生態智慧引導下的太原市棕地修復邏輯與策略

王云才 薛竣桓

棕地（brownfield），泛指因人類活動而存在已知或潛在污染的場地，其再利用需要建立在基于目標用途的場地風險評估和修復基礎之上[1]。2017年《住房和城鄉建設部關于加強生態修復城市修補工作的指導意見》將修復利用廢棄地列入“修復城市生態，改善生態功能”的重要內容。伴隨著城市戰略轉型發展，工業企業搬遷改造，公眾對環境質量日益提高的要求，加之城市化對于土地的迫切需求，以及棕地對環境和健康的危害，城市棕地修復已成為城市生態系統山、水、林、田、湖、草生命共同體構建的重要內容，棕地生態修復實踐已全面展開。但城市棕地生態修復既不是一個孤立的小的生態空間樣本，也不是一個單純的景觀美化樣本，更不是直接就做一個生態修復工程方案。棕地生態修復首先需要立足城市生態系統的整體性和戰略性及棕地在城市生態系統中的特殊地位和作用來確定修復棕地的策略。因此城市棕地的生態修復需要“診斷特征與問題—辨識致病機理—篩選針對性策略”的修復邏輯，充分利用生態智慧建立整體性的棕地修復邏輯與框架，對棕地在城市總體格局修復、山體修復、水體修復、綠地修復中做出總體安排。生態實踐智慧是“人類（個人、人群乃至社會）在對人與自然互利共生關系深刻感悟的基礎上、成功從事生態實踐的能力”[2]。自古以來，生態智慧一直引導著人類聚居實踐，也為當代的城市生態修復建立棕地修復的正確邏輯和生態實踐提供思想和范式。

1 城市棕地生態修復需要生態智慧的引導

1.1 生態智慧引導下的城市棕地生態修復邏輯

城市棕地與普通的城市土地開發相比，需要面對污染隱蔽性強、難于識別、修復耗資巨大且技術有待成熟、修復周期長且具有不確定性等特殊挑戰，要求實踐者利用包括水文、土壤、氣候、生物、社會等領域的生態知識與經驗，應用于具體的城市棕地修復的規劃、設計、營造和管理的實踐中。要求實踐者具備一種因地制宜、正確從事具體生態實踐的能力，即生態智慧[3]。

1 生態智慧引導下的城市棕地生態修復的邏輯框圖Logic framework of urban brownfield restoration under the guidance of ecological wisdom

在當今典型“城市病”的病癥和病理考察的基礎上，針對城市生態系統中關鍵的大氣、土壤、氣候、水體和生物五類生態因子和山地、綠地、湖泊、濕地、河流等生態空間以及工礦用地、倉儲用地等污染性用地之間存在的復雜系統關系，分析診斷誘發城市棕地問題的影響機制和治病機理，構建“生態問題—生態因子”的關系模型，以建立城市生態系統健康性為目標，以城市潛在棕地為對象，以改善城市內部土地資源供給狀況，活化棕地功能、美化城市環境為基本出發點，建立棕地與空氣凈化、土壤改善、緩解熱島、調節逆溫、凈化水質、恢復生境、提升生物多樣性等城市生態健康性之間的關系和路徑。學習當地傳統生態智慧，運用現代生態學知識和技術，結合當地城市的生態條件，因地制宜構建修復邏輯。修復框架主要體現在：1）保護與修復城市生態空間體系（山地、城市綠地、河流湖泊、草地、水庫坑塘、農田等），提升城市生態空間生態系統服務能力，滿足城市發展中日益增加的對自然生態服務的需求，降低城市生態風險；2）利用大型綠地顯著的降溫原理形成的溫差和空氣梯度原理在城市大尺度大氣循環的內部（城市內外）促進空氣流動過程，減少逆溫過程，逐步改善大氣環境；3）以水質改善為關鍵，通過土壤污染治理，減少污染排放，增加尾水處理。通過全面開展水體治理，增加城市可用水量，提升水體景觀質量，增加城市水景觀的親和性，并通過水源涵養修復地表水系網絡和地下水；4）以復合類生境修復為關鍵，通過綠地、水體、棕地等生境的治理并通過水綠融合等途徑營造多樣性的城市生境，促進城市生物多樣性的改善，實現城市可持續發展（圖1）。

1.2 生態智慧引導的城市棕地修復框架

城市可持續發展需要生態智慧的思想和范式，在城市社會—生態系統下考慮城市發展目標與現狀問題的聯系和矛盾，初步構建生態智慧引導的城市棕地修復框架。一方面，基于城市社會、經濟、生態的可持續發展要求，探討城市在轉型發展中對棕地修復的需求和目標[4-5]，明確城市土地資源釋放、生態安全保障體系、工業遺產保護等總體規劃定位。針對城市、工廠和礦區等多尺度空間，確定棕地發展目標的主次關系，建立通過需求分級和機制深化完善城市棕地需求和目標的技術依據[6]。另一方面，棕地問題作為各類影響因子的表征，在識別問題主次的基礎上，針對城市棕地所具有的生態空間安全性、生態景觀時空性和生態功能多樣性等基本屬性，把握誘發生態問題的主要影響因子，確定影響因子對棕地生態屬性的影響對象，將目標深化貫穿到棕地生態屬性，進而對棕地修復進行指導，指標篩選強調目標導向和問題導向兼顧，如棕地修復率、棕地復綠率、I類土壤環境質量達標率等，通過構建修復指標體系實現問題與目標的匹配，保障目標以點對點的形式進行深化修復，并依據對指標的評價分析，檢驗是否滿足主次目標的要求，為進一步完善修復實踐奠定基礎（圖2）。

2 生態智慧引導下的城市棕地生態修復實踐框架Practical framework of urban brownfield restoration under the guidance of ecological wisdom

2 太原市棕地的問題診斷與癥結辨識

2.1 太原市棕地的問題診斷

2.1.1 適應城市戰略轉型發展的棕地潛在壓力大

太原市是典型的以煤炭資源及煤炭—鋼鐵、煤炭—化工為主要產業鏈發展的傳統資源型解決城市，但隨著煤炭資源的潛力下降和生態文明建設的需要，嚴格控制的煤炭開采使傳統產業模式不能適應現代城市發展的需要。太原市的轉型發展已成為歷史的必然選擇，目前城市中工礦企業的搬遷和土地置換也成為未來城市建設中的重要趨勢。圍繞新舊動能轉換和老工業城市創新能力建設，加快疏解非都市工業產能，著力發展創意研發、產品設計、技術服務、營銷管理等環節和業態。太原市目前有太原河西南部化工區、太原河西中部化工區、太原河西北部化工區、太原西山煤電區、太原東山礦區、太原迎向工業區6個高污排放區以及眾多的分散工業用地，都不能滿足未來太原市城市發展的要求，從而逐步釋放出一系列的工業用地成為城市棕地，城市棕地的潛在壓力巨大。

2.1.2 城市棕地類型多、差異大且面積廣

針對太原市傳統工業區特征和工業用地的分布特征，結合城市發展規劃和工業用地周邊的用地類型及發展潛力，利用高精度遙感影像對產生嚴重干擾的工業用地面積和構成進行識別，從類型上來看太原市目前主要潛在棕地類型有礦業用地、熱電廠、機械廠、污水處理廠、化工設備制造廠、化工廠、焦化廠、煤氣廠、機械制造廠、探礦機械廠、化肥廠、水泥場選煤廠等。涉及化學原料及化學品制造、火力發電、煉膠廠、燃氣生產和供應、金屬制品業、金屬冶煉及延壓加工、機械制造、煤礦開采和洗選業、軍事工業、水污染治理10類，總面積約24.9 km2，潛在棕地類型多且面積廣。在潛在棕地內部的用地結構上，道路及硬化地面面積10.8 km2、建筑面積9.0 km2、綠化面積5.1 km2。在太原市城市發展轉型過程中，通過土地利用調整挖掘城市存量土地資源，實現城市的有機更新和滿足城市發展的新目標。

2.1.3 存在不同程度的土壤污染

太原市存在14家從事煤礦開采和洗選業的企業，煤礦開采和洗選業給土壤帶來較嚴重的重金屬污染。也存在5家從事化學原料及化學品制造業的企業，除重金屬外，還給土壤帶來揮發性有機物、半揮發性有機物及持久性有機物污染。太原市有較多從事機械制造業的企業，機械制造業除給土壤帶來重金屬污染外，還有較嚴重的石油烴污染。太原市棕地的土壤污染存在重金屬污染、有機物污染、石油烴污染等多種污染物交叉的情況，如何采用棕地修復的方法友好且長期地恢復土壤，使土壤適宜植物的生長，是太原市棕地修復面臨的重大問題。

2.2 太原市棕地生態問題的癥結辨識

太原市城市棕地是以煤炭及煤炭發電、煤化工以及鋼鐵產業鏈條為特色形成的，棕地主要存在安全性、功能性和景觀性三大生態表征。安全性主要基于工業生產所造成的土壤污染。功能性主要是不能適應城市擴張和更新后的新環境以及造成的城市用地不合理性。景觀性主要是工業及倉儲景觀與現代服務和生活性城市景觀環境的不匹配性，是城市景觀臟亂差的主要因素。但在三大棕地生態表征指標中，棕地的安全性是最為本質的因素，是棕地生態修復的首要環節。在安全性的基礎上根據城市土地區位理論進行棕地的功能性修復，確立合理的土地利用；同時開展棕地的景觀化修復，并通過景觀修復進一步強化功能性和建立棕地長期自我修復的安全機制。

3 生態智慧引導下的太原市棕地生態修復策略

3.1 生態智慧引導下的棕地生態修復策略框架

從太原市城市生態的問題特征和致病機理的研究來看，太原市的城市綠地率高，但綠量低和水資源稀缺且水質差的兩個關鍵生態關系及其產生的生態效應是太原市城市生態系統修復中最關鍵的兩個環節。太原市的潛在棕地面積約為25 km2，潛在棕地的修復將為城市生態建設提供豐富的用地空間，進而改善城市生態系統質量和提高城市生態系統的健康性。因此太原市城市生態系統修復需要通過提升綠量來綜合調節城市熱島效應、城市逆溫效應、城市霧霾效應并通過提升城市兩側山地的綠化強化冷島效應，加大與中心城區的溫度梯度，促進東西向下山風的形成，加快城市山地與中心城區的空氣流動。與此同時，通過山區的綠量提升和森林植被恢復，加強水源涵養和調蓄能力；通過水質治理擴大水資源再生利用，擴大水源供給，從而快速形成水綠的良性循環，從根本上改善城市生態系統。鑒于此，太原市城市綜合的生態修復策略應總體堅持以下原則（圖3）：1）以安全性為本，兼顧景觀性和功能性用地的修復再生；2）土壤質量、水環境質量和人群健康是棕地修復的3個關鍵維度；3）棕地的修復需要在城市生態系統健康性的要求下與城市山地、綠地、水體生態修復建立協同路徑；4）在棕地修復過程中盡可能地以綠地多元化修復途徑為主，結合河流、濕地、湖泊的水體修復，建立“水綠棕”的綜合體修復模式，提升服務性。

3.2 城市棕地安全性修復：分期分類多元化污染物處理

在未來太原市的轉型發展中，對太原市的潛在棕地可以分為近期搬遷和安置、部分搬遷兩種類型。對規模較小、影響較大、位于城市內部的工廠實施近期搬遷。對規模大、影響較大和位于城郊接合部的企業多采用部分功能搬遷的差異性辦法。對搬遷后的土地依據土壤污染物的主要成分和污染程度，分為可直接利用的土地、簡單物理處理后可利用的土地（清洗、淋溶等）、簡單生物處理后可利用的土地（植物修復、微生物修復等）、必須異地修復的土地（客土法）、無法修復的土地（對污染土壤實施封裝）、有生物毒性的土地（土壤焚燒）等，結合修復周期分別實施土壤污染處理，實現棕地污染物的多元化途徑。主要策略包括：1）對揮發性有機物、半揮發性有機物、重金屬、持久性有機污染物、氰化物污染的場地采用異地修復、物理處理的途徑；2）對重金屬、氯代有機物混合污染物以及重金屬、石油烴混合污染物的場地采用物理處理、生物處理的途徑；3）對單純重金屬污染物場地采用物理處理途徑；4）對半揮發性有機物、重金屬、揮發性有機物的混合污染物以及持久性有機污染物、半揮發性有機物、重金屬、農藥的混合污染物場地采用異地修復途徑。在通過土壤污染處理改善土壤質量的同時，處理好土壤水環境的保護，對就地治理的土壤根據污染狀況，對場地分別做好透水層、不透水層和黏土層的處理，防止通過地表水和地下水將污染擴大。

3 生態智慧引導下的太原市棕地生態修復的策略框架Policy framework of urban brownfield restoration under the guidance of ecological wisdom

3.3 城市棕地功能性修復：分類利用城市功能活化

結合太原市城市發展戰略和城市總體規劃以及都市區規劃，綜合考慮棕地所在的城市功能區、周邊用地現狀和用地規劃、交通現狀和交通規劃、棕地污染物類型和污染程度、棕地水環境條件等多種因素，將太原市潛在棕地的功能活化為：1）社區公園用地。改善社區環境，豐富周邊社區生活的公共開放空間，優化社區公園布局。2）城市郊野公園用地。在環城建設城市環城生態帶，綜合發展滿足城市需求的生態、城市游憩休閑、景觀治理等綜合服務功能的用地空間。3）防護綠地。在不能搬遷的重點工業片區與其他城市功能區之間建立防護隔離帶，有效控制影響擴散。4）對沒有污染或輕度無毒類污染的場地通過進一步土地整治和綠化修復，成為城市居住區用地。5）對化工類工業搬遷后可結合城市規劃用地和城市功能區規劃修復為商業用地，滿足城市周邊地區的商業發展需求，為城市更新注入商業活力。6）部分位于城市居住集中地區的工業用地在整體搬遷后可借鑒場地再生和文化新業態以及城市文化復興需要進一步修復為公共藝術場地和城市體育用地，塑造城市文化，拓展城市發展新業態。

3.4 城市棕地景觀性修復：去棕還綠優選抗污染植物群落

結合棕地在城市轉型中功能區的發展和城市更新趨勢，強化植物群落景觀的設計，進一步完善棕地功能修復措施。景觀修復的機制在于一方面根據功能性建立差異性植物選擇機制，包括棕地修復為郊野公園、綜合公園、社區公園的植物配置；棕地修復為居住區用地的植物配置；棕地修復為體育用地、藝術場地的植物配置；棕地修復為商業區用地的植物配置；棕地修復為防護綠地的植物配置。另一方面通過植物群落營建并重點優選抗污染植物，廣泛應用到棕地城市植物群落的建設中，通過植物長期的生長過程，富集土壤中剩余的污染物并儲存在植物體內，從而強化安全性和功能性修復并避免污染物二次污染。結合太原市地處中溫帶半干旱的黃土區的獨特自然條件，太原市推薦廣泛使用的棕地生態修復的抗污染植物種類有：1）落葉喬木類主要有垂柳（Salix babylonica）、饅頭柳（Salix matsudana‘Umbraculifera’）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、國槐（Sophora japonica）、龍爪槐（Sophora japonica‘Pendula’）、合歡（Albizia julibrissin）、欒樹（Koelreuteria paniculata）、絲棉木（Euonymus maackii）、梓樹（Catalpa ovata）、白蠟（Fraxinus chinensis）、洋白蠟（Fraxinus pennsylvanica）、元寶楓（Acer truncatum）、臭椿（Ailanthus altissima）、榆樹（Ulmus pumila）、金絲垂柳（Salix alba‘Tristis’）、毛刺槐（Robinia hispida）、紅花刺槐（Robinia pseudoacacia‘Decaisneana’）、香花槐（Robinia pseudoacacia‘Idaho’）、小葉樸（Celtis bungeana）、龍桑（Morus alba‘tortuosa’）、構樹（Broussonetia papyrifera）、紫椴（Tilia amurensis）、懸鈴木（Platanus acerifolia）、黃櫨（Cotinus coggygria）、梧桐（Firmiana simplex）、大葉白蠟（Fraxinus rhynchophylla）、楸樹（Catalpa bungei）、玉蘭（Magnolia denudata）、青檀（Pteroceltis tatarinowii）；2）常綠喬木主要有側柏（Platycladus orientalis）、白皮松（Pinus bungeana）、龍柏（Sabina chinensis‘Kaizuca’）、圓柏（Sabina chinensis）、女貞（Ligustrum lucidum）；3）落葉灌木主要有月季（Rosa chinensis）、紫薇（Lagerstroemia indica）、木槿（Hibiscus syriacus）、錦帶花（Weigela florida）、接骨木（Sambucus williamsii）、小葉女貞（Ligustrum quihoui）、衛矛（Euonymus alatus）、枸橘（Poncirus trifoliata）；4）常綠灌木主要有鳳尾蘭（Yucca gloriosa）；5）宿根花卉主要有兩色金雞菊（Coreopsis tinctoria）、金雞菊（Coreopsis drummondii）。

4 討論與結論

對于傳統資源枯竭型城市所廣泛存在的城市生態問題來說，生態修復不能僅僅由局部的生態治理開始，而首先應當是建立在整個城市生態系統框架下的整體修復策略。整體修復策略不僅要明確城市生態格局的修復，明確山地、水體、綠地、棕地等在城市生態系統中的角色和相互關系，明確城市生態問題的致病機理，在不同尺度上對城市生態系統的關鍵問題進行診斷，尋求最關鍵的致病因素或環節。城市生態修復就如同中國傳統中醫防病治病的邏輯，城市生態修復是“城市病”的形成機理和途徑。每個城市的特點不同，發展過程不同，發展階段不同，面臨的生態問題和生態挑戰也不同，城市生態修復路徑也就不同[7]。因此，城市生態修復中的生態智慧策略也就各具針對性。因地制宜作為生態智慧的重要原則，因此太原市的城市生態修復和棕地修復需要生態智慧的引導，建立符合太原市獨特生態關系的生態修復框架和體系。太原市棕地的修復正是這一生態思想和生態智慧的生態實踐。從太原市生態修復的格局修復、山體修復、水體修復、綠地修復和棕地修復的總體實踐來看，棕地修復是太原市生態修復中能夠加快城市功能合理化，活化用地，整治城市環境等城市戰略轉型過程中的重要環節。因此太原市城市棕地的問題診斷、生態問題產生的機理、生態修復的邏輯和生態修復策略具有完全的地方性和針對性，既服務于城市生態系統發展目標，也服務于中國生態園林城市和森林城市的建設的政策目標[8-9]。從太原市棕地修復的研究來看，還有以下問題有待進一步討論和研究：1）就棕地本身的修復而言，棕地的去污染，用地功能更新和景觀再生都容易實現，但受限于棕地污染的量，污染物很難被資源化利用，存在大量二次污染的風險。如何徹底實現棕地的修復和杜絕二次污染還缺乏可行的保障途徑。2）從生態系統的多尺度關聯來看，棕地生態修復對城市生態修復的貢獻效應和制約作用還不明確。棕地修復并不意味著城市生態系統得到有效修復，需要和山地、水體、綠地以及城市生態格局等一起綜合考慮才能確定合適的棕地修復率、復綠率和土壤環境質量指標[10]，實現生態修復的生態效益最大化。

注釋(Notes)：

文中所有數據都來自作者負責的《太原市生態修復規劃》中的實際調查數據，因涉及相關保密原則，文中隱去具體的棕地名稱。

圖片來源(Sources of Figures)：

文中圖片均為作者繪制。