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1.1生物膜技術(shù)采用生物柵、人工水草、漂浮濕地浮體等高比表面積材料,使有水質(zhì)凈化作用工程菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等附著在材料表面上并生長繁育,形成膜狀微生物層。受污染水體與生物柵、人工水草、漂浮型人工濕地浮體接觸時(shí),水體中的有機(jī)污染物、氮、磷等營養(yǎng)物首先被其上的微生物大量分解、轉(zhuǎn)化成CO2、N2等無氣味氣體釋放出水體(異化作用)和少量吸收成為自身的組成部分并繁殖(同化作用),之后通過水體中食物鏈?zhǔn)雇饔貌糠值脑夭粩嗟貜乃w中去除,使水體得到凈化,同時(shí)也為水體生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建提供了大量初級的生產(chǎn)者。這種處理方法能夠有效的去除污水中污染物,使水體得到凈化。生物柵、人工水草、漂浮型人工濕地載體還為水生動(dòng)物提供良好的棲息環(huán)境和隱蔽場所,有益于水體生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建。
1.2水生植物凈化技術(shù)水生植物凈化技術(shù)主要是指利用在水體中種植水生植物,通過水生植物的生長吸收、水生植物與水接觸面的生物膜形成和其他物理、化學(xué)作用達(dá)到凈化水體作用的技術(shù),與水生植物種植相關(guān)的水生植物培育技術(shù)也是該技術(shù)組成部分。本設(shè)計(jì)中采用了吸污耐污能力較強(qiáng)的水生植物品種,同時(shí)兼顧水體水面景觀要求,其中:挺水植物采用漂浮濕地、淺難濕地種植,浮水植物采用凈化浮島種植,沉水植物種植于水面較淺、陽光充足的水域。
1.3微生物循環(huán)馴化技術(shù)微生物循環(huán)馴化技術(shù)是利用污染水體中的營養(yǎng)鹽作為培養(yǎng)基,通過特殊技術(shù)工藝,將高效微生物菌種進(jìn)行原位不間斷培養(yǎng),通過馴化、增氧、生化、循環(huán)等過程,在短時(shí)間內(nèi)降解水體中的污染物,并持續(xù)維持水質(zhì)治理效果。如工藝流程如圖1所示,該技術(shù)包括在河岸設(shè)置生物培養(yǎng)罐,用于高效微生物培養(yǎng)、馴化、繁殖;高效微生物在生物培養(yǎng)罐培養(yǎng)成熟后,定期投加到設(shè)置于河道水體中的水下生物培養(yǎng)器,高效微生物在水下生物培養(yǎng)器的環(huán)境中進(jìn)一步繁殖,并不斷地將高效微生物釋放到河道水體中;進(jìn)入河道水體的高效微生物通過生物同化、異化作用不斷消耗河道水體中的有機(jī)物、氨氮以及其他營養(yǎng)物質(zhì),從而達(dá)到增加水體自凈功能、改善水體水質(zhì)的目的。在此過程中,還必需設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)、推流曝氣機(jī)、攪拌機(jī)、人工水草等設(shè)備,其中鼓風(fēng)機(jī)的作用是為生物培養(yǎng)罐和水下生物培養(yǎng)器提供充足的溶解氧,推流曝氣機(jī)的作用是水體造流以及增加水體溶解氧,攪拌機(jī)的作用是水體造流以及底泥分解減量,人工水草的作用是增加水體中高效微生物棲息場所以及在水質(zhì)改善之后為水中高等水生生物提供棲息場所。
1.4河道造流曝氣技術(shù)河道造流曝氣技術(shù)是一種適應(yīng)于河道特點(diǎn)的專用增氧技術(shù)。與一般增氧技術(shù)不同,本設(shè)計(jì)所選用河道造曝氣技術(shù)是采用水下推流吸入式曝氣裝置,在獲得高效率增氧效果的同時(shí)不占地、噪聲低、裝拆方便、水體流動(dòng)性好。河道造流曝氣技術(shù)作為一種投資少、見效快的河流污染治理技術(shù),在很多工程被優(yōu)先采用。在河道中進(jìn)行充氧不但能改善水體黑臭狀況,而且能使上層底泥中還原性物質(zhì)得到氧化或降解。曝氣在河底沉積物表層形成了一個(gè)以兼性菌為主的環(huán)境,并使沉積物表層具備了好氧菌群生長刺激的潛能,從而能夠在較短的時(shí)間內(nèi)降低水體中有機(jī)污染物,提高水體溶解氧的濃度,增強(qiáng)水體的自凈作用,改善水環(huán)境。該技術(shù)與生物膜技術(shù)相結(jié)合,生物膜提供充足的水質(zhì)凈化微生物、河道造流曝氣提供充足的水質(zhì)凈化微生物所需氧,從而有助于水體自凈能力的提高。
2專項(xiàng)技術(shù)可行性論證實(shí)證研究--以2012年度慈溪市城區(qū)河道生態(tài)修復(fù)工程為例
2.1慈溪市城區(qū)河網(wǎng)情況慈溪市30km2中心城區(qū)范圍內(nèi)有主要河道共計(jì)92條,總長度約為109km2。除此之外,另有一些無名支流及斷頭槽,平均河寬5m。近年來由于慈溪市城市發(fā)展迅速,各類污染排放量也相應(yīng)增加,其中大量污水排入城區(qū)內(nèi)河,造成其生態(tài)環(huán)境不同程度惡化。
2.2慈溪市城區(qū)內(nèi)河治理現(xiàn)狀1997年慈溪市開始實(shí)施城區(qū)內(nèi)河治理,到2005年底,以一橫一縱的大塘江、滸山江為骨干,以中心舊城區(qū)為重點(diǎn)完成了一次綜合性治理,共治理城區(qū)內(nèi)河17條(段)計(jì)18km,建成截污管、渠29km,拆遷房屋4萬m2,新建大小節(jié)制閘8座、橡膠壩2座,設(shè)置排澇和污水提升泵站4座,新增綠化面積2萬m2,累計(jì)投入資金2.2億元。其中截污包括污水排放點(diǎn)源治理、污水收集系統(tǒng)建設(shè)和城市污水處理廠建設(shè)這三個(gè)過程。從2006年~2007年,慈溪市對大塘江、滸山江、邵家路江、城東新村橫河、東城河等河段進(jìn)行了生態(tài)治理。根據(jù)2009年8月12日水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),未進(jìn)行水生態(tài)修復(fù)河道斷面各類污染物濃度與進(jìn)行水生態(tài)修復(fù)河道斷面各類污染物濃度相比,進(jìn)行過生態(tài)修復(fù)的斷面各項(xiàng)污染物濃度明顯低,其中平均CODcr降低了19.70mg/L、BOD5降低了4.08mg/L、NH3-N降低了8.01mg/L、TP降低了0.44mg/L,由此可知,水生態(tài)修復(fù)能很大程度的提升水體自凈能力,降低水中污染物濃度,見表1、表2。2011年慈溪市城市內(nèi)河生態(tài)治理工程主要以中心城區(qū)內(nèi)的五灶江、六灶江(虞波江)為治理河道,實(shí)施生態(tài)治理措施包括人工濕地、生態(tài)浮島、荷花、睡蓮、人工水草、沉水植物魚類、底棲動(dòng)物等。同時(shí)還實(shí)施了慈溪市第一條以水質(zhì)養(yǎng)護(hù)模式建設(shè)的城市內(nèi)河--東城河水質(zhì)養(yǎng)護(hù)工程;該河道實(shí)施措施主要為造流曝氣機(jī)、人工水草,工程實(shí)施以來,東城河基本無黑臭現(xiàn)象發(fā)生。
2.3實(shí)例項(xiàng)目概況2012年度慈溪市城區(qū)內(nèi)河生態(tài)修復(fù)工程治理方案如表3:
2.4治理效果水體中的污染主要由初期雨水、排放或溢流污水、底泥釋放形式進(jìn)入。水體的水質(zhì)生物自凈能力主要以各功能植物、人工水草、造流曝氣、微生物循環(huán)馴化及水體其他的功能微生物來實(shí)現(xiàn)。(1)單純設(shè)置人工水草對水體凈化:單純設(shè)置人工水草可對河道水體中COD降解,可去除大量氮素。不結(jié)合造流曝氣人工水草1950m2,CODcr、TN去除能力分別為6474g/a.m2、324g/a.m2,年CODcr、TN去除量12624kg、632kg。(2)人工水草結(jié)合造流曝氣時(shí)對水體凈化:結(jié)合造流曝氣時(shí),人工水草對河道水體中COD降解能力有較大增強(qiáng),同時(shí)可去除大量氮素。結(jié)合造流曝氣的人工水草900m2,CODcr、TN去除能力分別為57.6kg/a.m2、2.56kg/a.m2,年CODcr、TN去除量51.84t、2.3t。(3)人工水草結(jié)合微生物循環(huán)馴化技術(shù)時(shí)對水體凈化:結(jié)合微生物循環(huán)馴化技術(shù)時(shí),人工水草對河道水體中COD降解能力有也較大增強(qiáng),同時(shí)可去除大量氮素。結(jié)合微生物循環(huán)馴化技術(shù)的人工水草150m2,CODcr、TN去除能力分別為126.3kg/a.m2、56.8kg/a.m2,年CODcr、TN去除量18.95t、0.9t。(4)功能植物對水體凈化:本工程種植:挺水植物1500m2,浮水植物2500m2,沉水植物600m2。挺水植物平均TN去除能力為38g/a.m2,TP去除能力為8g/a.m2;浮水植物平均TN去除能力為72g/a.m2,TP去除能力為17g/a.m2;沉水植物平均TN去除能力為61g/a.m2,TP去除能力為13g/a.m2;據(jù)此計(jì)算年植物去除河道水體氮磷量見表4。(5)漂浮濕地對水體凈化:漂浮濕地1350m2,CODcr、TN去除能力分別為327g/a.m2、63.6g/a.m2,年CODcr、TN去除量441kg、86kg。本生態(tài)治理工程實(shí)施后,CODcr年去除量83.86t,TN年去除量3.9t,TP年去除量62.3kg。
3結(jié)論
關(guān)鍵詞:冶金礦山;廢棄地;生態(tài)修復(fù);土壤改良;邊坡治理
冶金礦山行業(yè)涉及面廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大,是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)。但在礦山的開采過程中,會不可避免地挖掘和破壞山體、毀壞林地和耕地、擠壓動(dòng)植物的生存空間,造成嚴(yán)重的水土流失和生態(tài)系統(tǒng)退化,形成大片的山體和廢棄礦場;在資源的加工過程中,會副產(chǎn)大量的固體廢棄物,如廢石、尾渣等,它們堆棄占用土地,破壞耕地,釋放有毒物質(zhì),并向周圍環(huán)境遷移擴(kuò)散,通過食物鏈在動(dòng)植物體內(nèi)和人體中富集,威脅礦區(qū)生物的多樣性和礦區(qū)居民的正常生產(chǎn)生活,制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[1-6]。隨著礦產(chǎn)資源的日益貧化,這些問題日趨嚴(yán)重,因此,對礦山廢棄地進(jìn)行生態(tài)修復(fù),恢復(fù)其原有功能,已經(jīng)刻不容緩。
1冶金礦山廢棄地的生態(tài)現(xiàn)狀
冶金礦山廢棄地指在礦山開采過程中因被污染、占用或破壞,以致暫時(shí)失去利用價(jià)值的土地[7]。根據(jù)其成因,礦山廢棄地可分為五類:(1)排巖場。由被剝離的表土、被剝采的廢石以及缺乏深加工價(jià)值的低品位礦巖堆棄而成,堆積體結(jié)構(gòu)松散、不穩(wěn)定,自然條件下很難風(fēng)化粉碎,表層植被生長困難;(2)尾礦庫。由礦石經(jīng)洗選加工后產(chǎn)生的尾渣泵送堆積而成[8]。尾渣粒徑小、質(zhì)地松散、表層干燥、保水能力差,尾渣會持續(xù)向外界釋放有毒物質(zhì),尾渣毒性很強(qiáng),植被難以存活[1-2];(3)露天采坑。露天開采埋層較淺的礦床所形成的凹坑,通常直徑較大、挖掘較深,表層巖石風(fēng)化嚴(yán)重,植被立地條件差,難以形成植被覆蓋[9];(4)塌陷區(qū)。礦區(qū)地下大量開采后,地質(zhì)條件不穩(wěn)定,地面塌陷所形成的塊狀、帶狀凹陷區(qū)域,塌陷區(qū)地表破碎、難以復(fù)墾,塌陷坑四周封閉,坑內(nèi)常年積水[10-11];(5)壓占地。為開發(fā)礦山所修建的輔助設(shè)施,如建筑物、公路等,它們會占用大量土地,在礦山停采后,這些區(qū)域被水泥、砌石、磚瓦等覆蓋,難以復(fù)墾。我國在20世紀(jì)50年代就開始了礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作,但受限于當(dāng)時(shí)的觀念和技術(shù)水平,這項(xiàng)工作一直處于零星、小規(guī)模狀態(tài),并未完全發(fā)展起來。針對礦區(qū)嚴(yán)重破壞的情況,國家相繼出臺了多項(xiàng)舉措,一方面規(guī)范和引導(dǎo)礦區(qū)土地復(fù)墾工作[12],同時(shí)明確礦企在礦山修復(fù)工作中的責(zé)任,增強(qiáng)了企業(yè)的責(zé)任意識,政企聯(lián)合,加快了我國礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)的工作進(jìn)展[13],截止2016年底,我國已累計(jì)投入修復(fù)資金近千億元,累計(jì)修復(fù)土地上百公頃,資助研發(fā)、推廣了近200項(xiàng)先進(jìn)治理技術(shù),生態(tài)修復(fù)工作取得顯著進(jìn)步[14]。然而,我國礦區(qū)污染面積大,污染程度深,而多數(shù)礦企習(xí)慣了“先污染后治理”的生產(chǎn)模式,歷史欠賬多,使得環(huán)境治理資金需求量巨大。在當(dāng)前持續(xù)低迷的礦業(yè)形勢下,礦區(qū)土地的修復(fù)費(fèi)用主要由政府財(cái)政撥款提供,資金缺口很大[15]。截止2016年底,我國礦山廢棄地的修復(fù)率仍不足30%,與其他礦業(yè)發(fā)達(dá)國家50%~70%的平均修復(fù)率相距甚遠(yuǎn),廢棄土地修復(fù)工作不容樂觀[13]。國外礦山的生態(tài)修復(fù)工作可追溯到19世紀(jì)末,到20世紀(jì)中期已經(jīng)開始了系統(tǒng)化、規(guī)?;闹卫砉ぷ鳎⒃诜煞ㄒ?guī)、管理方式和修復(fù)技術(shù)等方面獲得了大量的成功經(jīng)驗(yàn)。澳大利亞實(shí)行礦產(chǎn)開發(fā)、土壤改良與生態(tài)恢復(fù)相結(jié)合的“三位一體”管理模式,促進(jìn)了礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)工作的進(jìn)展[12];美國的礦山土地復(fù)墾工作始于20世紀(jì)30年代,現(xiàn)已形成了健全的法律體系和完善的管理制度,廢棄土地復(fù)墾率高達(dá)85%,其首創(chuàng)的復(fù)墾保證金制度已被許多國家學(xué)習(xí)采用[16]。德國在礦區(qū)土地復(fù)墾方面投入了大量的人力和財(cái)力,目前德國廢棄土地的復(fù)墾率已經(jīng)超過90%[13]。相比較而言,我國礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作任重而道遠(yuǎn)。
2冶金礦山的生態(tài)修復(fù)技術(shù)
礦山廢棄地地表大多坑洼不平、浮石凸起,鐵礦等金屬礦廢棄地地表還散落有許多硬度大、難以破碎的低品位礦石。在進(jìn)行土地復(fù)墾前,應(yīng)首先利用推土機(jī)、壓路機(jī)等大型設(shè)備對其地表進(jìn)行平整處理,使區(qū)域附近地表性質(zhì)盡量均一化,減小土壤改良和植被恢復(fù)的阻力,為后續(xù)復(fù)墾工作創(chuàng)造有利條件。礦山廢棄地土壤重金屬污染嚴(yán)重,氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素嚴(yán)重缺失,土壤結(jié)構(gòu)性差,在不進(jìn)行人工干涉的情況下,礦區(qū)植被很難恢復(fù)。因此,修復(fù)礦區(qū)污染土壤是礦區(qū)植被恢復(fù)和生態(tài)重建的前提。
2.1物理修復(fù)技術(shù)
土壤的物理修復(fù)技術(shù)包括表土轉(zhuǎn)移和客土回填兩種。表土轉(zhuǎn)移指在礦山開采前將區(qū)域內(nèi)表層土壤收集保存,待閉礦后再重新覆蓋的方法[17],在這個(gè)過程中,雖然地表植被被完全破壞,但土壤中的營養(yǎng)元素和種子庫得以很好保存,能夠加快植被的恢復(fù)速度[18],表土轉(zhuǎn)移法僅適用于新開礦山和新建尾渣場,在西歐國家的鐵礦露采場應(yīng)用較為廣泛??屯粱靥钪钢苯訉^(qū)域內(nèi)原有表土全部移除,回填適于植被生長的耕植土,在表面形成0.1~1.0m厚的覆蓋層,以達(dá)到土壤改良的目的,Mago-ba等[19-20]在大量實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),覆土厚度與植被覆蓋率的增量成正相關(guān)關(guān)系,當(dāng)覆土厚度為30cm時(shí),區(qū)域內(nèi)植被的覆蓋率能提高近70%。該法效果明顯,但需要外借耕值土,費(fèi)用昂貴。湖北黃梅馬尾山鐵礦通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后采用了表層客土全覆蓋、喬灌草間植的方式進(jìn)行植被恢復(fù),對防治水土流失和改善區(qū)域環(huán)境起到了很好的效果。
2.2化學(xué)修復(fù)技術(shù)
礦山廢棄地普遍酸堿化過度,土壤pH值嚴(yán)重偏離正常范圍,不適于植被生長,必須添加酸堿調(diào)節(jié)劑進(jìn)行基質(zhì)改良。對于酸化土地,可以施用石灰、碳酸氫鹽等進(jìn)行基質(zhì)改良[22],劉珊珊等[23]探究了用石灰調(diào)節(jié)南京紫金山銅礦堆浸場pH值的可行性,發(fā)現(xiàn)在浸場表層持續(xù)噴撒石灰一段時(shí)間后,能夠顯著提高基質(zhì)表層的pH值,但由于渣堆厚度較深、下層尾渣酸化嚴(yán)重,因此對渣堆深處的pH值沒有明顯調(diào)節(jié)效果,這對于鐵尾礦庫表層基質(zhì)的改良可起到一定的借鑒作用。對于堿化土地,可以投入石膏、碳酸氫鹽、硫酸亞鐵等來中和基質(zhì)的堿性[24]。Na+含量過高容易導(dǎo)致土壤板結(jié),石膏中的Ca2+能夠有效地替換Na+,降低土壤堿性,疏松土壤,改善水分、空氣和有機(jī)質(zhì)的流通條件。當(dāng)土壤酸堿度過高或失調(diào)時(shí)間過長時(shí),宜采用“少量多次”的方法施加調(diào)節(jié)劑,這樣既能保證藥劑的持續(xù)效力,增強(qiáng)調(diào)節(jié)效果,又能節(jié)省藥劑。重金屬處理是土壤修復(fù)的關(guān)鍵,利用化學(xué)物質(zhì)(包括鈣酸鹽、含磷材料、鐵氧化物、鐵鹽、ED-TA、α-淀粉酶、腐殖酸等)的吸附沉淀、氧化還原、催化還原、絡(luò)合等作用,可以在一定程度上達(dá)到重金屬離子固定的目的,顯著減弱重金屬離子的遷移能力[25-31]。鐵礦廢棄地中存在的重金屬主要有銅、鎘、鉛、鋅等,Ca2+對這些重金屬離子有明顯的拮抗作用,可以有效緩解其毒性,向廢棄土地中噴撒藥劑可阻礙農(nóng)作物對它們的吸收,保證農(nóng)產(chǎn)品安全[32]。EDTA通過螯合作用可以固定多種重金屬離子,且對土壤中的微生物群落幾乎不產(chǎn)生影響,是目前廣泛應(yīng)用的鐵礦廢棄地重金屬淋洗劑[33]。黃凱[34]將有機(jī)肥和泥炭的混合試劑經(jīng)過特殊工藝處理后,用于修復(fù)鉛鋅礦尾礦庫污染土壤。Wu等[35]利用黏土、生物炭成功研制出一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型納米復(fù)合材料,能促使有毒的Cr6+轉(zhuǎn)化成無毒的Cr3+,大大簡化了土壤的修復(fù)步驟,提高了修復(fù)效率。另外,利用城市污泥較強(qiáng)的黏性、持水性和保水性,將其用于土壤改良,既能夠提高土壤肥力,改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),又能以廢治廢,促進(jìn)城市固體廢棄物的資源化再利用[36-37]。另外,從城市污泥中提取出的一些菌株還能對Cr6+起到還原作用,可有效去除其中90%的Cr6+,實(shí)現(xiàn)鉻渣堆六價(jià)鉻的高效治理[38-39]。
2.3生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)技術(shù)指利用酶、菌類及土壤動(dòng)物等的新陳代謝作用來降低土壤中有毒、有害物質(zhì)的濃度,從而達(dá)到土壤修復(fù)目的的一種技術(shù)。趙永紅等[40]認(rèn)為,植物與降解菌的協(xié)同作用,可顯著增加土壤中降解菌的數(shù)量,提高降解菌的活性,改善植被的根際微環(huán)境,促進(jìn)植被對養(yǎng)分和水分的吸收,促進(jìn)植被的立地生長,加快土壤環(huán)境的改善速度。Denny等[41]研究發(fā)現(xiàn),在土壤中接種菌根,菌根分泌物能夠增強(qiáng)土壤中重金屬離子的遷移能力,增強(qiáng)植被的抗性,促進(jìn)植物對重金屬離子的吸收,加快土壤的凈化速度。Boyer等[42]研究了土壤動(dòng)物蚯蚓對土壤中重金屬的凈化作用,發(fā)現(xiàn)蚯蚓既能夠吞食土壤中的重金屬,又能夠疏松板結(jié)土壤,增加土壤孔隙度,改善土壤的物理結(jié)構(gòu)。徐池[43]對用不同馴化濃度/時(shí)間篩選出的赤子愛勝蚯的生理指標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)比較,通過急性毒性試驗(yàn)和彗星試驗(yàn)確定了該種類蚯蚓的耐性最佳馴化條件,用該最佳條件篩選出的赤子愛勝蚯對重金屬有強(qiáng)提取作用,利用蚯蚓的吞食作用來改善重金屬污染土壤具有廣闊的應(yīng)用前景。
2.4植被恢復(fù)技術(shù)
鐵礦廢棄地土地貧瘠、鹽堿化嚴(yán)重、重金屬毒害作用強(qiáng),經(jīng)過一系列的修復(fù)措施,如表土轉(zhuǎn)移、化學(xué)試劑投放等,在一定程度上修復(fù)被破壞的土壤,通過人工種植能較快實(shí)現(xiàn)礦區(qū)的植被覆蓋,最終建立起新的生態(tài)平衡[44]。禾草植物和豆科植物經(jīng)常都被用作礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)過程中的先鋒植物,它們生長迅速,抗旱性強(qiáng),耐貧瘠能力強(qiáng),且豆科植物具有固氮能力,能夠產(chǎn)生易于植被吸收、且緩釋性能良好的有機(jī)氮,這對于貧瘠土壤的修復(fù)改良至關(guān)重要[45]。楊卓等[46]對禾草植物高羊茅和黑麥草的重金屬耐受性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)這兩種植物抗逆性很強(qiáng),可在重金屬污染土壤中迅速生長,能夠起到防止土壤侵蝕的作用。Chen等[47]發(fā)現(xiàn),香根草具有對Cd2+的強(qiáng)富集作用,即使在Cd2+含量極低的土壤中,葉片中所吸收的Cd2+濃度也可達(dá)218gC/hm,是鐵礦廢棄地中Cd的理想治理植物。此外,高山甘薯、海州香薷、酸模等對Cu有較強(qiáng)的富集作用,高山漆菇草、東南景天羽葉鬼針草等對Pb也有富集作用[48-52]。多季收割重金屬富集植物,土壤中重金屬離子濃度降低,這時(shí)可種植一些生物量更大的植物(如灌木、喬木等)來完善區(qū)域的生物群落,增強(qiáng)礦區(qū)的保水、保肥能力和抗逆性[53]。對于收割獲得的重金屬富集植物體,可采取焚燒法、高溫分解法、生物解吸法、植物冶金法、液相萃取法等進(jìn)行處理[54-55],其中焚燒法和高溫分解法能夠顯著減少植物殘?bào)w的體積和重量,是目前最為行之有效的重金屬富集植物體處置技術(shù)[56-57]。
3冶金礦山的邊坡治理技術(shù)
鐵礦廢棄地環(huán)境惡劣,露天采坑等區(qū)域表土幾乎被完全剝離,土地結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重,水分和養(yǎng)分流失嚴(yán)重,滑坡時(shí)有發(fā)生;排巖場、尾礦庫的堆積結(jié)構(gòu)松散,顆粒易流動(dòng),且堆場往往勢能較高,是潛在的人造泥石流發(fā)生源[11]。鑒于這些特征,除對礦區(qū)采取必要的生態(tài)修復(fù)手段外,還必須輔以邊坡治理等措施,以疏通地表徑流,減少基質(zhì)流失,增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性,降低滑坡和潰壩風(fēng)險(xiǎn)。
3.1客土噴播技術(shù)
客土噴播技術(shù)是一項(xiàng)新型的巖質(zhì)邊坡綠化技術(shù),主要利用機(jī)械攪拌設(shè)備將客土、種子、緩釋肥、粘結(jié)劑、保水劑、穩(wěn)定劑等充分混勻,在待修復(fù)坡面上錨桿掛網(wǎng),然后利用泵和壓縮空氣機(jī)將基材垂直噴附到坡壁上,形成具有一定厚度的噴附層[58]。噴附層結(jié)構(gòu)良好,含有植物生長所需的各種營養(yǎng)物質(zhì),其中的保水劑為高分子樹脂材料,具有很強(qiáng)的儲水保水能力,可吸收超過自身重量數(shù)百倍的水分,且高壓下水分不脫除[59]。在種子的出苗和生長過程中,噴附層能夠持續(xù)供水供肥,確保植物的正常生長,實(shí)現(xiàn)邊坡的快速綠化。為豐富邊坡生物群落,客土噴播技術(shù)通常采取草罐混植的搭配方式進(jìn)行植被培育,同時(shí)選用根系發(fā)達(dá)、抗逆性強(qiáng)的植物種子,充分利用植物根系對土壤的加筋和錨固作用,力求達(dá)到最佳護(hù)坡效果[60]。
3.2植被混凝土技術(shù)
植被混凝土技術(shù)綜合了土壤學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、巖土力學(xué)、園藝學(xué)等多學(xué)科知識,系統(tǒng)考慮了邊坡角度、裸巖性質(zhì)、氣候特征、綠化要求等條件,采用特定的混凝土配方和種子配方,將植生土、膠結(jié)劑、綠化劑、有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、肥料、保水劑、草種等基礎(chǔ)材料混勻,然后澆灌于坡壁以起到邊坡防護(hù)與綠化的作用[61]。植被混凝土所用的膠結(jié)劑為普通硅酸鹽水泥,將其與特制的綠化劑配合使用,能夠在巖坡表面形成具有大量細(xì)密孔隙的植被生長基質(zhì),該生長基質(zhì)既能像普通混凝土那樣穩(wěn)固邊坡,又因?yàn)樗?dú)特的多孔結(jié)構(gòu),可以加快水分和養(yǎng)分的運(yùn)輸速率,營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)順暢,植被生長迅速,對裸巖邊坡的治理效果良好[62]。
3.3生態(tài)灌漿技術(shù)
像排巖場這種類型的礦山廢棄區(qū)域,它們的地表特征明顯,堆渣呈塊狀、塊間空隙大,幾乎不存在植被生長土壤,可借鑒工程灌漿技術(shù)來對它們的邊坡進(jìn)行治理。將基質(zhì)材料、黏土和水等按照特定的配比攪拌制漿,然后由上而下對渣堆邊坡灌漿,漿體填充表面空隙,并逐漸在渣堆表層形成一層富含養(yǎng)分的植被生長基質(zhì),該基質(zhì)層具有一定硬度和抗侵蝕能力,既防滲護(hù)坡,又適于植被生長,能夠?yàn)楹罄m(xù)的植被恢復(fù)工作奠定良好基礎(chǔ)[11]。
3.4生態(tài)植被毯和袋技術(shù)
生態(tài)植被毯是以稻草、麥秸、玉米桿等為骨架,負(fù)載壤土、保水劑、有機(jī)質(zhì)、植物種子等制備出的一種邊坡高效水土保持材料[63]。植被毯適用于坡度較緩的邊坡,能夠有效減少地表徑流和降水對坡面的沖刷,減少水土流失,其中含有的壤土和營養(yǎng)物質(zhì)可以有效促進(jìn)區(qū)域植被的立地生長,植被毯生產(chǎn)成本低、修復(fù)效果好,目前應(yīng)用十分廣泛[64]。生態(tài)植被袋技術(shù)是一項(xiàng)新型的柔性護(hù)坡技術(shù),袋體為無紡布袋,以聚丙乙烯為原料制備而成,通常會在制作過程中添加抗老化劑,以延長植被袋的使用壽命。在進(jìn)行植被袋的護(hù)坡施工時(shí),將耐性較強(qiáng)的草木種子通過木漿紙附著在袋體內(nèi)側(cè),然后向袋內(nèi)裝入干燥、疏松的細(xì)粒壤土,為促進(jìn)植被生長,還會適量摻入緩釋肥和保水劑,當(dāng)袋內(nèi)壤土達(dá)到密度要求后,停止裝土,用專用縫紉機(jī)封口,然后堆壘護(hù)坡[65]。在工程實(shí)踐中,由鋼材、水泥等筑造的護(hù)坡?lián)鯄儆谟操|(zhì)結(jié)構(gòu),常因局部沉降或受力不均勻而破裂;由植被袋構(gòu)筑的護(hù)坡系統(tǒng)屬于柔性結(jié)構(gòu),可在一定范圍內(nèi)維持結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定。生態(tài)植被袋既能夠穩(wěn)固邊坡,減少水土流失,又能為植被的生長提供載體,增強(qiáng)邊坡的觀賞性,是一種有效的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。
4冶金礦山的功能化再開發(fā)
在礦山生態(tài)功能基本恢復(fù)后,可根據(jù)礦區(qū)自身屬性的不同,選擇恰當(dāng)?shù)陌l(fā)展模式進(jìn)行資源的再開發(fā)利用。常見的礦山廢棄地生態(tài)開發(fā)模式有三種:單一復(fù)綠模式、農(nóng)業(yè)復(fù)墾模式、景觀再造模式。再利用模式的選擇,依廢棄地的規(guī)模、環(huán)境、交通等因素的不同而不同,不同的再利用模式能夠產(chǎn)生不同的綜合效益[66]。
4.1單一復(fù)綠模式
主要適用于地理位置不佳、復(fù)墾后可獲得的耕地資源有限,基本無景觀開發(fā)價(jià)值的礦山廢棄地,可引入水生植物,如蘆葦、金魚藻等,將其培育成人工濕地,增加塌陷區(qū)的生態(tài)穩(wěn)定性;而對于一些采深較大、面積較廣的露天采坑,可對其邊坡和底部進(jìn)行加固防滲處理,以開發(fā)成小型湖泊;特別是對于一些破壞十分嚴(yán)重的礦區(qū),經(jīng)人工輔助手段后即使能夠在它的地表形成植被覆蓋,它的生態(tài)功能也仍有可能十分脆弱,稍加干擾就會引起植被的大片枯萎、死亡,使礦區(qū)再次朝廢棄土地的方向逆轉(zhuǎn),這時(shí)可通過法規(guī)條例,將其設(shè)定為自然保護(hù)區(qū),加強(qiáng)監(jiān)管措施,杜絕人為擾動(dòng),為礦區(qū)生態(tài)正常恢復(fù)創(chuàng)造有利條件。
4.2農(nóng)業(yè)復(fù)墾模式
主要針對經(jīng)適當(dāng)修復(fù)后可被重新賦予生產(chǎn)力的廢棄土地,如馬鋼姑山礦的多層次立體土地復(fù)墾模式是國內(nèi)鐵礦廢棄地農(nóng)業(yè)復(fù)墾的典型,該礦排巖場是依托礦區(qū)原有露天采坑形成的多平臺堆積場,根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的多物種配置和多層次配置原則,設(shè)計(jì)出了可進(jìn)行農(nóng)、林、牧、漁綜合開發(fā)的立體復(fù)墾結(jié)構(gòu)[67],將中心積水采坑設(shè)計(jì)成魚塘,進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖;對水塘淺水區(qū)底層土壤施以必要改良措施,進(jìn)行水稻種植,同時(shí)在水稻中放養(yǎng)鴨、鵝等家禽;對排巖場堆積平臺,則種植上防風(fēng)林、生態(tài)林、經(jīng)濟(jì)林等,同時(shí)林間修建小道,供市民休閑之用;排巖場斜坡坡度大、渣粒多、水土流失嚴(yán)重,可喬、灌、草間植,增加斜坡植被覆蓋率,減少降水對斜坡的侵蝕,增加排巖場的生物多樣性,提高生態(tài)位的利用率。
4.3景觀再造模式
對于一些具有旅游開發(fā)潛力的礦山廢棄地,可以將其作為景觀資源加以二次開發(fā),為城市的可持續(xù)性發(fā)展,特別是老工業(yè)城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供新的著力點(diǎn)。德國政府綜合魯爾區(qū)當(dāng)時(shí)所面臨的社會、環(huán)境、資源等各方面的問題,制定出了符合自身情況的長遠(yuǎn)規(guī)劃方案,確保了區(qū)域環(huán)境治理方法與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策的連續(xù)性,設(shè)計(jì)人員對魯爾區(qū)的鐵礦采坑、橋梁隧道以及其它礦區(qū)建筑物進(jìn)行了構(gòu)思精妙的景觀改造,將舊礦區(qū)成功開發(fā)成了新的旅游資源[68]。遼寧撫順是我國重要的煤炭和鐵礦基地,大規(guī)模的礦床開采作業(yè)使得當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害頻發(fā),礦區(qū)百姓深受其害,撫順市在對礦區(qū)環(huán)境進(jìn)行全面調(diào)查后,以國家“振興東北老工業(yè)基地”政策為契機(jī),將原有廢棄礦坑、采坑塌陷地成功打造成了特色旅游景區(qū),既緩解工礦企業(yè)與當(dāng)?shù)鼐用竦拿?,也促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級[69]。湖北黃石國家礦山公園是我國第一家國家礦山公園,是鐵礦遺址開發(fā)的典型代表,這種開發(fā)模式既有助于保留采址的原有風(fēng)貌,展現(xiàn)礦區(qū)曾經(jīng)的輝煌成績,又能夠啟迪和教育后人,增強(qiáng)游客的環(huán)保意識,對其它礦山廢棄地的開發(fā)利用具有重要借鑒作用[66]。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞:生態(tài)修復(fù);河道;水環(huán)境治理;污染物
1多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)概述
1.1理論核心原則
多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)是指綜合應(yīng)用多項(xiàng)河道修復(fù)技術(shù)理論,在形成綜合化治理體系的同時(shí),建立完整的統(tǒng)籌管理機(jī)制。在河道污染治理的過程中,要降低外源污染,控制內(nèi)源污染,構(gòu)建人工凈化體系,增強(qiáng)水體自凈功能,保證整體技術(shù)的執(zhí)行效果。多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)可以形成綜合技術(shù)體系,在整合多污染管理系統(tǒng)的過程中,可以對外污染源進(jìn)行攔截,并對水體中的現(xiàn)有污染物進(jìn)行原位清理。另外,多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)可以提高水系統(tǒng)的自主清理能力,增強(qiáng)河道污染物容納能力,使得整體水系統(tǒng)可憑借更高的持有量,完成環(huán)境保護(hù)工作,并為水系統(tǒng)的自凈創(chuàng)造更大的技術(shù)空間,保證整體技術(shù)體系的管理效果[1]。
1.2技術(shù)特征優(yōu)勢
單一河道污染治理技術(shù)可通過獨(dú)立的技術(shù)內(nèi)容,為污染治理提供具體的技術(shù)支撐,但綜合效果明顯不佳。多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)有效地補(bǔ)充了其缺陷,可以保證技術(shù)的整體合理性,表現(xiàn)出明顯的特征。一是在污染源頭的治理中,多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)可以有效降低外源污染物對河道的侵入污染,并降低河道內(nèi)的氮磷含量,控制化學(xué)有害物的危害。二是河道定期進(jìn)行淤積清理,可以消除水環(huán)境中的污染物,控制水環(huán)境的污染物水平,保障其周期性凈化能力。三是應(yīng)用現(xiàn)代水體凈化系統(tǒng),能夠快速清除水體中的污染物,改善河道水體環(huán)境,同時(shí)多方位修復(fù)技術(shù)能強(qiáng)化河道的抗污染能力。四是通過綜合化的技術(shù)體系,形成獨(dú)立的水體生態(tài)系統(tǒng),美化環(huán)境,構(gòu)建生態(tài)景觀。
2生態(tài)修復(fù)技術(shù)組成內(nèi)容
2.1外源污染
降雨原位自動(dòng)膜濾波系統(tǒng)是一種雨水工程處理技術(shù),能夠防治外源污染,有效處理雨水,通過使用超低壓過濾膜,過濾和除去雨水中的污染物。系統(tǒng)采用的過濾膜為折疊膜,在確保過水能力的基礎(chǔ)上,可以有效過濾污染物。系統(tǒng)還設(shè)有蓄水池,從而實(shí)現(xiàn)對水體的過濾,雨季可以對濾芯進(jìn)行自動(dòng)反清洗,有效減少污染物的沉積量,延長濾芯的使用年限。同時(shí),該系統(tǒng)將雨水管網(wǎng)安裝在河道末端,以便控制水中的污染物。過濾后的水被排入管網(wǎng)中,避免出水對河道造成污染[2]。
2.2內(nèi)源污染
如果沒有及時(shí)處理外來污染物,積累時(shí)間過長,它會與河底淤泥結(jié)合,最終形成污泥,可以說,這類污泥是河道的重要污染源,會對城市河道造成極為嚴(yán)重的污染。這種底泥處理難度較高,其中含有的一些化學(xué)元素會在條件允許的情況下進(jìn)入上層水源,容易對水體造成二次污染。目前,針對這類污染,最常用的方法為機(jī)械清淤技術(shù)和淤泥生物酶降解技術(shù),二者具有處理速度快、效率高和可持續(xù)性的特點(diǎn)。機(jī)械清淤技術(shù)與淤泥生物酶降解技術(shù)都具有較強(qiáng)的清淤能力,但前者成本較高,故適用于高污染地區(qū)。淤泥生物酶降解技術(shù)可以對河道底部的微生物進(jìn)行處理,適用于污染程度不嚴(yán)重且污染范圍較大的區(qū)域。
2.3人工凈化
當(dāng)河道環(huán)境受到外界污染物影響后,其自身的生態(tài)平衡就會遭到破壞,難以通過自凈作用消除污染物。在這種情況下,污染物的淤積量不會減少,反而越來越多。此時(shí),就需要外界污染治理手段的介入,以清理水環(huán)境中的污染物。人工凈化技術(shù)的應(yīng)用,可以保證整體技術(shù)的執(zhí)行效果,從而達(dá)到優(yōu)化水環(huán)境的管理目標(biāo)。例如,當(dāng)前科技條件下,微米級、亞微米級的氧化氣泡都可以在水環(huán)境凈化中起到積極作用,控制氮磷含量與重金屬含量,從而保證水體平衡狀態(tài)。
3河道水環(huán)境治理項(xiàng)目實(shí)踐分析
3.1區(qū)域水環(huán)境治理?xiàng)l件
在區(qū)域水環(huán)境治理過程中,首先要了解治理工程范圍內(nèi)的水環(huán)境基礎(chǔ)狀況。例如,河池市宜州區(qū)水環(huán)境治理工程的流域面積為41km2,長度跨越為17km,水體深度在15~22m。從目前的水環(huán)境狀況來看,水體的透明度較低,局部已經(jīng)出現(xiàn)發(fā)黑、發(fā)臭的現(xiàn)象,污染較為嚴(yán)重,水體生態(tài)系統(tǒng)受到較為嚴(yán)重的破壞。在制定生態(tài)修復(fù)方案前,首先對水體生態(tài)情況進(jìn)行取樣分析。從分析結(jié)果來看,水體中COD、NH3-N和TP等有害物質(zhì)濃度均較高,其中,COD含量為325mg/L,NH3-N含量為12.6mg/L,TP含量為1.2mg/L,嚴(yán)重超出V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),說明水體中污染物含量嚴(yán)重超標(biāo)。針對這種情況,只有采用多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù),才能實(shí)現(xiàn)對區(qū)域水環(huán)境的綜合治理,從而改善水體質(zhì)量,降低對周圍環(huán)境的影響。在類似的區(qū)域水環(huán)境治理工程中,人們要重視治理工程水環(huán)境基礎(chǔ)條件調(diào)查,采用多種水環(huán)境監(jiān)測和取樣分析方法,準(zhǔn)確了解水體污染程度和主要污染物類型,從而為水環(huán)境治理方案的制定提供依據(jù)。在水環(huán)境調(diào)查工作中,人們要分析上下游河道可能引發(fā)的污染問題,全面掌握治理工程范圍內(nèi)的污染源,確保工程治理措施的全面性。因此,在實(shí)際工程開展過程中,要注意搜集歷史水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),結(jié)合工程調(diào)查結(jié)果,盡可能提高治理方案設(shè)計(jì)的合理性[3]。
3.2河道水治理措施
河道治理期間,需要對河道上游進(jìn)行截流處理。其間可以利用土工膜、聚酯纖維膜對水體進(jìn)行導(dǎo)流布置,即在距離河岸5m的位置設(shè)置隔膜。其中,隔膜的內(nèi)層屬于土工膜,外層則屬于聚酯纖維膜。在這一前提下,可以利用導(dǎo)流技術(shù),將污水排入下游,降低上游區(qū)域的污染程度。在多年的發(fā)展中,河道上游匯集大量未經(jīng)處理的污水,水質(zhì)受到污染,河底的淤泥也越積越多。對此,可以將大量生物酶投放在河道中,盡可能提高河底微生物的活性,使其能夠吸附更多的淤泥,解決河道的水源惡臭問題。除此之外,還可以將大量水生動(dòng)植物投入河道中,最大程度地調(diào)整水生動(dòng)植物的空間,確保其具有較高的存活率,有效提高水生態(tài)系統(tǒng)的功能。實(shí)際上,確保水生動(dòng)植物的存活率,可以為河道水環(huán)境治理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此,上游需要設(shè)置超微凈化設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境的循環(huán)凈化。該設(shè)備凈水處理量為100m3/h,效果優(yōu)異。其不僅可以改善河道水質(zhì),還能夠?yàn)樗鷦?dòng)植物營造良好的生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)水環(huán)境系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)。長此以往,河道水環(huán)境可以形成良性循環(huán),改變以往河道的污染局面,降低TP、NH3-N、COD等物質(zhì)的濃度,增強(qiáng)水資源的自凈能力。
3.3生態(tài)修復(fù)技術(shù)綜合應(yīng)用
以某河道為例,該河道水體深度為15~22m,水體透明度比較低,污染現(xiàn)象嚴(yán)重,局部位置已經(jīng)出現(xiàn)發(fā)黑發(fā)臭的問題。研究人員對水體取樣后,分析水體中的各項(xiàng)有害物質(zhì),為改善水環(huán)境,降低污染物含量,采用生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系下的綜合治理模式。人們對上游河道進(jìn)行外源截留處理,應(yīng)用聚酯纖維膜與土工膜進(jìn)行水體隔膜導(dǎo)流,以降低上游區(qū)域非溶解性污染物的排入量。將生態(tài)修復(fù)技術(shù)與人工凈化技術(shù)相結(jié)合,可避免水環(huán)境持續(xù)受外界污染物的影響。人工凈化可以提升河道的防污能力,氣液界面應(yīng)用超高壓氣水混合技術(shù),可以得到微米級氧化氣泡,從而降低水體中的氮磷含量,降低污染物濃度,提升水體溶氧量,提高水體透光能力。另外,可以將生態(tài)修復(fù)技術(shù)與水體自凈功能相結(jié)合,利用水生植物與水生動(dòng)物來構(gòu)建自然生態(tài)鏈,通過降解與轉(zhuǎn)移使水中污染物減少,并與水中生物達(dá)到平衡,最終實(shí)現(xiàn)水體凈化效果。常見的水生植物群落主要有挺水植物、沉水植物與浮葉植物群落,挺水植物與浮葉植物能夠保持水質(zhì)平衡,強(qiáng)化水環(huán)境的生態(tài)美觀作用,沉水植物可以提升水體生態(tài)修復(fù)能力。因此,可以在河道淺水區(qū)域種植綠矮型水下草皮,在中部區(qū)域種植常綠型水下森林,以此提高水體修復(fù)效果。
人工浮島技術(shù)是以浮島為載體,在其上種植具有景觀效用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物,通過植物根部吸收、吸附、化感作用和根際微生物的分解作用吸收、分解和富集水中N、P營養(yǎng)元素和有機(jī)物,緩解水體營養(yǎng)化程度,抑制藻類生長,凈化水質(zhì),最終收獲植物體,從而徹底移除污染物質(zhì)。生態(tài)浮島不僅能夠凈化水質(zhì),而且具有景觀價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益,是目前研究較多的生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)。吳偉等研究了人工浮島水面覆蓋率對人工浮島的凈化效果,結(jié)果表明,當(dāng)人工浮島水面覆蓋率為20%時(shí)處理效果最好,對TN、NH4+-N、NO2--N和NO3--N的去除率分別為39.4%、51.2%、49.7%和65.0%。覆蓋率過小處理效果不明顯,過大易造成水體出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象,以致水體發(fā)黑發(fā)臭。
2生態(tài)修復(fù)技術(shù)實(shí)踐
以邯鄲市某公園為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn),距進(jìn)水口200米處,進(jìn)行了人工浮島原位修復(fù)再生水景觀水體的研究。2013年5月1日~2013年12月15日,考察了人工浮島對污染物的去除效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由表1可知,人工浮島在夏秋季節(jié)(7~10月)對COD、NH4+-N、TN、TP的平均去除率分別為20.4%~43.6%、6.4%~16.2%、7.2%~17.6%、15.6%~40.1%,冬季(11~12月)分別為12.6%~12.9%、5.1%~5.4%、6.4%~6.8%、9.5%~12.3%。可見,人工浮島在夏秋季節(jié)對水體中污染物的去除效果要明顯高于冬季。人工浮島在夏秋季節(jié)對COD、NH4+-N、TN去除率較高,這主要是因?yàn)榇藭r(shí)溫度較高,植物生長茂盛,根系發(fā)達(dá),且微生物數(shù)量較多,活性較高,對水體中污染物代謝較快,去除效果較好;11月以后,天氣轉(zhuǎn)涼,溫度逐漸降低,植物生長緩慢且微生物活性也降低,以致去除效果下降。人工浮島對TP的去除主要依靠填料的吸收作用。人工浮島在夏秋季節(jié)對TP去除率較高,這主要是因?yàn)楦u填料沸石、陶粒中富含的Ca2+可與水體中的磷發(fā)生沉淀反應(yīng),通過沉淀形式將水體中磷去除。冬季,填料對TP的吸附逐漸趨于飽和,且原先已吸附在基質(zhì)表面的磷發(fā)生解析現(xiàn)象又重新釋放入水體,造成去除率降低。
3結(jié)論
在處理水土流失及生態(tài)資源的問題上,國內(nèi)正努力研究先進(jìn)的方法。通過多年的研究實(shí)踐,生態(tài)修復(fù)技術(shù)已經(jīng)被人們所看好,此方法與現(xiàn)實(shí)實(shí)際相符,有很強(qiáng)的針對性,可以讓存在的問題得到有效解決。將生態(tài)修復(fù)技術(shù)運(yùn)用到現(xiàn)代園林藝術(shù)當(dāng)中,可找到問題的根本且可以總結(jié)出相關(guān)的規(guī)律,進(jìn)而使發(fā)揮出最佳的效果。
1.生態(tài)修復(fù)技術(shù)的簡介
當(dāng)我國政府部門的園林管理者要對生態(tài)環(huán)境展開建設(shè)性的設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí),通常會遵從生態(tài)修復(fù)的知識概念來開展生態(tài)景觀的設(shè)計(jì)及規(guī)劃。并且,選擇正確有效的生態(tài)修復(fù)技術(shù),以完成設(shè)計(jì)規(guī)劃的實(shí)施,它的內(nèi)容一般包括了以下3個(gè)方面:第一,生態(tài)恢復(fù)的整個(gè)過程應(yīng)確保每一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)之穩(wěn)定性;第二,生態(tài)恢復(fù)的整個(gè)過程應(yīng)保障自然物種之多樣性及生態(tài)性,讓生態(tài)系統(tǒng)始終保持平衡;第三,生態(tài)恢復(fù)的整個(gè)過程應(yīng)對生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)加以科學(xué)的規(guī)劃,讓所有生物全部都受到科學(xué)調(diào)配。同時(shí)保持它原本的風(fēng)貌,杜絕發(fā)生環(huán)境蕭條問題。要想讓生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)得以順利實(shí)現(xiàn),那么園林管理者就必須嚴(yán)格遵從科學(xué)性的原則,始終持著可持續(xù)發(fā)展這一重要思想,進(jìn)而讓已受到損耗的自然環(huán)境得到優(yōu)化。
2.生態(tài)修復(fù)技術(shù)與現(xiàn)代園林藝術(shù)的關(guān)系
對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的目的并不只是要求其恢復(fù)到最初的一種狀態(tài),而是要恢復(fù)其原始性的生態(tài)平衡。如此一來,就要求我們政府部門的園林管理人員充分地利用現(xiàn)代園林藝術(shù)的知識理念對生態(tài)修復(fù)的結(jié)果加以科學(xué)的調(diào)整與改進(jìn),促使其實(shí)現(xiàn)最佳的生態(tài)平衡。所以,生態(tài)修復(fù)技術(shù)和現(xiàn)代園林藝術(shù)二者間不但有內(nèi)在的聯(lián)系,而且還存在實(shí)質(zhì)上的差異,二者分別在不同的領(lǐng)域發(fā)揮出修復(fù)生態(tài)環(huán)境的功效。
3.生態(tài)修復(fù)技術(shù)的種類
3.1單項(xiàng)生態(tài)修復(fù)技術(shù)
單項(xiàng)性的生態(tài)修復(fù)技術(shù)通常具有以下3種修復(fù)方式。第一,植物的修復(fù)。該修復(fù)技術(shù)全面兼顧了“人為因素”及“自然因素”,在遵從正確的操作方法后,讓生態(tài)系統(tǒng)迅速得到平衡,可以使受到破壞的自然環(huán)境得到控制及再生,同時(shí)這一方法對于原生態(tài)的重建具有非常顯著且獨(dú)特的作用,可看性也非常的強(qiáng)。第二,微生物的修復(fù)。實(shí)際上,在生態(tài)修復(fù)的技術(shù)之中,微生物這一生態(tài)修復(fù)技術(shù)有著極其重要之地位,其主要借助于微生物在特定前提下的轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)生態(tài)平衡的目的。而且微生物修復(fù)技術(shù)之中的微生物也只是一個(gè)統(tǒng)稱而已,其包括了細(xì)菌和真菌等。第三,化學(xué)修復(fù)。不難看出,化學(xué)修復(fù)是一種在現(xiàn)實(shí)中普遍運(yùn)用的技術(shù),其借助于在受破壞的環(huán)境之中提煉出相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)而來完成對生態(tài)環(huán)境的修復(fù)功效。
3.2復(fù)合生態(tài)修復(fù)技術(shù)
近年來,人們開始對復(fù)合性生態(tài)修復(fù)技術(shù)越來越關(guān)注,單一的修復(fù)技術(shù)具有一定的局限性,而運(yùn)用復(fù)合的生態(tài)修復(fù)技術(shù)則可以彌補(bǔ)單一技術(shù)的不足,取長補(bǔ)短,可以更好地發(fā)揮各種生態(tài)修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢,提升生態(tài)修復(fù)效率及質(zhì)量。
4.如何實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)技術(shù)在現(xiàn)代園林藝術(shù)中的應(yīng)用
4.1應(yīng)用是遵循的原則
怎樣把生態(tài)修復(fù)技術(shù)更加科學(xué)地應(yīng)用到現(xiàn)代園林藝術(shù)當(dāng)中去是園林管理人員需要面對的首要問題,要想實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)的終極目標(biāo),那么就必須遵從生態(tài)修復(fù)技術(shù)運(yùn)用于現(xiàn)代園林藝術(shù)中的幾個(gè)原則:
(1)應(yīng)該站在以的視角來看待環(huán)境問題,當(dāng)對環(huán)境做出規(guī)劃的時(shí)候,除了應(yīng)全面考慮環(huán)境規(guī)劃的基本原理與方法的適應(yīng)性,同時(shí)還要從生態(tài)系統(tǒng)的全局來看待環(huán)境問題,切忌將目光局限于當(dāng)前的規(guī)劃工程項(xiàng)目當(dāng)中。在規(guī)劃理念方面,要和國家政府的政策與理念保持高度一致與統(tǒng)一,讓生態(tài)環(huán)境確實(shí)得到保護(hù)與發(fā)展。
(2)全面拓寬綠化的面積。其實(shí),讓生態(tài)修復(fù)水平得到有效提升的關(guān)鍵因素就在于增加綠化的面積?,F(xiàn)今,全球氣溫正不斷升高,以至于水平面也隨之而上升。但是,植物卻可借助光合作用的功效把空氣里邊的二氧化碳變成氧氣,所以綠化面積是否達(dá)標(biāo)具有決定性作用,然而,這一重要因素在這之前是極少被重視的與考慮的。政府部門應(yīng)該顧慮到近年來國內(nèi)土地運(yùn)用實(shí)情,然后找到更為強(qiáng)勁的植被實(shí)施綠化面積的進(jìn)一步擴(kuò)張。與此同時(shí),在植物的規(guī)劃過程中,管理者應(yīng)該借助空間之優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)綠化面積的擴(kuò)增的目的。借助空間的科學(xué)分布以及植物的正確分配,來決定綠化面積擴(kuò)增的大與小。
(3)針對各種情況選擇相應(yīng)的解決辦法。切忌按部就班,實(shí)施生態(tài)修復(fù)的過程中,規(guī)劃人員必定要面對各種性質(zhì)各異的設(shè)計(jì)方案,譬如,街道的綠化、工業(yè)園區(qū)的的綠化以及居民區(qū)的綠化等。所以,相關(guān)的管理人員必須結(jié)合實(shí)際情況之需要展開有效的針對性強(qiáng)的規(guī)劃。就街道綠化規(guī)劃而言,除了要考慮其的生態(tài)修復(fù)的功效,還要顧及其整個(gè)市區(qū)的市容市貌,精心設(shè)置一個(gè)即滿足生態(tài)修復(fù)要求又滿足市容市貌的需要的規(guī)劃方案。對工業(yè)園區(qū)進(jìn)行規(guī)劃的過程中,必須著重考慮環(huán)境污染控制之功能,種植一些具有這一作用的植被。而對于居民區(qū)則要注意減少污染及構(gòu)造和諧的氛圍。
4.2具體的應(yīng)用方法
在全面準(zhǔn)確地明白了生態(tài)修復(fù)技術(shù)在現(xiàn)代園林藝術(shù)中的注意事項(xiàng)之后,則需要在實(shí)際中進(jìn)行實(shí)施,其中具體的應(yīng)用方法主要有以下幾種:在排水方面,現(xiàn)代中綠化部分的排水功能主要依靠地表排水和排水設(shè)備進(jìn)行排水。在規(guī)劃實(shí)施時(shí),通常會種植大量的植物,以此來解決水流對地面的影響。為了有效的解決該問題,在實(shí)施的過程中往往會采用鋪地植物實(shí)施種植以及在合適的地方配備具有擋水功能、操作性強(qiáng)的工具,讓其在減弱水流速度方面發(fā)揮出其的作用。對于護(hù)坡的方面,可以運(yùn)用水景護(hù)坡方法,即對坡面添加能夠靠近邊岸之水面,采用駁岸與護(hù)坡方式對坡面進(jìn)行保護(hù)。所用的植物一般是運(yùn)用種類多樣、性能各異的植物給予栽培,從而有效防止水流慎入。在對道路進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃方面,一般是運(yùn)用多種材料對道路路面實(shí)施保護(hù),這樣可以避免水土發(fā)生流失。
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