公路路域生態(tài)環(huán)境安全評(píng)價(jià)與預(yù)警研究.pdf

1、近幾十年來，隨著世界經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加快，人地矛盾日趨尖銳，生態(tài)環(huán)境安全作為國(guó)家安全的重要組成成分，已經(jīng)成為一個(gè)全球關(guān)注的問題。公路作為一種長(zhǎng)距離、大范圍的人工景觀，在切割生境的同時(shí)，也對(duì)公路沿線的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了不可逆的深遠(yuǎn)影響，嚴(yán)重威脅著路側(cè)生態(tài)環(huán)境的安全。然而，當(dāng)前公路兩側(cè)生態(tài)環(huán)境相關(guān)研究尚局限于環(huán)境因子的監(jiān)測(cè)、公路建設(shè)前的環(huán)境影響評(píng)價(jià)等工作，對(duì)公路運(yùn)營(yíng)期間兩側(cè)生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化、評(píng)價(jià)和預(yù)警研究工作缺乏應(yīng)有的重視。致使公路兩

2、側(cè)生態(tài)環(huán)境安全狀況不能被客觀地、定量地評(píng)價(jià)，阻礙了路域生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和人類活動(dòng)之間耦合關(guān)系研究的深入，公路兩側(cè)生態(tài)環(huán)境的惡化不可避免的成為國(guó)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(píng)價(jià)和預(yù)警研究，具有全球性環(huán)境學(xué)、安全學(xué)意義，亦符合我國(guó)國(guó)家環(huán)境安全建設(shè)戰(zhàn)略的社會(huì)研究需求。 本文以上海市科委重大項(xiàng)目“崇明島生態(tài)承載力與生態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)研究”(批準(zhǔn)號(hào)：05DZ12007)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“中國(guó)沿海城市自然災(zāi)害風(fēng)

3、險(xiǎn)評(píng)估體系研究”(批準(zhǔn)號(hào)：40571006)為支撐，選取崇明島陳海、北沿公路為主要研究對(duì)象，在分析路域生態(tài)環(huán)境安全與高強(qiáng)度人類活動(dòng)內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，建立了路域生態(tài)環(huán)境安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法和模型，對(duì)典型路域生態(tài)環(huán)境安全現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定影響路域生態(tài)環(huán)境安全的主要環(huán)境壓力，根據(jù)環(huán)境壓力可能的變化設(shè)計(jì)相應(yīng)情景模擬條件，對(duì)路域生態(tài)環(huán)境安全進(jìn)行了預(yù)警研究，得到主要結(jié)論如下： (1)公路兩側(cè)主要生態(tài)環(huán)境因子的系統(tǒng)分析表明路側(cè)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(guān)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(duì)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(zhì)量評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)路側(cè)土壤中多數(shù)重金屬地累積指數(shù)達(dá)Ⅱ、Ⅲ級(jí)污染水平，其中Pb、Cd的累積水平較高；單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)表明路側(cè)蔬菜Pb污染最顯著；公路灰塵的重金屬含量明顯高于兩側(cè)土壤和作物含量，為主要的二次污染源。 (2)根據(jù)公路路域生態(tài)環(huán)境安全的特點(diǎn)，選取PSR概念模型為評(píng)價(jià)指標(biāo)框架

5、模型，以因果分析法和目標(biāo)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(biāo)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(qiáng)”2類指標(biāo)反映路域生態(tài)環(huán)境壓力；采用“壓力調(diào)整”和“狀態(tài)修復(fù)”2類指標(biāo)反映路域生態(tài)環(huán)境響應(yīng)。以各類指標(biāo)對(duì)人類健康的危害性大小為依據(jù)，采用層次分析-信息熵相組合的方法確立各指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)果表明公路兩側(cè)生物環(huán)境、土壤環(huán)境和大氣環(huán)境指標(biāo)提供的信息量較大，指標(biāo)中作物Pb、Cd和

6、土壤Pb、Cd對(duì)路域生態(tài)環(huán)境安全的權(quán)重系數(shù)最大。 (3)構(gòu)建了層次分析-綜合指數(shù)-模糊綜合的路域生態(tài)環(huán)境安全復(fù)合評(píng)價(jià)模型，對(duì)選取的典型公路路域生態(tài)環(huán)境安全現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)估和分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前陳海、北沿、黃南和歌中公路SI<,RES>指數(shù)均大于0.78，安全現(xiàn)狀處于“無警-預(yù)警”狀態(tài)；滬寧高速和寧連高速 SI<,RES>指數(shù)低于0.72，處于“預(yù)警-輕警”狀態(tài)，明顯向中警狀態(tài)過渡；鄭汴公路SI<,RES>指數(shù)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(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)路側(cè)大氣、土壤和生物環(huán)境安全性較差，是易受公路運(yùn)營(yíng)影響的環(huán)境因子；具體指標(biāo)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(shù)影響因子分析表明，綜合指數(shù)VTF (VTF=車流量*運(yùn)營(yíng)時(shí)間*污染排放源強(qiáng))與SI<,RES>值兩者之間呈顯著負(fù)相關(guān)，說明公路車流量、公路運(yùn)營(yíng)年數(shù)和污染物排放源強(qiáng)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(shí)例，針對(duì)車流量和排放源強(qiáng)變化，對(duì)路域生態(tài)環(huán)境安全預(yù)警和調(diào)控手段進(jìn)行了模擬研究，結(jié)果表明陳海、北沿公路保持當(dāng)前車流量(5000pcu/d)在模擬研究期限內(nèi)安全狀態(tài)可保持在較良好的“預(yù)警狀態(tài)”，當(dāng)車流量在15000pcu/d以上時(shí)，2010年后路域SI<,RES>指數(shù)便小于0.75，即進(jìn)入“輕警”水平，車流量達(dá)70000pcu/d以上時(shí)，2025年后進(jìn)入“中警水平”；如果機(jī)動(dòng)車尾氣排放在2008年達(dá)歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)，可以減少