1、第一章 引 言1.1 选题背景及意义随着中国城市化进程的加快，城市产生的垃圾量不断增加。中国 2006 年城镇生活垃圾清运量为 1.48 亿吨，2/3 的城市被垃圾环带包围。据不完全统计，目前我国城镇生活垃圾年产生量超过 1.7 亿吨，占世界垃圾总产生量的 26.5%，是世界上垃圾包袱最重的国家。而且由于我国城市规模扩大，人口增多以及人民生活水平的提高，城市生活垃圾以年均增长率 8%10%的速度迅猛增加 1，数量庞大的城市生活垃圾已对城市的生态环境构成日益严重的威胁，尤其对于我国中小城市，由于早期的垃圾场大部分没有完全按照卫生填埋的要求运行，使得现在许多期满的废弃垃圾场对城市生态环境产生严重的
2、威胁。我国城市中废弃垃圾场暴露出严重的环境问题：（1 ）废弃垃圾场占地面积大，造成大量土地资源的浪费；（2 ）废弃垃圾场产生的渗滤液及填埋气己成为周边地区水环境和大气环境重要污染源，严重威胁人类的健康；（3 ）废弃垃圾场堆放的垃圾严重影响了周边生态景观。城市废弃垃圾场如果没有人工干预，它会缓慢进行自发的次生生态演替过程，但是人为因素有目的地介入能够加速并优化垃圾场的植被恢复进程，对废弃垃圾场进行生态恢复可以实现如下目标：（1 ）废弃垃圾场植被恢复可以提高蒸腾作用，有效防止直接降水的下渗和地表径流，减少渗滤液的产生量；（2 ）减少甲烷和恶臭气体的排放量，降低甲烷等温室气体对全球温室效应和周边人居
3、环境的影响，具良好的生态环境效益；（3 ）有利于城市观生态重建和土地资源的恢复再利用。我国在垃圾场的治理领域起步较晚，现在还没有从真正意义上实现城市废弃垃圾场的生态恢复 2-4。因此，开展城市废弃垃圾场生态恢复技术研究已成为当前环境污染治理领域的迫切要求。1.2 国内外城市垃圾场污染治理与生态恢复技术研究动态1.2.1 国外城市垃圾场污染治理与生态恢复技术研究动态国外对城市废弃垃圾场的关注和研究比中国开始的要早一些，国外有关学者早强碱(pH 值 10.5)或受金属污染的土壤上有较强适应性。齐齐哈尔市某一废弃垃圾场自 1994 年开始封场绿化，在开始筹备覆土绿化的生态恢复工程前 16，按照不同植
4、物对垃圾堆体覆盖土壤后的生态适宜性，遵循先绿后好的原则，先种植较容易生存的植物，在这些先锋植物对生境进行影响改善后，逐渐引入生态效应和观赏性更高的植物类群，使恢复后的生态系统不断向较理想的顶极群落演替。综上所述，在生态恢复技术研究过程中，针对城市废弃垃圾场的生态恢复技术还没有进行过具体深入的研究，很多时候还是停留在植被的选择，没有结合具体的工程措施控制垃圾场的环境污染。本课题提出的城市废弃垃圾场生态恢复技术，不单是传统意义上的植被恢复，而是在植被恢复的基础上结合相应的工程措施，提出 “植物修复+渗滤液处理后回灌”的生态恢复新思路，应用生态恢复理论，采取合理的工程措施，建立良性互动的生态系统，达
5、到控制城市废弃垃圾场污染、实现垃圾场生态平衡的目的。1.3 课题研究主要内容目前，我国城市废弃垃圾场的生态恢复技术还处于初级阶段，本文通过对城市废弃垃圾场环境污染的调查分析，掌握了渗滤液、填埋气等污染物的污染规律，运用生态学原理及植物修复机理，对城市废弃垃圾场生态恢复技术进行研究，因此决定从以下几方面进行研究：一是通过对城市废弃垃圾场环境污染的调查分析并掌握：（1）渗滤液的组分特征、渗滤液在土壤和地下水中的迁移转化机理及渗滤液的产量估算方法；（2）填埋气危害成分、填埋气的迁移过程及产量估算，综合渗滤液和填埋气的污染规律，为废弃垃圾场生态恢复技术中采取的工程措施提供可靠依据；二是城市废弃垃圾场生
6、态恢复技术路线进行研究。主要是对生态恢复技术环节中垃圾场场地状况的调查、场地的改善与准备、植被的选择和试种及采取的工程措施进行研究；三是针对保定市某废弃垃圾场现状，提出保定市某垃圾场生态恢复技术方案。第三章 城市废弃垃圾场生态恢复技术研究3.1 城市废弃垃圾场生态恢复技术3.1.1 城市废弃垃圾场生态恢复概述生态恢复亦称生态修复，国际上把其准确定义为：帮助退化、受损或破坏了的生态系统自我恢复的过程。生态恢复技术是解决环境污染，恢复被人类活动破坏了的生态系统，实现人类社会可持续发展的重要手段之一。它是根据生态学原理并通过一定的生物、生态以及工程的技术与方法，人为地改变和切断生态系统退化的主导因子
7、或过程，调整、配置和优化系统内部及其与外界的物质、能量和信息的流动过程及其时空秩序，使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽快地、成功地恢复到正常的或原有乃至更高水平 34-36。在课题研究中，对于城市废弃垃圾场的生态恢复既要依靠大自然的力量、充分发挥生态系统的自我修复能力，又要结合人工治理，利用植被的修复手段并结合相应的工程措施，加快垃圾场的修复周期，使其向稳定的生态系统发展。3.1.2 城市废弃垃圾填埋场生态恢复原理3.1.2.1 城市废弃垃圾填埋场生态学原理生态恢复汲取了生态学、系统工程学和经济学等多学科的理论，废弃垃圾场的生态恢复的技术研究也要借助生态恢复理论，生态恢复理论注重垃圾场这个局
8、部生态系统与外部生态系统间的关系，注重生态系统内各组成成分之间相互联系及其相互影响的机制，注重生态系统生物因子对污染物质的吸收与降解作用，注重各种恢复手段的协调性与综合性。其主要的生态学原理 37有：（1 ）整体性原理。废弃垃圾场生态恢复研究作为一个有机整体的生态系统，要以整体观为指导，在整体观指导下，统筹兼顾，统一协调当前与长远、局部与整体、污染治理与开发利用之间的和谐关系。（2 ）物质循环原理。通过实施废弃垃圾场植被恢复和渗滤液回灌工程，实行有计划地物质迁移、能量转化工作，研究其自净能力和环境容量，充分发挥各种物质的生产潜力来增产和节约，以促进物质的良性循环与再生利用。（3 ）生态位原理。
9、在自然群落中，一般由多个种群组成，它们的生态位是不同的，但也有重叠，这有利于相互补偿充分利用各种资源，以达到最大种群生产力。根据生态位理论，在生态恢复中要避免引进生态位相同的物种，尽可能使物种生态为理论依据。在生态恢复过程中通过人工合理的干预为生态的自我修复和群落进化提供必要条件。如根据国内外的研究，对垃圾场生态系统中的主要限制因子进行考察，有针对性的施肥、种植，对于其它限制因子如酸碱度、重金属污染等也要采取相应措施，这些对垃圾场植物成功种植很重要 39。（10 ）最小风险与最大效益原理。这要求我们认真研究被恢复对象，经过综合地分析论证，将废弃垃圾场生态恢复工程的风险降到最低，同时，要考虑生态
10、恢复的经济效益和收益周期，保持最小风险并获得最大效益，实现生态效益、经济效益和社会效益的统一。3.1.2.2 城市废弃垃圾场植物修复机理分析在英文中，植物修复一词为“phytoremediation ”，它有希腊词“phyton” (植物)和拉丁词“remediare”(修复)两词合成，意指一个系统中某些植物与土壤微生物联合作用将污染物转化成一种无害的、通常是有价值的形态。植物修复技术作为生态恢复技术的一项重要手段,是绿色的、环境友好的污染治理技术，是从生态学原理高度解决污染，对实现人与自然的和谐发展具有重要的实践意义 40。从资源角度看，在植物修复技术用于废弃垃圾场治理过程中，生活垃圾是可供
11、植物生长的良好有机肥源。通过植物生长，不但起到固土保水，改良土质，改善土壤生态环境的作用，而且也不会造成环境的二次污染，故植物修复技术被称为绿色修复技术。植物修复的技术体系内容见表 3-1。植物修复就是利用植物根系不仅能为微生物分泌营养物质、活化微生物以降解污染物，而且能吸收转化污染物。对此，超富集植物的发现和植物超富集的机理对于生物修复技术的发展十分重要，这些植物的理想选择应具有以下特征：1 在污染物浓度较低时也有较高的积累速率；2 具有在体内积累高浓度污染物的能力；3 能同时积累几种金属；4 生长快和生物量大的特点；5 具有较强的抗虫抗病能力 41。表 3-2 列出了几种典型的超富集植物。
12、（1 ）植物修复技术中重金属的降解机理： 植物吸收和过滤：吸收是利用一些植物对重金属的吸收和在地上部分的积累，并通过收获地上部分来达到减少土壤中重金属的目的；过滤是利用植物根系的吸收能力和巨大的表面积去除重金属。这类植物是由太阳能驱动的金属泵，能将土壤中的重金属经根系吸收蓄积在体内的超量积累植物和诱导的超量积累植物。柳属的某些物种能大量富集 Cd；芥子草等对 Se、Pb 、 Cr、Cd、Ni、Zn、Cu 具有较强的累积能力；Robinson 报告了高生物量 Ni 超累积植物，吸收提取 Ni 量可达 168kg/ha；高山萤褐类可吸收高浓度的Cu、Co、Mn、 Pb、Se、Cd 和 Zn。 植物
13、固定：是利用植物固定土壤中的大量有毒金属，以降低其生物有效性并防止其进入地下水和食物链，从而减少对环境和人类健康的污染风险。但在这一过程中，土壤中的重金属含量并没有减少，只是形态发生变化，如果环境条件发生改变，重金属的生物可利用性可能又会发生改变。 植物挥发：是利用植物根系的吸收能力将污染物吸入体内后又将其转化为气态物质，释放到大气中。由于植物挥发只适用于挥发性的污染物，因而其应用受到限制。但是效果还是明显的。如一些金属（如硒、砷和汞等）可以被生物甲基化形成挥发性的气态释放入大气。一些农作物比如水稻、花椰菜、大麦和苜蓿等都有较强的挥发硒的能力。（2 ）植物降解有机污染物的机理： 植物的直接吸收
14、和降解作用。植物从土壤中直接吸收有机物，然后将没有毒性的中间代谢体储存在植物组织中，从而去除环境中的中等亲水性有机污染物.当然也需注意：有害化学物质如果未被植物降解而直接吸收后累积存在于植物体内，则对当地的野生动物和人们成为了另一种潜在的威胁 42，但通过环境管理应能解决此问题。 分泌物和酶的作用。植物根系的分泌物除增加根际系统有机质、增强生物活性外，还有一种作用是对生物恢复最有利的，即增加根系系统的共代谢基质（孙铁珩等，2004） 。此外，植物根系释放到土壤中的酶可直接降解有关化合物，且降解地还非常快，植物死亡后酶释放到环境中仍可继续发挥分解作用。在植物根区，微生物种类和生物量明显比根外土壤
15、多，近年研究发现，随着植物根区微生物的密度增加，多环芳烃降解速率也明显加快。 强化根区的矿化作用。植物可以促进微生物的转化作用，已被很多研究所证实。植物根区的菌根真菌与植物形成菌根共生体，植物为微生物提供生存场所并可转移氧气使根区的好氧转化作用能正常进行。总之，研究植物在土壤修复中的作用需考虑的问题有：（1 ）植物根系的结构和年龄对有毒物降解的影响；（2 ）植物根系的转化动态，包括根在分解过程中有毒物质释放的可能性；（3 ）根系释放的非生物物质的溶解性；（4 ）根际微生物群落在腐殖化过程中的作用。表 3-3 列出了覆盖土壤植被系统对垃圾场中主要污染物的净化机理。3.1.3 城市废弃垃圾填埋场生
16、态恢复技术实施步骤废弃的垃圾场有着特殊的土壤性质，通常在自然和一定程度人工介入的条件下，会逐渐发生一种类似于次生生态演替的过程，但是其前提是有合适的土壤条件、先锋植物的种子或人工播种、适宜的气候条件，并且无特殊有毒有害物质存在。生态恢复的过程通常是：适应性物种的进入，土壤肥力的缓慢积累，结构的缓慢改善，毒性的缓慢下降，新的适应性物种的进入，新的环境条件变化，群落的进入。3.1.3.1 垃圾场场址状况的调查植被恢复是废弃垃圾场生态恢复的必要过程，但在开始种植植被之前，必须了解现有的土壤状况。因此，首先需要进行现场勘查，然后测试土壤样品的性质，完成之后，才可能采取必要的措施改善土壤的条件，便于植被
17、的种植。(1) 土壤状况现场勘查。土壤状况现场勘查一般遵循如下的流程：(2) 土壤测试经过土壤状况的现场勘查进而确定土壤状况之后，接下来就需要更彻底地分析土壤的特征。如果不了解现场的状况和土壤的特征，废弃垃圾场的任何种植都企图都会造成对时间和金钱的浪费。土壤测试应当作为场址调查的第二步来进行，表 3-5 列出了需要分析的项目，其中包括常量营养元素、微量营养元素、pH、水力传导率、容积率和有机质含量。根据分析结果，可以仔细设计施肥计划给植物提供营养元素；可能还需要调节土壤至合适的范围，因为随着pH 下降，某些痕量元素可能超过植物需要的含量，从而产生毒性；高浓度的锌、铜、镁、铁、镉和铅都会给植物造
18、成损伤；2mmhos 以下的水力传导率能保持土壤中适量的水分平衡；容积率在 75-87Ib/ft3 是理想的，但是不能超过 106 Ib/ft3；有机质含量应在 2-5%。3.1.3.2 垃圾场的表土覆盖废弃垃圾场的表土一般都遭到严重的破坏，故要采取一系列表土覆盖工程来改善现场的土壤条件，可为未来构建生态系统的植物生长提供基质，同时具有减少雨水渗入填埋体的作用。为植被恢复计划的实施做准备，在实施过程中应该做好如下三方面的工作：（1 ）在可行的情况下，应该尽量使用本地的表土作为最终覆盖系统。尤其是需要采用本地植物将填埋场址恢复至其原有的自然生态状况时，使用本地原来的土壤将会改善封场填埋场中植物生
19、长的不利环境，极大的提高种植的成活率。（2 ）最终覆盖系统中表土植被层的土壤应当进行改良以便于植物生长，如预先混合土壤改良材料(如垃圾堆肥、陈垃圾等 )。陈垃圾由于有机质含量和离子交换容量均大于贫瘠的覆盖土，并且陈垃圾的透气性和透水性均优于覆盖土，因此便于植被生长。（3 ）覆盖土应在干的时候铺设以避免过多的压实，覆土层表面以下 15cm 范围及最终覆层土壤的理化性质被认为是妨碍垃圾场植被生长的重要因素之一。又由于垃圾不断地厌氧分解会不断产生填埋气和渗滤液，垃圾场在其漫长的稳定化过程通常出现不同程度沉降。老式垃圾场大多没有对填埋的垃圾采取压缩措施，这种情况尤为严重。地表沉降会改变下面渗滤液流动及
20、填埋气体运动，从而可能会破坏最终覆盖层的结构，这些表面裂缝和沉降不均将直接影响封场后的植被恢复，还会给重新开发利用造成负面影响 43。有关覆盖工程的技术参数各个些国家都不同。附录中表 1 为美国、加拿大等对垃圾填埋场采用的覆盖技术要求；表 3-6 可知，我国对植被层的要求是厚度不应小于 0.15m。而覆土厚度对植物生长有直接关系，在符合国家标准的情况下，土壤越厚越有利于植物生长。3.1.3.3 植被的选择与试种在植被的选择和试种环节中，需要解决两方面的问题，一是要分析在废弃垃圾场中限制植被生长的因素；二是要探讨在植被选择中，对于本地品种和外地品种，草本植物和木本植物应该考虑的因素；在植被的试种
21、过程中，植被的种植方式以及植被的维护进行探讨。（1 ）废弃垃圾场中限制植被生长的因素分析在废弃垃圾场生态恢复过程中，由于每个地区的环境条件不一样，故并不存在一个选择植物品种的通则，尤其针对植物在垃圾场生长要面临 LFG、渗滤液、高温、干旱缺水和土壤贫瘠等严峻的环境压力，植物的成活率、生长速度等生长指标同植物的适应性和这些环境条件有着直接关系，因此，对于废弃垃圾场这个“特殊”的环境下，很有必要对限制植被生长的因素进行分析。废弃的生活垃圾填埋场限制植被生长的因素包括填埋气对植物根系有毒性、土壤含氧量低、覆盖土层薄、离子交换容量有限、营养水平低、持水能力低、土壤含水率低、土壤温度高、土壤压实过密、土
22、壤结构差等因素。对根系的毒性废弃的垃圾场中垃圾厌氧分解产生的气体主要是 CO2 和 CH4。尽管 CO2 自身没有毒性，但是对垃圾场土壤的研究表明，CO2 能够取代氧气，从而导致植物处于厌氧环境中难以存活，充满了填埋气的还原态土壤环境可能提高某些痕量元素的水平，并且有可能浓度高至对植物有毒性的水平。氧气水平低土壤中的孔隙被水分和空气交替占据。在降雨或灌溉之后，水分取代空气，占据了土壤中孔隙。由于重力的作用将水分从较大的孔隙中拽出来，使空气得以进去。植物生长是否良好取决于在降雨和灌溉的间歇是否有足够的大孔隙保持空气以及是否有足够的小孔隙保持水分。因为植物根系氧气的供给依赖于土壤保持空气的能力，任
23、何减少土壤孔隙的过程对植物生长都是有害的。重型机械对土壤的压实，尤其是对于结构很差的填埋场覆盖土，使得植物的生长更加困难。有机质含量低我国大多数土壤中有机质的含量为 15% 而薄沙地则0.50%，在一般耕地耕层中有机质含量只占土壤干重的 0.52.5%，耕层以下更少，但它的作用却很大。土壤有机质是构成土壤肥力的重要因素之一，它和矿物质紧密地结合在一起，对土壤的物理化学性状影响很大。由于土壤有机质具有较大的阳离子吸持容量，并能整合或络合许多重金属，所以，富含有机质的土壤可以降低植物对重金属的可利用性。土壤有机质的组成很复杂，按其分解程度大体可分为三大类 44：a.新鲜有机质分解很少，仍保持原来形
24、态的动植物残体b.半分解有机质动植物残体的半分解产物及微生物的代谢产物c.腐殖质有机物质经分解和合成而形成的腐殖质其中，腐殖质是指新鲜有机质经过微生物分解转化所形成的黑色胶体物质，一般占土壤有机质总量的 8590%以上。腐殖质的作用主要有以下几点：a.作物养分的主要来源，腐殖质既含有氮、磷、钾、疏、钙等大量元素，还有微量元素，经微生物分解可以释放出来供作物吸收利用。b.增强土壤的吸水、保肥能力，腐殖质是一种有机胶体，吸水保肥能力很强，一般粘粒的吸水率为 5060%，而腐殖质的吸水率高达 400600%；保肥能力是粘粒的 610 倍。c.改良土壤物理性质，腐殖质是形成团粒结构的良好胶结剂，可以提
25、高粘重土壤的疏松度和通气性，改变砂土的松散状态。同时，由于它的颜色较深，有利吸收阳光，提高土壤温度。d.促进土壤微生物的活动，腐殖质为微生物活动提供了丰富的养分和能量，又能调节土壤酸碱反应，因而有利微生物活动，促进土壤养分的转化。e.刺激作物生长发育，有机质在分解过程中产生的腐殖酸、有机酸、维生素及一些激素，对作物生育有良好的促进作用，可以增强呼吸和对养分的吸收，促进细胞分裂，从而加速根系和地上部分的生长。阳离子交换容量低阳离子交换容量(CEC)和土壤吸附和保持营养物质的能力有关。胶体状有机物和粘土是土壤中阳离子交换位的主要来源。阳离子被吸附在土壤胶体带负电荷的表面位置，被吸附的阳离于不会从阳
26、离子交换位上被淋洗掉，但是可以被其他阳离子交换。交换位上大量发现的阳离子有 Ca2+, Mg2+、H+、Na+、 K+和 AI3+。许多必须的营养物都必须依赖于土壤的阳离子交换容量来获得。土壤的有机质含量低的话，就无法保持营养物并防止其从植物根部被淋洗掉。土壤中有机质含量一般在 25% 。表 3-7 说明了土壤质地和阳离子交换容量的一般关系。营养水平低土壤肥力指的是土壤中可获得的植物生长所必需的营养物质水平。有 16 种营养物质被认为是植物生长所必需的，表 3-8 中列出的是它们的元素名和植物能利用的离子形态。H、C 和O 来源于空气和水； N 来源于空气和土壤；其余均来源于土壤。N、P 和
27、K 被称为常量营养元素，可以从士壤和所施肥料中大量吸收。微量营养元素(痕量元素) 是从土壤中少量吸收的；但是，尽管植物生长仅需少量此类元素，一旦缺少仍旧会对植物生长发育产生负面影响。垃圾场最终覆盖用土通常来自于最稳定可靠且最廉价的途径，因此，由于经济上的考虑，填埋场覆盖土土质和营养物质含量经常都比较差。持水能力低土壤的持水能力取决于土壤的物理性质，尤其需要着重考虑土壤的质地和压实程度。在降雨或灌概的过程中，土壤中较大的孔隙被水充满。水分逐渐由于重力作用从土壤中渗出，于是空气取代了水在较大孔隙中的位置。水由于毛细管力被保持在较小的土壤孔隙中。含有最佳水分适合植物生长的土壤的质地必须中等，并且有理
28、想的大小孔隙之比。重型机械对填埋场覆盖土的压实使得土壤孔隙尺寸减小，并阻止了水分的入渗和保持。土壤含水率低土壤含水率低和土壤持水能力是相关的。土壤含水率低有两个原因：压实和土壤的不连续性。压实是现代化填埋作业中必不可少的操作步骤，但是却使土壤的孔隙空间减少，从而破坏了上壤的结构。如果没有足够的孔隙空间，土壤的持水能力就会下降，径流流失也增加，于是土壤变得干早并且会遭到侵蚀。一般来说，垃圾场附近的土壤和垃圾场中的土壤相比，径流流失要少，而且入渗的水分也更多。土壤的不连续性是由于填埋作用中垃圾和土壤的分层填埋造成的，从而阻碍了水分在一般土壤剖面中的垂直运动。土壤温度高废弃垃圾场的土壤温度最高有过超
29、过 100 (约 38)的报道。尽管这样的高温并不常见，但是和其他与土壤有关的问题联系在一起，过高的土壤温度会给植物的生存带来很大的压力。土堆压实过密在垃圾填埋场的日常作亚中，为了工程上的需要，每天都要用重型机械将垃圾和土壤分层压实。另外，土壤作为填埋场最终覆盖系统的一部分也要被压实。这样必然导致土壤的孔隙率和渗透率下降，水和空气无法通过土壤剖面，从而植物根系也无法得到生长所必需的空气和水分。土壤结构差土壤结构指的是土壤颗粒的聚合情况。有机质、铁氧化物、碳酸盐粘土和硅石都可以是聚合剂。有机质是改善土壤结构促进植物生长的最佳聚合材料。大部分由均一尺寸颗粒组成的土壤持水能力低，会影响植物生长。加入
30、堆肥之类的有机质可以形成一种适于植物生长的颗粒状土壤，大多数土壤中的有机质含量需要在 25% 。（2 ）废弃垃圾场生态恢复中植被的选择与试种本地植物与外地植物的选择从长期来看，将废弃垃圾场场址恢复至本地的生态水平可以提供城市地区最需要的户外空地和绿化带，因此使用本地植物就是必要的。地区性植物指的是那些自然生长在某个地理区域里的植物。地区性植物是最适合当地地理环境的品种。非本地植物也可以用于废弃垃圾场的生态恢复，在非常相似的气候条件下生长的植物是最适合的。例如，桉树原产于澳大利亚，但在美国的加州也广泛种植。加州和澳大利亚都有地中海气候，这两个地区的植物是非常容易互换的。选择木本植物需要考虑的因素
31、在选择木本植物用于垃圾场植被重建的时候，需要考虑生长速率、树的大小、根的深度、耐涝能力、菌根真菌和抗病能力等因素。a.生长较慢的树种比生长迅速的树种更容易适应填埋场的环境，因为它们需要的水分较少，这在填埋场覆盖土中一般是一个限制性因素。b.个头较小的树(高度在 1 米以下) 能够在近地面的地方扎根生长，这样就避免了和较深的土壤层中填埋气的接触。但是，浅根树种需要更频繁的浇灌。c.具有天生浅根系的树种能适应填埋场的环境。同样，浅根的树种需要频繁的浇灌，并且易于被风吹倒。d.在被填埋气充满或者淹水的情况下，土壤中除了含水率之外，其他的变化都比较类似。耐涝的植物比不耐涝的对填埋场表现出更强的适应性，
32、但如果栽种它们的话，就需要适当的灌溉。e.菌根真菌和植物根系存在一种共生的关系，可以使植物摄取到更多的营养物。f.易受病虫害攻击的植物不应当栽种在废弃垃圾场上。选择草本植物需要考虑的因素除了木本植物之外，填埋场植被重建也需要种植草坪。和其他植物一样，草本植物也会受到土壤贫瘠和填埋气的影响，但是它们比木本植物更容易种植。不管是本地的还是非本地的，草的根系都是纤维状的并且很浅，从而使其比木本植物更容易在填埋场环境中存活下来。某些草本植物是一年生的，这意味着它们在一年或者更短的时间内就完成了生命周期。因此，一年生的草本植物在一年中最适宜的时期生长并播种。例如，在美国西部的干早地区，一年生的草本植物在
33、雨季最占优势。而在美国的东部，一年生草本植物则在温暖的季节生长。如果需要，一年生的草本植物很容易再次播种。多年生草本植物存活时间在一年以上，但是它们的许多其他特征和一年生草本植物是相类似的。根系类型、生命周期、快速繁殖等特征使得草本植物在不利的填埋场环境下更容易生长。螯合剂的使用一般说来大多数植物不会对自然界中有毒重金属离子（如铅、镉、砷等）具有富集作用。如即使是生长于严重铅污染的土壤或溶液中的植被，其地上部分含铅量只有其干重的0.010.06%。这远远低于能够对其进行有效提取的要求。实验表明在土壤中施用金属离子螯合剂如 EDTA 可以增加植物对铅的吸收。这发现为以后成功地对铅和其它有毒金属离
34、子(用合适的螯合剂)的植物修复技术研究铺平了道路，例如对铅施用 EDTA、对镉施用 EDTA的吸收可能比较有效。故要选择合适的螯合剂来提高植物对重金属离子的螯合效率，以提高其在植物内的富集浓度。利用螯合剂辅助的植物吸收技术45可以通过以下步骤来完成：a.分析土壤的污染情况，并选用合适的植物/ 螯合剂组合；b.在污染的土地上栽培所选植物；c.一旦栽培的植物达到合适的生物量，立即施用合适的金属离子螯合剂，以促进植物对其的吸收和富集；d.经过适当的金属离子富集期 (几天或几周)，收获植物的全部生物量。如果所选植物和季节合适，还可以继续进行下一轮的植物提取处理。实验表明通过该方法每年可以从土壤中去除
35、180530kg/ha 的铅；收获后，如果经济上合算，富集重金属离子的植物残体对其中的重金属离子进行回收。垃圾场种植维护与管理为实现成功恢复，不仅要有良好的填埋气排导系统，及较厚覆土层，还要施以合理的管护以保证植物正常生长。吸取 Gilman 等46 的建议，种植草本或其它类型植物时，要将其种子埋到土壤里面，而且在有高浓度填埋气体的地方，还要撒上一层木屑(或石灰) 以减少气体侵蚀。要有计划地进行大规模种植，如乔灌木最好在种草后的 12 年以后再开始种植，因为如果草本植物因填埋气体的大量释放而无法生长时，其它深根系植物类群更加难以幸免。此外，还要实施长期护理及灌溉计划才能保证这些植物在填埋场上成
36、功地定居。综上所述，在废弃垃圾场的植被试种试验过程中，初期选择适合当地气候特征的浅根类耐性植物和野生先锋草本植物，中后期选择灌木和乔木，完成草灌乔的群落结构过渡，并按照各个不同的功能区划和绿化带进行设计。一些草本、灌木和乔木植物见附表中表2、表 3。3.1.3.4 城市废弃垃圾场生态恢复过程中的工程措施（1 ）废弃垃圾场生态恢复工程中渗滤液处理后回灌垃圾渗滤液回灌处理是将在垃圾场底部收集到的渗滤液用泵送到垃圾场的顶端，经过不同程度的处理，从覆盖层表面重新灌入垃圾场，由于重力作用渗滤液向下渗，达到灌溉植被的作用，同时也对垃圾场内土层中污染物质进行洗涤，达到了减少垃圾场对环境污染的目的。渗滤液的主
37、要处理工艺：生物处理技术；物化处理技术；联合处理技术。根据渗滤液成分的复杂和多样化，常采用组合工艺联合处理。处理工艺流程的选用应符合因地制宜原则, 根据垃圾场所在地的气候特征、周围环境、渗滤液水量、水质特性、处理程度及投资情况决定。渗滤液回灌法有如下特点：大幅度减少渗滤液中的污染物；减少渗滤液量，可通过蒸发和被植物吸收，减少渗滤液处理量，降低渗滤液处理的投资和运转费用；提高垃圾降解速率，加速稳定化进程；加快垃圾场沉降速率，增大垃圾场总沉降幅度，提高垃圾场的使用效率。渗滤液回灌处理正迎合了垃圾场生态恢复技术的需求，既给予植被营养成分，又使垃圾场的渗滤液得到处理。渗滤液回灌工艺流程图见图 3-2垃
38、圾场渗滤液回灌过程见图 3-2。渗滤液回灌有益于加快微生物的培养繁殖和处理能力的形成，过程是：渗滤液通过覆盖土层时，土层将渗滤液中处于悬浮和溶解状态的有机物截留下来，在土壤颗粒表面形成一层薄膜，膜里充满着细菌，它能吸附渗滤液中有机物，在好氧细菌作用下，将渗滤液中有机物转化成无机物，如 NH3、硝酸盐和磷酸盐等；土地上生长的植物，主要通过根系吸收渗滤液中水分和被细菌矿化的无机养分，再通过光合作用转化为植物的组成成分。净化后的渗滤液多次循环，浸润下面的垃圾并带出污染物质，最终实现灌溉地表植被的目的，同时也实现垃圾场内土层净化。根据刘兆昌，张兰生等的研究表明仅土地系统（土壤厚 1.5 米）的处理效率
39、就较高见表 3-9。为防止土壤微生物污染，主要措施是对渗滤液先导入调节曝气池进行杀菌处理。许多研究证实：通过土剖面后，渗滤液中污染物的浓度迅速下降；利用砂质土壤处理垃圾场渗滤液可以去除 60以上的 COD 和总氮。王琪等通过模拟实验进一步得知，渗滤液回灌可以将渗滤液中有机物浓度大大降低，CODCr 去除率最高可达到 95%。渗滤液中挥发性脂肪酸（VFA ） 、COD 、 BOD、TOC 在垃圾填埋层作用下降解较快；渗滤液回灌能够促使硫酸根离子被还原为 H2S，H2S 再与渗滤液中的一些重金属离子反应生成硫化物沉淀，大大降低重金属离子的浓度。未实施回灌的垃圾场其维护期一般在 20 年以上甚至上百
40、年，而进行回灌的垃圾场其维护期可大大地缩短，渗滤液处理量大大地减少，甚至有可能不用进一步处理就达到排放标准；与不回灌的垃圾相比产甲烷速度也高出 2 倍以上；据估计进行回灌的垃圾场其维护费仅为渗滤液现场处理垃圾场的 45%。回灌技术在我国起步较晚，目前应用不多，但其优点是明显的。（2 ） LFG 的工程控制一般认为，废弃垃圾场植物生长的最主要限制因子之一是土壤中填埋气体(特别是厌氧分解所产生的 CO2 和 CH4)的存在。许多国家和地区在垃圾场植被复垦过程中先后遇到诸如植物生长不良、高死亡率、植株矮化、生理失调等种种问题，如芬兰、香港、美国 、英国等。Flower 等曾在美国境内调查约 100
41、个已关闭的垃圾填埋场，发现试图在那里生长的植物特别是具有深根系的木本植物类面临着相当大的生存压力。值得指出，垃圾在场内厌氧分解释放出热量，这些热量加快了垃圾的化学氧化过程，而持续的化学氧化又能提高垃圾场温度。已关闭的垃圾场表面以下 20cm 和 330cm 深处基质温度可比正常土壤温度分别高出 20 和 l5。从而加深场内不利于植物生长的干旱状态，见图 3-3(J.T.Pfeffer).LFG 控制处理与多种因素有关，其中甲烷气体由于具有易燃、易爆性，处理不当会发生严重危险，美联邦法规限定固体废物填埋场边界处的甲烷含量不能超过 5%；二氧化碳气体也可能引起土壤酸性改变，破坏垃圾场周围植被和环境
42、。正确处理垃圾场通气问题，是消除LFG 可能造成危害的最有效方法。常见工程控制措施有：（1 ）正确利用天然土壤性质和水文地质条件控制垃圾填埋场气体；（2 ）垃圾填埋场气体的燃烧；（3 ）垃圾填埋场气体的生物法脱臭工艺；（4 ）垃圾填埋场气体净化处理47。对于 LFG 的迁移，甲烷易于控制，而二氧化碳的控制较困难，最好的办法是正确利用天然土壤性质和垃圾场设置地的水文地质条件控制垃圾填埋场气体运动，分为密封法(或称非渗透法)和透气通道控制法(或称渗透法)。1 非渗透法。采用不透性的屏障使气体只能通过顶部盖层，或者简单地利用侧壁阻止气流。通常用压实的黏土(保持一定水分)做成垃圾场的底层或侧壁，其厚度
43、为 0.51.2m 阻止气流的底层或侧壁应连续设置，不允许土壤或岩石露出这些屏障。此外，合成材料做成的薄膜，也可以用来阻止气体或防止地下水受污染。在工程设计中卵石或粘土若需要大量运输，则应考虑资金再做决策。2 渗透法。该法采用卵石结构通道或充填卵石的深沟。设置深沟应稍微深一些，以截住全部侧向气流。在垃圾的顶部设置通气管，支管设置在浅层卵石沟道内，再与竖向出气管相联。也可以在场地内均匀布置排渗导气竖井，用以收集竖向渗滤水，兼有通气作用。竖井由钢条制成的鼠笼及穿孔 HDPE 管组成，中间用碎石填充。封场后应露出地面 100cm。这样，整个系统既可排水又可导气。另外，还需指出：在大型垃圾场中，由于 LFG 产量大、持续期长（一般 10 15 年） 、浓度稳定，可较容易实现规模经济效益48，首先应考虑 LFG 的收集再用。LFG 在回收利用之前，应脱除惰性气体和有害的微量组分，以增加燃烧热值、降低集输费用；然后经过物理分离化学氧化洗涤催化吸附、深冷溶剂吸收膜分离、生物过滤变压吸附分子筛过滤等一系列组合工艺，将净化后的气体输送至回收利用装置。虽然增加设备费，但能产生可观的经济能源效益。美国洛杉矶市郊的一个占地 1.4 平方公里的垃圾填埋场，每天分钟产甲烷 200 立方米，过去全部烧掉，现已改用发电。这也正是对LFG 从资源角度的思考和应用。
