陳文武 耿曉桐 姚升輝 周 煜

(東南大學成賢學院土木與交通工程學院，江蘇 南京 210000)

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道路建設(shè)對城市生態(tài)環(huán)境的影響研究

陳文武 耿曉桐 姚升輝 周 煜

(東南大學成賢學院土木與交通工程學院，江蘇 南京 210000)

以南京市為例，對不同等級道路周邊土壤、水、大氣、聲環(huán)境進行了分析，采用調(diào)查分析及儀器測量的手段，得到了關(guān)于道路周邊生態(tài)環(huán)境的系列指標數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)與時間、空間、交通量等因素之間的變化關(guān)系，對統(tǒng)計結(jié)果進行了分析，為后期道路的規(guī)劃及建設(shè)提供參考。

土壤酸堿度，TDS，最大隸屬度，模糊數(shù)學理論

隨著我國公路運輸事業(yè)的不斷發(fā)展，繁忙的交通運輸對周邊居民的正常生活以及生態(tài)環(huán)境造成了不可忽視的影響。為建設(shè)和諧的、可持續(xù)發(fā)展的“生態(tài)道路”，在道路規(guī)劃、建設(shè)和管理過程中，應(yīng)充分尊重并應(yīng)用生態(tài)學原理。

本文將南京市區(qū)不同等級道路(快速路、主干路、次干路、支路)作為研究對象；主要研究方向包括兩個方面：對生態(tài)的影響，研究內(nèi)容選取其道路周邊土壤、水質(zhì)和空氣；對周邊居民生活的影響，研究內(nèi)容選取道路周邊的聲環(huán)境。分別采用相關(guān)儀器或發(fā)放調(diào)查問卷的方式對各項內(nèi)容進行監(jiān)測，目的將城市周邊生態(tài)環(huán)境數(shù)字化，并研究其生態(tài)變化的影響因素，為預(yù)測其今后的生態(tài)變化趨勢提供科學依據(jù)。

1 采樣點布設(shè)

快速路以應(yīng)天大街高架(晨光立交橋段)為采樣點，主干路以龍蟠路(南京林業(yè)大學新莊段)為采樣點，次干路以高新路(東南大學成賢學院段)為采樣點，支路以鎮(zhèn)江路(察哈爾—回龍橋路段)為采樣點。

2 土壤的研究

2.1 土壤質(zhì)量評價指標的選取

土壤酸堿度(pH值)是土壤一項重要的理化指標，其大小影響土壤中所含元素在土壤圈中的空間分布、轉(zhuǎn)化和生物的生存分布，掌握其變化趨勢與范圍有利于采取措施對其加以調(diào)節(jié)，這對土地的合理利用有很重要的意義。

2.2 土樣的采樣與分析

沿道路延伸方向采用隨機抽樣的方法每隔一段距離任意選取三個分樣點，每個點沿垂直道路行進方向每隔10 m共選取4個取樣點，以一個月為周期采集樣本并使用SDT-300土壤pH測試儀對土壤酸堿度進行測定記錄數(shù)據(jù)[1]。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

以應(yīng)天大街高架(晨光立交橋段)2016年9月份土壤酸堿度隨距離變化的數(shù)據(jù)為例，繪制成表格見表1。

表1 應(yīng)天大街9月份土壤酸堿度

采取同樣的統(tǒng)計方法對該路段剩余月份(2016年10月份～2017年5月份)以及其余三個路段樣本數(shù)據(jù)進行整理。

2.4 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

對一確定分樣點處距道路不同橫向距離的數(shù)據(jù)取算數(shù)平均值繪制土壤酸堿度隨時間變化的關(guān)系圖，對一確定分樣點、確定距離，不同測量時間的數(shù)據(jù)取算數(shù)平均值繪制土壤酸堿度隨空間(距道路橫向距離)變化的關(guān)系圖。

以應(yīng)天大街高架(晨光立交橋段)的數(shù)據(jù)為例，繪制土壤酸堿度隨時間變化的折線圖見圖1。

以某一分樣點的數(shù)據(jù)為例繪制土壤酸堿度隨空間變化的折線圖見圖2。

通過對統(tǒng)計得到的數(shù)據(jù)進行整理處理，得到土壤酸堿度隨時間增長呈微弱的下降趨勢，對同一分樣點，與道路距離越近，pH值相對越低。

3 水質(zhì)的研究

3.1 水質(zhì)指標的選取

TDS，即溶解性固體總量，測量單位為mg/L,它表明1 L水中溶有多少毫克溶解性固體。TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多，水質(zhì)相對越差。

3.2 水樣的采樣

在降雨，即徑流發(fā)生時，使用采樣器采集各采樣點路段的排水口水樣，每隔30 min采集一次樣品，使用儀器水質(zhì)TDS檢測筆進行測定并以一個月為周期記錄3組數(shù)據(jù)[2]。

3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

以應(yīng)天大街高架(晨光立交橋段)2017年1月～5月5組水質(zhì)數(shù)據(jù)為例，繪制表格見表2。

表2 應(yīng)天大街水質(zhì)TDS值

采取相同的方法與表格格式對其余采樣點數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。

3.4 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

對一確定采樣點內(nèi)不同測定節(jié)點(每隔30 min)內(nèi)的數(shù)據(jù)取算數(shù)平均數(shù)繪制水質(zhì)隨時間變化的關(guān)系圖。折線圖見圖3。

數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)水質(zhì)TDS值隨時間有微弱下降趨勢。

4 空氣質(zhì)量的研究

4.1 空氣質(zhì)量指標的選取

PM2.5，即環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑不大于2.5 μm的懸浮顆粒物，能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，代表空氣污染越嚴重。

4.2 空氣的采樣

沿道路延伸方向采用隨機抽樣的方法每隔一段距離任意選取三個分樣點，在每個分樣點檢測一次空氣質(zhì)量，采用儀器甲醛PM2.5空氣質(zhì)量監(jiān)測儀進行測定并以一個月為周期記錄得到3組數(shù)據(jù)。

4.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

以應(yīng)天大街高架(晨光立交橋段)2017年3月～5月3組空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)為例，繪制成表格見表3。

表3 應(yīng)天大街空氣質(zhì)量PM2.5指數(shù)

采取相同的方法與表格格式對其余采樣點數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。

4.4 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

對一確定采樣點所有分樣點內(nèi)的數(shù)據(jù)取算數(shù)平均數(shù)繪制空氣質(zhì)量隨時間變化的關(guān)系圖。折線圖如圖4所示。

數(shù)據(jù)處理得到空氣質(zhì)量隨時間微弱下降趨勢。

5 噪聲的研究

5.1 評價模型與指標的建立

利用模糊數(shù)學理論建立道路交通噪聲對城市居民影響的評價模型[3]，從噪聲引起的居民主觀反應(yīng)方面出發(fā)進行評論。對居民主觀反應(yīng)進行評價，可從交通噪聲對居民心理的干擾和生理功能的干擾兩個方面來確定其評價指標，其中，以主觀煩惱度表示噪聲對心理的干擾程度;以交通噪聲對睡眠、思考和語言三個方面的影響程度對生理功能的干擾進行刻畫。主觀煩惱度有5級、7級～13級等不同的度量等級，查閱相關(guān)論文，將煩惱度分為“安靜”“比較安靜”“鬧”“很鬧”和“不能容忍”5個等級；噪聲對睡眠、思考和語言的干擾也分為5個等級，確定評語集為{無干擾，輕度干擾，中度干擾，較嚴重干擾，嚴重干擾}。

5.2 數(shù)據(jù)來源

在所選擇的采樣點路段周邊居民區(qū)發(fā)放道路交通噪聲對居民生活影響的調(diào)查問卷，統(tǒng)計問卷表格中所涉及到的各項數(shù)據(jù)，以高新路(東南大學成賢學院段)為例，統(tǒng)計表格如表4，表5所示。

表4 東大路交通噪聲對居民造成的煩惱度

表5 東大路交通噪聲對居民生活的影響

5.3 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

以表4，表5中的數(shù)據(jù)為例，確定隸屬函數(shù)將表中數(shù)據(jù)歸一化處理后得到模糊矩陣R：

根據(jù)主觀煩惱度，噪聲對睡眠、思考和語言的干擾各因素的層次性和重要性的分析，確定權(quán)重分配為(0.5,0.2,0.15,0.15)。

考慮權(quán)向量，進行模糊綜合評判，得到：

由最大隸屬度原則確定高新路(東南大學成賢學院段)地區(qū)居民受道路噪聲影響程度為輕度污染。應(yīng)天大街高架(晨光立交橋段)為輕度污染，龍蟠路(南京林業(yè)大學新莊段)為輕度污染，鎮(zhèn)江路(察哈爾—回龍橋路段)為中度污染。

對所得結(jié)果進行分析，發(fā)現(xiàn)噪聲污染與道路等級(交通量)并無顯著關(guān)系。

6 結(jié)語

1)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)土壤酸堿度隨時間的推移，越來越呈現(xiàn)酸性。公路運營過程中汽車尾氣沉降累積到土壤中，這些氣體大部分為酸性氣體，有些氣體遇水變成酸，距公路距離越短，土壤pH值越小，表明尾氣中酸性物質(zhì)的累積對土壤的pH值會產(chǎn)生一定的影響。這可能與汽車尾氣中酸性氣體空間沉降差異與累積或溶解到土壤中隨地表徑流及水遷移有關(guān)。應(yīng)加強公路周邊土壤動態(tài)監(jiān)測，為公路生態(tài)環(huán)境的影響研究評價、保證沿線生態(tài)防護的持久性及可持續(xù)性提供科學有效的數(shù)據(jù)。

2)城市路面由于頻繁的交通活動，汽車尾氣排放、輪胎及路面磨損、部件銹蝕以及油脂滲漏等導(dǎo)致大量懸浮顆粒、重金屬等污染物在路面積累。降雨一旦發(fā)生，污染物通過城市管網(wǎng)排入地表水體，易對道路周邊水體造成水質(zhì)惡化和水生生態(tài)破壞。道路運營期間大量汽車排放的尾氣，煙塵等將對大氣進行污染。根據(jù)調(diào)查所得數(shù)據(jù)，TDS值與PM2.5隨時間變化反而有下降趨勢，水質(zhì)與空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)好。這可能與政府采取的環(huán)境治理措施有關(guān)，并且水質(zhì)，空氣質(zhì)量與各種因素比如季節(jié)，降水量等有關(guān)，本文中的實驗研究也存在一定的局限性。

3)通過調(diào)查所得道路交通噪聲的污染程度與道路等級(交通量)之間并無顯著關(guān)系，噪聲污染的程度還取決于該地區(qū)小區(qū)所處距道路周邊的位置，小區(qū)居民年齡結(jié)構(gòu)層次，道路交通防噪設(shè)備建設(shè)等多項因素，不能一概而論。

[1] 董煒華,胡發(fā)財,李沁枚,等.公路運營對防護林土壤pH值的影響[J].長春師范大學學報,2015(8):80-83.

[2] 張 娜,趙樂軍,李鐵龍,等.天津城區(qū)道路雨水徑流水質(zhì)監(jiān)測及污染特征分析[J].生態(tài)環(huán)境學報,2009(6):2127-2131.

[3] 陳 剛,劉 巖.道路交通噪聲對城市居民影響的模糊評價[J].大連鐵道學院學報，2005(4):72.

Study on the impact of road construction upon urban ecological environment

Chen Wenwu Geng Xiaotong Yao Shenghui Zhou Yu

(CollegeofCivil&TrafficEngineering,ChengxianCollege,SoutheastUniversity,Nanjing210000,China)

Taking Nanjing city as an example, the thesis analyzes the surrounding soil, water, atmosphere and acoustic environment of the roads with different grades, applies investigation analysis and instrument measurement methods, obtains altering relationship among road surrounding ecological environment index data and relevant data and time, space and traffic volume, and analyzes the statistic results, which has provided some guidance for post road planning and construction.

soil pH, TDS, maximum membership degree, fuzzy mathematic theory

1009-6825(2017)18-0176-03

2017-05-10

陳文武(1996- )，男，在讀本科生； 耿曉桐(1996- )，女，在讀本科生； 姚升輝(1995- )，男，在讀本科生； 周 煜(1995- )，男，在讀本科生

Q149

A