从棕地到绿地：园林设计中的生物修复方法与策略.pdf

现代物业Modern Property Management 73 1 引言在当代城市化进程中，棕地（Brownfields）逐渐成为一个日益关注的环境问题。棕地通常被定义为那些因为实际或潜在污染而未被充分利用的土地，这些土地多数来自废弃的工厂、仓库或其他商业用地1。由于其存在的环境污染及相应的健康风险，棕地的改造和重新开发面临许多技术和政策难题。园林设计作为一种多学科的综合实践，具有独特的潜力和责任来应对这些挑战。通过具备生态修复、社会参与和美学价值的综合设计，园林专业不仅能改善棕地的环境质量，还可以将这些地区转变为具有社会和经济价值的公共或私人空间2。然而，这样的改造并非易事，尤其在选取和应用生物修复手段时，需要充分考虑其可行性、效率以及与周边环境的互动。2 现有的生物修复方法园林设计中对棕地的生态修复策略日益受到重视，尤其是利用生物手段进行修复。这种方法具有经济效益、对环境友好并能够促进生态多样性。2.1 植物修复植物修复是利用特定植物吸收、稳定或降解土壤和水中的污染物的过程。通过选择适应性强、生长迅速且具有特定吸收或降解能力的植物，棕地得以得到有效修复2。在植物修复策略中，有大量常见的植物都能够起到意想不到的净化作用。例如，苇类植物在多种土壤条件下都能够健壮生长，并对重金属如镉、铬和锌都有很好的吸收能力，香蒲对砷和镉有较好的吸收效果。无花果树在日常生活中被广泛种植，除了其观赏价值，它还能有效滤除空气中的二氧化硫、三氧化硫、苯等有害气体。而蒲公英不仅是草坪上的常见植物，还能够对多种有机污染物进行降解。向日葵作为一种观赏和经济双重用途的植物，其根部能够吸收铅和其他有害金属。蓝莓虽然是我们常见的水果，但它在酸性土壤中的生长能力以及对某些有机物的吸收性也使其成为植物修复的良好选择，印度芥对镉、铜、锌、铅的吸收效果显著2。除了这些以外，还有一些超累积植物能够很好的富集土壤或水体中的重金属污染物，比如狗牙根能够在土壤中吸收和积累铅，蓟对镉和锌的吸收效果尤为明显，阿拉伯鼠尾草有效积累砷和铅。这些植物不仅对园林造景有重要贡献，同时也在环境修复中扮演了不可或缺的角色。2.2 微生物修复微生物修复是利用微生物的生物化学过程对有机和无机污染物进行转化和降解的技术。某些微生物能够将有害物质分解为无害或低毒性的物质3。在微生物修复的过程中，我们常用的微生物主要有假单胞菌属（Pseudomonas spp.）、放线菌属（Actinomyces）、白腐菌（White rot fungi）、硝化细菌（Nitrifying bacteria）等，这些微生物可以降解石油碳氢化合物，从而对油污土壤进行修复；它们也能够降解许多复杂的有机物质，特别是多环芳烃和某些农药；有些细菌还能够参与氮循环，有助于转化氨态氮为硝酸盐。微生从棕地到绿地：园林设计中的生物修复方法与策略屈普 （河南牧业经济学院，河南 郑州 4 5 0 0 0 0）摘 要：随着工业化和城市化的加速，棕地问题越发突出，如何将这些被污染或弃用的土地转化为绿地已成为当代园林设计的重要议题 1。本文旨在通过研究现有的生物修复方法，探讨它们在棕地改造中的适用性和效果，并为园林设计师提供实用的策略和建议。论文首先会概述各种生物修复方法，包括植物修复，动物修复和微生物修复，然后分析这些方法在实际案例中的应用和效果。强调了根据污染物种类、污染程度和土壤特性选择合适的生物修复方法的重要性。本文还将总结在棕地改造中常用于治理环境污染的各种生物，为园林设计师提供了一个实用、综合的参考框架，帮助其更好地应对棕地修复的挑战。关键词：棕地；生物修复；园林设计；植物；动物；微生物；可持续性 作者简介 屈普（1995-），男，硕士，助教，研究方向：景观设计，风景园林。景观环境 Landscape&Environment 74 物修复具有速度快、成本低、无二次污染等优势3。并且，微生物有着丰富的多样性，不同的微生物能够降解不同的污染物。但是，微生物修复也有其局限性。环境因子如温度、湿度、pH等对微生物活性有较大的影响。另外，有些污染物质对微生物具有抑制作用，使其无法发挥降解功能3。2.3 动物修复动物，尤其是一些昆虫和蠕虫，在棕地修复中也扮演着不可或缺的角色。例如，赤蚯蚓不仅促进了土壤结构的改善，而且显示了对有机物的有效分解和对重金属的吸收。此外，某些昆虫如甲虫和蚯蚓食蚁通过分解土壤中的有机物质，也有助于土壤质量的提升。2.4 其他修复方法简介菌根修复：通过植物和土壤中的菌根真菌的共生关系，增强植物对污染物的吸收和稳定能力。这种方法有助于增加土壤的营养和提高其结构。生物酶修复：利用特定酶或酶制剂对污染物进行降解的技术。例如，某些酶能够有效地分解农药和其他有害有机物。在实际应用中，这些生物修复方法可能会结合使用，形成综合修复策略。其选择和应用需要根据污染物种类、污染程度、土壤特性和修复目标进行综合考虑。植物修复和微生物修复结合，可以相互补充彼此的优势，同时减少各自的局限性4。例如，某些植物能够为降解污染物的微生物提供生长所需的营养物质，而微生物则可以帮助植物更好地生长，提高其修复效果。像蓝苜蓿与硫细菌就存在很好的伴生关系，共同修复时，土壤中的重金属去除率显著提高。某些昆虫在土壤结构调整和有机质分解中就发挥关键作用，它们的活动可以增强土壤的透气性和提高土壤的肥力。这不仅有利于植物生长，也为微生物提供了更好的生长环境。合适的植物又为动物提供了食物和栖息地，加速了生态修复的过程。综合使用多种方法，不仅可以提高修复效率，还能保障修复的可持续性和生态平衡4。3 生物修复方法在棕地改造中的适应性与效果英国巴特西发电站临时公园(Battersea Power Station Temporary Park)位于伦敦，作为一个标志性的再开发项目，该地区的生态和环境修复是关键的一步。巴特西发电站作为英国曾经最大的发电站，附近地区曾是工业区，由于长期的工业活动，土壤中积累了大量有机污染物与重金属污染物。现在，这片区域正在转型为住宅和商业区，相对于物理和化学修复方法，以植物可吸收和富集重金属的天然特性为基础的生态修复技术，具有简单、经济、绿色等优点，是去除土壤中重金属的有效方法，因此生物修复技术在此处显得尤为重要。在巴特西公园的绿化过程中，多种有能力吸附和固定土壤中有害物质的植物被选中种植，其中向日葵与沙蓬最为显著。向日葵可以有效地从土壤中吸取铅、镉等重金属，而沙蓬能够稳定多种重金属。除此之外，本地植物大蒜芥和毛茛也被纳入其中，它们能提高土壤的有机质，并稳定土壤结构。除了这些原本就有的本地植物，设计师还引入了鸢尾、芦苇、马齿苋和草木樨等植物。鸢尾对镉、铅和铬有良好的吸收性；芦苇对镉、铜和锌有一定的处理能力；马齿苋则能吸收多种金属离子，如镉、铜和铅而草木樨则主要针对铜和镍的修复。多种植物的组合使用，使得污染土壤得到了有效修复。通过选择当地的耐污染植物，不仅可以确保土壤污染得到减轻，还能够保护和恢复该地区的生态多样性。但是，仅依赖植物修复可能需要较长的时间，并且对于深层土壤的污染或高度污染的区域可能效果有限。考虑到土壤质地的重要性，公园的设计者还考虑了引入动物来协助进行此处区域生态的修复。设计师首先引入了赤蚯蚓，作为一种广为人知的土壤改良者，赤蚯蚓能够加速有机物分解，增加土壤的通气性，并提高土壤中的营养物质，从而为植物提供更好的生长环境。通过这种方式，赤蚯蚓对于土壤重金属的吸收和固定，乃至土壤的整体健康，都发挥了积极的作用。除了改良土壤外，公园还种植了多种灌木比如金银忍冬树，这种灌木结的果子能够给鸟类提供食物，不仅为人们提供了宜人的景观，还能够吸引各种果食性动物，如鸟类和昆虫，从而增强生态系统的多样性和稳定性。同时，此类灌木的果实无法被人类食用也很好的避免了种植常规果树可能带来的重金属富集效应，避免游客因为吃了种植在此处土地上的果实而对健康产生影响。这种果树植被也对土壤健康起到了积极的支持作用，它们的根系能够进一步固定土壤，防止水土流失，并提供有机质。此外，为了进一步提高生态系统的多样性，公园还引入了甲虫。甲虫不仅能够帮助分解死亡的植物和动物残体，还能够为鸟类和其他昆虫提供食物。它们与赤蚯蚓一起，共同为公园的土壤健康和生态系统稳定性做出了贡献。更进一步的，公园的设计师还为昆虫创建了特殊的栖息地，如花圃、湿地和木材堆。这些生境为昆虫提供了繁殖、觅食和避难所，从而使得整个生态系统更加完善和有序。这些生境不仅满足了昆虫的生存需要，还为游客提供了一个观察和学习生态系统的绝佳场所。为加强土壤修复的效果，项目团队还选择引入了特定的微生物。其中包括一些已知能够分解石油烃和其他有机化合物的细菌如假单胞菌。这些微生物在土壤中活跃，将有害的化合物转化为无害或低毒的物质。这种整合性的生态修复方法，确保了公园的生态系统从土壤到植被，再到动物，都达到了一个健康和平衡的状态。通过这些措现代物业Modern Property Management 75 施，巴特西发电站临时公园不仅成功地改善了土壤和环境质量，还为市民提供了一个宜人的休闲空间，并为生物学家和生态学家提供了一个实地研究的场所。综上所述，巴特西发电站临时公园通过采用策略性的生态修复措施，成功地重建了一个多层次、多样性和功能性强的生态系统。这一案例为其他类似的再开发项目提供了有价值的经验和借鉴。在巴特西临时公园的方案中，设计师采用了植物修复与微生物修复的方法同时对场地进行清洁，植物修复是一种既经济又可持续的修复方法。首先，它不需要大量的设备和人工成本，只需选择合适的植物种植即可。其次，它同时还具有美化环境、改善生态的功能。但植物修复也存在一些局限性。如，有些污染物质无法被植物吸收；对于深层土壤的污染修复效果有限；还有可能造成生物富集，导致污染从土壤转移到植物体内。4 园林设计师在棕地改造中的策略建议随着都市化的快速发展，越来越多的棕地正在被转化为绿地，为了确保生态的持续性与人居环境的和谐，园林设计师需采取一系列策略来进行有针对性的改造，常见的棕地改造往往需要包含以下几个环节。4.1 场地评估与选择：确定最适合的生物修复方法在园林设计师对棕地进行改造前，首先要进行详细的场地评估，以确定最合适的生物修复方法。场地评估应从土壤、地下水、场地历史以及生态背景等方面进行全面分析5。利用土壤采样进行化学分析，以确定土壤中的污染物种类和浓度，是第一步且至关重要的过程。根据不同的污染物种类和浓度，生物修复方法也有所不同。例如，对于重金属污染，可以采用吸收重金属的植物进行修复；而对于有机污染，微生物修复则可能更为有效6。4.2 生物修复与园林设计元素的结合：融入生物修复元素园林设计不仅是为了实现美观，更是为了维护和提升生态功能。在设计过程中，生物修复元素应与传统的园林设计元素完美结合。例如，可以利用具有生物修复功能的植物构建雨水花园，处理雨水径流，从而降低地下水污染的风险6。另外，湿地植物可以用于构建人工湿地，对地下水进行净化。此外，引入与土壤微生物共生的植物，如蓝苜蓿和硫细菌，可以加速土壤中重金属的去除。这种结合不仅提高了修复效率，同时还增强了园林的生态、教育和休闲价值。4.3 监测与维护：确保修复成功的长期策略对于任何生物修复项目，监测与维护都是确保修复成功的关键。首先，需要建立一个监测系统，定期对土壤、地下水和植物进行采样，监测污染物的浓度变化。这样可以及时发现潜在的问题，并采取相应的措施进行调整。此外，植物的维护也非常重要。需要定期检查植物的生长状况，确保其健康生长，从而保证其生物修复功能的持续性。对于可能的病虫害，应及时采取生物防治措施，避免使用化学农药7。最后，培训和教育也是关键。园林维护人员和社区居民应该了解生物修复的基本原理和方法，这样可以确保修复工作的连续性和成功率。总之，棕地改造的成功不仅取决于先进的生物修复技术，还需要园林设计师深入理解场地的特性，与之相适应的设计策略，以及长期、系统的监测与维护机制。通过综合考虑，我们可以确保棕地到绿地的转变既美观又功能完备。5 结论本研究对园林设计师在棕地改造过程中所应考虑的生物修复方法与策略进行了探讨与总结。不仅仅强调了对于污染场地生态修复技术的重要性，而且进一步展示了植物，动物，微生物之间如何协同工作以达到综合治理目标。研究的案例证实，通过细心策划的生物修复策略，棕地不仅可以再生为绿地，还能为周围社区提供生态、文化和经济上的长远价值。这种转化不只满足了景观的美观性，更满足了实际的生态恢复需求和社区的长期利益。在当代，面对全球性的环境问题，将生态修复理念融入园林设计显得尤为重要。它代表了一个与自然环境更为和谐的共生模式，不仅强调美学，更着重于功能性与持续性8。简言之，生物修复方法与策略在园林设计中的应用已成为景观设计的新趋势，它为人与自然之间构建更加和谐、可持续的关系提供了新的思考与方案。参考文献：1肖龙,侯景新,刘晓霞,等.国外棕地研究进展J.地域研究与开发,2015(2).2覃娇芬,张鹏，黄秋燕.城市棕地改造中植物景观营造研究J.河南农业,2018(5).3杨秋红，吕航，宋倩，等.土壤污染的生物修复技术及其研究进展J.资源开发与市场,2009(8).4邓位.城市更新概念下的棕地转变为绿地J.风景园林,2010(1).5张华,郭鹏,王丽琴.“棕地”现象及其治理对策J.环境保护科学,2008(4).6 陈寿岭,赵谷风,袁敏.可持续城市绿地在现代棕地治理再开发中的创新性应用以AECOM伦敦奥林匹克公园项目为例J.中国园林,2015(04)7郑晓笛,付泉川,吴熙.资源衰退型城市“城-棕-绿”空间格局研究以湖北省黄石市为例J.风景园林,2021.8崔琰.工业废弃地生态恢复重建的途径与景观生态设计J.山东建筑大学学报,2010(4).