（环境科学专业论文）城市废弃地生态恢复与景观重建途径研究.pdf

摘要 建议。 ( 6 ) 总结并阐述研究结论，针对我国城市废弃地的现状，提出相应的改进 关键词： 城市废弃地工业废弃地垃圾堆场紫云公园南翠屏公园 a b s t r a c t a b s t r a c t t h er e s t o r a t i o no fu r b a nw a s t e l a n di st h eh o ti s s u ec o n c e r n e db ym a n yc o u n t i e s i nr e c e n td e c a d e s w i t ht h eu r b a n i z a t i o ns p e e d su pa n dt h ep o p u l a t i o nj u m p s ，l a n d r e s o u r c e si sb e c o m i n gu r g e n ta n du r b a nl a n du s ei sa l s oi n t e n s e m o r e o v e r ，u r b a n w a s t e l a n da l w a y sc o n t a i n sm a n yk i n d so fh a z a r d o u sm a t e r i a l s ，w h i c hh a sab a de f f e c t o nt h eh u m a nh e a l t ha n d e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t t h u st h er e s t o r a t i o na n d r e c o n s t r u c t i o nu r b a nw a s t e l a n da r et h en e c e s s i t i e so fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h e r e a r es o m es u c c e s s f u lc a s e si nc h i n a ，s u c ha st h eq i j i a n gp a r kr e c o n s t r u c t e db y y u e z h o n gd o c k y a r d ，t h er e s t o r a t i o no fs t o n e y a r di ne a s t l a k e ，s h a o x i n g ，a n di n z h u s h a nm i n e ，w u h a n t h i sp a p e ra n a l y z e st h a tw h a tc o n t e x tp r o d u c e st h eu r b a nw a s t e l a n da n dt h e w a s t e l a n d e f f e c t so nt h ee n v i r o n m e n t a l s oc o m p a r et h ed i f f e r e n c eb e t w e e nc i t i e sa t h o m ea n da b r o a d ，a n dt h e ns t u d i e st h er e s t o r a t i o no fc a u s t i cs l u d g eh i lli nn o 3r o a d i nt h et a n g g ua r e aa n dt h er e c o n s t r u c t i o no f b u i l d i n gw a s t ed u m pi nh o n g q ir o a di n n a n k a ia r e a ，a l s od i s c u s s e st h ea p p r o a c h e so ft h er e s t o r a t i o na n dr e c o n s t r u c t i o n a t l a s t ，t h ep r o b l e m sa n dc o n f l i c t si nt h er e c o n s t r u c t i o na n ds o m es u g g e s t i o n sa b o u t i m p r o v i n gt h ec o n t r o lo f t h eu r b a nw a s t e l a n da r ep u tf o r w a r d t h em a i nc o n t e n t so ft h ep a p e ri n c l u d e ： 1 ) g e n e r a t i o n ，c h a r a c t e r i s t i c s ，t y p e s o ft h eu r b a nw a s t e l a n da n dt h e e n v i r o n m e n t a li m p a c ta r es t u d i e d 2 ) t h eb a c k g r o u n da n dc u r r e n ts i t u a t i o n so ft h eu r b a nw a s t e l a n dr e s t o r a t i o na r e s u m m a r i z e da n da l s ot h ep r a c t i c e sa n dm a n a g e m e n t sa r ec o m p a r e db e t w e e nc h i n a a n df o r e i g nc o u n t i e ss u c ha sg e r m a n ya n dt h eu s a 3 ) t h ep r i n c i p a l s ，s t e p sa n dm e t h o d so fu r b a nw a s t e l a n dr e s t o r a t i o na r e d i s c u s s e d 4 ) b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ei m p a c t ，t h ei m p o r t a n c e ，p a u e r n sa n da p p r o a c h e s o ft h eu r b a nw a s t e l a n dr e s t o r a t i o na n dr e c o n s t r u c t i o na r es t u d i e d 5 ) t h e m e t h o d sa n d a p p r o a c h e s o ft h er e s t o r a t i o na n d l a n d s c a p e 1 i i a b s t r a c t r e c o n s t r u c t i o n a r ef u r t h e rs t u d i e du s i n gt h ec a s e so ft h er e s t o r a t i o no fc a u s t i cs l u d g e h i l li nn o 3r o a di nt h et a n g g ua r e aa n dt h er e c o n s t r u c t i o no fb u i l d i n gw a s t ed u m p i nh o n g q ir o a di nn a n k a ia r e a 6 ) t h ec o n c l u s i o na b o u tt h eu r b a nw a s t e l a n di ss u m m a r i z e d ，a n ds o m e i m p r o v i n gs u g g e s t i o n sa r ep u tf o r w a r da n dd i s c u s s e d k e yw o r d s ：u r b a nw a s t e l a n d ，i n d u s t r i a lw a s t e l a n d ，r e f u s ed u m p ，z i y u np a r k ， n a n c u i p i n gp a r k i v 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意 如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有 权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或 其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者 部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文 的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文 的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 豕黝 硎少年孑月弓日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 解密时间：年月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下： 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。 学位敝储签名：辛扫 。川f 年6 只弓日 第一章绪论 第一章绪论 第一节研究背景与研究意义 废弃地是人类文明进程的产物，随着人类的发展而逐渐产生。在人类改造 和利用自然的过程中，长期的工业污染、大规模的森林砍伐已经将大范围的自 然生境逐渐转变成农业和工业景观，形成了以生物多样性低、功能下降为特征 的各式各样的退化生态系统。资源和能源的采集、城市建设、工业污染、废弃 物处理不当形成的种种废弃地成为一个个难以痊愈的伤口，影响景观，破坏生 态。在发达国家，关于废弃地治理及恢复的法律体系正在逐渐成型，但是在发 展中国家，对废弃地的治理和恢复还没有得到重视。根据印度政府的国家贫瘠 地发展委员会的报道，仅仅在印度一地，由于大规模开发和过度开发、利用自 然资源引起的废弃地( 贫瘠地) 就有1 2 0 0 万h m 2 1 1 。 随着社会的发展，中国的经济结构正在发生转变，第三产业迅速发展，高科技 产业不断兴起，传统工业面临着挑战。而城市中的工厂企业由于污染、噪声等 方面的原因也必然会外迁，今后城市中将有一大批工业用地面临着更新的问题。 然而目前多数人还对工业景观的保护与更新抱着一种无知或者不屑的态度，致 使大量有保留价值或者景观价值的工业遗迹被盲目地拆毁，留下的是无法挽回 的损失。以天津为例，天津曾是北方工业重地，早在2 0 世纪2 0 年代，工业产 品就在国际上得到认可，但是随着城市变迁和社会的发展，许多工厂逐渐迁往 市外，还有一些工厂由于各种原因衰败了，遗留下来的废弃地很多，尤其是随 着海河的拆迁，如何处理这些工业遗迹，保留工业文明在天津留下的痕迹，使 它们重现活力，已经是迫在眉睫的任务了【2 】。 生态恢复是利用恢复生态学原理，通过自然或辅助以人工设计和工程措施， 使受干扰的生态系统，恢复或部分恢复到原始状态；也可重建一个具有自我维 持能力的生态系统，从而达到改善生态环境、实现资源可持续利用的目的 3 1 。 本文结合国内外对废弃地进行生态恢复的案例，对废弃地的类型、产生来 源、特征等进行了分析和对比，并着重讨论了对各种类型的废弃地进行生态恢 复的原理、技术和方法。 第一章绪论 第二节主要研究内容和技术路线 随着城市化发展和经济结构的转型，世界各国的城市中都出现了一些工业 时代遗留的废弃地，如停产倒闭的工厂、废弃的码头等。尤其是其中一些面积 大、污染严重的场地，不经过改善很难被作为城市其它用地 4 1 。可见，城市废弃 地的生态恢复是城市可持续发展的重要自然系统，是城市及其居民持续地获取 自然服务的基础。一座城市的可持续发展依赖于具有前瞻性的市政基础设施建 设，如果这些基础设施不完善或前瞻性不足，在随后的城市发展过程中必然会 付出沉重的代价。 1 2 1 主要研究内容 ( 1 ) 论述了城市废弃地的产生，对城市废弃地的特征、类型进行阐述，并 指出不同类型废弃地的产生根源、对周围环境的影响及各国改造成功的案例； ( 2 ) 总结国内外城市废弃地生态恢复的背景及现状，分析比较了德国、美 国等国家与我国的有关废弃地生态恢复的实践、法规，指出在我国城市废弃地 生态恢复与重建中存在的问题； ( 3 ) 阐述废弃地生态恢复的原则、步骤和方法；通过分析废弃地的危害， 研究城市废弃地生态恢复与景观重建的意义、模式和主要途径。包括土质、植 被、水质的生态恢复及充分利用废弃地原有设备、设施进行新的景观设计的方 法。 ( 4 ) 通过对天津市塘沽区三号路的碱渣山和天津市南开区红旗南路的建筑 垃圾堆场的生态恢复的调查研究，分析了在不同地质条件下进行城市废弃地生 态恢复和景观重建的手段和方法，并结合艺术的元素，提出为城市居民创造优 质的生活环境的途径。在此研究的基础上，提出了我国的城市废弃地恢复工作 急需解决的主要问题，并希望此文能能够为我国城市建设带来一些启发。 1 2 2 技术路线 2 第一章绪论 实证研究 弋7 v 研究结论 3 第二章城市废弃地的类型和特征 第二章城市废弃地的类型和特征 第一节废弃地的定义与类型划分 废弃地( w a s t el a n d ) ，就是弃置不用的土地。这个概念囊括了很广泛的范围， 从广义上说废弃地包括了在工业、农业、城市建设等不同类型的土地利用形式 中，产生的种种没有进行利用的土地。本文讨论的废弃地专指在城市发展、建 设中因为人类使用不当或者规划变动产生的荒弃、没有加以利用的土地，包括 城市工业废弃地、垃圾处置场地、产业遗产地、山地公园等。每一种类型具有 不同特点，生态恢复的方法也各异。 人类对土地利用的形式不同，产生的废弃地类型也不同，可以说废弃地是 人类文明的发展的伴生物，是人类活动强度超过自然恢复能力的结果。产生废 弃地的主要原因包括能源和资源开采、城市和工业的发展以及人类废弃物的处 置不当等。据中国国家土地部门的初步估计，在2 1 世纪中期，我国因生产建设 而人为破坏的土地将达6 0 0 0 万亩，其中仅有一半可恢复成农业用地。 本文所讨论的城市废弃地包括城市工业废弃地、垃圾堆场、产业遗产地和 山地公园。 2 1 1 城市工业废弃地 从1 9 世纪中后期开始，城市在空间上开始了迅速的扩张，这种迅速的扩张， 使得城市内的自然环境系统遭受根本性的破坏。1 9 世纪后期，发达的城市工业 和繁荣的城市经济，反映着生产技术的进步和生产效率的提高，在这个时期城 市的规模和数量进一步提高。在2 0 世纪后期，随着新型城市规划理论的出现和 人类环境意识的觉醒，许多大城市开始进行新的用地规划和土地功能重组，许 多造成严重污染的城市工业陆续从城市中迁出或者改建。这些城市工业改建留 下的城市空白地就形成了城市工业废弃地。 城市工业废弃地类型很多，有一些工业对土壤的本底并不造成很大的污染， 而一些工业( 尤其是化工业) 对土壤具有相当大的污染。因此对城市工业废弃 地进行生态恢复需要根据不同的目标有针对性地进行。由于城市工业废弃地破 坏景观，影响土地利用，极大地影响着城市土地的利用效率和市容市貌，它又 是一种最迫切需要生态恢复的废弃地。目前，对城市工业废弃地进行生态恢复 4 第二章城市废弃地的类型和特征 的途径大多数是将废弃地恢复为城市公园p 】，还有一些则作为自然保留地。 举例：德国的艾美溪公园国际建筑展是第一次把生态和经济重塑作为主题， 对老工业区进行大范围的综合性规划的工程。艾美溪河在工业化之前是一条优 美的河流，1 9 世纪中叶开始的工业化改变了这里的自然环境，成为德国的重工 业基地，2 0 世纪6 0 7 0 年代，因世界经济变化影响这个地区的经济发展，很多 工厂不得不减产停产。面对这一现状，当地政府决定在艾美溪河区域举办一次 国际建筑展。目的是一方面恢复南北方向的绿色走廊，另一方面新建东西方向 的绿色通道，加强横向联系，使整个区域形成一个网状的公园系统。在这个系 统中，公园多建在废弃地工业用地、露天矿场等处。在经济方面艾美溪河地区 因为传统产业的衰退而出让了一系列价格便宜的土地，在“公园中就业 的概 念下，被兴建为工商产业、服务产业及高科技产业园区。 2 1 2 垃圾处置场地 伴随工业化和城市化进程的加快，工业产值不断增长，生产规模不断扩大， 人们的物质生活水平和需求不断提高，人类的废弃物产生量也在不断增加，这 些废弃物主要包括城市生活废弃物和工业产生的工业废弃物。仅就中国而言， 在1 9 8 0 年城市生活废弃物就已经达到3 1 0 0 万t ；到1 9 9 5 年，城市生活废弃物 已经激增到1 0 7 亿t ，增加了2 4 3 2 。在这些废弃物中，大多数的城市废弃物 均为固体，这些城市固体废弃物的简单处置形成了垃圾处置场地废弃地。 在垃圾处置场地中，较难进行生态恢复的是城市垃圾填埋场地，由于对土 地的占用和覆盖，城市垃圾填埋场会完全破坏原生生态系统。垃圾填埋场的主 要成分是生活垃圾，在垃圾降解的过程中，会产生垃圾渗滤液和主要成分为甲 烷的逸出气体，这些物质可以改变土壤的理化性质，影响植物的成活，并对周 围的生态环境产生不良的影响。在垃圾填埋场上进行生态恢复，首先要克服这 些填埋产物的负面作用，这也在一定的程度上给垃圾填埋场生态恢复造成了一 定的难度。 举例：韩国兰芝岛世界杯公园生态恢复设计是垃圾填埋场地生态恢复的成 功案例【6 】。兰芝岛位于韩国首尔市汉江下流的麻浦区上岩洞5 4 9 号，因盛产兰草 和芝草而得名。2 0 世纪7 0 年代，随着韩国经济高速发展，首尔城市规模急剧膨 胀，城市垃圾处理问题日益紧迫。从1 9 7 8 年起，兰芝岛正式成为首尔地区新的 垃圾填埋场。因世界杯统一规划，市政府决定将兰芝岛营造成一座环境亲和型 第二章城市废弃地的类型和特征 公园，让垃圾在自然状态下分解，通过人工干预加速受损生态系统的恢复。这 样既有利于土壤安定化，又能够为市民提供一座大型城市公园。作为世界杯赛 场的一个重要组成部分，世界杯公园倡导“信息化”和“生态设计的理念， 最终成为当地一处重要的环境保育使市民休憩场所。 世界杯足球赛结束以后，世界杯公园成为一处供首尔全市人民使用的大型 城市公园。注重生态的设计手法和精细的施工养护促进了兰芝岛生态系统的恢 复，改善了周边地区的城市生态环境。从2 0 0 2 年开始，有关专家和公园管理人 员对兰芝岛的生态系统及环境状况每年进行一次调查分析，参照得出的数据分 析资料，确定下一步的公园管理措施，通过这种措施来最大限度地维持和改善 兰芝岛及汉江流域的生态环境和生物多样性。2 0 0 0 2 0 0 5 年5 年间的调查数据显 示，环境亲和型公园建设使兰芝岛及附近汉江流域地区的物种多样性和环境状 况得到巨大的改良阴。 2 1 3 产业遗产地 产业遗产地( h i g o f i ci n d u s t r i a lb u i l d i n ga n ds h e ) 是指工业革命后出现的用于工 业、仓储、交通运输业的，具有公认历史文化和改造再利用意义的建筑及其所 在的城市地区【引。 由于工业的发展曾经使得产业遗产地的生态环境遭到了破坏，现在要保护 产业遗产并对其进行再利用，必须要改善地区的生态环境，适应新的功能置换 后人们的需求，才能保证保护的顺利进行。因此，产业遗产地生态恢复具有改 善环境，获得生态效益、促进大量的产业类建筑与地段的继续保护、日渐衰败 的地段得以复苏和再利用，同时提升周边及区域的土地价的作用。 如我国的歧江公园，歧江公园的场地原是中山著名的粤中造船厂，随着珠 江三角洲公路系统逐渐发达，船只丧失了原有的重要性，船厂不得不解散，市 政府就决定把这个临江含湖的区域改建成供市民休闲的城市公园。案例采用野 草并保留生锈的厂房将其作为遗产，体现了“足下文化野草之美 ，野草既不需 要浇水也不需要灌溉，野草的可持续概念在这里得到运用，并达到了治理污染 的效果。 可以说，歧江公园在设计中借鉴了环境主义及生态恢复对工业设施及自然 的态度保留、更新和再利用，但它更钟情于通过新设计来强化场地及景观 作为特定文化载体的意义。 6 第二章城市废弃地的类型和特征 在我国还有一些令人欣喜的实践经验，例如上海市博会规划设计中江南造 船厂地段等产业建筑和地段保护再利用研究；常青等完成的数项涉及工业遗产 的保护试验个案；鲍家声等完成的北京远洋艺术中心，以及“7 9 8 ”工厂改造等 案例。但在中国已经将产业遗产作为主要保护对象的今天，能将生态理念在保 护中贯彻应用的人仍很缺乏，对于产业遗产的生态恢复往往缺乏重视。因此， 针对产业遗产地特有的生态恢复还缺乏大量的研究和利用。专家和学者中研究 如何解决工业带来的污染问题的很多，但是产业遗产地的生态恢复这个课题却 很少有人设计。因此，在这方面还需要投入更多的资源进行研究。不过，必须 承认，在产业遗产地段的生态恢复中，仅仅凭借城市历史保护专业、生态环境 学专业的努力是不够的，政治因素、社会因素、经济因素和运作的事实可行性 等都在其中起着至关重要的作用 9 1 。 2 2 4 山地公园 山地公园( m o u n t a i np a r k ) 是南方地区普遍存在的城市公园类型，是一种人工 和自然生态系统紧密结合的复合生态系统。随着城市的扩展，以及人类的过渡 影响，使得山地公园内的植被和土壤遭到较大程度的破坏，从而导致山地公园 生态系统不断退化，环境灾害频频发生。生态效益低下、生物多样性丧失和水 土流失，已成为山地公园面临的主要生态和环境问题。而作为一种复合生态系 统，其中的自然或人工林地、公园设施及其附属绿地系统等相互联系、相互制 约。仅从植物个体、种群或群落尺度进行恢复和重建，而不考虑各子系统之间 的联系，难免陷入片面的生态恢复观，难于从根本上达到恢复和重建的目的 1 0 , 1 1 1 。 因此，兼顾各个子系统的结构和功能的完整性以及长远发展，进行生态恢复， 是目前山地公园生态恢复面临的主要问题【1 2 】。 洪恩寺公园位于重庆市江北区苗儿石，是侵蚀、剥蚀小起伏低山，间有少 量台地、陡崖，部分区域土壤受到侵蚀。公园复合生态系统主要受到农耕、位 于山脊的建筑和厂矿等的影响，导致山体大部分地段植被覆盖率低，林地生态 效益差，部分地方存在明显的生态和环境隐患。通过对现有林地的植被保护、 生态工程干预措施、植被恢复、植物选择等手段进行了生态恢复。 山地公园的生态恢复和重建是一项复杂的生态工程，其目的在于建立具有 人类和生态价值的新型的、持久的生态系统，恢复和重建的合理目标应是建立 一个具合理结构、功能相互协调的良性循环状态的生态系统，既改善环境，扭 7 第二章城市废弃地的类型和特征 转系统退化，提高系统整体功能，又能够使居民达到娱乐休闲养生的目的；通 常恢复和重建的策略有多种，在选择时绝不应是单一的，而应视具体情况区别 对待，取长补短，形成复合策略。当土壤含盐较多时，土壤的结构还会发生改 变，渗透性变差，也会影响地上植物的生长。我国的标准中要求1 0 0 0 m g l ， 是美国标准值的一半。许多研究表明该指标的规定与植物种类、再生水灌溉地 区的土壤类型等有较大的关系，在实际应用中还要有选择性，避免盐分积累造 成土壤次生盐渍化，引发植物生长不良。 第二节城市废弃地的产生及对环境的影响 2 2 1 城市废弃地的产生 城市废弃地是指在城市中因城市工业迁移而遗留下来的废弃土地，如废弃 的工厂、铁路站场、码头、弃置场地等，在城市的发展历史中，这些工业设施 具有功不可没的历史地位，它们往往见证了一个城市和地区的经济发展和历史 进程。 近代，随着城市环境问题、社会问题的不断加剧以及人类需求的多样化， 城市的管理者开始意识到工业时期的城市构建过重地偏重于工业生产和经济效 益，并不完全符合人的需求。因此，在近代城市规划、城市内部空间布局和城 市职能的定位上，一些发达国家更多地偏重人的需求，特别地强调城市的生态 和生活职能。城市基本构建思路的变化造成城市的变化，由于城市规划的变动， 原先的一些城市工业被拆除，土地也就随之弃置。 另外，由于电子、通信和计算机技术的发展，城市已经进入了崭新的信息 时代，原先的城市基础设施和城市机构渐渐不能适应新的需要，旧的城市设施 被拆除，新的城市机构被建立，城市交通系统、运输系统和一些城市居住地的 改造形成了一些新的弃置土地，这是城市废弃地产生的另外一种途径。 在2 1 世纪，城市的职能的主要方面已经渐变为生态和生活，以人为本、人 地和谐的城市规划建设原则正在慢慢地形成。对城市废弃地进行生态恢复不仅 仅体现着城市规划理论和实践的进步，也是从更深的层次反映了人类文明的进 步。 第二章城市废弃地的类型和特征 2 2 2 城市废弃地对城市环境的影响 虽然城市废弃地不具有很大的污染效应，但是城市是一个人口密集的地区， 城市废弃地在城市中的出现对城市的环境造成了一定的影响。 首先，城市废弃地对城市景观具有很大的影响。废弃地堆积了很多的建设 废料废渣，占用着大面积的土地，和周围的城市景观很不协调，极大地影响了 一个城市的整体协调性。 其次，城市废弃地影响着一个城市的经济发展。废弃地一般会占据很大的 城市土地面积，对于寸土寸金的城市土地利用来说往往相当不利。长期影响着 城市土地利用带来的收益。 另外，城市废弃地也对城市的生态环境具有一定的影响。大面积的裸露土 地在风力作用下造成扬尘，从而对城市大气质量造成影响。一部分城市废弃地 还可能富集污染元素，在风力、降雨的搬运作用下，会对城市的水环境、气环 境造成污染作用。不过，一些城市废弃地在长期的弃置后，自然植被渐渐恢复， 成为城市野生动物栖息的场所，反而改善了城市的生态环境。 一部分城市废弃地，尤其是化工行业的旧厂址，对城市的环境具有较大的 影响，上海某硫酸厂搬迁后，在土壤中残留了大量的金属锌、硫化物、硫酸根 离子、钙离子、氯离子及酸碱等有害物质。其他企业也会形成污染，如化肥厂 废旧厂址土壤中含有大量的酸、碱、碳酸根、金属离子及油污等；农药厂的含 锰废泥；石油化工厂的石油污染的土壤；以及各种碱厂、有毒化学药品厂、印 染厂、造纸厂、冶炼厂、铸钢厂、弹药库、金属矿厂等废l e l 厂址都含有有毒污 染物。这些厂址产生的环境危害严重影响着城市的环境健康。 对城市废弃地进行生态恢复会提高城市废弃地的利用价值，削减城市废弃 地的负面生态影响，改善城市的生态环境。因此，城市废弃地的生态恢复具有 很大的生态效益。 第三节城市废弃地的特征 城市废弃地大多数处于城市的中心地带，因此对它进行生态恢复对城市具 有很大的影响。由于城市的巨大影响，城市废弃地的生态恢复也具有一些独有 的特点。 首先，城市废弃地的生态恢复具有很大的便利性，一方面，城市废弃地往 9 第二章城市废弃地的类型和特征 往具有相对小的污染效应，这就避免了对土壤系统进行修复的复杂性。另一方 面，城市废弃地处于城市中央，废弃地进行生态恢复后具有很大的经济利用价 值和多种的利用用途，资金比较容易筹集，运输等工程也比较便利。 其次，城市废弃地的生态恢复具有一定的局限性，一方面，生态恢复应该 和城市的景观风格相适应，生态恢复的主要目标应该是人工生态系统，在利于 进行管理的同时对城市的生态、社会、经济发展都有很大的益处；另一方面， 在城市中进行生态恢复工程也需要注意对城市居民生活的影响。 目前，在城市中进行的废弃地生态恢复大多数都是将城市废弃地改造为城 市公园，故此，城市废弃地的生态恢复的主要特点是生态和景观的设计，而不 是先进工程技术方法的应用。 1 0 第三章国内外城市废弃地生态恢复研究与实践进展 第三章国内外城市废弃地生态恢复研究与实践进展 第一节发达国家城市废弃地生态恢复概况 在西方，很早就有城市废弃地生态恢复的实例。1 8 6 3 年建成的巴黎比特绍 蒙( b u t t e sc h a u m o n t ) 公园是将一座废弃的石灰石采石场和垃圾填埋场改造成的 风景式园林。下面介绍几个发达国家城市废弃地生态恢复进展情况。 3 1 1德国城市废弃地的生态恢复 德国有丰富的煤炭资源，1 9 9 9 年经济可采储量占世界总储量的6 3 。7 0 年 代以来，煤炭业一直处于萎缩状态，石煤产量由1 9 7 0 年的1 1 1 亿t 降到1 9 9 8 年的0 4 1 亿t 。矿区景观生态重建是德国长期所追求的目标。虽然中德两国的经 济、社会制度、基本国情等都不相同，但因开采所造成的环境损害、景观生态 的重建、追求矿区可持续发展的目标等，则是相近的。，因此审视和分析德国景 观生态重建的经验，对我国而言，是非常必要的【l3 1 。 德国的露天开采活动到2 0 0 0 年已有1 6 2 5 9 9 h m 2 的土地被占用。其中约有 6 1 8 的被复垦，林业用地4 7 7 6 8h m 2 ，3 1 1 0 1h m 2 为农业用地，1 2 0 2 0h m 2 为水 域，9 6 4 1h m 2 的土地为其他用途。其余6 2 0 7 0h m 2 的土地仍被采场所占用。 德国最早土地复垦的纪录出现在。1 7 6 6 年，当时的土地租赁合同明确写明采 矿者有义务对采矿迹地进行治理并植树造林。系统地对土地进行复垦始于2 0 世 纪2 0 年代【l4 l 。德国的土地复垦可分为四个阶段：第一阶段( 2 0 世界2 0 年代到 1 9 4 5 年) 的土地复垦主要是实验性地植树、造林。那时人们有意识地进行多树 种混种使重建的绿地象原始森林一样，各种树种混杂，能完成多种生态功能。 但这充满希望的活动由于二战而中断了。第二阶段始于1 9 4 6 年。政府部门重点 考虑战后重建，1 9 5 0 年颁布了总体规划法，受当时经济状况的影响，北莱茵州 露天矿场回填后，主要是栽种杨树。第三阶段从6 0 年代初到1 9 8 9 年【1 5 】，6 0 年 代主要是林业复垦，7 0 年代农业复垦也得到了重视，土地的生产力和林木的经 济价值成为衡量土地复垦成败的主要指标，但生态环境的重建并未受到重视。 8 0 年代，采矿所造成的土地和环境损害越来越严重，但由于资金短缺，土地复 垦又搁置了。随着东西德的合并，土地复垦进入到第四阶段，这一阶段的主要 1 6 第三章国内外城市废弃地生态恢复研究与实践进展 目标是建立休闲用地、重构生物循环体和保护物种。即所谓的混合型土地复垦 模式：农林用地、水域及许多微生态循环体协调、统一地设立在一起，从而为 人和动、植物提供较大的生存空间。成功的例子是汉巴赫矿区外派土地的复垦。 如今外派土场已被重建成为一个别具特色的风景区。德国生态重建在发展过程 中，形成了比较完善的可操作体系。 在德国，“联邦矿产法”是矿区重建重要的法律依据。该法规定，从事采矿 活动的企业，有义务编制企业规划，并交上级主管部门审批。联邦自然保护法 也有重要作用。该法的基本出发点是自然保护和景观维护，把土地复垦理解为 恢复自然，对所造成自然景观的破坏，要通过土地复垦的方式进行恢复和治理， 构造接近自然的景观。其他比较完善的法律还有规划法、土地保护法、林业法、 大气保护法、水保护法、垃圾处理法等。 3 1 2 美国城市废弃地的生态恢复 美国矿务局1 9 3 0 年1 9 8 0 年5 1 年间调查，美国采矿占地面积2 3 0 0 k m 2 ， 平均每年4 5 0 0 m 2 ，其中4 7 恢复了生态环境。2 0 世界7 0 年代以来，复垦率为 7 0 左右。1 9 7 2 年美国西雅图煤气厂公园( c a sw o r kp a r k ) 是用景观设计的方 法，对工业废弃地进行再利用的先例，它在公园的形式、工业景观的美学文化 价值等方面，对景观设计都产生了广泛的影响。 在管理制度方面，美国的环境管理是由联邦政府和州政府分级实施，联邦 政府主要通过国家环境保护局实施相关政策法规；而州政府在联邦政府的法律 框架下，根据本州的实际情况成立环境管理机构、制定并实施适合本州的环境 法规。对城市工业废弃地污染治理美国也已形成了包括联邦政府、州政府、地 方政府、社区和非政府组织在内的自上而下共同参与的管理机制。 2 0 世纪7 0 年代末的腊夫运河( l o v ec a n a l ) 等事件促使美国国会专门针对 污染工业废弃地制定了严格的法律法规。1 9 7 4 年颁布实施并于1 9 8 4 年修改的固 体废物处置法又称资源保护和回收法，1 9 8 0 年颁布了综合环境反应、补 偿和责任法又称超级基金法，2 0 0 2 年实施了小企业污染免责和棕地再开 发法，其他法律法规中也有涉及到工业废弃地污染治理的条款，形成了较为完 善的土地保护和污染治理的法规体系。此外，美国国家环保局于1 9 9 7 年5 月制 定了棕地全国联合行动议程，将经济发展、社区复兴和环境保护结合起来， 由公共部门和私有部门联合起来一起治理工业废弃地的污染问题。美国各州都 第三章国内外城市废弃地生态恢复研究与实践进展 实行的“自愿者清理计划 有力地促进了工业废弃地治理进程。 国外城市废弃地改造始于1 9 世纪，到2 0 世纪7 0 年代后，随着景观生态学 思想的引入，景观设计的思想和方法发生了重大改变。深层生态学提出生态系 统中的任何成分都有其存在的权利，景观作为其外延也应保存自己的价值。一 些理念较为领先的设计师开始提出对场地最小干预的设计原则，场地的场所特 性和生态过程得到前所未有的重视，城市废弃地更新、改造的主体转为对生态 系统循环过程的尊重和对场地自我改善和恢复的强调 1 6 1 。 2 0 世纪5 0 年代开始兴建的加拿大多伦多市外港区，由于6 0 年代安大略湖 商业运输走向萎缩而被放弃。人类活动影响的减少，使这一区域植被开始自然 恢复，并吸引了多种水禽。 2 0 世纪7 0 年代后，随着传统工业的衰退，环境意识的加强和环保运动的高 涨，城市废弃地的更新与改造项目逐渐增多。科学技术的不断发展，生态和生 物技术的成果，也为城市废弃地的改造提供了技术保证。1 9 7 2 年美国西雅图煤 气厂公园( g a sw o r kp a r k ) 是用景观设计的方法，对城市废弃地进行再利用的 先例，它在公园的形式、工业景观的美学文化价值等方面，对景观设计都产生 了广泛影响。 1 9 8 4 年g e m m e l l 等人对英国曼彻斯特工业用地上的野生生物保护作了研 究，提出了在城市废弃地上恢复植被群落的途径，包括改变地形、改善土壤结 构、p h 值控制、增加土壤肥力、调节水分营建湿润或干燥生境、使用本地种等。 1 9 8 9 年新修订的规划中，这一地区被开辟为生态公园( t o m m yt h o m p s o np a r k ) ， 成为该市重要的滨水生态栖息地，目前有各种鸟类达2 9 0 种。 到了2 0 世纪8 0 年代后期，发达国家传统工业的日益衰弱和城市更新运动 的不断开展，掀起了生态设计理念注入城市废弃地改造的热潮。 2 0 世纪9 0 年代，尝试用景观设计的手法，来处理曾经有辉煌的历史，但又 破坏了当地的生态环境并且已经衰败了的工业景观的设计作品更是大量出现。 设计师运用了科学与艺术的综合手段，以达到城市废弃地环境更新、生态恢复、 文化重建、经济发展的目的。在秉承工业景观的基础上，将衰败的工业废弃场 地，改造成为具有多重含义的景观。这类景观通常被称作工业之后的景观 ( p o s t i n d u s t r i a ll a n d s c a p e ) ，比较有影响的项目有：德国国际建筑展埃姆舍公园 ( i b a e m s c h e r p a r k ) 中的一系列项目、德国萨尔布吕肯市港口岛公园( b u r g p a r k h a f e n i n s e l ) 、德国海尔布隆市砖瓦厂公园( z i e g e l e i p a r k ) 、德国l a u s i t z e 地区露 第三章国内外城市废弃地生态恢复研究与实践进展 天矿区生态恢复、美国波士顿海岸水泥总厂及其周边环境改造、美国丹佛市污 水厂公园( n o r t h s i d ep a r k ) ，韩国金鱼渡公园等。这些案例的实践表明，通过对 城市废弃地的改造，可以成功地实施对城市环境的改善，从而有效地推动城市 经济的发展。 例如：2 0 世纪9 0 年代初，在美国西雅图市联合湖北部的山顶，西雅图石油 公司修建了一座主要用于从煤中提取汽油的工厂。1 9 2 0 年，这家工厂转为从石 油中提炼汽油，几十年来，附近居民不得不忍受工厂排放的大量污染物对环境 造成的巨大破坏。旧炼油厂的土壤毒性很高，以至于几乎不适宜作为任何用途。 设计师哈格没有采用简单且常用的无毒土壤置换有毒土壤的方法，而是采用了 一个史无前例的方法来净化土壤。他利用细菌来净化土壤表面现存的烃类物质， 这样也减少了投资。西雅图炼油厂公园是世界上对工业废弃地恢复和利用的典 型案例之一。它的地理位置历史意义和美学价值，是该公园及其建筑物成为人 类对工业时代的怀念和当今对环境保护关注的纪念碑【1 7 】。 第二节我国城市废弃地生态恢复的实践 随着采矿业的发展和兴旺，它所带来的诸如生态破坏、环境污染等一系列 问题引起了人们的高度重视，尤其是有色金属工业的发展使得有毒矿业废弃物 不断排放，严重污染了环境，并形成大量的矿业废弃地，造成严重而持久的侵 染源u 引。随着我国国民经济的飞速发展，政府与社会各方面对生态环境保护认 知的深入和重视，以及对土地资源要求的迅速增长，环境破坏和土地资源紧缺 的压力越来越大，已经成为制约我国社会和经济发展的一个重要因素。矿区土 地复垦与生态重建研究成为矿业城市社会经济可持续发展的重要研究课题【1 9 】。 矿业废弃地指因采矿活动所破坏的、非经治理而无法使用的土地。根据其 性质和形态，矿业废弃地主要包括：由剥离表土堆积而成的排土场废弃地；开 采的岩石碎块和低品位矿石堆积形成的废石堆废弃地；矿体开采完整留下的采 空区和塌陷区形成的采矿坑废弃地；采出的矿石经选出精矿后产生的尾矿堆积 形成的尾矿废弃地；采矿作业面、机械设施、矿山辅助建筑物和道路交通等现 占用后废弃的土地；受采矿影响而无法利用的开发的土地【2 0 1 。 我国是世界上矿产资源总量丰富、种类齐全的国家之一。截止2 0 0 5 年底， 全国共有各类矿山企业近1 2 5 万家，已探明矿种1 9 8 种，涉及全国2 0 0 0 余县 1 9 第三章国内外城市废弃地生态恢复研究与实践进展 ( 市) ，开采矿石总量( 原矿量) 7 3 5 亿t ，居民点及工矿用地占地面积近2 5 7 万k m 2 随着矿业的发展，已新建成3 0 0 多座矿业城市。但是矿产资源的开发， 特别是不合理地开发利用，也引发了地表沉陷、植被破坏、地下水位下降、水 土流失和土地沙化等生态问题。这些问题严重影响到国土生态安全，直接威胁 到矿区群众的生产生活【2 1 1 。采矿废弃地不仅破坏和占用大量的土地资源，日益 加剧我国人多地少的矛盾，矿山废弃物的排放和堆存也带来了一系列影响深远 的环境问题。包括重金属和其他毒性物质对大气、水体、土壤和生物的污染， 同时也影响景观、诱发地质灾害等。 矿区废弃地生态的自然恢复往往需要很长的时间，为尽快恢复其利用价值， 需要对采矿废弃地进行生态恢复与重建，进而通过景观设计变废为宝【2 2 1 。矿区 废弃地生态恢复涉及地质学、植被生态学、景观生态学、农学、林学、经济学 和社会科学等多门学科，难以用传统的思维方法、数量法和数学模型研究工具 来解决。同时，由于区域自然条件和矿种的差异，不同的矿区也很难完全采用 同一模式来治理，在借鉴其他地区治理经验时，还得依据本地区自然条件特点 和矿种的不同，探索适合本地废弃地生态重建的模式【2 3 1 。目前国际上矿区废弃 地目标生态系统重建主要有几种形式：重建为耕地；重建为林地；重建为旅游 休闲用地；重建为牧业用地等【2 4 ，2 5 1 。 。 近代我国矿区废弃地的恢复工作开始于2 0 世纪5 0 年代末。但是，由于社 会、经济和技术等方面的原因，直到2 0 世纪8 0 年代基本上还是处于零星、分 散、小规模、低水平的状况。1 9 8 8 年我国出台土地复垦规定，使我国矿区废 弃地的生态恢复工作步入了法制轨道，跨过扭曲废弃地恢复的速度和质量都有 较大的提高。1 9 9 0 年1 9 9 5 年全国累计恢复各类废弃土地约5 3 3 k m 2 ，其中1 5 2 6 家大、中型矿区恢复矿区废弃地约为4 6 7 k m 2 ，占全国累计矿区废弃地面积的 1 6 2 。对3 8 9 座乡镇矿区的调查表明，乡镇小型矿区对土地破坏十分严重，生 态恢复率几乎为零。 我国城市废弃地治理纳入到城市环境保护部门管理之下，还没有成立有效 的政府管理机构。城市环境保护部门对工业废弃地治理很少重视。与城市大气 污染、水污染治理相比，城市废弃地治理在机构和人员设置、资金投入、新技 术应用、环境治理规划和实施以及科研项目支持上存在着严重的不足【2 6 】。 我国已经制定了防治大气、水、环境噪声、固体废物、放射性污染和保护 海洋环境的法律，但是还没有专门防治城市土地污染的法律，土壤环境标准体 2 0 第三章国内外城市废弃地生态恢复研究与实践进展 系也未形成。中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法、中华人民共和国 环境影响评价法、中华人民共和国水土保持法、中华人民共和国水土保持 条例等法律法规中有各种使用土地必须符合国家有关法规的要求，但是对于 废弃地污染源的确认、污染者的法律经济责任的认定等问题涉及很少。当前， 一些相关部门也认识到问题的严重性，采取了一些措施。国民经济和社会发展 第十一个五年计划纲要明确要求“开展全国土壤污染现状调查，综合治理土 壤污染。国家环境保护总局已经启动了全国土壤污染现状调查，包括城市废弃 地污染现状调查。同时，我国的土壤污染立法工作也已经启动。 我国目前环境污染防治主要遵循的是“污染者付费 的原则。但是城市废 弃地污染具有隐蔽性、滞后性、复杂性等特点，其污染责任认定困难，治