CN109455820A - 吸收面源微污染重金属的河岸景观带 - Google Patents

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Abstract

吸收面源微污染重金属的河岸景观带，它涉及面源污染控制领域，具体涉及一种河岸景观带。本发明是为了解决面源污染给河流带来了严重污染的技术问题。本发明如下：从进水前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带0～5m处种植早熟禾和黑麦草；在距离前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带5～10m处种植榆树；在距离前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带10m～18m处种植紫花苜蓿或/和紫丁香。地表径流和土壤下30cm处镉离子平均去除率在90％以上。在本发明河岸景观带区域内，地表径流铅离子和铜离子的平均去除率在80％以上，土壤下30cm处铅离子和铜离子的平均去除率在85％以上。

Description

吸收面源微污染重金属的河岸景观带
技术领域
本发明涉及面源污染控制领域，具体涉及一种河岸景观带。
背景技术
我国多数城市河流污染状况不容乐观，不少河流水质极端恶化，存在黑臭水体。造成城市河流严重污染的原因除工业废水、生活污水未达标排放和城市垃圾的任意堆放等点源污染外，很大一部分归因于面源污染。
面源污染给河流带来了严重污染，尤其在降雨时，产生的雨水冲刷地表，会加速污染物的扩散，如果河流沿岸缺少植被滞留污染物，污染物会大量进入水体，给水体环境和水生生物带来严重危害。
近年来，随着城市内涝问题的加剧，“海绵城市”的概念随之提出，各地开始陆续建立海绵城市。滨岸缓冲带作为自然修复的手段，是海绵城市建设不可或缺的一部分。既可以作为海绵体蓄水，又可以有效净化污染物。
滨岸缓冲带是一种水陆交错带的生态***。滨岸一词的英文写法源于拉丁文“riparius”，是指河岸和属于河岸的区域。位于污染源和水体之间的植被区域被称作缓冲区，起着重要的净化作用，可以通过渗透、过滤和截留等作用来削减和滞留到达表面水体或是地下水体的径流量或是携带的污染物量。
国外对于滨岸缓冲带的研究起步早。我国虽起步晚，但是也有了较大进展。滨岸缓冲带对面源污染有较好的控制作用，可以有效截留和阻控面源污染物，对维护城市水生态环境至关重要。
植被配置方式是影响缓冲带净化效果的关键因素之一，不同的植被配置方式对面源污染物的净化效果具有显著影响。研究表明对不同植物进行混合搭配相比单种植物种植更能有效的去除氨态氮和正磷酸盐。
相比氮磷等面源污染物，重金属的毒性更大，由于难以降解，对生态环境具有潜在危害。随着经济发展和人为活动，河流沉积物中重金属含量呈上升趋势，带来的生态危害越发严重。尤其是其重金属污染物有致癌性，给人体健康带来很大的风险，因此有效控制和治理重金属污染物至关重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决面源污染给河流带来了严重污染的技术问题，提供了一种吸收面源微污染重金属的河岸景观带。
吸收面源微污染重金属的河岸景观带宽度为15m～18m，从进水前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带0～5m处种植早熟禾和黑麦草，早熟禾种植密度5kg/m2，黑麦草种植密度4kg/m2～5kg/m2；
在距离前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带5～10m处种植榆树，种植密度为1.5m×1.5m，种植方式为定植，种植深度为70cm～90cm；
在距离前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带10m～18m处种植紫花苜蓿或/和紫丁香，紫花苜蓿种植密度4kg/m2～5kg/m2，紫花苜蓿种植方式为播种，紫丁香的种植方式为定植，种植深度为30cm～50cm。
所述早熟禾和黑麦草的体积比为1:3。
所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带宽度为15m。
在距离河面沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带10m～18m处种植紫花苜蓿和紫丁香时，紫花苜蓿与紫丁香的体积比为3:1。
早熟禾和黑麦草种植于距河岸下沿20～25m处。
榆树种植于距河岸下沿15～20m处。
紫丁香或/和紫花苜蓿种植于距河岸下沿10～15m处。
城市用地有限，不适合建立过宽的缓冲带。本发明建立的缓冲带宽度在15m以内，适合应用于城市缓冲带建设。
选取紫花苜蓿、早熟禾和黑麦草三种草本植物，以及紫丁香和榆树这几种北方城市绿化常见植物进行缓冲带配置，这些植物都适宜在东北寒温带生长。其中紫花苜蓿、紫丁香的景观效果明显。
本发明的特点是充分利用植物的特性进行缓冲带的构建。紫花苜蓿、早熟禾和黑麦草三种草本植物采取播种方式种植，紫丁香和榆树采取定植方式种植。
本发明在河岸带构建净化重金属的不同植被配置缓冲带，并兼顾景观效果。上述选择的植物中，只有紫丁香和紫花苜蓿的景观效果最显著，因此紫丁香和紫花苜蓿必须至少选一种进行河岸带配置。
由于缓冲带宽度有限，榆树高度不宜过高，8m左右即可。紫丁香也不宜过高，应在60～80cm左右。早熟禾和紫花苜蓿的种子生长缓慢应尽早播种，黑麦草生长迅速，可以4月末、5月初进行播种。
榆树、紫丁香和紫花苜蓿的根茎发达，应布置在样地的中后段，其中榆树种植在样地中间，紫丁香和紫花苜蓿以混栽方式种植在样地末端。而黑麦草和早熟禾的根系相对较短，主要分布于15cm深的土层中，不适合放在末端净化渗流中的重金属。应利用两种植物分蘖能力强，匍匐面积大的特点，将两种植物种植于缓冲带前端，可大幅降低地表径流速度，使整个缓冲带最大程度滞留重金属，发挥植物的富集能力。
本发明不同植物配置的河岸景观带可以有效降低地表流经污水中的铜、铅和镉的含量。在本发明河岸景观带区域内，对镉的去除效果最好。地表径流和土壤下30cm处镉离子平均去除率在90％以上。在本发明河岸景观带区域内，地表径流铅离子和铜离子的平均去除率在80％以上，土壤下30cm处铅离子和铜离子的平均去除率在85％以上。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图中1表示早熟禾和黑麦草，2表示榆树，3表示紫花苜蓿或/和紫丁香，4表示凹槽。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其中吸收面源微污染重金属的河岸景观带宽度为15m～18m，从进水前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带0～5m处种植早熟禾和黑麦草，早熟禾种植密度5kg/m2，黑麦草种植密度4kg/m2～5kg/m2；
在距离前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带5～10m处种植榆树，种植密度为1.5m×1.5m，种植方式为定植，种植深度为70cm～90cm；
在距离前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带10m～18m处种植紫花苜蓿或/和紫丁香，紫花苜蓿种植密度4kg/m2～5kg/m2，紫花苜蓿种植方式为播种，紫丁香的种植方式为定植，种植深度为30cm～50cm。
径流水量在河岸带的前端最大，为了使河岸带能够有效净化重金属，削减进入河流中重金属的含量，必须在前端降低径流的速度，以增加径流与河岸带接触的时间，有利于缓冲带对重金属起到滞留作用。
利用早熟禾和黑麦草分蘖能力强，匍匐面积大的特点，将其种植在河岸带前端(0～5m)，种植方式为混栽，因为植物混栽对污染物的净化效果更好，并且增加了生物多样性。前端可以有效的降低径流速度，使河岸带可以更有效的阻控径流流量和重金属的含量，使河岸带根系发达的植物更有效的净化重金属。重金属对植物幼苗有较强的毒害作为，而早熟禾和黑麦草的根系不发达，必须在成年期才对重金属有较好的耐受能力，且早熟禾生长缓慢，因此种植时间应在4月初。
榆树作为乔木的一种，根系比草本植物更发达，与重金属离子的交换位点更多，对重金属的耐受性更高。由于河岸下沿有石头护坡，将其种植在河岸带中段(5～10m)，而不是末端。作为乔木，榆树与草本植物相结合形成的小型生态***可以有效避免生态位滞空。即如果只有一种物种利用环境中的资源，会使生态***处于一种低效状态，无法最优化的利用环境资源。本发明所构建的样地就犹如小型生态***，如果只有草本植物便无法充分利用环境中的资源，所以不能实现净化效果的最大化。通过种植榆树，占有不同的生态位，有效避免了生态位的滞空，使资源利用更优化，因而有更好的净化效果。
由于径流的流速不断降低，与缓冲带的接触时间不断加长，会使更多的重金属被截留。紫花苜蓿和紫丁香的根系发达，交换位点多，且具有景观效果，对重金属有较强的富集能力，将紫花苜蓿和紫丁香种植在河岸带的末端，可以有效净化土壤中截留的重金属。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述早熟禾和黑麦草的体积比为1:3。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带宽度为15m。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本具体实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是所述榆树种植深度为80cm。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本具体实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是所述紫丁香种植深度为40cm。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本具体实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是在距离河面沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带10m～18m处种植紫花苜蓿和紫丁香时，紫花苜蓿与紫丁香的体积比为3:1。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本具体实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是早熟禾和黑麦草种植于距河岸下沿20～25m处。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本具体实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是榆树种植于距河岸下沿15～20m处。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本具体实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是紫丁香或/和紫花苜蓿种植于距河岸下沿10～15m处。其它与具体实施方式一至八之一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
在哈尔滨市某内河河段(126°37′34.52″E，45°43′16.13″N)选取五块样地进行河岸带净化重金属的实验。具体构建如表1所示。
每块样地宽度为5m，末端分别设置一个1m×0.5m采样坑，在距地表20cm处的土壤剖面挖一个凹槽，将采样器***凹槽，采样器为不锈钢打造，从地表渗下的水会流进采样器。
表1
1号样地区域内，对铜离子的径流平均去除率为67.6％，渗流平均去除率为77.96％。对铅离子的径流平均去除率为77.71％，渗流平均去除率为83.19％。对镉离子的径流平均去除率达到91.11％，渗流平均去除率为93.51％。
2号样地(采用本发明)区域内，对铜离子的径流平均去除率为81.37％，渗流平均去除率为83.54％。对铅离子的径流平均去除率为87.71％，渗流平均去除率为90.19％。对镉离子的径流平均去除率达到94.97％，渗流平均去除率为97.51％。
3号样地(采用本发明)区域内，对铜离子的径流平均去除率为79.42％，渗流平均去除率为83.91％。对铅离子的径流平均去除率为83.5％，渗流平均去除率为89.74％。对镉离子的径流平均去除率达到93.91％，渗流平均去除率为96.8％。
4号样地(采用本发明)区域内，对铜离子的径流平均去除率为84.6％，渗流平均去除率为87.96％。对铅离子的径流平均去除率为91.71％，渗流平均去除率为93.19％。对镉离子的径流平均去除率达到96.41％，渗流平均去除率为98.51％。
5号样地区域内，对铜离子的径流平均去除率为75.66％，渗流平均去除率为79.16％。对铅离子的径流平均去除率为76.71％，渗流平均去除率为80.19％。对镉离子的径流平均去除率达到88.41％，渗流平均去除率为91.51％。
实验结果说明本发明对重金属的净化效果更好。

Claims (9)

1.吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其特征在于：
吸收面源微污染重金属的河岸景观带宽度为15m～18m，从进水前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带0～5m处种植早熟禾和黑麦草，早熟禾种植密度5kg/m2，黑麦草种植密度4kg/m2～5kg/m2；
在距离前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带5～10m处种植榆树，种植密度为1.5m×1.5m，种植方式为定植，种植深度为70cm～90cm；
在距离前端沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带10m～18m处种植紫花苜蓿或/和紫丁香，紫花苜蓿种植密度4kg/m2～5kg/m2，紫花苜蓿种植方式为播种，紫丁香的种植方式为定植，种植深度为30cm～50cm。
2.根据权利要求1所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其特征在于：所述早熟禾和黑麦草的体积比为1:3。
3.根据权利要求1所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其特征在于：所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带宽度为15m。
4.根据权利要求1所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其特征在于：所述榆树种植深度为80cm。
5.根据权利要求1所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其特征在于：所述紫丁香种植深度为40cm。
6.根据权利要求1所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其特征在于：在距离河面沿着吸收面源微污染重金属的河岸景观带10m～18m处种植紫花苜蓿和紫丁香时，紫花苜蓿与紫丁香的体积比为3:1。
7.根据权利要求1所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其特征在于：早熟禾和黑麦草种植于距河岸下沿20～25m处。
8.根据权利要求1所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其特征在于：榆树种植于距河岸下沿15～20m处。
9.根据权利要求1所述吸收面源微污染重金属的河岸景观带，其特征在于：紫丁香或/和紫花苜蓿种植于距河岸下沿10～15m处。
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