（水土保持与荒漠化防治专业论文）淮盐高速公路沿线湿地水土环境特征研究.pdf

摘要 本文对淮盐高速公路沿线湿地主要水土理化性质进行了分析研究，研究结果表明： ( 1 ) 互通水体各指标年平均变化范围：温度：1 8 6 8 2 5 6 6 ，水深：1 2 m 1 7 m ， 浊度( s s ) ：1 2 6 0 6 1 1 5 n t u ，溶解性固体总量( t d s ) ：2 3 4 7 2 3 m l ，p h ：6 0 0 8 2 2 ，溶解 氧( d o ) ：4 0 9 3 m g l ，化学需氧量( c o d ) ：6 1 2 3 3 7 3 m g l ，氨氮( n h 4 + - n ) ：0 4 7 l 0 6 7 3 m l ，总氮( t n ) ：0 9 5 2 1 6 6 4 m g l ，总磷( t p ) ：0 1 4 0 o 3 5 3m g l 。 ( 2 ) 在水质理化性质的评价指标中，6 5 的检测项目达到地面水国家i 类水质标准， 一般理化性状指标均属正常，高速公路对水质无明显污染。 ( 3 ) 水体重金属c r 、c u 、n i 、p b 、z n 整体均值及各时期含量均达到地表水水质i 级标准，高速公路对水体无明显污染。水体全年平均重金属污染程度：车桥互通 盐城东 互通 盐城西互通 射阳湖 盐城南互通。 ( 4 ) 沉积物中重金属c r 、c u 和z n 含量低于重金属元素的背景值，n i 和p b 两种重 金属元素平均值均有不同程度的污染。水平分布上变化较大，c r 、c u 和p b 重金属元素在 车桥互通上污染特别突出，n i 和z n 重金属元素在盐城西互通上污染特别突出。单因子污 染指数污染顺序为：z n n i c u c r p b 。内梅罗污染指数综合评价属于轻度污染。 ( 5 ) 试验地土壤除射阳湖和车桥互通为粘土，其余均为壤土，盐城东互通砂粒含量 高，保水保肥性差，容易造成水土流失；土壤容重、孔隙度适中；土壤p h 值平均7 0 9 7 7 3 ，均为中偏碱性土；有机质含量2 5 2 3 3 6 1 5 9 l 【g ，土壤全氮含量3 0 8 0 8 1 2 4 7 7 7 m g 瓜g ，速效磷含量5 1 5 1 3 3 2 m g l 【g ，速效钾含量1 7 0 4 2 2 5 8 1 8m g l ( g ，基本达到植物 生长所需基本要求。 ( 6 ) 湿地土壤样品中c r 和z n 的含量都没有超过背景值；盐城南互通和车桥互通湿 地土壤的c u 含量超过背景值；盐城南互通、盐城西互通、射阳湖和车桥互通土壤的n i 含量都超过了背景值；盐城西互通、射阳湖和车桥互通土壤的p b 含量都超过了背景值。 与土壤环境质量标准( g b l 5 6 1 8 1 9 9 5 ) 的一级标准相比，c r 、c u 、n i 、p b 和z n 含量都 没有超标。 ( 7 ) 土壤单项重金属污染指数c u 和n i 值最大，其次分别为p b 、c r 和z n 。c r 、c u 、 n i 、p b 和z n 只有轻微级的潜在生态风险。盐城东互通和盐城南互通湿地的土壤无重金属 污染，盐城西互通、射阳湖和车桥互通的土壤处于轻微级重金属污染状态。土壤总体重金 属污染程度为警戒级( 无污染) ，只有轻微等级的重金属污染潜在生态风险，高速公路对 沿线湿地土壤重金属有轻微影响。 关键词：湿地；水质；土壤性状；高速公路 s t u d yo nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fw a t e ra n d s o i lq u a l i t yi nw e t l a n d a i o n g t h eh u a i y a n e x p r e s s w a y a b s t r a c t 1 1 l i sa r t i c l es t u d l e d 吐l ew a t e r锄ds o i l q 砌i t ) r i nw e t l a n d a l o n gt 1 1 eh u a i y a i l e x p r e s s w a y t h er e s u l t ss h o 、e da sf o l l o w s ： ( 1 ) ，n l ea v e r a g ev a l u eo fd i 仃e r e n ts e a s o l l so ft e m p e r a t u r eo fw a t e ri nw e t l a n d ：l8 6 8 2 5 6 6 ，w a t e rl e v e l i s1 2 m 1 7 m ，s si s1 2 6 0 “1 1 5 n t u ，t d si s2 3 和7 2 3 m l ，p hi s6 0 0 8 2 2 ， d oi s 4 0 9 3 m l ，c o d i s 6 1 2 3 3 7 3 m g l ， c o di s 6 1 2 3 3 7 3 m g l ，n h 4 + n i s o 4 7 1 o 6 7 3 m g l ，t ni s0 9 5 2 1 6 6 4 m l ，t pi so 1 4 0 o 3 5 3 m l ( 2 ) 1 k 锄l y s i sa n da s s e s s m e n to ft h ec u 鹏n ts i t u a t i o no f 眦吮rq u a l 时i nw e t l a i l dw e r e s n l d i e d t h er e s u l t sm i ca t i e dm a tm o r et h a n6 5 o f 锄a l y s i sf i a c t o r sr e a c h e d l en a t i o n a l q p a l i 哆嬲s e s s r n e m 删a r do ft h em i r d c l a s ss u r f 犯ew a t e r t h eg e r l e r a lp h y s i c sa n dc h e m i s 仃y f a c t o r sw a sn o 珊a l ，m ew a t e rq 砌i t yi si l o to b v i o u s l yp o l l u t e db yt h ee x p r e s s 、w l y ( 3 ) t h eo v e r a l la v e r a g ev 2 l l u e 锄dv 撕o u st i m e sv a l u eo fh e a v ym e t a lc r ，c un i ，p b 强d z ni nw a t e rr e a c h e dt h ei 砭l t i o n a lq 砌i t ) ，a u s s e s s m e n ts t a m a r do f l et l l i r d c l a s ss u “a c ew a t e r m e 啪t e r 删i t yi sn o to b v i o u s l yp o l l u t e d b y 廿l ee x p r e s s w a y 1 1 1 el “e lo fp o l i u t i o no fw a t e r i s ：c h e q i a 0e x c h a n g e y a n c h e n g d o n ge x c h a n g e s y | 觚c h e n 黔ie x c h a n g e t l l es h e y a n gl a k e y 址l c h e n 髓a i le x c l l a n g e ( 4 ) 1 kv a l u eo fh ea _ v ym e t a lc r ，c ua 1 1 dz ni i ls e d i m e n ti sl o 、e rt 1 1 a i lt h eb a c k g r o u l l d v a l u e ，m ea v e r a g ev a l u eo fh e a v ym e t a le l e m e n tn ia i l dp bh 硒吐l ev a r y i n gd e 伊e ep o l l u t i o n t t l ec h a i l g e si sv e 巧l a 玛ei nd i 虢r e ma r e 弱，t h ep o l l u t i o no fc r c ua n dp bi ss p e c i a j l y p r o m i n e n t l yi nc h e q i a 0e x c h a n g e ，t 1 1 ep o l l u t i o no fn i 锄dz ni ss p e c i a l l yp r o m i n e n t l yi 1 1 y a n c h e n 臣ie x c h a l l g e t h er e s u n so fs i n g l ef 如t o ri n d e xm e a s u r eo fh e a v ym e t a l s ：z n n i c u c r p b 1 1 l er e s u l t so f n e m e r o wi n t e g r a t e di n d e xm e a s u r ei st l l em i l dp o l l u t i o nl e v e l ( 5 ) t h es o i le x c e p tm es h e y a l l gl a k ea 1 1 d 廿l cc h e q i a 0e x c h a i l g ei sm ec l a y ，0 t h e r sa r et h e l o a m s a r l dc o n t e n ti i ly - 觚c h e n g d o n ge x c h a i 坞ei sc o m p a m _ t i v e l yh i g k i t sa b i l i 够t oc o n s e r v e 眦l t c ra n df e r t i l 毋i sp o o r ，w h i c h 丽l lc a u s et l l el o s so f 蝴a n ds o i l 1 ks o i lu l l i tw e i g h ta n d o p e i l i n gd e g r e ea r em o d e r a t e t 1 1 ea v e r a g ep hv a l u ci nm es o i li s7 0 9 7 7 3 ，w h i c ha r ea l l m o d e r a t ea l k a l i n es o i l ，t 1 1 eo r g a l l i s mc o m e n ti s2 5 2 3 3 6 1 5 9 l 【g ，e n t i r ei l i t r o g e nc o n t e n ti n 恤 s o i li s3 0 8 0 8 1 2 4 7 7 7 m 眺g ，i t sq u i c k - a c t i n gp h o s p h o m sc o n t e n ti s 5 1 5 1 3 3 2 m g k g ，t l l e c o n t e n to fq u i c k - a c t i n gp o t a s s i 啪i s l7 0 4 2 2 5 8 18 m g l ( 舀w h i c ha l lh a ss a t i s f i e dt l l e r e q u i r e i n e n t sf o rp l a n t st 0g r o w ( 6 ) 1 1 l ev a l u eo fc ra i l dz ni nt h e a l l 、v e t l a n ds o i lh a sn o ts u 印a s s c dt h eb a c k g r o m l d v a l u e n l ev a l u eo fc ui nt 1 1 eu 伧t l a l l ds o i lo fy 如c h c n 罂姗e x c h 锄g ea l l dc h e q i a 0e x c h a n g e h a v es u 印a s s e dt 1 1 eb a c k g r o u l l dv 羽u e 1 1 1 ev 础u eo fn ii n l ew e t l a l l ds o i lo fy 抽c h e n g l l 锄 e x c h a n g e ，l c h e n 黔ie x c h a n g e ，s h e y a i l gl d k ea n dc h e q i a oe x c h a n g eh a v en o ts u a s s e dt h e b a c k g r o u r i dv a l u e t h ev a l u eo fp bi nt h ew e t l a i l ds o i lo fy 甑c h e n g ) ( ie x c h a n g e ，s h e y a n g l a k e a 1 1 dc h e q i a 0e x c h a j l g eh a v es 唧a s s e dt h eb a c k g r o u n dv a l u e t h ev a l u eo f c r 、c u 、n i 、p ba i l d z nr e a c h e dt h eq 啪d i 够a s s e s s m e n ts t a i l d a r do ft h ef i r s t c l a s ss o ni n ( 沿1 5 6 1 8 - 19 9 5l na l l1 1 1 e 、e t l a n d so ft h eh u a i y a ne x p r e s s w a y ( 7 ) t h es o i ls i n g l eh e a 、r ) ，m e t a lp o l l u t i o ni n d e xo fc u a i l dn ii sb i g g e s t ，n e x ti sp b ，c ra i l d z n t h ep o t e n t i a l l ye c o l o g i c a lr i s ki n d e x e so f c r 、c u 、n i 、p ba i l dz na r es l i g h tl e v e l 1 1 1 e r ea r e n oh e a v ym e t a lp o l l u t i o n i nw e t l a n ds o i l0 fy a n c h e n g d o n ge x c h a n g ea n dy a i l c h e n g n a n e x c h a i l g e t h e r ea r es l i g h tl e v e lo fh e a v ym e t a lp o l l u t i n gc o n d i _ t i o ni ny 舭h e n 蓼ie x c h a n g e ， s h e y a n gl a k ea n dc h e q i a 0e x c h a i l g e t h e s o i lo v e r a l lh e a v ym e 诅lp o l l u t l o nd e g r e e 1 s s t o r o z h e v o y ( d o e sn o tl l a 、r ep 0 1 l u t i o n ) ，t 1 1 e r e i so n l ys l i g h t1 e v e lp o t e n t i a l l ye c o l 0 9 1 c a ln s k i n d e x e si nw e t l a n ds o i l t l l e r ei so n l ys l i 咖l e v e lh e a v ym e t a lp o l l u t i o ni n t h es o i lb yt h e e x p r e s s w a y k e yw o r 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为本文的顺利完成倾注了大量心血。值此毕业之际向导师致以我最诚挚的感谢和敬意! 在平日学习和生活中，有幸得到张金池教授的指导和热情的帮助，在此表示最诚挚的 谢意! 同时感谢风景园林学院的芦建国副教授和祝遵凌副教授以及森环院生态组林杰老 师、栾以玲老师的指导和帮助! 在野外调查工作中，得到了江苏省高速公路建设指挥部高 级工程师高明生的大力帮助和支持，使得我的论文顺利完成，衷心地谢谢您们! 感谢我在读研期间的各位同学。研究生张奉元、周瑞、聂媛媛、桂玲玲、黄丹等同学 参与了部分野外试验和采样工作，并在论文的数据处理、资料检索中给予了热情的帮助， 在此一并表示感谢。 籍此论文完成之际，谨向给予我热情指导和帮助过的各位老师、同学致以诚挚的谢意! 最后，感谢所有关爱我的家人和朋友对我的支持和鼓励! 作者：曹剑 二oo 八年六月 前言 湿地是地球上广泛分布的陆地生态系统之一，由于其生态系统结构的复杂性 和生态功能的多样化，它具有丰富的生物多样性和较高的生产力，为人类生活和 社会生产提供了极为丰富的自然资源。湿地水环境是控制湿地发生、发展的最基 本因子，其水文情况直接控制着湿地的地下水补给、径流调蓄和气候调节等水文 功能。2 0 世纪8 0 年代以来，随着科学的进步和工农业生产的发展，湿地的开发 利用、湿地对人类的影响以及人们对湿地的保护意识也逐渐增强，湿地的生态恢 复与保护倍受世界关注。近年来，随着我国高速公路建设的飞速发展，高速公路 网络纵横、四通八达，不可避免地会穿越湿地，对路域范围内的湿地生态环境和 生态系统产生了很大的干扰和破坏。在降雨量充沛的南方地区，如江苏、浙江等 地，其内水域众多，星罗棋布，这种影响尤为明显。如在线形选择时遇到较小水 域工程，可能会直接进行填埋，导致湿地面积的减少；用作路基的石灰，会对水 域附近的土壤及水质直接造成污染；大量施工机械车辆穿梭往来，噪音惊扰动物， 严重影响其正常活动；道路铺设使用的沥青等有毒化学物质对水域附近的动植物 都会产生不同程度的影响；大量的填挖工程和防护工程会破坏原始地貌、植被， 造成水土流失，也间接地造成水域污染。 江苏省在已经建成的几条高速公路中都做出了植物适应性、景观建设以及环 境保护等相关尝试，如中国首条依据可持续发展观修建的宁杭高速公路，对路经 的各种湿地精心地进行了整体规划设计，沿线视野无阻，路随景出，景由路生， 田园山水风景宜人，人文自然风光尽收眼底；淮盐高速公路穿越射阳湖荡湿地地 区时采用了高架桥方案，避免了公路路基占用湿地及因公路分割而导致水及其他 物质的交流阻隔，把对行洪排涝的影响降低到最小程度；同时，桥梁设计施工阶 段制定了科学的方案，尽可能减少桥墩数量；为防飞灰、扬尘污染环境，采取了 掺和外加剂或喷洒润滑剂使材料稳定及随时洒水等措施；施工生活污水进行处理 后排放；加强环境监测，及时采取有效对策，这些措施有效地保护了湿地生态系 统。在“九五 和“十五”期间，国内其他高速公路建设过程中，也积累了一些 经验和教训，这些都需要我们进行总结和提炼，以为今后其他高速公路建设提供 依据和指导。 本研究依托淮盐高速公路，针对淮盐高速公路沿线湿地，对其水土理化性质 进行研究；对于指导高速公路沿线湿地保护，促进湿地生态系统良性循环，协调 湿地周围社会、经济和环境的可持续发展发展具有重要意义。 1 1 湿地及其功能 第一章绪论 湿地是地球上广泛分布的陆地生态系统之一，由于其生态结构的复杂性和生 态功能的多样化，它支撑着独具特色的物种和较高的自然生产力，为人类生活和 社会生产提供极为丰富的自然资源【i6 1 。湿地拥有丰富的野生动植物资源，是众 多野生动植物特别是珍稀水禽的繁殖和越冬地。不仅如此，湿地还向人类提供大 量的生产和生活资料【9 】。湿地是生物圈中一种重要的过渡生态系统，其生产力仅 次于森林和农田，被列为自然界三大高生产力生态系统之一。它不仅为人类的生 产、生活提供多种资源，而且具有巨大的环境功能和效益，在抵御洪水、调节径 流、蓄洪防旱、控制污染、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、美化环境、降 解环境污染等方面有着不可替代的作用，有较高的污染自净能力，尤其是对氮、 磷等营养元素的吸收，被誉为自然之肾、生物基因库和人类摇篮【i 叭】。 目前而言，湿地尚无统一的、被普遍认同的定义，已统计到的湿地定义超过 5 0 种【卜3 1 。一般认为可将湿地定义分为两类，即科学定义和管理定义，或称狭义 定义和广义定义【4 】。通过对湿地定义发展历史的研究可以发现：早期各种湿地定 义之间的分歧主要表现在对湿地特征的不同侧重点上，当湿地特征的一致性已得 到公认后，现代各种湿地定义之间的分歧主要表现在湿地边界标准上，因而湿地 定义的差异总是表现在湿地边界标准的问题1 5 山j 。 1 9 7 1 年2 月，在伊朗的拉姆萨尔召开了“湿地及水禽保护国际会议”，会议 通过了关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约( 简称拉姆萨尔公 约或湿地公约) 。该公约明确定义：湿地系指不问其为天然或人工，常久 或暂时之沼泽地、湿源、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半 咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6 m 的水域1 7 1 ；是地球上具有多种功 能的独特生态系统，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环 境之一。 湿地生态系统是陆地生态系统和水域生态系统之间重要的生态交错带，是由 喜水生物和过湿环境构成的特殊自然综合体，位于生物圈、水圈、岩石圈和大气 圈的交汇处，是各种能流和物流的交换与作用的场所。湿地是自然界最富生物多 样性的生态景观和人类最重要的生存环境之【8 】，具有稳定环境、物种基因保护和 资源利用功能。 我国是世界上湿地类型多、面积大、分布广的国家之一，湿地总面积位居亚 洲第一、世界第四。但是，我国湿地保护依然面临着严峻挑战。据秦丽云【l2 j 研 究，湿地之所以急剧减少，日益严峻的环境问题是主要原因。湿地生态系统极其 脆弱，不合理的开发势必破坏现有生态系统的平衡，造成湿地退化、旅游资源枯 竭【13 1 。 新的时代背景，当然也产生新的问题。当污染已然成为一种负担，当环境问 2 题成为人类面临的基本问题时，对湿地的保护也开始为世界各国所重视，并一度 引发保护湿地的潮流。自l9 7 1 年关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地 公约( 简称湿地公约) 诞生起，截至2 0 0 0 年6 月，已有1 2 1 个缔约方加入 了这个公约，有1 0 2 7 处湿地被列入国际重要湿地名录，总面积达8 0 0 0 1 0 4 h m 2 以上【1 4 ，15 1 。 湿地对一个地区、国家乃至全球的经济发展和人类的生存发展都有重要影 响，因此对湿地的保护与持续利用已成为当今国际社会关注的热点。我国的经济 发展和人们生存对湿地同样有着依赖作用，全国9 5 的人口居住在面积不足5 0 的东南部，尤其是东部沿海地区人口密集，湿地对社会经济的可持续发展起着举 足轻重的作用。因此，在交通、水利建设和矿山开发中，必须重视湿地生态系统 的保护，为社会的繁荣和进步提供优越的环境条件。 1 2 湿地水土环境特点 湿地的生态环境主要包括水环境、空气环境、声环境、土壤环境等，其中最 能反映湿地生态环境状况的是水环境质量。由于城市规模不断扩张和人类生产、 生活活动的增加，使得目前湿地面积不断缩减，功能逐步退化，水环境污染加剧 l l7j 。多水( 积水或饱和) 、独特的土壤是湿地的两个基本要素。 湿地水要素是湿地形成、发育的决定性因子。湿地的水文条件创造了湿地生 态系统独特的物化环境，这使湿地生态系统既不同于排水条件好的陆地系统，也 不同于深水水生系统，而表现出自身特有的特性。水是湿地的关键，因此必须掌 握水的季节性变化和年变化、非周期性及周期性规律以及水源特征。只有保护水 质，稳定水情，才能维持湿地生态系统的正常运转。 湿地水环境是指与湿地生态系统中的与水相互关联、相互作用的各要素的集 合，包括水体( 水量、水质) 、水生生物及土壤( 底泥) 等。湿地水环境是控制湿地 发生、发展的最基本因子，其水文情况直接控制着湿地的地下水补给、径流调蓄 和气候调节等水文功能i l 引。随着科学的进步和工农业生产、生活的发展，湿地 的开发利用、湿地对人类的影响以及人们对湿地的保护意识也逐渐增强【l9 1 。湿 地最重要的价值之一就是湿地涵养水源、净化水质，储蓄淡水资源，供应水资源， 保持水土、稳定水文循环，应该对这一特殊的生态系统给予关注。 过湿的土壤是湿地形成的三个主要特征之一，湿地土壤也是湿地发生物理化 学转换的中介，是植物获得营养物质的最初场所，人们常把湿地土壤描述为水成 土壤。美国农业自然资源保护联盟将水成土定义为“在生长季节水分饱和或淹水 时间足够长的环境下形成的土壤，其上层为厌氧环境”，同时将湿地土壤分为矿 质土和有机土两类。通过对湿地土壤的观测，人们可以对湿地的地球化学循环机 理有进一步的理解；同时观测湿地土壤对其他环境要素具有指示意义。 湿地生态系统的功能，是湿地生态系统中发生的各种物理、化学和生物学过 程及其外在表征。湿地价值是湿地为人类提供产品和服务的能力，它是衡量湿地 功能及其意义的尺度。在一定的社会经济条件下，湿地功能不同则其价值也不同。 功能的改变会影响湿地向人类提供产品和服务的能力，而湿地功能如能得到保 护，则湿地价值则可得到持续体现。 1 3 国内外湿地水土环境研究 1 3 1 湿地的水环境研究 湿地水环境条件是湿地最重要的决定因素，它不仅直接影响湿地生态环境的 理化性质( 如营养物质有效性、土壤厌氧条件、盐分、酸碱度、沉积物性质等) 及营养物资的输入输出，而且也是影响湿地生物群落的主要因素之一。其过渡性 特点使之区别于陆地生境和水生生境，从而形成了独特的湿地环境。 国内外对各种外在因素对湿地的水环境影响都作了研究，主要是人类活动对 湿地水环境的影响及湿地水环境对各种影响因子的净化作用。湿地被应用于污水 净化始于2 0 世纪5 0 年代，而用人工湿地进行污水净化的研究始于2 0 世纪7 0 年 代末【2 0 1 。刘春常，夏汉平【2 1 1 等在对以深圳石岩河人工湿地处理生活污水研究的 报道中，对湿地的污水净化效果、植物生长状况和处理系统存在的问题等进行了 分析和研究，表明湿地生态系统有一定的污水净化效果；张甲耀1 22 j 的试验表明， 有植物系统的人工湿地总氮( t n ) 的去除率明显高于无植物系统的，植物修复的作 用很显著；吴翠萍【2 3 】在“湿地保护与水污染防治”一文中也强调了湿地对水质的 净化作用。 另外，国内外对各种外在因素对湿地水环境的影响研究的同时，也提出要切 实防止破坏湿地，保护湿地生态系统。刘茂松、姜志林1 2 4 j 等通过对长江流域湿 地资源的动态分析，指出应该充分发挥湿地生态系统的功能，合理调节水资源的 时间、空间分布，并对湿地生态系统的保护提出了建议；王仁卿【z5 j 提到利用生 物的、物理的和化学的方法促进湿地恢复；刘振东，肖辉【26 j 等从我国湿地保护 管理的现状看，认为湿地保护与合理利用管理在我国还仅处于起步阶段，还存在 着很多问题，并在分析我国湿地保护及利用中存在问题的基础提出了应对措施。 湿地沉积物对水中污染物的自净、降解、迁移、转化等过程起着重要作用。 对于湿地沉积物的研究国内外也有相应的报道：张修峰，梅雪英1 27 j 等对长江口 岛屿沙洲湿地陆向发育过程中表层沉积物氮营养盐的变化进行了研究；康勤书， 吴莹等【2 8 】对崇明东滩湿地重金属分布特征及其污染状况进行了研究；刘峰等【2 刿 研究了莱州湾滨海湿地沉积物重金属的空间分布，结果表明，莱州湾河口区与邻 近海域沉积物重金属含量在空间分布上与垂直分布上均呈现一定幅度的变化，且 高浓度重金属显示区域内重金属呈现污染状况；周秀艳等l jo j 对辽东湾湿地重金 属污染及潜在生态风险评价进行了研究。 1 3 2 湿地的土壤环境研究 湿地土壤是湿地发生物理化学转换的中介，是植物获得营养物质的最初场 所。湿地作为地球上独特生态系统，是自然界最具生物多样性的生态景观和人类 4 最重要的生态环境，有机质和n 、p 、k 主要营养元素是湿地土壤的重要组成部 分，又是湿地生态系统中极其重要的生态因子，其含量直接影响着湿地生态系统 的生产力【3 l 】，研究湿地土壤的主要理化性质是湿地生态系统地球化学循环研究 的重要基础，有助于深入了解湿地生态系统的生态过程及其功能。 随着人口增长、经济快速发展和人民生活需求日益提高，湿地的开发利用强 度越来越大，各种湿地资源得不到正常的休养生息，功能和效益下降。湿地开发 之后，其土壤中主要元素的含量和分布均发生了不同程度的变化，有必要对土壤 中主要营养元素的含量和分布进行定量研究。目前，对湿地生态系统的营养元素 循环的定位研究多集中于湿地植物【32 3 3 j ，对湿地土壤的有机质和n 、p 、k 等主 要元素研究较少【j 钆j 。 国内外对各种外在因素对湿地土壤环境的影响都作了相关研究，主要是关于 湿地土壤中各种主要营养元素的分布及对重金属的沉积作用。熊汉锋1 36 j 等对湖 北梁子湖湿地土壤养分的分布特征进行分析及相关性分析；田昆【37 j 等对剑湖湿 地保护区的土壤特性及其环境影响的研究，分析了剑湖湿地土壤生态环境恶化趋 势，提出剑湖湿地土壤资源可持续利用建议；吕国红，周莉【j 副等通过对芦苇湿 地土壤有机碳和全氮含量的研究，分析有机碳和全氮的垂直分布，得出土壤有机 碳、全n 及c n 随土壤深度的增加呈下降趋势；白红军【3 州等也对霍林河流域湿 地土壤碳氮空间分布特征及生态效应作了研究；缪绅裕、陈桂珠1 4 0 j 也对湿地系 统中土壤氮磷释放的动态变化进行了模拟研究；向万胜、童成立【4 l j 等对土壤中 磷素的分布、形态与有效性及磷素循环作了相应研究。 1 4 高速公路建设对水土环境的影响 1 4 1 对土地资源的影响 公路工程是带状的土工建筑，路基施工改变了原有的自然状态。比如平原上 以填方为主的公路对土地最直接和明显的覆盖在肥沃的土壤上，使其出产功能丧 失。公路工程施工最佳场所需要平坦而稳定的土地，这也是理想的农作区。道路 狭长、线形的特征对土地损失的影响看起来不大，但宽度和长度的乘积所占的面 积是巨大的。土壤是自然环境的重要组成部分，同时也是人类和许多生物活动的 一个基本媒介。在道路、取土坑、搅拌场地与河流周围的许多地方可能发生破坏。 其包括：农民失去土地与粮食；由于湖泊或河流中沉淀的增加使渔民的收入减少； 由于路堤或道路其他结构塌方使行驶在道路上的人受到耽搁而遭受损失。 土壤侵蚀是公路建设所造成的最常见的生态环境影响之一。当自然条件一旦 因公路工程而改变时，土壤侵蚀就会随之开始，这种侵蚀造成植被消失、山体滑 坡、河流淤积、农田污染、土壤贫瘠，在局部地区还会造成气候条件的恶劣化趋 势，严重的还会造成泥石流。公路建设已经成为引发区域水土流失的突出问题。 公路施工期引起的土壤侵蚀的主要因素有：山体开挖造成地表裸露；填筑路堤增 加裸露面；取、弃土场产生裸露面；施工过程中损坏原有地表植被及水保设施； 干扰不良地质增加其不稳定性等引起水土流失。由于公路切割和路堤的出现，边 坡的稳定性受到了影响。边坡的不稳定性不仅会引起道路寿命缩短，维修费用增 加，有时还会造成严重的交通事故。施工后公路边坡的稳定性是一个需要注意的 环境因素，随着公路向深山里延伸，施工难度越来越大，公路护坡出现在大量陡 峭的高边坡，护坡上的土壤大部分是挖方之后的回填土，无植被覆盖，保水性能 及排水性能差，若遇大雨水，边坡上的石、沙、土等随水流一齐冲下，堵塞排水 系统，造成排水不良或水流方向改变，极易导致边坡过渡冲刷及坍塌。 1 4 2 对地表和地下水的影响 公路建设必然会使不透水地面增加，导致渗透到土壤中的雨水量减少，土壤 得不到雨水的滋养，地表植物将受到破坏。同时由于渗透减少，地表径流增大， 使流域内流量增大，集流时间加快，径流时间历时缩短，这些变化会导致洪涝灾 害、土壤侵蚀、渠道改道和河流的淤泥充塞，这些会影响到离公路范围很广的地 区。公路的路基要满足一定的干燥程度，所以公路排水系统和挖掘工作使周围区 域的地下水位下降，而路堤和路面结构又阻止水流进而抬高地下水位。潜在影响 包括植被退化、侵蚀敏感性增加、饮用水和农业用水损失和鱼类与野生生物生活 环境的改变。 某些公路沿线河塘水库密集，沟渠密布，临时施工点及机械所排出大量的废 污水、废油脂以及生活服务区污水随意排放，会使地面水受到严重污染，甚至污 染饮用水源。对于使用沥青路面的公路，雨水下到路面由排水沟或随意排走也会 造成水环境的污染。公路建成后，由于公路阻隔原有水分的循环，影响地表水和 地下水的流通路径，造成某些地方河流、沟渠淤积、积水淹漫农田，而一些地方 河流缺水、干旱。 1 5 我国高速公路现状 时代的飞速发展，也促进了交通运输的风速发展，在一定程度上，交通的发 达水平，已经成为一个国家现代化进程的标志之一。然而，在高速公路建设过程 中，亦不可避免的带来这样或那样的环境问题，所以在我们展望光明前景的同时， 也该静下心来思考，究竟该如何实现高速公路建设与生态环境的真正和谐。 可以说，公路是综合交通体系的重要组成部分，目前其地位和作用不断提升， 成为我国经济发展和社会进步的重要支撑1 4 引。进入8 0 年代，郑弘毅等从宏观层 面探讨了我国公路发展战略【4 列；曹小曙等则以公路为主，分析了交通网络演化 对通达性的影响【4 4 1 ，并探讨了干线公路网络连接的城市通达性。 高速公路产生后，其对环境的种种效应以及危害，引起了很多学者的关注， 但从整体上看，他们的研究也主要是对公路网进行分析，或对其环境影响以及高 速公路缓冲带进行宏观描述，缺乏定量评价指标。 众所周知，与一般公路相比，高速公路具有运量大、速度快、经济性好、安 全性高的特点。因此，世界上的发达国家和地区都将高速公路作为发展公路运输 6 的首选，近年来，我国的高速公路的发展态势迅猛( 图1 1 ) 。 图1 1 我国1 9 9 7 年与2 0 0 4 年的交通里程比较 f i g 1 1c h i n e s et r a f n cm i l e a g ei n19 9 7c o m p a r e dw i t h2 0 0 4 交通的迅猛发展，对环境造成不可忽略的破坏力，而这种破坏也体现在不同 的层次上，针对湿地的现状，如何实现高速公路和湿地的协调，则是新时期我们 实现和谐社会的重要举措。 1 6 研究的目的和意义 近年来，随着我国高速公路建设的飞速发展，高速公路网络纵横、四通八达，不 可避免地会穿越湿地，对路域范围内的湿地生态环境和生态系统产生了很大的干扰和 破坏。在降雨量充沛的南方地区，如江苏、浙江等地，其内水域众多，星罗棋布，这 种影响尤为明显。如在线形选择时遇到较小的水域，可能会直接进行填埋，导致湿地 面积减少；用作地基成分的石灰，会对水域附近的土壤及水质直接造成污染；大量施 工机械车辆穿梭往来，噪音惊扰动物，严重影响其正常活动；道路铺设使用的沥青等 有毒化学物质对水域附近的动植物都会产生不同程度的影响；大量的填挖工程和防护 工程会破坏原始地貌、植被，造成水土流失，也间接地造成了水域的污染。总之，水 是湿地生态系统的本质，一旦水质遭到污染，会引起植被退化、生物多样性降低、土 壤局部沙化、盐渍化、水土流失，生态系统将失去平衡，生态环境会急剧恶化，将直 接造成巨大的经济损失。因此，研究如何对湿地进行生态恢复，尽快恢复物种多样性， 保持营养和水循环，维持植物生境和动物栖息地的质量，改善周边人居环境及生态系 统的健康，建立生物的自维持系统，进而达到促进系统之间的动态平衡和协调发展， 是实现高速公路生态可持续发展的技术关键，具有重要的意义。 为准确掌握公路建设给湿地环境带来的影响程度，制定有效的改善措施，为新建 公路决策及规划、设计、施工提供参考，为项目前期环境评价提供类比及技术资料、 参数等，对高速公路建设项目，对湿地环境影响( 包括环保成功的和失败的项目) 进行 调查研究是很有必要的。调查重点是高速公路沿线湿地水土自然环境的动态变化及规 律，以及高速公路对沿线湿地水土环境的影响程度研究。 7 第二章研究区概况与研究方法 2 1 研究区概况 2 1 1 地理概况 研究区( 淮盐高速公路沿线) 在7 0 0 0 a 前全境尚为浅海，后黄河夺泗袭淮， 携巨量泥沙入海与长江口北移泥沙汇合，历8 0 0 a 的淤涨，最终使全境地势趋于 低平，北、西、东分属黄泛平原、里下河平原和滨海平原，大部分地区海拔2 5 m ，最低仅达o 4 m ，地形属泻湖型洼地，荡泽密布。淮盐高速公路起自淮安马 甸，经车桥、流均，穿越射阳湖荡后，经盐城蒋营、颜单、裴刘、鞍湖，在马沟 南与宁盐靖高速公路交叉，在步凤和龙堤之间接上盐通高速公路，路线全长约 l0 4 k m 。公路于2 0 0 2 年开工建设，计划于2 0 0 6 年建成，工期4 年，正式通车时 间为2 0 0 6 年l2 月，公路穿越的射阳湖荡湿地处于里下河，北部主要排水入海的 射阳河上游。目前，射阳湖荡区滩面高程在1 0 m 以上汛期集水，平时露滩，荡 区面积在3 0 k m 2 左右【4 川。 2 1 2 气候条件 研究区属暖温带鲁淮季风气候向亚热带季风气候过渡带，兼有南北气候特 征，四季分明，年平均气温在13 6 1 4 7 之间。年无霜期2 4 0 d 左右，每年七 至九月份为雨季，雨量充沛，年平均降水量约9 4 0 m m ，年平均日照时数2 13 0 2 4 3 0 h ，气候条件优越。最低气温多出现在1 2 月下旬至2 月中旬，最高气温多出 现在7 月中旬至8 月中旬，6 月中旬至7 月上旬正直雨季，最高气温一般不高。 2 1 3 土壤条件 该地处于黄淮平原和江淮冲积平原，土壤主要为水稻土类、潮土类、砂礓黑 土类、黄棕壤土类、基性岩土类、石灰岩土类。有机质含量低，一般不足0 2 ， p h 值7 8 之间。局部地表为壤土和粘性土，土质均一，硬塑至半坚硬状，中性 偏碱；地下水位较高，一般1 1 5 m 。 2 1 4 生物资源 淮盐高速公路所经地区植被情况各异，依土壤条件、地形地貌、海拔高度、 环境状况等有所不同，沿线自然资源丰富，湖海风光别具特色，滩涂湿地密布， 拥有丹顶鹤、麇鹿等国家自然保护区。这里水天相接，草木茂盛，鹤舞鹿鸣，一 派原始生态风光，有几百种国家保护动物和近千种动植物栖息生长。滩涂湿地保 护区拥有的河、海、滩、岛、泉、林、沙洲等自然资源，其丰度和密度俱佳，生 物资源呈多样化。植物资源主要以水杉、杉木、芦苇、白茅、罗布麻、水飞蓟、 大米草等，乔木主要有银杏、樱花、雪松、香樟、紫薇、紫叶李、蜀桧等；灌木 8 主要有金边黄杨、海桐、紫叶小檗、木芙蓉、美人蕉等；草本有白三叶、香根草、 狗牙根等；水生植物主要有菱角、睡莲、荷花、芦苇等。动物资源有对虾、梭子 蟹、文蛤、鳗鱼以及丹顶鹤、黑嘴鸥等。独特的自然地理特色，已成为生物繁衍 和栖息的天然良好场所。 2 2 研究方法 2 2 1 样品采集方法 根据淮盐高速其本身建设的标段，再根据当地的实际情况，本文选择淮盐高 速公路盐城东枢