕地處理技術、生態浮床技術等。
2.2.3 水生動物修復技術
國內外許多學者和研究人員作了大量的研究工作,探討水生動物對水體中有機污染物和無機污染物的吸收和利用。研究認為,在水體富營養化的防治過程中,除了考慮對藻類等浮游植物進行防治,對浮游動物的防治也不能忽視。防治浮游動物繁盛最有效的方法是放養鳙魚,而鰱魚的放養通常是為了消除浮游植物。鰱鳙的放養量以及如何搭配亦值得研究。鰱鳙混養時,鰱魚大量攝取浮游植物,從而抑制了以浮游植物為食的浮游動物的生長和繁殖;如果鳙魚的數量放養過多,鳙魚就得不到足夠的食物,生物量受到抑制,放養太少,不能充分利用餌料而影響其產量。合理搭配鰱鳙的放養數量,可充分利用天然餌料,從而減少浮游植物和浮游動物的數量,這樣既可治理水體的富營養化,又可提高經濟效益,是一項非常值得研究的生物修復技術。武漢東湖的圍隔試驗證明了鏈魚和鳙魚能有效控制藍藻水華,并指出當放養的鰱魚和鳙魚的有效生物量達到46~50 g/m2時,可有效地抑制水華的發生。
3 生物修復技術的應用前景
生物技術在環境保護中已獲得廣泛的應用,并取得了顯著成效。隨著經濟的騰飛、人口的膨脹、資源的短缺、環境狀況的惡化以及人類環保意識的增強,生物技術的環境保護功能顯得越來越重要,其明顯的經濟效益、環境效益和社會效益引起科技界和企業界的極大關注,呈現良好的發展趨勢。
參考文獻:
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植物生態修復技術范文4
有機質改良土壤
有機質改良是通過施加有機肥、氮磷鉀肥等改善土壤質地。實驗證明,施用礦質肥料能有效地提高人工林的生產力。生物活性和惰性有機肥都可以作為陰陽離子的有效吸附劑,提高土壤的緩沖能力,降低土壤中有害鹽類的濃度,有些有機質還可以螯合或絡合部分重金屬離子,提高土壤肥力及保水能力。Blaga等通過對露天采礦地的理化性質、礦質元素、生物特性分析,提出了施肥類型及其比例。美國Schoenholtz等認為有機肥改良能提供更加穩定的N源。Leiros等在Spain西北部露天開采煤礦土壤恢復試驗表明,施用有機肥較無機肥有效,用牲畜肥處理的土壤,植物生長迅速,土壤中微生物活性大,土壤理化性質好。國內用城市污泥作為肥料改良煤礦廢棄地取得了一定的進展。
植物改良通過植物使土壤性質發生改變,肥力增加。主要利用超積累植物對土壤中的有害物質進行處理,利用某些植物對重金屬的吸收性,把土壤中的重金屬由地下轉向地上,使之與土壤分離。還可利用某些植物的固氮作用,改變土壤的養分組成,改善土壤的理化性質。澳大利亞通過對廢棄地種草類型的研究,推薦建立豆科植物草場,使廢棄地地表很快穩定,從而改變覆土的理化性質。
國內植物改良土壤也取得了明顯成果,通過植物品種篩選,根據當地的氣候和土壤條件,篩選出來的植物再經過實驗室模擬實驗、現場種植試驗、經驗類比等,最終確定植物種類。
微生物改良微生物的生命代謝活動能夠減少土壤中有毒有害物質的濃度或者使有毒有害物質完全分解。微生物具有嗜重金屬性,可以利用其對重金屬污染的土壤進行處理,使之無害化。Shetty發現根瘤真菌可改變重金屬離子在植物體內的運輸方式,根據這一反應,可用它來選擇污染土地上復墾樹種。美國學者Pflegr等研究了VA菌根真菌與植物演替及多樣性關系。用VA菌根真菌接種后,復墾地上的植被生長量增加。澳大利亞在菌根技術研究中,把篩選品種的研究提高到分子水平;匈牙利的Biro等也研究了根瘤菌在復墾中侵入的變化。國內畢銀麗等人系統分析了煤矸石的基本理化性質,利用菌根真菌和根瘤菌對煤矸石山進行修復。
煤礦廢棄地綜合治理
土地復墾是煤礦廢棄地生態修復中最有效的方法。煤礦廢棄地土壤結構差,有機質與營養元素相對缺乏,植物難以生長,生態自然修復十分困難。20世紀50年代一些發達國家已經開始了科學復墾階段,70年代后期發展成為多學科綜合性課題。澳大利亞對煤礦廢棄地的治理相當重視,其土地復墾管理工作主要由環境局負責,其復墾的技術在世界上也處于領先水平,復墾的工程設計將土地修復與廢棄物對水環境的影響作為主要參照點,依托衛星遙感等高科技的指導與支持,通過計算機的輔助設計完成原有形態的恢復,采用效用--效率優化原則來設計復墾方案。法國對廢棄地的土地復墾也有深入地研究,尤其是在露天煤礦的土地復墾方面。LaMartini煤礦所創建的土地復墾“腳壩”技術,成為露天煤礦土地復墾很值得借鑒的成功經驗,對后期土地復墾和生態修復具有很重要的指導意義。在美國,煤礦廢棄地的治理有相關的法令和法規強制執行,3S技術和其他新技術、新理念在生態修復中得到了廣泛的應用。
新墨西哥州西北部Farminton的LaPlatamine煤礦,2001年礦區的生態修復首次采用“師法自然生態修復法”理念和技術。國外由于其人地矛盾不像我國那么突出,在復墾方面的研究重點集中在露天煤礦和矸石山,復墾地主要用于植樹和草地或作為濕地加以保護,偏重于生態恢復,主要采取植被恢復和重建技術。我國在廢棄地的生態修復方面較發達國家晚,20世紀50、60年代個別煤礦廢棄地才開始土地復墾工作,主要采用填埋、剝離、覆土等工程措施來達到將廢棄地改造成耕地的目的,實現礦區土地農業耕種的目標。20世紀80年代后,廢棄地的治理才真正被重視起來,國務院1988年頒布了《土地復墾規定》,標志著我國土地復墾工作真正有了法制保障。現在在廢棄地的生態修復方面,土地整理、土壤修復、生態重建、生態平衡等方面都開展了相應的研究工作。
經過近30a的研究實踐,研究出了一系列的實用技術,如“剝、采、復三位一體”,“挖深填淺”,“降酸培肥”,“恢復區生態農業建設”以及與之配套的礦山土地生態恢復規劃與設計技術。平朔露天礦區采煤廢棄地復墾與生態重建的技術框架包括土地重塑、土壤重構和植被重建。其生態重建的效益分為三部分:減少破壞、清潔生產;初步建立生態系統雛形,包括排土場建設、地面整理、水土保持、土壤熟化、植樹種草等;生態效益、經濟效益和社會效益高度統一的生態系統動態平衡階段。
植物生態修復技術范文5
關鍵詞景觀水體;修復;處理方法;
前言
近年來,隨著社會的不斷發展和人們生活條件的不斷改善,景觀水已經融入了人們的生活,日益關注以水景為主題的小區、園林、城鎮等建設。然而,由于污染導致一些景觀水的水質已開始發生變化,湖水正在變黑發臭,某些湖泊還出現了觀賞魚大量死亡的現象,水體的富營養化成為景觀水體亟待解決的問題。
景觀水體的水質維護主要是控制水體中COD、BOD、TN、TP等污染物的含量及藻類等的生長(使其不過度繁殖),保持水體的清澈、潔凈,而景觀水體的修復是針對已受污染的水體如何恢復正常功能。任何修復技術必須在可行性研究基礎上進行選擇,主要考慮的問題包括:技術的有效性;水環境被修復的程度;投資和成本,以及可能的替代方案的有效性與成本比較等[1]。
當前景觀水體治理技術可歸結為以下幾種類型。
1.控制營養物質來源的技術
主要是控制外源性污染:對于工業廢水和生活污水這樣的點源,應排入城市污水處理系統,嚴禁排入景觀水體;對初期雨水應適當進行處理后,再排入水體;嚴格控制景
觀水體周圍化肥農藥使用量和使用時間;杜絕生活污水、垃圾進入水體,嚴禁在河堤、湖岸傾倒堆放垃圾;定期對水面漂浮的樹枝敗葉及雜物進行清理。只有從根本上控制了外源性污染,才能為內源性污染的治理提供可靠保證。
2.控制藻類的技術
2.1 機械除藻
利用撈藻船、吸藻泵等機械設備捕撈水面上的藻類,間接去除水體氮、磷營養鹽。中科院水生生物研究所于2001~2002 年對滇池水華藍藻進行機械清除,共清除藍藻360.83t( 干重),相當于從水體中去除了氮37.33t、磷2.71t、有機質200.32t, 水體中的重金屬也被部分去除。
2.2 殺菌消毒及除藻技術
為了抑制水中藻類的生長,可加入一定量的硫酸銅 (銅離子含量為1mg/L左右)。當水體滋生了菌類時可向水體中投加氧化劑,如次氯酸鈉、液氯、漂白粉、臭氧、異噻唑啉酮等進行殺菌消毒。
藥劑殺藻是一種快速見效的技術。昆明世博會期間, 為消除滇池草海藍藻水華, 采取了一系列應急措施, 包括投加化學藥劑殺藻, 基本控制了水華和惡臭,改善了水體景觀。
3.生物控制技術
3.1水生生物修復法
水生生物修復法是利用生態系統食物鏈攝取原理和生物相生相克關系, 通過改變水體的生物群落結構來有效地回收和利用資源,取得水質的凈化、資源化和景觀效果等綜合效益。
3.1.1 水生植物修復法
多種高等水生植物能夠有效的吸收水中氮磷等污染物質,抑制藻類的繁殖。水生植物可分為挺水植物、浮葉植物、沉水植物和漂浮植物。南京莫愁湖通過種植蓮藕,年產蓮藕25萬kg ,帶出的氮有60多t ,磷達1t多,浮萍在1個月內能將污水中的磷去除90%。北京動物園水體通過種植荷花、水葫蘆及蘆葦等水生植物,明顯提高了水體的透明度和溶解氧,抑制了藻類的生長繁殖,還能帶來一定經濟效益。利用水生高等植物組建人工復合植被在富營養化水體治理中具有獨特優勢, 但要注意防止大型植物的過量生長,應及時收割,避免其腐爛。
3.1.2 水生動物修復法
水生動物是以游離細菌、浮游藻類、有機碎屑等為食,通過營養鏈進行控制,能夠在一定程度上調控景觀水體的水質。水生動物包括浮游動物、游泳動物和底棲動物。通過定期對游泳動物和底棲動物進行打撈,可以防止其過量繁殖造成的內源污染,同時也將已轉化成生物有機體的有機質和氮磷等營養鹽從水體中徹底輸出。武漢東湖富營養化水體中引入50g/m3的鰱或鳙,使微囊藻水華得到有效抑制。揚州海德公園人工湖、新城河等景觀水體內放養了白鯰、螺螄等能濾食浮游藻類和有機碎屑的水生動物, 用它們攝食水中浮游藻類, 同時還能分泌一些促絮凝物質,使湖水中懸浮物質絮凝,使景觀水體透明度提高, 改善了公園內水體水質。
3.2微生物凈化技術
景觀水體中污染物高效降解菌很少, 補充有益微生物和促進其生長的營養劑可加速水體中污染物的降解,也有助于加快底泥中污染物的分解轉化。
3.2.1 投菌法
采用投加菌種方法進行景觀水體的生物修復近年來成為國內外研究的熱點, 在日本、韓國、澳大利亞等應用較多。人工選育培養出的光合細菌、硝化細菌等復合高效微生物, 能夠有效去除氮、磷營養元素和有機污染物, 抑制藻類生長, 增加水體溶解氧, 改善水質。目前較為成熟的投菌技術有美國CBS公司開發研制的CBS技術和日本琉球大學教授比嘉照夫先生開發EM技術。
3.2.2 生物激活法
生物激活法是通過向水體中投加生物促生劑來刺激土著微生物的迅速繁殖,增強水體的自凈能力。主要有以下幾種投加方式:投加微生物營養鹽、投加電子受體與共代謝基質、投加表面活性劑。通過純天然物質制成的生物激活劑Bio OxidatorTM(Bo),Nutra Complex TM(Nc)對上海植物園蘭室和牡丹園湖水進行修復,結果表明,Bo和Nc對水體COD、BOD、TP、濁度等均有顯著的去除效果,并可顯著提高水中DO。
5.2.3 水生微生物修復技術
水生微生物修復技術包括生物接觸氧化法、曝氣生物濾池和膜生物反應器等,其中以生物接觸氧化法和曝氣生物濾池運用廣泛。劉書宇[2]等以沸石和煤渣為主要基質,從土著微生物中篩選馴化優勢菌群掛膜于基質內構建復合生態床修復黑龍江省太陽島天鵝湖富營養化景觀水體,結果表明:優勢菌群使系統很好完成對氮的循環去除,且優勢菌群強化系統離子交換去除率及消化去除率延程均顯著提高。陸洪宇[3]采用A/O一體式懸浮曝氣生物濾池處理蘇州園林景觀水, COD、NH3-N、TN和TP的去除率分別為56%左右、90%以上、40%左右和接近30%, 出水濁度低于2NTU。
4 生態控制技術
4.1生態穩定塘
穩定塘是經過人工適當修整,設圍堤和防滲層的污水池塘,主要依靠自然凈化功能使污水得到凈化。何龍[4]采用生態礫石接觸氧化/穩定塘處理微污染景觀水,COD、濁度、TN、TP和藍綠藻的去除率分別為56%~68%、80.6%左右、44.8%~48.3%、24.6%~31.4%和85%左右。穩定塘運行成本低,但占地面積大,處理周期長,適于附近有天然池塘可以利用的景觀水體。此外,穩定塘內也可種植水生植物、放養水生動物以形成多級食物鏈,組成復合的生態系統。
4.2 “生態島”修復法
生態島法就是往景觀水體中投入臨時性的人工設施來改善、創造一個完整的生態系統,利用厭氧微生物、好氧微生物以及微小動物、植物等組成的生態系統將有機物進行強化分解,最終成為簡單的含C、N、P 等無機物,達到凈化水質的目的。目前植物浮島技術已成功應用于滇池草海水域生態修復工程, 建設了植物浮島生態區78畝, 用毛竹或水竹制成框架, 其底部用聚乙烯網兜住的圍欄形成植物載體,其上種植匍匐莖草本植物如鳳眼蓮等,挺水植物主要為狹葉香蒲、蘆葦及風車草等及藤本植物,具有植物根系密實、抗風浪能力強、凈水作用明顯、景觀效果好、維護管理方便等特點。
4.3人工濕地處理系統
人工濕地是利用土壤填料-微生物-水生動植物復合生態系統進行物理、化學和生物的協同凈化,通過過濾、吸附、沉淀、植物吸收和微生物分解實現對營養鹽和有機物的去除。美國佛羅里達州大型淺水湖―Apopka湖,利用人工濕地去除湖中的懸浮物、氮、磷等,取得了很好的效果。經過29 個月的運行,主要污染物的去除率分別是:總懸浮物89%~99%,總磷30%~67%,總氮30%~52%[5-6]。TANNER等[7]在使用表面流人工濕地對新西蘭北部放牧草地潛水徑流處理中發現,占徑流面積1%的人工濕地可有效降低徑流水體的TN和TP。目前,我國的城市濕地已初具規模,有常德市西洞庭湖青山湖國家城市濕地公園等十數處。城市濕地作為城市稀有的自然落資源, 是城市綠地生態系統的重要組成部分,在提供水資源、調節氣候、涵養水源、降低洪水危害、降解污染物、保護生物多樣性等方面,發揮著重要作用。
4.4地下滲濾系統
地下滲濾系統主要由潛水泵、布水系統、滲濾池、收集管與草坪等組成。原水在滲濾池中通過礫石層的再分布,在土壤毛細作用下上升至植物根區,經過土壤的物理、化學作用和微生物的生化作用以及植物吸收利用后得到處理和凈化。在微生物作用下, 有機污染物被吸附、降解,達到凈化除臭的目的,通過表面植草來吸收降解后的營養物質如N、P等, 既滿足了自身生長的需要,又去除了水中的污染物質。王紹春[8]等將該系統運用于蘇州拙政園景觀水,測試表明:出水濁度在4~10NTU之間,高錳酸鹽去除率穩定在10%~35%,氨氮及正磷酸鹽濃度下降,出水水質可達到園林景觀水水質標準的B類。
4.5生物柵技術
生物柵技術是利用植物、微生物、水生動物和底棲動物等生態要素的協同作用來實現生態修復功能,在有限的空問內富集巨大的生物量,以達到快速、高效的處理效果[9]。楊清海[10]等設計的生物柵是一種不需要人工曝氣的原位修復水體裝置,生物柵的水生植物選用根系發達的黃花美人蕉(Canna indica),其發達的二級、三級根系與填料纖維交織在一起,起到固定植物、提供強大的生物附著載體以及為其他生態要素提供氧氣的重要作用。用該裝置處理上海市蘇州河支流華東師范大學校園內麗娃河河水(富營養化水體),在HRT=72h時,TOC、COD、TN和TP的去除率分別為52.2%、57.6%、60.9%和82.4%。NH4+-N在HRT=24h時去除率為32.4%。
5.結論
物化方法凈化景觀水是目前常規的處理方法,但其前期投資費用相對較高,后期維護費用也較高,且能源消耗較大,并不能從源頭上進行控制,是一種治標不治本的方式。且隨著耐藥性藻類的出現,需要頻繁地變換化學藥劑,同時藥的投加量也會更大,處理費用也較高,且造成二次污染。生物、生態技術則是以生物學以及生態學理論為基礎,改善水生生物的生存環境,優化水生生物群落,提高水生態系統的自凈能力,維持水生態系統的穩定健康發展,是治理富營養化景觀水體的有效途徑。生態修復的方法作為一種治理景觀水體的新技術,克服了物理、化學方法的不足,因此成為目前景觀水處理的應用熱點。
參考文獻
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植物生態修復技術范文6
關鍵詞:垃圾填埋場;生態修復;耐受性;植物重建
中圖分類號:X705文獻標識碼:A文章編號:16749944(2013)08021204
1引言
垃圾填埋場是采用衛生填埋方式下的垃圾集中堆放場地,垃圾衛生填埋場因為建設和運行成本較低、管理要求適合中國國情、無害化程度較好等原因而在國內被廣泛應用。但是城市衛生填埋場對環境有很大的潛在危害,例如大量土地被占用,管理不當導致破壞環境、土地和水質[1],導氣不當引發爆炸事故影響居民生活,甚至造成人員傷亡。填埋場運行至設計庫容后,應及時進行封場[2]。封場后進行生態修復和植被重建。生態恢復后垃圾填埋場所形成的植被層能美化周邊環境,防止填埋氣和惡臭擴散到大氣中;防止雨水沖蝕土壤,利于收集導排地表徑流[3],而且植被恢復所形成的小范圍綠地生態系統,也能夠有效凈化空氣區域環境、減少污染。良好的植被重建與恢復對保持公眾對垃圾填埋處理方法的認同與支持具有重要意義,也利于樹立大眾和青少年的環保意識。在國外,為改善和美化填埋場及其周邊環境,填埋場在封場及植被重建后,經過適當的技術和工程處理,可以作為農田、牧場、公園、林地甚至自然保護區等用地[4]。
2大通垃圾場封場概況
淮南市大通垃圾填埋場位于淮南市東部九大塌陷區內的北部,陳巷村西側,九大路東50m處,總占地面積110000m2(約165畝)。根據《生活垃圾填埋場封場工程項目建設標準》(建標124-2010),本工程的封場規模為Ⅱ類。
本次淮南市大通老垃圾場封場工程的主要目標是徹底解決老垃圾場對周圍的環境污染問題,減少老垃圾場滲濾液和填埋氣體對周圍環境的影響,同時把老垃圾場打造成為淮南市生態公園,作為市民休閑娛樂的公共場所。主要表現在以下幾個方面。
2.1環境保護目標
通過滲濾液收集導排系統的建設,有效避免滲濾液的外排,削減進入項目區域內水系的污染物總量,從而保護水體水質及區域內生態環境;通過封場覆蓋系統及場頂綠化,能夠杜絕垃圾外露,增加項目區域內的綠地率;通過地表雨水徑流導排系統的建設,有效導出垃圾場表層清潔雨水,并通過合理疏導,實現區域內水資源的充分利用。
2.2污染防治與減排目標
通過滲濾液處理系統的建設,使滲濾液處理至達到國家標準后再排放;通過填埋氣體收集導排系統以及火炬燃燒系統的建設,使填埋氣體燃燒后再進行排放。通過以上措施,生活垃圾、滲濾液以及填埋氣體無害化處理率均達到100%。
2.3生態保護目標
通過生態恢復及景觀改造工程,修復生態系統植被,豐富物種資源,建立一個生態系統穩定的生態綠洲,使得填埋場內水質改善,邊坡穩定,動植物豐富。先期恢復完成后,可進行合理的開發和利用,作為具有教育意義的、個性鮮明的、嶄新的主題性環保教育園,寓教于樂,普及環保知識,提升公眾環保意識,改善周邊地區社會經濟發展的條件,提高社區群眾生活水平,最大限度地保護區內生物多樣性,使之免遭人為干擾和破壞,使得封場后的填埋場與城市總體規劃適應,改善區域環境,提升城市政府用地整體景觀形象。
3垃圾填埋場植物生態修復面臨的主要
環境問題3.1氣體污染
對填埋場填埋氣回收利用價值及安全性評估十分必要。垃圾填埋場的填埋物會產生二氧化碳、甲烷、硫化氫等大量氣體,并形成惡臭[5]。這些氣體對環境和植物生長產生不同程度的影響:二氧化碳改變土壤酸性,影響植被生長;甲烷是一種易燃、易爆的氣體,當含量達到5%~15%時就會引發爆炸[6],而且土壤中的甲烷會排擠氧氣,導致植物根系缺氧,以致根系腐爛,影響植物生長。所以建立填埋場導排氣系統能有效地減少土層中填埋氣體的量,有利于植物的生長。
3.2土壤污染
在填埋場進行封場時,應考慮垃圾厭氧發酵后形成垃圾層塌落導致表面覆蓋層開裂的情況,做好防護措施。生活垃圾的毒害性和難降解性使得其在填埋后很長一段時間都難以降解且極易產生有毒物質,這些物質長期殘留在土壤,影響土壤肥力,改變土壤結構和性質,破壞了土壤的碳、氮有效循環,阻礙了植物根系的生長發育,并積累在植物體內。
3.3垃圾滲濾液
垃圾滲濾液是由于雨水及地表水等滲入填埋場,加上垃圾的化學降解和生物化學作用,產生的一種含有高濃度懸浮物和高濃度無機和有機成分的液體[7]。垃圾滲濾液含有大量的重金屬、病毒、細菌等有毒物質且營養元素比例失調。覆蓋和導流系統失效時,滲濾液隨雨水溢出,嚴重影響植物的生長,給生態恢復帶來很大困難,在進行植物修復前,滲濾液收集導排系統的建設非常必要。
3.4其他污染
垃圾填埋后開始發酵,會產生較高的地溫,對填埋場的復墾及植被生長產生高溫危害,阻礙植被重建。高溫容易導致植物燒根,不利植物生長。另外,填埋場還能引起一系列的鼠害、蟲害以及其他傷害,破壞被重建的效率和進程[8]。
2013年8月綠色科技第8期
吳東彪,等:淮南市大通老垃圾填埋場植物生態修復研究環境與安全
4垃圾填埋場植物生態修復機理
4.1生態修復技術的概念
生態修復技術是根據通過一定的生物、生態以及工程的技術,根據生態學原理,人為地切斷和改變生態系統退化的主導因子,使生態系統的結構、功能和潛力盡快恢復到正常乃至更高的水平[9~11]。
植物修復技術作為生態恢復技術的重要手段,是一種環境友好的污染治理技術,是從生態學原理角度來解決污染問題,對實現人與自然和諧發展具有重要的實踐意義[12]。用植被進行修復,是從與自然接觸界面角度,構建環境友好型垃圾填埋場,使得封場表層成為綠色的會呼吸的生態皮,可以與自然友好呼吸傳遞信息,有效地避免鼠蠅有害生物富集。
4.2垃圾填埋場生態修復過程中應注重的生態學原理
4.2.1整體性原理
整體性原理指的是,系統是由若干要素組成的具有一定新功能的有機整體,各個作為系統子單元的要素一旦組成系統整體,就具有獨立要素所不具有的性質和功能。城市老垃圾填埋場封場生態恢復研究作為一個整體的生態系統,應該從整體觀出發,統籌兼顧,協調當前與長遠、局部與整體、開發利用和污染治理之間的和諧關系。
4.2.2生態位原理
在城市老垃圾填埋場封場生態恢復過程中,應組建喬、灌、草多個種群組成的生物群落,在生態恢復中要避免引進相同的生態位物種,盡可能使生態位相同的物種錯開,合理安排生態系統中物種及其位置,避免種群間的直接競爭,保證群落穩定[13]。
4.2.3食物鏈原理
食物鏈是物質循環和能量流動的重要途徑。隨著城市老垃圾填埋場封場生態系統的不斷恢復,物質循環和能量流動會更加暢通。為防止覆土層招鼠類等有害動物的破壞,可以選擇種植適宜植物,起到抑制效果,如牛蒡子、接骨木、十大功勞等。環境的改善可為蛇類等爬行動物提供生存地,也可為鳥類等飛行動物提供棲息場所。
4.2.4物種相互作用原理
在城市老垃圾填埋場封場生態恢復的物種配置上要遵循個體競爭理論,使生態系統各物種達到互惠共生,系統內部有機體大大減少物質和能量損耗,減小風險,獲得最大的整體功能效益。
4.2.5物種多樣性原理
復雜的生態系統是最穩定的,其主要特征就是食物網縱橫交織,生物組成種類繁多而均衡。生物多樣性豐富,其抗外界干擾能力也越強,在城市老垃圾填埋場封場恢復和重建中,必須考慮物種多樣性的因素,所采用的生物配置必須在立地條件的基礎上,利用本地物種與外地種相結合,木本與草本植物相結合的方法,在不同地點給予不同配置。
4.2.6生物演替假說
根據植被演替理論,植被的正向演替是通過生態系統反饋能力、抵抗力和恢復力實現。填埋場生態恢復,最有效的群落演替是順應生態系統演替發展規律進行的,經過一系列的階段,從先鋒群落達到中生性頂極群落[14]。
4.2.7最小風險與最大效益原理
認真研究填埋區生境狀況,綜合分析論證,將城市老垃圾填埋場封場生態恢復工程風險降到最小。同時,應該要考慮生態恢復的經濟效益和收益周期,以求保持最小風險并獲最大效益,實現生態效益、經濟效益和社會效益的統一。
4.2.8環境容量總體可控原理
在區域環境容量總體指標要求下,最大程度降低因垃圾填埋場未封場而造成的環境污染,控制污染物的不利影響,以防危害區域大氣、地表水(地下水)、土壤和生態系統的質量和平衡。
5垃圾填埋場植物修復的實施
從成功的案例中總結出植被恢復的主要方法為直接植被法和覆土植被法,所要解決的問題主要是物理條件、土壤的毒性、營養條件、合適物種。在自然和人工條件的介入下,填埋場封場后,會發生一種類似于次生生態演替的過程,其過程通常是:適應性物種進入—土壤肥力緩慢累積—結構緩慢改善—毒性緩慢下降—新物種進駐—新的環境條件改變—群落駐扎—填埋場生態環境改善—其他用途[13]。
5.1最終覆土層厚度的確定
填埋場因不同的開發目的而要求相對的植被類型,而不同的植被類型要求基質厚度也不一樣。目前在垃圾填埋場封場設計規范中,只是提出基本封場的表層土的厚度。進行植物修復前,先確定最終覆土層厚度,然后進行植物的選種和栽種。Ettala[15]指出,根據所種植的不同植被類型決定覆土層的厚度將填埋場的建設費用大大降低。Gilman等[16]認為,草本植物需要基質厚度為60cm左右,而樹木則需要90cm以上。
本次淮南市大通老垃圾填埋場最終覆土層平均土層厚60cm,部分區域達90cm,下部是土工合成材料作為隔水層。
5.2土壤營養狀況測定及立地條件改造
選種植物前先測定覆土層土壤營養狀況。測定指標主要包括營養物水平、電導率、土壤容重和有機物含量等。根據測定決定要添加的肥料、石灰及有機物的量。最終覆土層土壤的理化性質是妨礙填埋場植被恢復的重要因素之一。
由于該填埋場是簡易填埋并經過多次擴容,填埋場堆積形體很不規則,所以需要對場地進行平整,平整需根據地形地勢特點,要求便于導氣管鋪設,有利于排水和水土保持,保證堆體穩定,平整后形體簡單,便于覆蓋層的鋪設并考慮一定的景觀要求。同時,堆體改造要考慮土地再利用的可能性。
大通垃圾填埋場封場后成山體狀,通過改造和平整,挖溝修筑成臺田地形,增大了散熱表面積,邊坡坡度1∶3,從現狀地表往上每隔一階設置寬為2m的馬道,山頂坡度不低于5%,改造后適于進行植被重建。
5.3耐性樹種的篩選
植物在垃圾填埋場上生長面臨著復雜的環境壓力,因此,樹種的選擇尤為關鍵。淺根系草本植物能夠在填埋氣體較多的地方生長,因為最終覆土層下的表層中填埋氣體的濃度相對較低[17]。填埋場最終覆土層通常處于干旱的狀態[18],選擇對填埋氣具有耐性且能抗旱的植物就顯得非常重要,而不是僅選用淺根系的物種,因為這些植物對干旱環境往往非常敏感[19]。因此,應考慮用不同類型植物(如喬—灌—草)的組合以達到最佳的復墾效果[20]。此外,選擇耐性樹種時還應考慮復墾后的填埋場用途、所填埋的固體廢棄物的種類等方面特性等。
5.4植被重建
植被重建在選種時應根據垃圾填埋場具體情況進行分析,區劃不同區塊,根據立地條件,選種適應性強的耐受植物進行試種。
本次針對淮南市大通老垃圾填埋場植被重建,在選擇植物時遵循以下幾個原則:選擇生長快、適應性強、抗逆性好、成活率高的植物;選擇具有改良土壤能力的固氮植物;盡量選擇當地優良的鄉土樹種和先鋒樹種;選擇樹種時要考慮其經濟價值和樹種的多功能效益,最主要的是要抗旱、耐濕、耐貧瘠、抗污染、抗病蟲害等。
植被重建模式的核心是“分階段種植”。在現有植物基礎上,優先選擇鄉土樹種,根據植物各自的生長習性與條件,進行分期建設,以遵循“前期改良、中期成長、后期穩定”的建設思路,促進垃圾填埋場恢復區的覆綠與美化。
5.4.1恢復初期
主要采用草本植物,因為草本植物抗性較強、適應性較強,根系發達,對土壤有一定的改良作用,能為喬灌木以及其他植物的生長創造條件,并且能夠改變填埋場封場后整體的景觀[21]。首先選用豆科植物進行大面積綠化種植,豆科植物本身能改良土壤,并創造良好的土壤條件(天子嶺);然后,引入次生演替較快的且適應能力很強的先鋒樹種,改善單一的草本植物景觀,并且能夠加速改良土壤,通過吸收和蒸騰作用截流雨水,改善區域小環境,為其他植物生長創造良好條件。
植物群落構建模式為:刺槐+枸樹+紫穗槐+紅葉石楠+四季青+牛蒡子+雞眼草+羊茅。
5.4.2恢復中期
根據地區立地條件狀況,選擇樹型小、淺根系、耐澇、不易發生病蟲危害,對老鼠、蚊蠅等有抑制性的的植物,并且按照各個功能區劃和綠化帶設計,進行批量化園林綠化種植,達到綠化美化環境的作用。
植物群落模式為:濕地松+柳杉+臭椿+接骨木+夾竹桃+毛竹+紫葉小檗+酢漿草。
5.4.3恢復后期
依據園林綠化和諧對稱的美學原理,建設層次豐富、高低錯落、疏密有間的人工植物群落,形成四季常綠、三季有花、色彩豐富的綠地景觀。經過藝術加工構圖,使得多姿多彩的植物創造出幽邃曠闊的各色意境,形成別具風格的園林景色。
植物群落模式:海棠+珊瑚樸+女貞+十大功勞+黃連木+鳶尾+苜蓿+羊茅。
6城市老垃圾填埋場封場生態恢復效益
分析6.1生態效益
項目實施后,垃圾填埋區不良的環境將得到根本改變,生態系統將得以重構,并成為城市的“綠肺”,變成淮南最優美宜人的城市環保主題公園。
現狀區域城市綠化覆蓋率30%,通過本項目實施,將提高到32%;區域城市人均公共綠地面積現狀為18.7m2,通過本項目實施,將提高到20m2。通過大范圍的植綠增綠,可節約能源,吸收大氣中二氧化碳,改善大氣和水源質量,減少洪水徑流,減弱噪聲,遏制土地沙化,減少浮塵天氣,改善空氣質量。植物以其龐大的樹冠和多毛的枝葉可以減緩風速,使空氣中的粉塵滯留在枝葉上,下雨時隨雨水流到地面,起到防風、固沙、防塵作用,使空氣變得清新。據初步測定,每畝樹林地一年可滯留粉塵6t左右,恢復區植被森林可以年滯塵990t。由于植物具有蒸騰吸熱和減少太陽輻射的作用,一般可以使治理后的塌陷區室外溫度比市中心區降低1℃~4℃,空氣中的相對濕度會增加5%~12%,降低熱輻射強度,降低老城區“熱島效應”,成為淮南市“綠色天然空調”。
6.2經濟效益
通過對填埋場環境綜合治理與生態修復,可以盤活城市“癱瘓”土地,重新煥發生機,讓花卉、林木種苗業也得到大發展,淮南有條件跨入安徽省重要花卉城市。城市森林建設的林副產品可帶來直接經濟效益,并且可為旅游資源的開發帶來可觀的經濟收益,城市森林建設可促進地方經濟和社區發展,增強城市和周邊地區經濟活力。
6.3社會效益
環境與經濟是統一的,良好的環境可以促進經濟的發展。項目區域綜合治理后,生態環境得到了極大的改善,居民生活環境更加美好,身體健康狀況得到改善,為淮南市人民的生活創造更好的條件。通過植物生態修復,減少因環境對農業造成的損失,減少發病率,從而降低醫療保健費用,同時創造良好的投資環境,帶動旅游業等第三產業的發展,為淮南市GDP的增長作出貢獻,推動了淮南市社會精神文明進步和滿足人們全面發展的要求。建成的生態公園及綠地,可以提高城市形象,改善城市投資環境,吸引外來投資,城市將步入良性可持續發展階段。
7結論
(1)垃圾填埋場的植被重建影響因素主要包括填埋氣體、最終覆土層厚度、覆土層土壤特性、滲濾液和植物種類等幾個方面。從植物生長角度看:需要注重適宜各種植物生長的土壤基底條件,諸如厚度、土壤養分含量的關系等;從封場角度看,需要最少的覆土厚度和快速瀝水條件。
(2)一般填滿場的生態恢復是在填埋場最終封場后進行的,如果能夠在封場工程設計和施工時兼顧生態修復及植被重建工作,結合垃圾填埋場的實際情況,選擇合適的修復方法和植被類別,將有利于加快填埋場的生態恢復和植被重建過程,達到生態修復的預期效果,同時也大大降低后續維護成本。
(3)植物修復對土壤的肥力和水體的水質、氣候、濕度、鹽度、酸堿度等條件有一定的要求和條件。植物修復過程,致使環境的pH值、Eh、溶解氧、微生物等組成一個有異于非根際的特殊環境,這種環境具有較高水平的微生物活性、多樣性與生物量,有效改善區域環境質量。
(4)植物的生態修復過程中關鍵是植被的選擇,首先應采用當地生長快、適應性強、抗逆性強的鄉土植物。如本文所選植物牛蒡子、接骨木、十大功勞等都具有抑制鼠患的作用;柳杉、臭椿能吸收二氧化硫;刺槐、女貞能吸收氟化氫;夾竹桃能吸收氯氣等。其次,盡量使用鄉土植物。鄉土植物更能適應當地環境,風險小,而且種植和維護成本低,本項目在植物選種時控制本土植物比例在80%以上,適當選取外來種,構建復合立體的喬—灌—草群落結構。在生態修復和植物構建時,關鍵要篩選出超富集植物,因為超富集植物根系能夠分泌營養物質來活化微生物以降解污染物,并能吸收轉化污染產物。在選擇外來植物的時候,要嚴格注意防范外來植物入侵,以免引起當地生態環境破壞。
(5)植物修復技術是一種實用而較為廉價的綠色治理技術,可用于大面積的污染治理,具有較高的環境美學價值,既可消除環境中的污染物,又能美化生活環境,清潔并儲存可利用的太陽能,易于社會所接受,具有明顯的生態效益、經濟效益和社會效益。參考文獻:
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