潮白河河道修复治理中植物生态修复技术的应用

赵笑研

关键词：河道修复;潮白河;植物;生态;修复技术

1 植物生态修复技术的应用原理及技术机制

1.1 技术原理

简单的来说，植物生态修复技术就是使用某种特定植物或者是植物群组，对遭受污染河道中的特定污染物进行降解与清除。除此之外，亦能起到进一步加固四周土壤结构、植物根系结构的作用，由此一来可预防未来可能会发生的污染，起到治理污染源、缓解生态的问题。

植物修复技术多被用于对遭受污染土壤的净化和地下水的净化，改善水质污染的压力。植物生态修复技术则在以上基础上，又囊括了以植物为基础的污染修复与预防系统，如人工湿地、生物沼泽等。除了在河道治理修复中可以应用该技术之外，从更多元化的应用方面来看，公园、城市绿道等都有着该技术的身影，可以想见目前该技术的应用已经很成熟，例如在易被污染的城市河道上建设植被过滤带等，便可用以约束、控制环境污染和土壤污染。

植物生态修复技术强调以生态性作为技术实施原则，视人类、社会与自然为统一协作体。也正是基于上述原理，植物生态修复技术被逐渐用在河道的生态改造设计当中。

1.2 技术机制

1.2.1 植物降解机制

该机制指的是植物在吸收了污染物之后，会被分解成多个较小成分，也被叫做植物的新陈代谢物，没有毒害作用。植物在全生长过程当中也会对这些新陈代谢产物加以充分利用，因此并不会遗留下很多污染物。植物的降解在光合作用下完成，或是在植物体内的酶、微生物作用下完成[1]。

1.2.2 根标降解机制

亦被叫做植物刺激、根标生物降解等，在根标降解发挥作用时，大量根标分泌物从植物体内被释放出来，刺激根系四周土壤微生物的活性作用，以此来分解四周存在的污染物，植物在土壤微生物降解作用中占据着重要位置，因为植物会释放大量的化学物质和糖，会以此营造良好的微生物繁殖条件。究其本质而言，植物是承接污染物降解的容器，并基于对微生物数量的增加、刺激有特定降解作用的微生物群落生长等途径而实现[2]。代谢后的微生物取而代之的是一些简单、无污染化合物的产生。其中，环境污染物是一类复杂性较高的化合物，土壤微生物仅能将其中的一小部分代谢掉，但当土壤微生物大量增殖后，便会快速耗尽碳源，而很快，土壤微生物群落便会适应，并把污染物用作碳源。

不管是上述哪一种降解机制，都是植物生态修复技术实施成功的基础，其突出优势在于可以充分降解最初的污染物，并不用收割植物。

2 潮白河河道环境污染现状分析

潮白河上游分有潮、白两大支流，潮、白两河在密云县河槽村附近汇合之后叫做潮白河，流经密云、怀柔、顺义与通州4个区，沿途有纳入诸多支流，如怀河、箭杆河、小东河等，从牛牧屯出境之后入潮白新河，于北塘入渤海。全长约200km，其中在北京市内的干流长有83.5km。本项目主要针对于密云区潮白河道的分析和治理。

2.1 河道水污染现状

潮白河沿岸存在着污水直接排进河道的问题，这些污水都未经过任何处理，且雨季来临时，雨水还会将河道沿岸一些生活垃圾、农业秸秆等农业垃圾冲入河道，使河道水体面临严重污染。

2.2 河道景观现状

潮白河河道经过近些年持续不断地治理，从整体上来看已经获得了良好的景观感官体验。但不乏一些遗漏之处、不尽完善之处。如某些流域流动性极差，再长年累月地受到生活污水、农田灌溉水等侵蚀，导致河道中的水体质量严重降低;或有些河道表面覆盖水华，对河道景观体验造成严重影响，甚至景观体验全无。有些小区域的河道因缺乏管理，居民随意在河道两岸堆放物品或垃圾，有一些随着风刮、雨淋落入河水，久而久之成为垃圾河。这些河道污染均打破了生态系统的平衡，导致河道中不再有水生物生殖，河道护岸土壤质量较差，只有零散分布的树木，护岸已然失去了生态功能，水体不再具备良好的自净能力，生态系统发生显著退化。

3 潮白河的河道修复治理

3.1 强调植物生态修复的植物特性与配置

3.1.1 可耐受污染植物

在污染土壤中亦能得到良好生长的植物类型尤其适合。想要成功实施植物生态修复技术，其基本前提便是所选植物类型可耐受污染场地。这是因为污染物必不可免的伴随着极强的毒害性，尤其是对于植物可造成生长抑制甚至是死亡。所以在适宜植物种类的选择上，首要考量的目标是植物是否可以耐受污染物以及耐受的程度;其次则是以多年生耐旱植物作为选择条件，这是由于该类植物一旦适应了当地的生长条件，便会以其良好的生长态势进行蔓延，起到河道治理的突出效用。

3.1.2 植物的根长与结构

从某种程度上来说，植物的根长度对植物生态修复技术的实施有一定影响，这是考虑到需要植物的根系充分接触到污染物。大部分情况下，河道湿地的植物根系都比较短。不过对于喜湿深根的植物以及耐旱的植物种类而言，其根系能够扎到更深处，所以建议将这类植物用于河道治理的植物生态修复技术当中。

（1）耐旱类植物

实践发现，在干旱条件下能够生长且存活的植物类型相较于其他植物种类根系要更长，发育也要更完善。正是基于这些优势，耐旱类植物都可以被用于植物生态修复中。例如一些草种可达到3～5m的深根，这些草品种便可被用于植物生态修复。虽然其根系有70%～80%都是在地面之下1m外，但1m之内深度的根系却发挥着重要的植物生态修复技术作用。

（2）喜湿深根植物

这一类植物通常都有很深的根系，且能够保证至少有一部分的根系能够与水进行持续接触。很多植物种类都仰仗着地下水来供给自身的用水需求，对于这一类型的植物，当将其种植在干旱的环境当中，便会为了谋求生存而把根深深地探寻并牢固扎入地下水层中;而当将其种植在湿地、河床边缘时，就会直立在水中。这一类植物会借着长长的根须特点探找水源，其根系长度有10m左右。喜湿深根植物如柳树和杨树等，都可将其充分运用到植物生态修复技术中，不仅生存能力强，还可起到净化地下水的作用。

（3）深根种植

挖壕或者是钻一定深度的坑都可以打破深根限制，这样一来便可以在较深的底部种植植物，促使植物根系能够扎入更深的土层中[3]。一般情况下，栽种植物在坑壕当中的种植深度可以达到5m，而该技术的成功栽种前提是保证所选植物种类可以承受深根种植。

（4）高生物量的植物

在植物生态修复技术中常使用这类植物，其突出有生长速度快、可产生大量生物量的优势[4]。基于降解作用这一前提，快速生长的植物能够在根区释放大量糖类与分泌物，为降解营造良好的环境;基于吸收这一前提，快速生长的植物相较于一般植物而言，对污染物有更快速、更多的吸收与储存作用。杨属、柳属以及十字花科植物因其生物量高而在植物生态修复技术中得到广泛应用，这类植物的生长速度快，且耐寒性较强，可产生很多生物量，因此在很多种气候条件下都适宜栽培，发挥其功效作用。

（5）有高蒸腾率的植物类型

具有较高蒸腾速率的植物与其他植物类型相比，可以将更大量的水分从土壤中转移到大气中，以此来有效应对水中污染物。当河道水体中有污染物在移动时，具有较高蒸腾率的植物因为可以吸收更多水分，所以可借此有效阻止污染物随水流的迁移。也正因如此，这类植物的生存要仰仗着大量水资源，不耐干旱。

3.2 植物生态修复技术的具体应用

3.2.1 植物式拦截墙

在河道修复治理工作中进行单排树木的种植，借由其植物根系扎入地下水层中吸收、分解作用的发挥，来对污染物进行降解，使一部分受到污染的地下水在汇入河道前被吸收掉一部分的污染物[5]。该技术并不能完全去除污染物，其作用机制为：植物的根系降解、植物新陈代谢和植物的挥发。

在潮白河的河道治理工作中，植物式拦截墙可以被用在郊区段的河道，因为往往郊区河道的两岸都有大量农田，日常会施用大量的化肥和农药，一旦受到雨水冲刷都进入到土壤层的地下水中，并不断进入河道，便会以农业污染的形式污染附近河道与水域，针对于此，在河道护岸两侧采取植物式拦截墙的技术，通过植物式的拦截，使这些污染物在流入河道之前得到一定的降解。同时，将拦截灌木墙种植于河道护岸两侧，也能在河道与农田之间形成较美的景观。

3.2.2 利用灌木丛的降解技术

基于不同深根树种和灌木品种的选种，可以从土壤剖面上作用于对污染区域内存在污染物的降解，且无需收割植物便可清除污染物，一般情况下，对地表下3m深土层中的污染物均能起到有效降解作用。借助于灌木丛中的各类植物组成，能够在其根部区域、茎处，针对有机污染物进行降解，使其分化成颗粒更小、污染程度更低的物质，或受到光合作用而挥发，或是被植物降解作用所挥发，以无污染的形态被分解到空气中[6]。在潮白河河道的治理中，降解灌木丛的应用主要可以对化肥与农药下渗到深层土壤中的有机物进行降解。

3.2.3 打造自然型漂浮湿地

漂浮湿地是将漂浮技术与绿化技术结合起来进行实施，起到生态修复、环境改善以及净化水体污染等多重作用，通过漂浮湿地可以直接降解掉有机污染物，水肿的氮素污染能够被转换为气体并清除干净。在潮白河河道修复中的城市段区域可以采用此种修复技术，由于河道受到农业、工业等活动所产生的污染物侵袭，水体中不可避免地存在一些污染物质，而自然型漂浮湿地的打造，则可有效滤除其中存在的多种污染物。

3.2.4 人工湿地技术

在植物沼泽或是人工土壤中引入水资源来打造人工湿地，应用植物可以通过其根基、种植基质来对降解污染物进行清除，是对自然湿地生态系统的高度模拟。该技术目标是保证水流流经净化系统时实现对水体的净化，根据植物的根系过滤原理来清除掉那些有机物污染与氮素[7]。在此技术中，借由植物起到的修复作用，一方面可以在最大程度上保證湿地中微生物的有效生存，另一方面又有利于改善土壤的结构，保证良好的生态性。

4 结语

作为一种热门的河道修复技术，植物生态修复技术的应用原理是：选择适宜的乡土植物，基于其降解机制与培植技术来实现对河道的生态修复，不仅有着突出的植物景观作用，也突出其修复治理作用，基于对植物本身特性的充分发挥，可起到对土壤中污染物的降解作用，对河道、地下水中污染物的治理等作用。在潮白河河道修复治理工作中采用植物生态修复技术，为后续河道治理提供了良好的生态治理解决策略。

参考文献

[1] 李一阳，杨默远.北京市永定河与潮白河流域生态补水特征对比分析[J].北京水务，2021（z1）：33-38.

[2] 陈鹏，黎光和，贾强，等.潮白河生态补水的分段河道蓄水与渗漏模拟分析[J].北京水务，2021（6）：31-36.

[3] 管永，冯智，张聪，等.水生植物在河道生态修复工程中应用研究[J].环境科学与管理，2014，39（5）：149-151.

[4] 兰翔.植物在河道生态修复中的应用[J].区域治理，2019（39）：103-105.

[5] 邹明哲，张华新.基于生态修复的永定河北京段干涸河道植物景观营造方案研究[J].现代园艺，2017（3）：80-82.

[6] 朱永良.城市河道生态修复方法的分析与探讨[J].工程与建设，2022，36（1）：199-200.

[7] 闫飞.综合生态修复系统治理城市河道富营养化[J].环境工程，2020，38（9）：59-62，246.