垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

孫向輝 周麗貞

摘要 綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)的主要環(huán)境影響因素（包括封場(chǎng)覆蓋材料、土壤基本性質(zhì)、填埋氣體、垃圾滲濾液、植物品種選擇），從垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)地的改良、修復(fù)植物的選擇、植被修復(fù)過(guò)程中的科學(xué)管養(yǎng)幾方面，提出了垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)的建議，并對(duì)植被恢復(fù)技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 垃圾填埋場(chǎng)；植被恢復(fù)；環(huán)境影響因素

中圖分類號(hào) S181 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2016）09-100-03

Abstract The development status of vegetation restoration technology in landfill sites at home and abroad were reviewed， the main influencing factors（coating material， soil basic properties， landfill gas， leachate， plant varieties selection） were analyzed， suggestions for vegetation restoration in landfill sites were proposed from aspects of change of landfill site， selection of restoration plants， scientific management of vegetation restoration process， the application prospect of vegetation restoration technology was forecasted.

Key words Landfill site； Vegetation restoration； Environmental impact factors

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)生活垃圾激增，截至2011年，我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾堆存量超過(guò)80.00億t，占地5萬(wàn)余hm2，城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量為2.77億t[1]，“垃圾圍城”困境日益突出。目前，我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理主要以衛(wèi)生填埋和焚燒處理技術(shù)為主，其中衛(wèi)生填埋處理技術(shù)作為生活垃圾的最終處置方式仍是每個(gè)地區(qū)的保障手段。

城市垃圾衛(wèi)生填埋處理雖然具有處理量大、操作工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)作費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是占用面積大及封場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的填埋氣、滲濾液等會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成一定負(fù)面影響。同時(shí)，隨著城市的發(fā)展擴(kuò)張，垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)入市區(qū)范圍，進(jìn)而影響周圍居民生活和城市建設(shè)發(fā)展。為了使垃圾填埋場(chǎng)的土地資源得以回用，同時(shí)改善城市環(huán)境質(zhì)量，封場(chǎng)后的垃圾填埋場(chǎng)被重新規(guī)劃開(kāi)放，通過(guò)植被重建開(kāi)發(fā)成為公園、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、植物園、高爾夫球場(chǎng)等城市公共設(shè)施[2]。筆者對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)技術(shù)研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，以期為今后垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論參考。

1 垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)技術(shù)的研究較早，很多城市已有成功進(jìn)行植被重建的例子。1863年巴黎就將1座廢棄的石灰石場(chǎng)和垃圾填埋場(chǎng)改造成特蒙公園。韓國(guó)于2002年在世界杯足球賽體育場(chǎng)館建設(shè)過(guò)程中，采用微生物、生態(tài)修復(fù)等污染生態(tài)修復(fù)措施，選擇抗逆性強(qiáng)的鄉(xiāng)土植物品種作為綠化植被，促進(jìn)垃圾分解和防止土壤侵蝕，將首爾市曾經(jīng)最主要的垃圾填埋場(chǎng)蘭芝島改造成為1座環(huán)境親和型的城市公園[3]。美國(guó)正詹姆斯·科納Field Operations事務(wù)所采用生態(tài)修復(fù)技術(shù)，創(chuàng)造性地將890.3 hm2的弗萊士河垃圾填埋場(chǎng)改造成紐約市最大的城市公園[4]。蒙特利爾將曾經(jīng)的北美第三大垃圾填埋場(chǎng)改造成為圣-米歇爾環(huán)保中心，并于2004年獲得可持續(xù)發(fā)展金獎(jiǎng)。

近年來(lái)，我國(guó)在城市廢棄垃圾填埋場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)方面進(jìn)行積極探索，并取得了一定成果。周良等[5]在對(duì)鎮(zhèn)江市城東垃圾填埋場(chǎng)的填埋土、滲濾液和生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇苦楝、女貞、紫荊和枸杞作為耐性樹(shù)種，對(duì)該地區(qū)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行了改造，取得了初步的人工修復(fù)成效。韓祖光等[6]通過(guò)研究北京市最主要的3個(gè)衛(wèi)生填埋場(chǎng)的人工植被，構(gòu)建了對(duì)于北京地區(qū)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)填埋區(qū)陽(yáng)坡、陰坡和半陰半陽(yáng)坡及生活區(qū)和場(chǎng)界的綠化植物配置模式。肖琨等[7]采用生態(tài)修復(fù)與景觀綠化的設(shè)計(jì)理念對(duì)湖南省武岡市垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，力求將其改造為現(xiàn)代城市綠色開(kāi)放空間。廈門東孚垃圾填埋場(chǎng)通過(guò)生態(tài)恢復(fù)景觀設(shè)計(jì)，將垃圾填埋場(chǎng)改造成一個(gè)具有環(huán)衛(wèi)教育基地功能的主體公園[8]。

2 垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)的影響因素

2.1 封場(chǎng)覆蓋材料

垃圾填埋場(chǎng)是一種次生裸地，有機(jī)質(zhì)含量較高，封場(chǎng)時(shí)要對(duì)土壤表層的垃圾進(jìn)行覆土處理。如果覆土層過(guò)厚，其表層土有機(jī)質(zhì)含量較低，無(wú)覆土層，其表層土壤實(shí)際上就是垃圾，雖然其有機(jī)質(zhì)含量較高，但該類土壤含有較高濃度的重金屬，會(huì)影響植物的生長(zhǎng)[2]。張煜等[9]在支持土層固定的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了不同營(yíng)養(yǎng)植被層厚度對(duì)垃圾填埋場(chǎng)植物生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明：封場(chǎng)覆蓋的營(yíng)養(yǎng)植被層厚度對(duì)植物的成活率和長(zhǎng)勢(shì)具有較大影響，厚度過(guò)薄會(huì)影響植物的生長(zhǎng)，過(guò)厚對(duì)植物長(zhǎng)勢(shì)無(wú)明顯的促進(jìn)作用，因此較理想的營(yíng)養(yǎng)層厚度為30～45 cm。實(shí)際上，不同植被類型需要不同的覆土層厚度[10]，Gilman等[11]研究發(fā)現(xiàn)，草本植物需要6 cm左右的基質(zhì)厚度，而喬本樹(shù)木則需要90 cm以上的基質(zhì)厚度。

2.2 土壤基本性質(zhì)

垃圾土與常規(guī)土壤相比，一般有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素含量較高[12-13]，同時(shí)存在數(shù)量龐大、種類繁多的微生物[12，14]，但較高的重金屬（如Cu、Cd、Pb、Zn等）含量會(huì)抑制微生物活性，破壞土壤性質(zhì)，從而抑制植物生長(zhǎng)[14]。同時(shí)，垃圾填埋場(chǎng)的垃圾在發(fā)酵過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較高的地溫，一般垃圾填埋體內(nèi)溫度為20～80 ℃[15]，已關(guān)閉填埋場(chǎng)表面以下20和30 cm深處基質(zhì)的溫度比正常土壤溫度分別高出20和15 ℃[16]。研究表明，過(guò)高的土溫會(huì)導(dǎo)致植物根系呼吸消耗增多，抑制植物根系生長(zhǎng)，甚至燒傷根系，導(dǎo)致植物死亡[17-18]。

2.3 填埋氣體

垃圾填埋場(chǎng)的填埋物會(huì)產(chǎn)生大量填埋氣體，如二氧化碳、甲烷、硫化氫、氨氣等，并形成惡臭，這些氣體會(huì)對(duì)環(huán)境和植物生長(zhǎng)造成不同程度的負(fù)面影響[19]。Gendebien等[20]研究認(rèn)為，垃圾分解會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳和甲烷，將植物根系生長(zhǎng)所必須的氧氣排出土壤層，導(dǎo)致植物根部缺氧死亡。同時(shí)，當(dāng)土壤中二氧化碳的含量超過(guò)20%時(shí)，會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒性，從而影響植物生長(zhǎng)。周良等[5]選擇了7種樹(shù)種進(jìn)行垃圾填埋場(chǎng)修復(fù)種植試驗(yàn)，結(jié)果表明：垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣是影響樹(shù)木生長(zhǎng)的主要因素，對(duì)大多數(shù)植物存在不利影響[5]。Wong等[21]研究發(fā)現(xiàn)，高濃度的填埋氣是垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)的主要限制因素。

2.4 垃圾滲濾液

垃圾滲濾液是垃圾經(jīng)壓實(shí)、生物降解生成的水以及滲入場(chǎng)內(nèi)的雨水、地表水和地下水經(jīng)垃圾層滲濾出的污濁液體，含有大量的有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽及重金屬類物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生潛在危害[22]。姜必亮等[23]通過(guò)盆栽試驗(yàn)研究了滲濾液灌溉對(duì)土壤-植物系統(tǒng)的生態(tài)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)滲濾液灌溉導(dǎo)致植物死亡，可能與滲濾液中重金屬、有毒有機(jī)物的毒性和植物本身的生物學(xué)特性有關(guān)。趙一亮等[24]研究發(fā)現(xiàn)，垃圾滲濾液會(huì)明顯抑制植物生長(zhǎng)，其中白臘木對(duì)垃圾滲濾液最為敏感，表現(xiàn)出生長(zhǎng)遲緩，甚至干枯死亡。

2.5 植物品種選擇

通常垃圾填埋場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境比較惡劣，且不同地區(qū)不同類型垃圾填埋場(chǎng)的環(huán)境條件也有所差異，因此，選擇合適的植物品種是決定垃圾填埋場(chǎng)植被重建成功與否的關(guān)鍵。受環(huán)境條件的限制，在進(jìn)行垃圾填埋場(chǎng)植被重建時(shí)，一般選擇抗逆性強(qiáng)、易于管護(hù)、景觀效果好的本土植物品種作為修復(fù)植物。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始進(jìn)行垃圾填埋場(chǎng)人工植被實(shí)地修復(fù)研究，郭婉如等[25]選擇16種木本植物、9種草本植物作為受試植物，研究了其在垃圾填埋場(chǎng)的生長(zhǎng)情況，最終篩選出枸杞、苦楝、紫穗槐、刺槐、白蠟樹(shù)、女貞、苜蓿、畫(huà)眉草、牛筋草和知風(fēng)草等10余個(gè)抗性較好的品種。舒儉民等[26]選用當(dāng)?shù)剡m應(yīng)性和抗逆性較強(qiáng)的16種木本植物，在青島湖城市垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，枸杞耐性最強(qiáng)，其次為苦楝、紫穗槐、刺槐、白蠟樹(shù)，女貞、金銀木、臭椿、正木、龍柏，紫荊、木槿、法桐、黑松耐性較差，迎春和連翹耐性極差，不宜在垃圾填埋場(chǎng)種植。

3 垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)建議

3.1 場(chǎng)地改良

垃圾填埋場(chǎng)作為一種特殊的土地類型，其自身存在多種難以避免的限制植物生長(zhǎng)的因素，如垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的填埋氣體、貧瘠的土壤、垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的較高地溫、垃圾滲濾液等，因此，在對(duì)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行植被恢復(fù)建設(shè)時(shí)，有必要根據(jù)填埋場(chǎng)的開(kāi)發(fā)利用方式和生態(tài)環(huán)境條件，進(jìn)行必要的改良和改造，如對(duì)垃圾滲濾液和發(fā)酵產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行收集處理，對(duì)垃圾山體進(jìn)行整固，對(duì)填埋場(chǎng)表土進(jìn)行客土改良等。根據(jù)國(guó)內(nèi)外垃圾填埋場(chǎng)植被重建的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行植被恢復(fù)過(guò)程中，往往分階段實(shí)施。第1階段為終場(chǎng)處置，通常是對(duì)垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)地進(jìn)行整型覆土和初步綠化改造，改善填埋場(chǎng)周邊環(huán)境；第2階段為園林造景，精心選擇耐性植物，在垃圾堆體穩(wěn)定后進(jìn)行園林種植和環(huán)境景觀改造[27]。如湖南省武岡市垃圾填埋場(chǎng)在進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和景觀綠化工程中，采取了分階段實(shí)施，首先是對(duì)場(chǎng)地堆體進(jìn)行整形與處理，保證場(chǎng)區(qū)內(nèi)排水、交通、填埋氣體收集處理、滲瀝液收集處理等設(shè)施正常運(yùn)行，然后再分階段實(shí)施植被栽植計(jì)劃，以達(dá)到對(duì)垃圾場(chǎng)及其周邊環(huán)境的改良[7]。

3.2 修復(fù)植物選擇

修復(fù)植物的選擇對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的植被恢復(fù)具有重要意義。雖然有垃圾填埋場(chǎng)自然植被恢復(fù)的例子，但是自然植被恢復(fù)所需時(shí)間長(zhǎng)，且主要以草本植物為主，這樣的植被恢復(fù)僅滿足于填埋場(chǎng)內(nèi)有植被覆蓋，對(duì)于填埋場(chǎng)及周邊生態(tài)環(huán)境改良作用較小。考慮到垃圾填埋場(chǎng)特殊的生境條件，在選擇修復(fù)植物時(shí)，一方面應(yīng)盡可能地選擇抗逆性強(qiáng)、易于養(yǎng)護(hù)，且對(duì)有害物質(zhì)具有較強(qiáng)吸附或吸收能力的本土植物[28]；另一方面，為營(yíng)造良好的自然景觀，在植物的群體配置上要適當(dāng)種植耐性強(qiáng)的建群植物種，設(shè)計(jì)喬、灌、草的復(fù)層綠化模式，增加植物群落的多樣性和穩(wěn)定性，如苦楝-紫穗槐-畫(huà)眉草、女貞-紫花苜蓿等群落類型[29]。

3.3 植被恢復(fù)過(guò)程中的科學(xué)管養(yǎng)

垃圾填埋場(chǎng)的植被恢復(fù)是一個(gè)長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，初期建立的植被系統(tǒng)往往較為脆弱、缺乏穩(wěn)定性，如不注意及時(shí)養(yǎng)護(hù)，可能會(huì)造成植物大面積死亡。因此，在垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)過(guò)程中，一方面要注重植物對(duì)水、肥的需求，另一方面要加強(qiáng)對(duì)填埋場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生的填埋氣體和滲濾液的監(jiān)測(cè)，并及時(shí)采取有效措施將其對(duì)植物造成的影響降至最低。

4 展望

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市土地資源日益緊張，曾經(jīng)的垃圾填埋場(chǎng)址可能已經(jīng)被工業(yè)、商業(yè)和居住區(qū)的設(shè)施包圍，至于如何將封場(chǎng)后垃圾填埋場(chǎng)占用的大量土地進(jìn)行復(fù)墾開(kāi)發(fā)利用，越來(lái)越引起政府主管部門和科研人員的關(guān)注。對(duì)城市垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行植被恢復(fù)和景觀重建，不僅可以有效利用土地資源、改善周邊生態(tài)環(huán)境，而且對(duì)于優(yōu)化城市環(huán)境、促進(jìn)城市和諧健康發(fā)展具有重要意義。

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