公路路域生態(tài)環(huán)境安全評價與預警研究.pdf

1、近幾十年來，隨著世界經濟迅速發(fā)展和工業(yè)化進程的加快，人地矛盾日趨尖銳，生態(tài)環(huán)境安全作為國家安全的重要組成成分，已經成為一個全球關注的問題。公路作為一種長距離、大范圍的人工景觀，在切割生境的同時，也對公路沿線的生態(tài)環(huán)境產生了不可逆的深遠影響，嚴重威脅著路側生態(tài)環(huán)境的安全。然而，當前公路兩側生態(tài)環(huán)境相關研究尚局限于環(huán)境因子的監(jiān)測、公路建設前的環(huán)境影響評價等工作，對公路運營期間兩側生態(tài)環(huán)境動態(tài)變化、評價和預警研究工作缺乏應有的重視。致使公路兩

2、側生態(tài)環(huán)境安全狀況不能被客觀地、定量地評價，阻礙了路域生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和人類活動之間耦合關系研究的深入，公路兩側生態(tài)環(huán)境的惡化不可避免的成為國家生態(tài)環(huán)境安全和人類健康安全巨大威脅。開展路域生態(tài)環(huán)境安全評價和預警研究，具有全球性環(huán)境學、安全學意義，亦符合我國國家環(huán)境安全建設戰(zhàn)略的社會研究需求。 本文以上海市科委重大項目“崇明島生態(tài)承載力與生態(tài)安全預警系統(tǒng)研究”(批準號：05DZ12007)和國家自然科學基金項目“中國沿海城市自然災害風

3、險評估體系研究”(批準號：40571006)為支撐，選取崇明島陳海、北沿公路為主要研究對象，在分析路域生態(tài)環(huán)境安全與高強度人類活動內在聯(lián)系的基礎上，建立了路域生態(tài)環(huán)境安全評價指標體系及評價方法和模型，對典型路域生態(tài)環(huán)境安全現狀進行評價，確定影響路域生態(tài)環(huán)境安全的主要環(huán)境壓力，根據環(huán)境壓力可能的變化設計相應情景模擬條件，對路域生態(tài)環(huán)境安全進行了預警研究，得到主要結論如下： (1)公路兩側主要生態(tài)環(huán)境因子的系統(tǒng)分析表明路側土壤、生物

4、、大氣、聲和水環(huán)境與路域生態(tài)環(huán)境安全的關系最為密切，其中土壤、大氣和生物環(huán)境中的高毒性重金屬污染物對路域生態(tài)環(huán)境安全的影響最為顯著；公路沿線主要生態(tài)環(huán)境因子質量評價發(fā)現路側土壤中多數重金屬地累積指數達Ⅱ、Ⅲ級污染水平，其中Pb、Cd的累積水平較高；單項污染指數評價表明路側蔬菜Pb污染最顯著；公路灰塵的重金屬含量明顯高于兩側土壤和作物含量，為主要的二次污染源。 (2)根據公路路域生態(tài)環(huán)境安全的特點，選取PSR概念模型為評價指標框架

5、模型，以因果分析法和目標層次分類展開法選取“大氣環(huán)境”、“土壤環(huán)境”、“生物環(huán)境”、“聲環(huán)境”和“水環(huán)境”5類指標反映路域生態(tài)環(huán)境安全狀態(tài)；以“交通流量”和“污染排放源強”2類指標反映路域生態(tài)環(huán)境壓力；采用“壓力調整”和“狀態(tài)修復”2類指標反映路域生態(tài)環(huán)境響應。以各類指標對人類健康的危害性大小為依據，采用層次分析-信息熵相組合的方法確立各指標的權重，結果表明公路兩側生物環(huán)境、土壤環(huán)境和大氣環(huán)境指標提供的信息量較大，指標中作物Pb、Cd和

6、土壤Pb、Cd對路域生態(tài)環(huán)境安全的權重系數最大。 (3)構建了層次分析-綜合指數-模糊綜合的路域生態(tài)環(huán)境安全復合評價模型，對選取的典型公路路域生態(tài)環(huán)境安全現狀進行了評估和分析，發(fā)現當前陳海、北沿、黃南和歌中公路SI<,RES>指數均大于0.78，安全現狀處于“無警-預警”狀態(tài)；滬寧高速和寧連高速 SI<,RES>指數低于0.72，處于“預警-輕警”狀態(tài)，明顯向中警狀態(tài)過渡；鄭汴公路SI<,RES>指數低于0.4，處于“輕警-中警”狀態(tài)。

7、 (4)路域生態(tài)環(huán)境因子安全現狀分析發(fā)現路側大氣、土壤和生物環(huán)境安全性較差，是易受公路運營影響的環(huán)境因子；具體指標中灰塵Cd、土壤Pb、Cd和作物Pb安全性最差，受公路影響最大。路域生態(tài)環(huán)境安全指數影響因子分析表明，綜合指數VTF (VTF=車流量*運營時間*污染排放源強)與SI<,RES>值兩者之間呈顯著負相關，說明公路車流量、公路運營年數和污染物排放源強是路域生態(tài)環(huán)境安全的主要壓力，共同影響路域生態(tài)環(huán)境安全狀態(tài)。 (

8、5)以陳海、北沿公路為實例，針對車流量和排放源強變化，對路域生態(tài)環(huán)境安全預警和調控手段進行了模擬研究，結果表明陳海、北沿公路保持當前車流量(5000pcu/d)在模擬研究期限內安全狀態(tài)可保持在較良好的“預警狀態(tài)”，當車流量在15000pcu/d以上時，2010年后路域SI<,RES>指數便小于0.75，即進入“輕警”水平，車流量達70000pcu/d以上時，2025年后進入“中警水平”；如果機動車尾氣排放在2008年達歐Ⅲ標準，可以減少