高長紅

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司銅川分公司，陜西 西安 710075）

1 前言

近年來，關(guān)于重金屬污染報道越來越多，重金屬對水體、土體等污染現(xiàn)象已逐漸成為全球性問題。對水體生物和人類的生產(chǎn)生活帶來了嚴(yán)重的危害，具有來源廣、毒性大、殘毒時間長、不易被環(huán)境所吸收等特點[1-2]。我國大部分河流湖泊正遭受不同程度的重金屬污染。漢江發(fā)源于陜西省寧強(qiáng)縣嶓冢山，沿著東南方向的秦巴山地，途徑漢中市、安康市進(jìn)入湖北后從武漢市匯入長江，全長1557 km。漢江是南水北調(diào)中線工程和2014 年底批復(fù)進(jìn)入籌建的引漢濟(jì)渭工程的重要水源地，其水質(zhì)安全關(guān)乎著很多人的生命安全，保護(hù)好漢江水質(zhì)至關(guān)重要。目前，有關(guān)漢江上游水質(zhì)污染狀況及其變化趨勢相對報道較多，大多以變化趨勢、預(yù)測模型、風(fēng)險評價等研究居多[3-5]。微生物修復(fù)技術(shù)較傳統(tǒng)方法具有成本低、環(huán)境破壞小，方便施工等優(yōu)點[6-7]。王興利、張旭輝、唐利萍、唐宇力等[8-11]，研究了常見水生植物對6 種常見重金屬（Pb、Hg、Cu、Cd、Fe、Zn）的吸收、吸附能力。

生物修復(fù)方法對比沉淀法、濾膜法、離子交換法等傳統(tǒng)方法具有很多優(yōu)點[12]，本文充分利用前人研究成果，針對不同水生植物對重金屬的吸收、吸附能力特性，結(jié)合工程措施，合理布置水生植物，對凈化濕地公園水質(zhì)有著重要工程指導(dǎo)意義和社會價值。

2 工程環(huán)境

2.1 項目區(qū)位置、地貌、氣候、水資源特點

城固縣位于陜西漢中南部漢中盆地腹部，介于東經(jīng)107°03′～107°30′、北緯32°45′～33°40′之間，地形呈南北長（平均長度101 km）、東西窄（平均長度42 km），總面積2265 km2。縣城處在漢江上游，沿岸而建，平均海拔1018.6 m，最高2037.6 m，最低509.8 m，相對高差1527.8 m，平均坡度27.1°。

由多年降水資料統(tǒng)計，降水在時空上分布很不均勻，差異較大，冬春少，夏秋多，多年平均降水量為921.00 mm。年均徑流量32.9 億m3[13]。據(jù)20 年氣象資料，平壩區(qū)年平均氣溫14.1℃。最熱月（7 月）平均氣溫25.0℃；最冷月（1 月）2.2℃。年日照時數(shù)為1486.2 h，日照率為33%。

2.2 項目特征

城固縣漢江北岸生態(tài)修復(fù)治理工程沿漢江而建，東至316國道、西至西六路、南至漢江、北至新108 國道以北30 m，濕地公園位于新區(qū)與漢江之間，水資源豐富，此區(qū)域河流寬約1000 m，濕地公園寬約500 m。主要建設(shè)內(nèi)容有道路、廣場、景觀綠化、河道疏浚、河堤路改造、河岸加固等。

本濕地公園主要針對新區(qū)范圍內(nèi)重金屬污染，主要污染源為新區(qū)內(nèi)的城市污水、農(nóng)業(yè)污染、工業(yè)廢水等，通過地表水、地下水等途徑流經(jīng)濕地公園排向漢江。沿漢江流向，濕地公園總長度約2.5 km，全線坡比1/1200，寬約500 m，面積較大，處在城市邊緣與漢江之間，是阻斷重金屬污染物流向漢江的有效屏障。通過合理的工程措施對其進(jìn)行生物法修復(fù)，可以有效減少重金屬污染源進(jìn)入漢江。

圖1 濕地公園區(qū)域圖

3 各類水生植物生長特性及對重金屬蓄積、運(yùn)轉(zhuǎn)能力對比

根據(jù)不同水生植物的生長特性以及對不同重金屬蓄積和運(yùn)轉(zhuǎn)等效果進(jìn)行整理，在工程設(shè)計時，利用各類水生植物的生長特性、重金屬蓄積等特點有針對性地布置水生植物，如根據(jù)水流方向分臺階進(jìn)行布置。本文整理了8 種常見水生植物在生態(tài)修復(fù)重金屬污染水體的蓄積效果（見表1）。

表1 各種水生植物對重金屬蓄積效果特性[14-16]

4 工程設(shè)計

4.1 總體設(shè)計

本次重金屬蓄積設(shè)計遵循縱、橫相結(jié)合的治理方式，根據(jù)地形、坡比、各類水生植物的蓄積重金屬的部位、生長特性、生長位置以及對哪些重金屬蓄積效果最好進(jìn)行設(shè)計。

①橫向布置時，依據(jù)地形，分四個縱向蓄水池，地勢最高的三個蓄水池，挑選對單種重金屬蓄積能力最強(qiáng)的的水生植物進(jìn)行布置；

②地勢最低的蓄水池作為對重金屬蓄積能力比較全面的水生植物，可以將全線未吸收的重金屬作最后一次攔截；

③兩個蓄水池之間的坡面，種植水、陸均適宜的水生植物；

④蓄水池里種植可在水中生存的水生植物，喜陽水生植物遠(yuǎn)離高大樹木。

4.2 工程布置

各類水生植物的布置，需要根據(jù)其生長特性以及對重金屬的蓄積種類、數(shù)量進(jìn)行參考，使得蓄積效果達(dá)到最大化。

蓄水塘1 受路邊高大灌、喬木影響，光照不充足。除睡蓮?fù)?，浮萍、黑藻、伊樂藻、?xì)綠萍等水生植物均可種植。

蓄水塘1 與蓄水塘2 之間的坡面種植西伯利亞鳶尾。其根部對重金屬的吸收能力大于地上部分，且耐寒又耐熱，受光照影響較小，同時抗病性強(qiáng)。

蓄水池2、3 種植水雍，其對4 種重金屬的蓄積效果較為明顯，根部蓄積效果大于其它部位。蓄水池2、3 之間布置香蒲。蓄水池3、4 之間的坡道種植西伯利亞鳶尾。蓄水池4 種植浮萍、黑藻、伊樂藻。

蓄水池4 與漢江之間布置過濾植被和生物滯留溝，以截取地表徑流上的重金屬污染物，減少進(jìn)入漢江流域。其沿濕地公園縱向全長布置，最終在下游端布置集水坑進(jìn)行再處理。

濕地公園橫斷面布置效果見圖2。

圖2 濕地公園橫斷面效果圖

蓄水池沿河流方向全長布置，中間布設(shè)過水橋，同時兼顧觀賞作用，水深不宜過深，流速不宜過大。水生植物都有生命周期且對重金屬的蓄積效果會達(dá)到最大值，要不定期根據(jù)水生植物生長狀態(tài)，進(jìn)行更換，更換后的水生植物曬干后，要進(jìn)行焚燒處理，避免再次進(jìn)入水體和人類的食物鏈系統(tǒng)。水生植物平面布置見圖3。

圖3 水生植物平面布置圖

5 結(jié)論與展望

水生植物對重金屬污染蓄積，具有成本低、布置靈活等特點，在水體修復(fù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間，但在實際工程應(yīng)用方面基本沒有深入研究。

在以后的工程設(shè)計中，首先要著重考慮水生植物種類，它們各自生長特性，對重金屬的蓄積能力和種類；其次充分考慮地下水、地表徑流對重金屬的搬運(yùn)途徑，通過微地貌、地形布置水生植物，使其去重金屬能力污染最大化；最后把握好各類水生植物的蓄積能力，及時更新、更換以達(dá)到修復(fù)生態(tài)能力最大化，同時對更換過的水生植物做好后處理工作，以免再次污染環(huán)境。