城市重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)及景觀營建技術(shù)研究

侯淑貞，王 欣，柳 丹

(浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 杭州 310000)

1 引言

城市土壤是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，它既有自然土壤的某些特征，又具有特殊的成土環(huán)境和成土過程，表現(xiàn)出獨(dú)特的養(yǎng)分循環(huán)和生物學(xué)特征。隨著工業(yè)生產(chǎn)與城市運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各類重金屬污染物，在城市周邊區(qū)域環(huán)境中遷移、擴(kuò)散，影響大氣、土壤與水體安全，影響植物生長，威脅人體健康。城市土壤中的重金屬污染主要來源于工礦業(yè)活動(dòng)、交通運(yùn)輸、燃煤、生活垃圾堆棄以及肥藥等人為活動(dòng)。大氣沉降等也可能造成土壤污染事件的發(fā)生。

城市土壤中的重金屬污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅人類的健康，同時(shí)脅迫園林植物的生長。但我國關(guān)于針對(duì)城市重金屬污染土壤修復(fù)的研究相對(duì)較少，而且修復(fù)的過程中對(duì)景觀營建考慮較少，導(dǎo)致其在城市空間中呈現(xiàn)出一派雜亂的景象。因此，本文主要對(duì)城市重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)和景觀營造問題進(jìn)行分析，為城市重金屬污染土壤的修復(fù)研究提供參考。

2 城市重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)技術(shù)

2.1 土壤基質(zhì)修復(fù)及工程技術(shù)

土壤基質(zhì)修復(fù)常用的工程技術(shù)有三種：物理改良、化學(xué)改良、生物改良。物理改良主要包括客土換土技術(shù)、隔離法技術(shù)、玻璃化技術(shù)等。化學(xué)改良方法主要包括固定修復(fù)法、淋洗修復(fù)技術(shù)、電動(dòng)力修復(fù)法等。生物改良方法包括植物修復(fù)法、微生物修復(fù)法和動(dòng)物修復(fù)法等。

從表1可以看出，不同的修復(fù)方法有不同的優(yōu)勢，但也避免不了一些缺點(diǎn)。因此對(duì)重金屬污染土壤的治理，應(yīng)根據(jù)污染場地具體情況的不同，選擇不同的修復(fù)方法組合。

2.2 植被的生態(tài)重建

重金屬污染土壤進(jìn)行植被恢復(fù)，首先要對(duì)土壤的污染類型進(jìn)行分析，再分析土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而選擇植物種類。植物物種的選擇是植被恢復(fù)過程中很關(guān)鍵的一環(huán)，主要包括篩選抗逆性強(qiáng)的園林植物[1]和超積累植物、選擇污染區(qū)的先鋒植物[2]、選擇固氮植物、構(gòu)建草-灌-喬復(fù)合層次，同時(shí)營造具有較高觀賞價(jià)值的景觀。

表1 城市中重金屬污染土壤不同修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

種植植物后，也要做好植物的水分管理、追肥等養(yǎng)護(hù)管理工作。隨著時(shí)間的推移，植物群落日益穩(wěn)定后，可以逐漸減少人工干預(yù)和管理強(qiáng)度。

3 植物景觀再生設(shè)計(jì)

植物是景觀設(shè)計(jì)中主要的造景元素之一，也是最基本的設(shè)計(jì)元素，在植物配置過程中要將環(huán)境效益和生態(tài)效益相結(jié)合。設(shè)計(jì)仿自然的植物群落，可以強(qiáng)化改善被污染的土壤，修復(fù)被破壞的環(huán)境。在植物景觀的再生設(shè)計(jì)過程中，要注意以下幾點(diǎn)。

(1)利用場地的再生植被造景。城市重金屬污染土壤植物景觀的設(shè)計(jì)是利用抗性植被，通過植物景觀設(shè)計(jì)將其組織到污染場地上，營造豐富的植物景觀效果、重新建立新的生態(tài)平衡。可以通過人為因素來促進(jìn)土壤中植物的生長，例如使用化學(xué)試劑降低土壤中重金屬的可利用性，改善植物的生存環(huán)境。

(2)植物景觀的柔化設(shè)計(jì)。城市重金屬污染土壤所處的環(huán)境中，存在許多道路、小區(qū)建筑物和廠房等硬質(zhì)鋪裝和構(gòu)筑物。植物景觀改造設(shè)計(jì)中應(yīng)該把硬質(zhì)景觀與軟質(zhì)景觀結(jié)合，通過植物造景來軟化硬質(zhì)線條，過渡和劃分空間。另外，與建、構(gòu)筑物相搭配的柔化設(shè)計(jì)，并賦予場地一定的文化內(nèi)涵。

(3)場地特色景觀營造。植物景觀設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合場地周邊的建筑、構(gòu)筑物，配置不同功能和不同類型的植被，形成該場地特有的群落類型，呈現(xiàn)出獨(dú)特的觀賞景觀。城市重金屬污染土壤修復(fù)不僅是對(duì)污染治理和景觀感官層面的塑造，還有一個(gè)很重要的層面是讓人們產(chǎn)生感觸和共鳴，能夠獲得更廣義的生態(tài)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和文化價(jià)值。

4 城市鎘污染土壤的生態(tài)修復(fù)及景觀營建

4.1 輕度Cd污染土壤的生態(tài)修復(fù)及植物景觀營建

對(duì)于城市中Cd污染相對(duì)較輕的土壤，修復(fù)方法多采用植物修復(fù)技術(shù)。修復(fù)理念是利用螯合劑活化土壤中的重金屬，促進(jìn)超積累植物提取重金屬，最終達(dá)到消除污染物的目的。

超積累植物多源于野外，觀賞性較差。在城市這個(gè)背景下，荒野式的景觀并不適用，超積累植物無法單獨(dú)用于營造具有觀賞性的園林景觀。因此，需要結(jié)合園林植物來營建景觀，提高觀賞性。部分園林喬木、灌木和草本植物對(duì)土壤中的Cd污染表現(xiàn)出了較強(qiáng)的耐性和積累性，這就為園林植物應(yīng)用于重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)提供了依據(jù)。

在輕度污染土壤中，利用螯合劑和超積累植物凈化土壤，恢復(fù)或部分恢復(fù)土壤的服務(wù)功能，同時(shí)將喬灌草相互組合，形成豐富的植物群落，并營造出良好的植物景觀。

4.2 中度Cd污染土壤的生態(tài)修復(fù)及植物景觀營建

城市中度Cd污染土壤的修復(fù)方法常采用鈍化修復(fù)和植物修復(fù)技術(shù)，修復(fù)材料是鈍化劑和抗性強(qiáng)的園林植物。修復(fù)理念是利用鈍化劑降低土壤中重金屬的生物有效性，降低重金屬對(duì)植物的脅迫作用。

重金屬濃度處于中度時(shí)運(yùn)用鈍化劑降低重金屬離子的生物有效性，生物質(zhì)炭可以顯著降低土壤中Cd的生物可利用性和生物毒性，促進(jìn)植物生長。選擇植物方面，要選擇抗性強(qiáng)、耐脅迫的園林植物如柳樹、香樟等，使重金屬污染土壤在修復(fù)的同時(shí)，又能夠營造植物景觀。

利用鈍化劑恢復(fù)或部分恢復(fù)土壤的服務(wù)功能，同時(shí)利用園林植物營造景觀，將喬-灌-草不同結(jié)構(gòu)層次的植物相互組合，形成豐富的植物群落。

4.3 重度Cd污染土壤的生態(tài)修復(fù)技術(shù)及植物景觀營建

對(duì)重度Cd污染土壤的治理，目前常用的有淋濾法、客土法、隔離法等物理方法以及淋洗法等化學(xué)方法。其中，最快速、最直接的方法是客土法，即在廢棄地上覆蓋一定厚度的有生產(chǎn)能力的土壤，然后可以在區(qū)域中進(jìn)行園林景觀的營造。

客土法更換下來的原土在堆放的過程中，容易造成二次污染，可以運(yùn)用水泥等凝膠材料，將Cd污染土壤制備成免燒磚。水泥的水化產(chǎn)物對(duì)重金屬離子具有吸附作用，把污染土制備成免燒磚是具有可行性的，既避免了污染土壤的二次污染，又能把廢棄物資源化利用。夏陽等[3]人對(duì)江河淤泥研究的過程中，把含有重金屬的淤泥制備成免燒磚，可以將重金屬離子吸附在免燒磚內(nèi)。

國內(nèi)已經(jīng)有了大量將廢棄物制成免燒磚并應(yīng)用于工程建設(shè)的案例。如宋珍霞[4]把飛灰制成的水泥磚用于修建危險(xiǎn)廢物填埋場的護(hù)坡堤。鄧壽昌[5]把黏土制備的免燒磚用于建筑物建造，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的綠色處置及循環(huán)利用。同樣，也可以將Cd污染土制備成的免燒磚用于園林的建設(shè)，如停車場地鋪磚等。

5 結(jié)語

基于恢復(fù)城市重金屬污染土壤使用功能的目的，開展污染土壤生態(tài)修復(fù)的研究，綜合工程技術(shù)、風(fēng)景園林等理論和方法，集中對(duì)城市重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)的方法展開研究，能夠?yàn)槌鞘兄型寥牢廴緩U棄地的治理和修復(fù)提出合理化建議，為城市景觀的再生提供新的思路和方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市綠化，并有利于氣候調(diào)節(jié)、水土保持、污染治理、環(huán)境美化，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本研究能夠?yàn)橥寥佬迯?fù)提供創(chuàng)新性的技術(shù)支撐和決策依據(jù)，能夠帶來更多的生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。