陈文武 耿晓桐 姚升辉 周 煜
(东南大学成贤学院土木与交通工程学院，江苏 南京 210000)
道路建设对城市生态环境的影响研究
陈文武 耿晓桐 姚升辉 周 煜
(东南大学成贤学院土木与交通工程学院，江苏 南京 210000)
以南京市为例，对不同等级道路周边土壤、水、大气、声环境进行了分析，采用调查分析及仪器测量的手段，得到了关于道路周边生态环境的系列指标数据及相关数据与时间、空间、交通量等因素之间的变化关系，对统计结果进行了分析，为后期道路的规划及建设提供参考。
土壤酸碱度，TDS，最大隶属度，模糊数学理论
随着我国公路运输事业的不断发展，繁忙的交通运输对周边居民的正常生活以及生态环境造成了不可忽视的影响。为建设和谐的、可持续发展的“生态道路”，在道路规划、建设和管理过程中，应充分尊重并应用生态学原理。
本文将南京市区不同等级道路(快速路、主干路、次干路、支路)作为研究对象；主要研究方向包括两个方面：对生态的影响，研究内容选取其道路周边土壤、水质和空气；对周边居民生活的影响，研究内容选取道路周边的声环境。分别采用相关仪器或发放调查问卷的方式对各项内容进行监测，目的将城市周边生态环境数字化，并研究其生态变化的影响因素，为预测其今后的生态变化趋势提供科学依据。
1 采样点布设
快速路以应天大街高架(晨光立交桥段)为采样点，主干路以龙蟠路(南京林业大学新庄段)为采样点，次干路以高新路(东南大学成贤学院段)为采样点，支路以镇江路(察哈尔—回龙桥路段)为采样点。
2 土壤的研究
2.1 土壤质量评价指标的选取
土壤酸碱度(pH值)是土壤一项重要的理化指标，其大小影响土壤中所含元素在土壤圈中的空间分布、转化和生物的生存分布，掌握其变化趋势与范围有利于采取措施对其加以调节，这对土地的合理利用有很重要的意义。
2.2 土样的采样与分析
沿道路延伸方向采用随机抽样的方法每隔一段距离任意选取三个分样点，每个点沿垂直道路行进方向每隔10 m共选取4个取样点，以一个月为周期采集样本并使用SDT-300土壤pH测试仪对土壤酸碱度进行测定记录数据[1]。
2.3 数据统计
以应天大街高架(晨光立交桥段)2016年9月份土壤酸碱度随距离变化的数据为例，绘制成表格见表1。
表1 应天大街9月份土壤酸碱度
采取同样的统计方法对该路段剩余月份(2016年10月份～2017年5月份)以及其余三个路段样本数据进行整理。
2.4 数据处理与结果分析
对一确定分样点处距道路不同横向距离的数据取算数平均值绘制土壤酸碱度随时间变化的关系图，对一确定分样点、确定距离，不同测量时间的数据取算数平均值绘制土壤酸碱度随空间(距道路横向距离)变化的关系图。
以应天大街高架(晨光立交桥段)的数据为例，绘制土壤酸碱度随时间变化的折线图见图1。
以某一分样点的数据为例绘制土壤酸碱度随空间变化的折线图见图2。
通过对统计得到的数据进行整理处理，得到土壤酸碱度随时间增长呈微弱的下降趋势，对同一分样点，与道路距离越近，pH值相对越低。
3 水质的研究
3.1 水质指标的选取
TDS，即溶解性固体总量，测量单位为mg/L,它表明1 L水中溶有多少毫克溶解性固体。TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多，水质相对越差。
3.2 水样的采样
在降雨，即径流发生时，使用采样器采集各采样点路段的排水口水样，每隔30 min采集一次样品，使用仪器水质TDS检测笔进行测定并以一个月为周期记录3组数据[2]。
3.3 数据统计
以应天大街高架(晨光立交桥段)2017年1月～5月5组水质数据为例，绘制表格见表2。
表2 应天大街水质TDS值
采取相同的方法与表格格式对其余采样点数据进行统计。
3.4 数据处理与结果分析
对一确定采样点内不同测定节点(每隔30 min)内的数据取算数平均数绘制水质随时间变化的关系图。折线图见图3。
数据分析发现水质TDS值随时间有微弱下降趋势。
4 空气质量的研究
4.1 空气质量指标的选取
PM2.5，即环境空气中空气动力学当量直径不大于2.5 μm的悬浮颗粒物，能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，代表空气污染越严重。
4.2 空气的采样
沿道路延伸方向采用随机抽样的方法每隔一段距离任意选取三个分样点，在每个分样点检测一次空气质量，采用仪器甲醛PM2.5空气质量监测仪进行测定并以一个月为周期记录得到3组数据。
4.3 数据统计
以应天大街高架(晨光立交桥段)2017年3月～5月3组空气质量数据为例，绘制成表格见表3。
表3 应天大街空气质量PM2.5指数
采取相同的方法与表格格式对其余采样点数据进行统计。
4.4 数据处理与结果分析
对一确定采样点所有分样点内的数据取算数平均数绘制空气质量随时间变化的关系图。折线图如图4所示。
数据处理得到空气质量随时间微弱下降趋势。
5 噪声的研究
5.1 评价模型与指标的建立
利用模糊数学理论建立道路交通噪声对城市居民影响的评价模型[3]，从噪声引起的居民主观反应方面出发进行评论。对居民主观反应进行评价，可从交通噪声对居民心理的干扰和生理功能的干扰两个方面来确定其评价指标，其中，以主观烦恼度表示噪声对心理的干扰程度;以交通噪声对睡眠、思考和语言三个方面的影响程度对生理功能的干扰进行刻画。主观烦恼度有5级、7级～13级等不同的度量等级，查阅相关论文，将烦恼度分为“安静”“比较安静”“闹”“很闹”和“不能容忍”5个等级；噪声对睡眠、思考和语言的干扰也分为5个等级，确定评语集为{无干扰，轻度干扰，中度干扰，较严重干扰，严重干扰}。
5.2 数据来源
在所选择的采样点路段周边居民区发放道路交通噪声对居民生活影响的调查问卷，统计问卷表格中所涉及到的各项数据，以高新路(东南大学成贤学院段)为例，统计表格如表4，表5所示。
表4 东大路交通噪声对居民造成的烦恼度
表5 东大路交通噪声对居民生活的影响
5.3 数据处理与结果分析
以表4，表5中的数据为例，确定隶属函数将表中数据归一化处理后得到模糊矩阵R：
根据主观烦恼度，噪声对睡眠、思考和语言的干扰各因素的层次性和重要性的分析，确定权重分配为(0.5,0.2,0.15,0.15)。
考虑权向量，进行模糊综合评判，得到：
由最大隶属度原则确定高新路(东南大学成贤学院段)地区居民受道路噪声影响程度为轻度污染。应天大街高架(晨光立交桥段)为轻度污染，龙蟠路(南京林业大学新庄段)为轻度污染，镇江路(察哈尔—回龙桥路段)为中度污染。
对所得结果进行分析，发现噪声污染与道路等级(交通量)并无显著关系。
6 结语
1)结果分析发现土壤酸碱度随时间的推移，越来越呈现酸性。公路运营过程中汽车尾气沉降累积到土壤中，这些气体大部分为酸性气体，有些气体遇水变成酸，距公路距离越短，土壤pH值越小，表明尾气中酸性物质的累积对土壤的pH值会产生一定的影响。这可能与汽车尾气中酸性气体空间沉降差异与累积或溶解到土壤中随地表径流及水迁移有关。应加强公路周边土壤动态监测，为公路生态环境的影响研究评价、保证沿线生态防护的持久性及可持续性提供科学有效的数据。
2)城市路面由于频繁的交通活动，汽车尾气排放、轮胎及路面磨损、部件锈蚀以及油脂渗漏等导致大量悬浮颗粒、重金属等污染物在路面积累。降雨一旦发生，污染物通过城市管网排入地表水体，易对道路周边水体造成水质恶化和水生生态破坏。道路运营期间大量汽车排放的尾气，烟尘等将对大气进行污染。根据调查所得数据，TDS值与PM2.5随时间变化反而有下降趋势，水质与空气质量转好。这可能与政府采取的环境治理措施有关，并且水质，空气质量与各种因素比如季节，降水量等有关，本文中的实验研究也存在一定的局限性。
3)通过调查所得道路交通噪声的污染程度与道路等级(交通量)之间并无显著关系，噪声污染的程度还取决于该地区小区所处距道路周边的位置，小区居民年龄结构层次，道路交通防噪设备建设等多项因素，不能一概而论。
[1] 董炜华,胡发财,李沁枚,等.公路运营对防护林土壤pH值的影响[J].长春师范大学学报,2015(8):80-83.
[2] 张 娜,赵乐军,李铁龙,等.天津城区道路雨水径流水质监测及污染特征分析[J].生态环境学报,2009(6):2127-2131.
[3] 陈 刚,刘 岩.道路交通噪声对城市居民影响的模糊评价[J].大连铁道学院学报，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
陈文武(1996- )，男，在读本科生； 耿晓桐(1996- )，女，在读本科生； 姚升辉(1995- )，男，在读本科生； 周 煜(1995- )，男，在读本科生
Q149
A
