金属渣地绿化改造的探索

李君

摘要：本文阐述分析了金属渣地绿化改造的原则要求、技术方法，并结合上海市炮台湾湿地森林公园改造建设的实际，总结了金属渣地绿化改造的成功经验，为今后金属渣地的绿化改造提供借鉴。

关键词：炮台湾湿地公园，金属渣地，绿化改造

金属渣地主要为钢渣地，是冶金工业炼钢后的钢渣废弃物。在我国沿海工业区，特别是钢铁制造业厂区内普遍存在。由于金属渣地表面生长植被较少、生物品种单一、生态环境长期得不到改善。将未经过无害处理的废弃钢渣堆堆置不仅严重污染周边环境，对当地的水质、土壤、空气等自然环境造成了负面影响，而且造成大量土地资源的浪费。

一、金属渣地绿化改造的原则与要求

金属渣地存在和产生有其复杂的历史原因，其化学成分主要有CaO、FeO、Al2O3、MgO、MnO、P2O5等多种金属元素矿物组成，其中汞、砷、镉、锰等重金属是绿化改造的重点和难点。

1. 金属渣地绿化改造的基本原则

在实践中金属渣地的改造应遵循 “生态优先，以人为本；循环利用，变废为宝”的原则，树立起环境与经济效益并重观念，采取优化与重组产业结构，协调经济与生态利益共同发展战略，才能实现改善生态环境的目标。

2. 金属渣地绿化改造的基本要求

金属渣地绿化改造相比一般绿化建设具有改造成本大、生态重建困难、绿化效益难显现、生态循环构建难度大等特点，因此，需要平衡改造投入与绿化效益的关系，以及权衡金属渣地绿化规模和景观设计的关系。

主要考虑的基本要求为（1）以《环境保护法》、《固体废物污染防治法》等法律法规为依据，并积极贯彻落实；（2）改造要求与地方总体规划、地区公共绿地规划及绿地系统规划要求相符；（3）改善原来面貌，净化空气，美化环境，促进生态系统的良性循环；（4）能够减少和消除对环境的污染，解决历史遗留问题以及金属渣堆积遗留造成的社会影响；（5）改造实施难度不大，具有技术可操作性、经济可行性；（6）在满足绿化生长条件下，工程对钢渣处理总投资成本适宜，能提高对原有场地利用价值以及周边土地使用价值。

二、金属渣地绿化改造的技术和方法

美国科学家chaney[[[]CHANEY R LMINNIE M，LI Y M，etal．Phytoremediation of soils Metals[J].Currentt Opinion in Biotechnology,l997,8：279-284]]首次提出了利用能够富集重金属的植物来清除土壤重金属污染的设想，利用可超富集重金属的植物吸收、积累环境中的污染物，并降低其毒害的环保生物技术，即植物修复技术[[[] 鲍桐、廉梅花等. 重金属污染土壤植物修复研究进展[J]．生态环境2008,1 7(2):858-865]]。金属废渣回收加工和循环利用的成本较高，通常采取土壤回填种植绿化的方法，实现在较短时间里改善环境、重建生态的效果。

1. 土壤改良技术措施[[[]周详,武平.开发建设项目水土保持植被重建与绿化基础工程技术.国水土保持SWCC，200 6（3）]]

金属渣地绿化改造最关键环节就是水土保持。通常可采用土层置换、土壤阻隔以及土壤改造等方法。

1）土层置换。利用重金属主要污染土壤表层的特性，可以对潜在生态危害指数在600以上的表层土壤[[[]李天杰，宫室国，潘根兴等.土壤环境学[M].北京:高等教育出版社，1995:97-138．]]]采取“去除表层被污染土壤、耕作活化下层土壤或覆盖未被污染活性土壤”的方法[[[]闫兴风，李高平，王建党等.土壤重金属污染及其治理技术[J]．微量元素与健康研究，2007,24(1):52-54]]。经过更新后的表土质量可以得到有效改善，以满足植物的生长需要。在工程成本允许的条件下，可采用原始土置换方法，在减少重金属污染源，降低Ph值方面有效；也可采用外运种植土深埋相结合的置换方式，将表层土清理后可作道路广场的基础垫层，然后将土层深翻，直至取出地下未污染的深层土，做隔层处理后再添加种植土和营养介质。

2）土壤阻隔。针对金属渣地土壤改良后重金属含量从深层向上迁移的现象，在土方改造过程中，利用科学技术加大土层阻隔层，将磁分离技术、阴阳离子膜代换法等新技术被引入污染土壤的治理，割断深层土壤中重金属上升途径。此外，还可以通过开挖水域、增加地形、相对标高造景、增加钢渣层上面覆盖层等技术方法，以降低表层土重金属含量。

3）污水净化及构建水体生态。针对金属渣地周边水体特点，构建相应的水生植物修复带，提高景观水体的水质保持力，建立污水净化系统，减少地下水、地表水源的污染程度，从而减少对土壤的污染。可采用“垂直流+水平流”的补水模式，以保证稳定的净化效果。利用可吸附有机物的鹅卵石，引通污水转流系统，经“臭氧处理-沉淀分解-接触氧气-吸附重金属和有机物”等层层净化过滤，改善水质，实现减少水源中金属离子污染，从而减少土壤重金属对植物的影响。

4）表层土改造。用大量的无污染客土覆盖表层或混匀，使污染物浓度降低或减少污染物与根系的接触，或者把污染土壤移走，或者深翻土壤，使聚积在表层的污染物分散到更深的土层。同时在土壤中掺入泥炭土或者经过过筛的家庭垃圾、熟堆肥等有机物质,并在底层土中施入石灰以调节土壤的pH值，降低可溶性盐浓度EC值等措施，使土壤金属离子浓度稳定，以满足植物生长发育需要。

2. 植物品种选择

植被物种选择应以“适地适树、因地制宜”原则，植物应具有较强的适应性、耐贫瘠、耐寒耐旱，具有抑制污染排放、能为多种生物提供生活栖息场所、一定的观赏价值等生态习性，改善环境的同时，园林景观生态效益、经济效益可持续发展。

（1） 选择具有较强的抗逆性的植被物种。对干旱、潮湿、瘠薄、盐碱、酸害、毒害等有较强的忍耐能力。通常耐盐碱植物有柳树(Salix babylonica L.)、柽柳(Tamarix chinensis)、夹竹桃(Nerium indicum)、木芙蓉(Hibiscus mutabilis)、苦楝、蚊母(Distylium racemosum)等；耐水湿植物有: 水腊、红瑞木(Swida alba Opiz)、山麻秆(Alchornea davidii)、南天竹(Nandina domestica)、海滨木槿(Hamabo)等；耐土壤贫瘠植物：罗汉松(Podocarpu smacrophyllus)、女贞(Ligustrum lucidum)、榔榆(Ulmus parvifolia)、伞房决明(Cassia corymbosa)、意杨(Populus euramevicana cv)等。这些植被物种可以搭配选择。

（2） 选择具有固氮能力的植被物种。根系具有固氮根瘤菌,可以缓解金属渣地回填土质养分的不足。豆科植物往往都具有这一特征，如新银合欢(Leucaena glauca)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、苕子(Welta vicia villosa Welta)、黄槐(Cassia Surattensis)、胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz)等。另外，少量的非豆科植物也具有根瘤，如水冬瓜(Aluns挀爀攀洀愀猀琀漀最礀渀攀Burkill)、沙棘(Hippohae)、杨梅(Myrica rubra (Lour.) Sieb.et Zucc.)等。

（3） 选择根系发达、具有有较快生长速度的植被物种。根蘖性强，根系发达，能固持土壤；地上部分生长迅速,枝叶繁茂，能尽早尽快和尽可能地长时间覆盖地面，以有效地阻止风蚀和水蚀；落叶丰富，易于分解，以便于较快地形成松软的枯枝落叶层，提高土壤的保水保肥能力。

（4） 选择具有观赏性和野趣性的原生植被物种。运用和保护一些天然野生植被如野菊花(Chrysanthemum indicum L.)、一年蓬(Erigeron annuus(L.)Pers.)、野艾(Artemisia dubia Wall.)等植被，撒播香石竹(Dianthus caryophyllus)、虞美人(Papaver rhoeas L.)、美丽月见草(Oenothera biennis L. High)等野花草籽，种植波斯菊(Cosmos biginnatus)、峨嵋姜花(Hedychium brevicaule D. Fang)、萱草(Hemerocallis middendorfii Trautv. et Mey.)、美人蕉(Canna最攀渀攀爀愀氀椀猀)等花卉植被，实现四季常绿，季季有花的景观效果。

（5）选择具有重金属选择性摄取功能的植被物种。主要通过引种一些对重金属有高耐性和高选择吸收能力的植物，经过植物“快速生长-积累-收割”的过程，最大程度降低土壤中重金属元素的含量[[[]唐世荣.污染土壤的植物修复技术及其研究进展[J].上海环境科学.1996,15(12): 27-40]]。这种生物富集方法，也称为重金属的植物修复技术[[[]杨景辉.土壤污染与防治[M].北京:科学出版社，1995]]。如十字花科遏蓝菜属，是Zn的超积累植物。而对于一些难以被植物直接吸收的重金属元素，可以采用植物修复与化学修复结合的方法[[[]周东美.污染十壤的修复技术研究进展[J].生态环境,2004,13(2):234-242.]]。

此外，还可以选用一些速生高生物量的绿肥作物以及对极端的基质条件具耐受性和适应当地条件的物种，这样的植被品种更能够很快适应重金属含量非正常情况下的立地条件，存活率高，更有利于植被生态重建的成功。

3.管理与养护措施

金属渣地绿化改造养护管理上较一般绿地的养护和管理要求更高。重点在保护湿地、促进生态恢复和自净能力，逐步实现可持续发展目标。

主要要从以下方面做起：

保证绿化的层次度，提高日常养护质量和水平，确保整体绿量。

尽量利用场地内的现状绿化，减少投入。

乡土物种和植物群落，以减少人工干预，维持自然的生态过程。

考虑提供部分鸟类和松鼠等小型哺乳动物边缘生境的可能性。

保证美学及文化上的要求，加强对湿地滩涂上的自然生物、景观保护意识。

三、上海炮台湾湿地森林公园改造的实践

上海炮台湾湿地森林公园位于宝山区塘后路，东临长江口，其中有面积约38.4ha的钢渣堆场。该区域主要是宝山区几家钢铁企业九十年代生产钢铁产品堆积废弃钢渣形成，其成分含Fe2O3、SiO2 、CaO等，约685万t，并混杂少量电炉渣。2005年上海市宝山区人民政府在城市整体规划将吴淞炮台湾湿地公园内大量金属钢渣地进行绿化改造成为宝山区生态城市建设的首要任务之一。

上海市炮台湾湿地森林公园建造过程中，对钢渣的改造主要采用在钢渣堆体表面加设防渗措施，覆盖粘土层或防渗膜，控制渗透液生产量，减少对水环境、土壤的影响等一系列先进、科学的钢渣改造技术和方法。土方工程改造技术措施是公园区域内裸露的钢渣部分铺设0.5m粘土并压实，粘土层渗透系数小于1.0×10-7cm/s，再覆盖0.2-0.4m砾石或三合土作为导气导水层，最后再覆盖1.5m—2 m厚度的种植土层[[[]上海炮台湾湿地森林公园环境影响报告书.上海勘探设计研究院 2005.11，65~78

]]，沉降、平整后种植绿化树木，规划建造成现在的公园。

改造绿化植物配置以及景观设计是保证上海炮台湾湿地森林公园钢渣地绿化改造成功的重要方面。在植物配置上，炮台湾湿地森林公园改造严格遵从“适地适树、因地制宜”原则，引种适应性、耐贫瘠、耐寒耐旱，具有抑制污染排放的树种如：高大落叶乔木银杏、马褂木、朴树、喜树、重阳木等，柽柳、苦楝、朴树、水杉、榔榆、垂柳等，常绿乔木雪松、香樟、广玉兰、粗榧等乡土树种，种植一些具有积累金属元素特性的植物品种，对土壤重金属含量的吸收和转运作用，如香樟、胡枝子，杨树、悬铃木、火棘、枸骨、海桐等。改造的植被灌木、水生植物品种多达100余种，最终将一片钢渣地改造成生态绿地，建成以自然生境为主，水、湿地与陆地森林结合一体的自然景观。

上海炮台湾湿地森林公园钢渣地绿化改造成功的典范，拓展了钢渣改造利用的思路，为绿化景观规划也提供了良好的参考，为合理利用有限土地资源寻找到一个好方法。但也应看到金属渣地绿化改造仍然存在许多难以解决的技术难题，例如土质底层污染源的渗透对地表土的影响、植物对重金属的适应程度、钢渣深埋后对地下水的污染以及湿地生态环境的养护管理专业性和技术水平滞后等问题，理论分析还不够充分，实践经验不足，需要实事求是、客观评价金属渣地的改造成效，还需要各方面科研技术人员和广大园林绿化工作者做大量的研究实践工作。

参考文献

[]CHANEY R LMINNIE M，LI Y M，etal．Phytoremediation of soils Metals[J].Currentt Opinion in Biotechnology,l997,8：279-284

[] 鲍桐、廉梅花等. 重金属污染土壤植物修复研究进展[J]．生态环境2008,1 7(2):858-865

[]周详,武平.开发建设项目水土保持植被重建与绿化基础工程技术.国水土保持SWCC，200 6（3）

[]李天杰，宫室国，潘根兴等.土壤环境学[M].北京:高等教育出版社，1995:97-138．

[]闫兴风，李高平，王建党等.土壤重金属污染及其治理技术[J]．微量元素与健康研究，2007,24(1):52-54

[]唐世荣.污染土壤的植物修复技术及其研究进展[J].上海环境科学.1996,15(12): 27-40

[]杨景辉.土壤污染与防治[M].北京:科学出版社，1995

[]周东美.污染十壤的修复技术研究进展[J].生态环境,2004,13(2):234-242.

[]上海炮台湾湿地森林公园环境影响报告书.上海勘探设计研究院 2005.11，65~78