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新型木竹复合材料在湿地公园建设中的应用、思考和建议



全 文 :2013年 9月 第 9卷 第 3期
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湿地是重要而独特的生态系
统,在涵养水源、净化水质、调节
气候、维护生物多样性、固定二氧
化碳方面发挥着不可替代的作用。
湿地公园是湿地保护体系的重要组
成部分,是指以保护湿地生态系统、
合理利用湿地资源为目的,可供开
展湿地保护、恢复、宣传、教育、
科研、监测、生态旅游等活动的特
定区域①。截止 2012 年,我国已建
立试点国家湿地公园 298 个,其中
已通过验收的国家湿地公园12个,
地方湿地公园 186 处。
湿地公园建设首先应满足保护
湿地生态系统的需要,所以公园中
的人工设施从设计、选材和施工等
各个环节都要注意尽量避免对湿地
生态系统造成损害,体现与湿地自
然景观相协调,优先采用不对环境
产生污染的生态环保材料②( 国家林
业局,2008)。使用生态环保型材料不
仅体现了保护湿地生态系统的作用,
还可以使游客感受到自然之美,有
利于树立全面的生态文明意识。
1 湿地公园的环境特点及主
要建设内容
目前,除天津外 ,我国其余省
份都建有湿地公园。这些湿地公园
分布在不同的地理地带,高湿、高
寒、高温、高盐碱等因素构成了湿
地公园的主要自然环境,客流量较
大也是湿地公园的主要特点。
湿地公园建设的主要内容包括
湿地保护恢复工程、宣传教育工程、
科研监测工程、访客接待工程、水
电路设施等。在宣教工程中,观鸟
屋(台)、栈道、解说(宣传、指示)
牌是主要的建设项目;在访客接待
工程中,宣教馆、廊道、码头等是
主要项目。根据各湿地公园规划中
相关工程项目的统计,平均每个湿
地公园建设观鸟屋(台)2~ 3个,
栈道 3 000 m左右,码头 2~ 3个,
各种体量的解说(宣传、指示牌)
约 40 个,访客中心 1 个。这些工
程项目建设材料的选取,都会直接
关系到湿地公园整体建设是否达到
与自然和谐相融的要求。
2 湿地公园建设工程选用建
材存在的问题
目前在湿地公园的建设中除了
园林化倾向严重的问题外,在建设
材料的选用上存在以下问题。
2.1 不注重选择环保型建筑
材料
不考虑建筑的特点和功能,大
量使用水泥、钢材、石材、外墙瓷砖、
塑钢等材料。这些材料的质感与环
境的协调性非常差,虽在大型建筑
上使用这些材料是必要的,但在诸
如观鸟屋(台)、栈道、廊道、水榭、
小型码头、宣传牌、访客中心的外
墙等设施上大量使用,违背了湿地
公园的自然性、协调性的建设理念。
新型木竹复合材料在湿地公园
建设中的应用、思考和建议
摘 要 按照湿地公园的建设理念,针对
湿地公园的自然特点 ,提出湿地公园建设
应推广应用生态环保型的建筑材料。并以
生态环保型的竹基纤维复合材料和木塑复
合材料为例 ,论证了使用这两种材料的优
点。提出了湿地公园建设户外材料选用原
则和相关建议。
关键词 湿地公园 建设 新型木竹复合
材料
Abstract According to the requirements of wetland park construction,
in accordance with the natural characteristics of the wetland park, eco-
friendly building materials should be applied. Taking eco-friendly wood-
bamboo composite materials and wood plastic composite materials as
a case study, the paper demonstrates the advantages of the two types of
materials, and put forwards the principles and suggestions for the selection
of wetland park outdoor construction materials.
Key words Wetland park,Construction,Wood-bamboo composite materials
doi:10.3969/j.issn.1673-3290.2013.03.17
邓侃 (中国林业科学研究院木材工业研究所,北京 100091)
DENG Kan (Research Institute of Wood Industry, CAF, Beijing 100091)
①国家湿地公园管理办法(林湿发 [2010]1号)
②国家林业局 .2010.国家湿地公园总体规划导则(林湿综字 [2010]7号)
Application of New Wood-bamboo Composite Materials in the
Construction of Wetland Parks
WETLAND SCIENCE & MANAGEMENT
Vol.9 No.3 Sept. 2013
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此外,在生产水泥、石材、钢
材、外墙瓷砖等常规建材时,消耗
能量高,会对环境产生危害。除钢
材可以回收利用外,其他材料在废
弃时均会对环境产生二次污染。
2.2 忽视一些建设材料可能对
环境造成危害的问题
使用的基本材料虽然是天然
的,但由于采取的防腐措施不环保,
对湿地生态环境造成污染,对人类
和动植物造成潜在的伤害。例如,
在建设码头、栈道、观鸟屋 ( 台 )
等项目中,使用经过化学药剂或沥
青、木蜡油等进行浸泡、涂刷生产
的防腐木。用化学药剂处理的防腐
木在露天使用时,含有重金属物质
的防腐剂会从木材中渗出并进入土
壤和水体环境,对游客或水禽、鱼
类及底栖动物等产生危害。美国在
2004 年就颁布法规,禁止使用含有
CCA(砷类物质)防腐剂处理的木
材在户外使用。而使用沥青、木蜡
油等方式处理的木材,色彩不自然、
气味难闻、高温下发生粘黏,同样
也对环境造成不良影响。
3 湿地公园建设工程材料的
选择原则
湿地公园观鸟屋、栈道、码头、
水榭、亭阁、廊道、指示牌、警示牌、
建筑物外墙装饰等应尽量选用木、
竹及以生物质材料为主的环保型材
料。尽可能使建设项目符合生态建
设的理念,不对湿地生态系统造成
危害,同时防止资源的浪费和二次
污染的发生。
根据湿地公园的环境特点、湿
地公园生态建设理念的要求,笔者
提出湿地公园建设中选用建筑材料
的原则。
1) 耐候性好。选用的材料要适
应湿地公园的环境特点,具有良好
的耐腐、防霉、耐水、耐极端高低
温以及抗紫外线等特性,同时还要
满足相关安全要求的强度。
2) 源自于天然可再生资源或以
天然可再生资源为主生产的环保材
料。主要是指木材、竹材,以木竹
或其他生物质材料为主要基材制造
的建设材料。
3) 材料的生态安全性高。在使
用、维护和报废的过程中不会对环
境、人类以及湿地的动植物产生污
染和危害,或者说产生的污染和危
害非常小。
4) 生产这些材料时对环境的破
坏程度低,有利于降低对森林(木
材)资源的消耗,符合循环利用的
要求。
5) 与传统材料相比综合成本较
为经济。
4 两种环保型户外材料及其
应用
4.1 竹基纤维复合材料
“高强度竹基纤维复合材料制
造技术”是基于国家 863 计划课题
研发,并经过国家林业局科技司组
织鉴定“整体达到国际领先水平”
的科研成果。其产品“户外用竹基
纤维复合材料”,经中国林产工业
协会组织鉴定,达到国际先进水平。
该产品是使用我国极为丰富的
竹子资源为主要原料,生产出的一
种高性能复合材料,具有强度高、
耐候性好(28 h 循环水煮后的吸
水厚度膨胀率低于 3.0%)、环保
型强的特点。利用该产品已成功开
发出风电桨叶基材、集装箱底板、
室内外地板、家具和建筑结构材、
装修装潢材、湿地园林景观建设用
材等多类竹基纤维复合材料。目前
已在上海淀山湖、上海崇明东滩鸟
类国家级自然保护区、苏州三山岛
国家湿地公园、苏州太湖新天地、
湖北莫愁湖国家湿地公园等地区使
用,推广面积达 50 万 m2, 并且批
量出口欧盟(于文吉,2011;于文
吉等,2013) 。
4.2 木塑复合材料
木塑复合材料是利用农林剩余
物等生物质材料和回收塑料,按一
定比例(木粉约 60%)混合后,通
过挤出工艺技术制造的具有木材外
观和质感的新型建筑材料。该材料
体现了循环经济和资源综合利用的理
念,具有良好的环保效益、良好资
源性和环保性特征,符合国家循环
经济政策,是一种新型的绿色材料。
木塑复合材料可锯、可刨、可
钉,加工性能好,既克服了天然木
材耐用性差、易燃、易潮、易腐、
易蛀等缺点;又避免了单纯塑料的
不足之处,是一种适应性较强的复
合材料。目前木塑复合材料在民用
建筑和园林景观工程上已得到广泛
使用,并作为绿色建筑材料参与了
北京奥运会、上海世博会和广州亚
运会等重大活动的场馆建设,已批
量出口日本等国。
5 湿地公园调查案例
为了取得对比数据,我们分别
对两个铺设木栈道的湿地保护单位
情况进行了调查(应调查对象要求,
我们隐去单位名称)。
5.1 甲单位
铺设木栈道 3 650 m,宽度
1.2 ~ 1.6 m,厚度 4 ~ 6 cm,折
合大约 255 m3。材料使用的是美
国花旗松和东南亚菠萝格。采用的
防腐措施为用铜铬砷合剂 (CCA或
W- 2), 采用侵注法\熏蒸法处
理。自 2005 年铺设至今 , 已出现
开裂和因木材表面变质和因霉菌、
青苔等附着产生打滑现象。自 2009
年起逐步进行第二次防腐处理和修
缮。铺设成本(含施工费)美松约
为 875 元 /m2,菠萝格约为 1 413
2013年 9月 第 9卷 第 3期
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元 /m2。
5.2 乙单位
铺设木栈道面板采用价格为
2 950 元 /m3 的防腐木,单板尺寸
为宽 50 cm、长 100 cm、厚度为
5 cm, 铺设成本 300 元 /m2 左右。
面板及扶手和栏杆采用耐候木油每
年进行 1 次防腐保养,保养成本
120 元 /m2。
需要指出的是,市场上防腐木
价格 2 000 ~ 6 000 元 /m3。价格
的高低和生产防腐木的成本直接相
关。一些厂家为了降低生产成本,
在生产防腐木时没有采取真空高压
和高温定性的方法,仅将木材在防
腐剂中“过遍水、洗个澡”,防腐剂
并没有深入到木材内部,起不到良
好的防腐效果。因此,从防腐效果
角度考量,低价就意味着低效(质 )。
湿地保护单位选用低效 (质 )防腐木
的主要原因,是不懂防腐木的生产
原理,以为泡过或刷过防腐剂的木
材就是防腐木。
6 使用新型木竹复合材料与
常规防腐木材的对比分析
6.1 社会效益
随着我国社会经济的发展,木
材需求越来越大,2012 年我国进
口原木及锯材已达 5 852 万 m3,消
耗外汇 127.67 亿美元。在湿地公
园建设中使用竹基复合材料,可利
用我国丰富的竹材资源,即减少了
大量木材的消耗、节省外汇,也可
以帮助培育经营竹子的林农脱贫致
富。使用木塑复合材料可以大量使
用废弃塑料,减少废弃塑料对环境
的污染,且这两种材料纹理整齐,
不开裂,较防滑,整体铺张效果好。
6.2 生态效益
不含防腐剂的竹基复合材料、
木塑材料是循环经济和资源综合利
用的产物 ,具有良好的生态效益,
无论是在制造还是使用过程中均具
有良好的环境适应性,更替下来的
竹基复合材料可自然降解,废旧木
塑材料可回收利用,实现循环利用,
均不会对环境造成二次污染;这两
种新型复合材料的防腐性和耐久性
同样优于普通木材或防腐木,不会
对环境造成二次污染;
6.3 经济效益
6.3.1 铺装及维护成本低 从材
料价格和维护成本来看,竹基复合
材料为 12 000 元 /m3 左右。但由
于竹基复合材料强度高,在同样的
使用条件和强度要求下,每块栈道
板的厚度仅 2~ 3 cm。折算下来,
每平方米竹基复合材料铺设成本大
约为 600 元,比使用美松节约 250
元,比东南亚菠萝格材料节省 800
元。优质木塑材料 5 000 ~ 6 000 元
/m3,每平方米大约360元,作为铺
地(非悬空)材料,铺装成本还会
有所降低,铺装后基本不用维护。
乙单位防腐木栈道的维护成
本为每年 120 元 /m2,5 年就需要
600 元 /m2,如果再加上初始建筑
安装成本,铺装使用费用达 900 元
/m2,已远远高于不需进行防腐处
理的竹基纤维或木塑复合材料。
综上分析 ,使用新型木、竹复
合材料 — 竹基复合材料 ,可以减少
湿地公园建设单位的建设资金投入。
6.3.2 节约天然木材可观 据各
湿地公园总体规划粗略统计,按平
均每个公园建设 3 000 m长、1.5 m
宽栈道计算。如果使用天然木材,
为满足安全需要,栈道板厚度至少
5 ~ 8 cm,大致需要木材 300 m3
左右。而使用高强度竹基复合材
料,板材厚度最多 3 cm,总量为
135 m3。每个湿地公园在木栈道建
设方面就可节约天然木材 165 m3。
生产 165 m3 木材按原木出材率 50%
计算约需要采伐3.84 hm2森林(按
蓄积量 85.88 m3/hm2)( 国家林业
局森林资源管理司,2010)。
以上分析仅以湿地公园建设木
栈道为对象,在实际建设中,还有
很多涉及户外的建设项目可使用这
两种新型木竹复合材料。当然,建
设项目中使用木、竹复合材料种类
和规格,需要根据实际情况进行具
体论证。但可以得出这样的结论,
如果数量众多的湿地公园,包括湿
地类型保护区如能在建设中尽可能
地采用这两种新型木竹复合材料,
将极大地减少对森林资源的采伐,
减少木材进口,能产生明显的经济
效益、生态效益和社会效益。
7 建议
在建设美丽中国的进程中,各
地越来越重视湿地保护和湿地公园
建设,湿地公园的数量也会大幅度
增加。管理部门应进一步细化对湿
地公园规划、设计和建设的要求,
使湿地公园管理走上科学化、规范
化的轨道。为此,应尽早地组织制
定湿地公园建筑材料的选用标准,
明确提倡和推广选用既能满足使用
要求,又能体现资源节约和环境保
护的新型生态材料。
参考文献
国家林业局 .2008.国家湿地公园建设规范
(LY/T 1755-2008)[S].北京:中国林
业出版社
国家林业局森林资源管理司 .2010. 第七
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25(1):6-8,29
于文吉,余养伦 . 2013.我国木、竹重组
材产业发展的现状与前景 [J]. 木材工
业,27(1):5-8
收稿日期:2013-06-20
作者简介:邓侃,中国林科院木材工
业研究所党委书记,副所长,高级工
程师。 E-mail:504417915@qq.com