高长红

（陕西省土地工程建设集团有限责任公司铜川分公司，陕西 西安 710075）

1 前言

近年来，关于重金属污染报道越来越多，重金属对水体、土体等污染现象已逐渐成为全球性问题。对水体生物和人类的生产生活带来了严重的危害，具有来源广、毒性大、残毒时间长、不易被环境所吸收等特点[1-2]。我国大部分河流湖泊正遭受不同程度的重金属污染。汉江发源于陕西省宁强县嶓冢山，沿着东南方向的秦巴山地，途径汉中市、安康市进入湖北后从武汉市汇入长江，全长1557 km。汉江是南水北调中线工程和2014 年底批复进入筹建的引汉济渭工程的重要水源地，其水质安全关乎着很多人的生命安全，保护好汉江水质至关重要。目前，有关汉江上游水质污染状况及其变化趋势相对报道较多，大多以变化趋势、预测模型、风险评价等研究居多[3-5]。微生物修复技术较传统方法具有成本低、环境破坏小，方便施工等优点[6-7]。王兴利、张旭辉、唐利萍、唐宇力等[8-11]，研究了常见水生植物对6 种常见重金属（Pb、Hg、Cu、Cd、Fe、Zn）的吸收、吸附能力。

生物修复方法对比沉淀法、滤膜法、离子交换法等传统方法具有很多优点[12]，本文充分利用前人研究成果，针对不同水生植物对重金属的吸收、吸附能力特性，结合工程措施，合理布置水生植物，对净化湿地公园水质有着重要工程指导意义和社会价值。

2 工程环境

2.1 项目区位置、地貌、气候、水资源特点

城固县位于陕西汉中南部汉中盆地腹部，介于东经107°03′～107°30′、北纬32°45′～33°40′之间，地形呈南北长（平均长度101 km）、东西窄（平均长度42 km），总面积2265 km2。县城处在汉江上游，沿岸而建，平均海拔1018.6 m，最高2037.6 m，最低509.8 m，相对高差1527.8 m，平均坡度27.1°。

由多年降水资料统计，降水在时空上分布很不均匀，差异较大，冬春少，夏秋多，多年平均降水量为921.00 mm。年均径流量32.9 亿m3[13]。据20 年气象资料，平坝区年平均气温14.1℃。最热月（7 月）平均气温25.0℃；最冷月（1 月）2.2℃。年日照时数为1486.2 h，日照率为33%。

2.2 项目特征

城固县汉江北岸生态修复治理工程沿汉江而建，东至316国道、西至西六路、南至汉江、北至新108 国道以北30 m，湿地公园位于新区与汉江之间，水资源丰富，此区域河流宽约1000 m，湿地公园宽约500 m。主要建设内容有道路、广场、景观绿化、河道疏浚、河堤路改造、河岸加固等。

本湿地公园主要针对新区范围内重金属污染，主要污染源为新区内的城市污水、农业污染、工业废水等，通过地表水、地下水等途径流经湿地公园排向汉江。沿汉江流向，湿地公园总长度约2.5 km，全线坡比1/1200，宽约500 m，面积较大，处在城市边缘与汉江之间，是阻断重金属污染物流向汉江的有效屏障。通过合理的工程措施对其进行生物法修复，可以有效减少重金属污染源进入汉江。

图1 湿地公园区域图

3 各类水生植物生长特性及对重金属蓄积、运转能力对比

根据不同水生植物的生长特性以及对不同重金属蓄积和运转等效果进行整理，在工程设计时，利用各类水生植物的生长特性、重金属蓄积等特点有针对性地布置水生植物，如根据水流方向分台阶进行布置。本文整理了8 种常见水生植物在生态修复重金属污染水体的蓄积效果（见表1）。

表1 各种水生植物对重金属蓄积效果特性[14-16]

4 工程设计

4.1 总体设计

本次重金属蓄积设计遵循纵、横相结合的治理方式，根据地形、坡比、各类水生植物的蓄积重金属的部位、生长特性、生长位置以及对哪些重金属蓄积效果最好进行设计。

①横向布置时，依据地形，分四个纵向蓄水池，地势最高的三个蓄水池，挑选对单种重金属蓄积能力最强的的水生植物进行布置；

②地势最低的蓄水池作为对重金属蓄积能力比较全面的水生植物，可以将全线未吸收的重金属作最后一次拦截；

③两个蓄水池之间的坡面，种植水、陆均适宜的水生植物；

④蓄水池里种植可在水中生存的水生植物，喜阳水生植物远离高大树木。

4.2 工程布置

各类水生植物的布置，需要根据其生长特性以及对重金属的蓄积种类、数量进行参考，使得蓄积效果达到最大化。

蓄水塘1 受路边高大灌、乔木影响，光照不充足。除睡莲外，浮萍、黑藻、伊乐藻、细绿萍等水生植物均可种植。

蓄水塘1 与蓄水塘2 之间的坡面种植西伯利亚鸢尾。其根部对重金属的吸收能力大于地上部分，且耐寒又耐热，受光照影响较小，同时抗病性强。

蓄水池2、3 种植水雍，其对4 种重金属的蓄积效果较为明显，根部蓄积效果大于其它部位。蓄水池2、3 之间布置香蒲。蓄水池3、4 之间的坡道种植西伯利亚鸢尾。蓄水池4 种植浮萍、黑藻、伊乐藻。

蓄水池4 与汉江之间布置过滤植被和生物滞留沟，以截取地表径流上的重金属污染物，减少进入汉江流域。其沿湿地公园纵向全长布置，最终在下游端布置集水坑进行再处理。

湿地公园横断面布置效果见图2。

图2 湿地公园横断面效果图

蓄水池沿河流方向全长布置，中间布设过水桥，同时兼顾观赏作用，水深不宜过深，流速不宜过大。水生植物都有生命周期且对重金属的蓄积效果会达到最大值，要不定期根据水生植物生长状态，进行更换，更换后的水生植物晒干后，要进行焚烧处理，避免再次进入水体和人类的食物链系统。水生植物平面布置见图3。

图3 水生植物平面布置图

5 结论与展望

水生植物对重金属污染蓄积，具有成本低、布置灵活等特点，在水体修复领域具有广阔的应用空间，但在实际工程应用方面基本没有深入研究。

在以后的工程设计中，首先要着重考虑水生植物种类，它们各自生长特性，对重金属的蓄积能力和种类；其次充分考虑地下水、地表径流对重金属的搬运途径，通过微地貌、地形布置水生植物，使其去重金属能力污染最大化；最后把握好各类水生植物的蓄积能力，及时更新、更换以达到修复生态能力最大化，同时对更换过的水生植物做好后处理工作，以免再次污染环境。