潮白河河道修復治理中植物生態修復技術的應用

趙笑研

關鍵詞：河道修復;潮白河;植物;生態;修復技術

1 植物生態修復技術的應用原理及技術機制

1.1 技術原理

簡單的來說，植物生態修復技術就是使用某種特定植物或者是植物群組，對遭受污染河道中的特定污染物進行降解與清除。除此之外，亦能起到進一步加固四周土壤結構、植物根系結構的作用，由此一來可預防未來可能會發生的污染，起到治理污染源、緩解生態的問題。

植物修復技術多被用于對遭受污染土壤的凈化和地下水的凈化，改善水質污染的壓力。植物生態修復技術則在以上基礎上，又囊括了以植物為基礎的污染修復與預防系統，如人工濕地、生物沼澤等。除了在河道治理修復中可以應用該技術之外，從更多元化的應用方面來看，公園、城市綠道等都有著該技術的身影，可以想見目前該技術的應用已經很成熟，例如在易被污染的城市河道上建設植被過濾帶等，便可用以約束、控制環境污染和土壤污染。

植物生態修復技術強調以生態性作為技術實施原則，視人類、社會與自然為統一協作體。也正是基于上述原理，植物生態修復技術被逐漸用在河道的生態改造設計當中。

1.2 技術機制

1.2.1 植物降解機制

該機制指的是植物在吸收了污染物之后，會被分解成多個較小成分，也被叫做植物的新陳代謝物，沒有毒害作用。植物在全生長過程當中也會對這些新陳代謝產物加以充分利用，因此并不會遺留下很多污染物。植物的降解在光合作用下完成，或是在植物體內的酶、微生物作用下完成[1]。

1.2.2 根標降解機制

亦被叫做植物刺激、根標生物降解等，在根標降解發揮作用時，大量根標分泌物從植物體內被釋放出來，刺激根系四周土壤微生物的活性作用，以此來分解四周存在的污染物，植物在土壤微生物降解作用中占據著重要位置，因為植物會釋放大量的化學物質和糖，會以此營造良好的微生物繁殖條件。究其本質而言，植物是承接污染物降解的容器，并基于對微生物數量的增加、刺激有特定降解作用的微生物群落生長等途徑而實現[2]。代謝后的微生物取而代之的是一些簡單、無污染化合物的產生。其中，環境污染物是一類復雜性較高的化合物，土壤微生物僅能將其中的一小部分代謝掉，但當土壤微生物大量增殖后，便會快速耗盡碳源，而很快，土壤微生物群落便會適應，并把污染物用作碳源。

不管是上述哪一種降解機制，都是植物生態修復技術實施成功的基礎，其突出優勢在于可以充分降解最初的污染物，并不用收割植物。

2 潮白河河道環境污染現狀分析

潮白河上游分有潮、白兩大支流，潮、白兩河在密云縣河槽村附近匯合之后叫做潮白河，流經密云、懷柔、順義與通州4個區，沿途有納入諸多支流，如懷河、箭桿河、小東河等，從牛牧屯出境之后入潮白新河，于北塘入渤海。全長約200km，其中在北京市內的干流長有83.5km。本項目主要針對于密云區潮白河道的分析和治理。

2.1 河道水污染現狀

潮白河沿岸存在著污水直接排進河道的問題，這些污水都未經過任何處理，且雨季來臨時，雨水還會將河道沿岸一些生活垃圾、農業秸稈等農業垃圾沖入河道，使河道水體面臨嚴重污染。

2.2 河道景觀現狀

潮白河河道經過近些年持續不斷地治理，從整體上來看已經獲得了良好的景觀感官體驗。但不乏一些遺漏之處、不盡完善之處。如某些流域流動性極差，再長年累月地受到生活污水、農田灌溉水等侵蝕，導致河道中的水體質量嚴重降低;或有些河道表面覆蓋水華，對河道景觀體驗造成嚴重影響，甚至景觀體驗全無。有些小區域的河道因缺乏管理，居民隨意在河道兩岸堆放物品或垃圾，有一些隨著風刮、雨淋落入河水，久而久之成為垃圾河。這些河道污染均打破了生態系統的平衡，導致河道中不再有水生物生殖，河道護岸土壤質量較差，只有零散分布的樹木，護岸已然失去了生態功能，水體不再具備良好的自凈能力，生態系統發生顯著退化。

3 潮白河的河道修復治理

3.1 強調植物生態修復的植物特性與配置

3.1.1 可耐受污染植物

在污染土壤中亦能得到良好生長的植物類型尤其適合。想要成功實施植物生態修復技術，其基本前提便是所選植物類型可耐受污染場地。這是因為污染物必不可免的伴隨著極強的毒害性，尤其是對于植物可造成生長抑制甚至是死亡。所以在適宜植物種類的選擇上，首要考量的目標是植物是否可以耐受污染物以及耐受的程度;其次則是以多年生耐旱植物作為選擇條件，這是由于該類植物一旦適應了當地的生長條件，便會以其良好的生長態勢進行蔓延，起到河道治理的突出效用。

3.1.2 植物的根長與結構

從某種程度上來說，植物的根長度對植物生態修復技術的實施有一定影響，這是考慮到需要植物的根系充分接觸到污染物。大部分情況下，河道濕地的植物根系都比較短。不過對于喜濕深根的植物以及耐旱的植物種類而言，其根系能夠扎到更深處，所以建議將這類植物用于河道治理的植物生態修復技術當中。

（1）耐旱類植物

實踐發現，在干旱條件下能夠生長且存活的植物類型相較于其他植物種類根系要更長，發育也要更完善。正是基于這些優勢，耐旱類植物都可以被用于植物生態修復中。例如一些草種可達到3～5m的深根，這些草品種便可被用于植物生態修復。雖然其根系有70%～80%都是在地面之下1m外，但1m之內深度的根系卻發揮著重要的植物生態修復技術作用。

（2）喜濕深根植物

這一類植物通常都有很深的根系，且能夠保證至少有一部分的根系能夠與水進行持續接觸。很多植物種類都仰仗著地下水來供給自身的用水需求，對于這一類型的植物，當將其種植在干旱的環境當中，便會為了謀求生存而把根深深地探尋并牢固扎入地下水層中;而當將其種植在濕地、河床邊緣時，就會直立在水中。這一類植物會借著長長的根須特點探找水源，其根系長度有10m左右。喜濕深根植物如柳樹和楊樹等，都可將其充分運用到植物生態修復技術中，不僅生存能力強，還可起到凈化地下水的作用。

（3）深根種植

挖壕或者是鉆一定深度的坑都可以打破深根限制，這樣一來便可以在較深的底部種植植物，促使植物根系能夠扎入更深的土層中[3]。一般情況下，栽種植物在坑壕當中的種植深度可以達到5m，而該技術的成功栽種前提是保證所選植物種類可以承受深根種植。

（4）高生物量的植物

在植物生態修復技術中常使用這類植物，其突出有生長速度快、可產生大量生物量的優勢[4]。基于降解作用這一前提，快速生長的植物能夠在根區釋放大量糖類與分泌物，為降解營造良好的環境;基于吸收這一前提，快速生長的植物相較于一般植物而言，對污染物有更快速、更多的吸收與儲存作用。楊屬、柳屬以及十字花科植物因其生物量高而在植物生態修復技術中得到廣泛應用，這類植物的生長速度快，且耐寒性較強，可產生很多生物量，因此在很多種氣候條件下都適宜栽培，發揮其功效作用。

（5）有高蒸騰率的植物類型

具有較高蒸騰速率的植物與其他植物類型相比，可以將更大量的水分從土壤中轉移到大氣中，以此來有效應對水中污染物。當河道水體中有污染物在移動時，具有較高蒸騰率的植物因為可以吸收更多水分，所以可借此有效阻止污染物隨水流的遷移。也正因如此，這類植物的生存要仰仗著大量水資源，不耐干旱。

3.2 植物生態修復技術的具體應用

3.2.1 植物式攔截墻

在河道修復治理工作中進行單排樹木的種植，借由其植物根系扎入地下水層中吸收、分解作用的發揮，來對污染物進行降解，使一部分受到污染的地下水在匯入河道前被吸收掉一部分的污染物[5]。該技術并不能完全去除污染物，其作用機制為：植物的根系降解、植物新陳代謝和植物的揮發。

在潮白河的河道治理工作中，植物式攔截墻可以被用在郊區段的河道，因為往往郊區河道的兩岸都有大量農田，日常會施用大量的化肥和農藥，一旦受到雨水沖刷都進入到土壤層的地下水中，并不斷進入河道，便會以農業污染的形式污染附近河道與水域，針對于此，在河道護岸兩側采取植物式攔截墻的技術，通過植物式的攔截，使這些污染物在流入河道之前得到一定的降解。同時，將攔截灌木墻種植于河道護岸兩側，也能在河道與農田之間形成較美的景觀。

3.2.2 利用灌木叢的降解技術

基于不同深根樹種和灌木品種的選種，可以從土壤剖面上作用于對污染區域內存在污染物的降解，且無需收割植物便可清除污染物，一般情況下，對地表下3m深土層中的污染物均能起到有效降解作用。借助于灌木叢中的各類植物組成，能夠在其根部區域、莖處，針對有機污染物進行降解，使其分化成顆粒更小、污染程度更低的物質，或受到光合作用而揮發，或是被植物降解作用所揮發，以無污染的形態被分解到空氣中[6]。在潮白河河道的治理中，降解灌木叢的應用主要可以對化肥與農藥下滲到深層土壤中的有機物進行降解。

3.2.3 打造自然型漂浮濕地

漂浮濕地是將漂浮技術與綠化技術結合起來進行實施，起到生態修復、環境改善以及凈化水體污染等多重作用，通過漂浮濕地可以直接降解掉有機污染物，水腫的氮素污染能夠被轉換為氣體并清除干凈。在潮白河河道修復中的城市段區域可以采用此種修復技術，由于河道受到農業、工業等活動所產生的污染物侵襲，水體中不可避免地存在一些污染物質，而自然型漂浮濕地的打造，則可有效濾除其中存在的多種污染物。

3.2.4 人工濕地技術

在植物沼澤或是人工土壤中引入水資源來打造人工濕地，應用植物可以通過其根基、種植基質來對降解污染物進行清除，是對自然濕地生態系統的高度模擬。該技術目標是保證水流流經凈化系統時實現對水體的凈化，根據植物的根系過濾原理來清除掉那些有機物污染與氮素[7]。在此技術中，借由植物起到的修復作用，一方面可以在最大程度上保證濕地中微生物的有效生存，另一方面又有利于改善土壤的結構，保證良好的生態性。

4 結語

作為一種熱門的河道修復技術，植物生態修復技術的應用原理是：選擇適宜的鄉土植物，基于其降解機制與培植技術來實現對河道的生態修復，不僅有著突出的植物景觀作用，也突出其修復治理作用，基于對植物本身特性的充分發揮，可起到對土壤中污染物的降解作用，對河道、地下水中污染物的治理等作用。在潮白河河道修復治理工作中采用植物生態修復技術，為后續河道治理提供了良好的生態治理解決策略。

參考文獻

[1] 李一陽，楊默遠.北京市永定河與潮白河流域生態補水特征對比分析[J].北京水務，2021（z1）：33-38.

[2] 陳鵬，黎光和，賈強，等.潮白河生態補水的分段河道蓄水與滲漏模擬分析[J].北京水務，2021（6）：31-36.

[3] 管永，馮智，張聰，等.水生植物在河道生態修復工程中應用研究[J].環境科學與管理，2014，39（5）：149-151.

[4] 蘭翔.植物在河道生態修復中的應用[J].區域治理，2019（39）：103-105.

[5] 鄒明哲，張華新.基于生態修復的永定河北京段干涸河道植物景觀營造方案研究[J].現代園藝，2017（3）：80-82.

[6] 朱永良.城市河道生態修復方法的分析與探討[J].工程與建設，2022，36（1）：199-200.

[7] 閆飛.綜合生態修復系統治理城市河道富營養化[J].環境工程，2020，38（9）：59-62，246.