上海外高橋灌區生態環境質量評價與對策研究

城市生態環境規劃是在生態原則的指導下，將城市生態和環境研究的技術方法與城市規劃的技術方法相結合，對城市生態系統的生態發展和生態環境建設提出合理的規劃、建設和管理對策。確保不同建設項目的合理配置，控制環境污染，有效控制人與自然、人與環境的關系，實現正確管理人與自然、人與環境關系的目標。近幾十年來,隨著世界范圍內城市化進程不斷加速、包括環境、資源、能源、人口和糧食在內的生態危機加劇,激起了人們研究城市生態的興趣,城市生態環境規劃的概念得到了進一步明確,并成為世界上城市研究的熱點。聯合國人與生物圈計劃(MAB,1984)第57集報告指出:“生態城(鄉)規劃就是要從自然生態與社會心理兩方面去創造一種能充分融合技術和自然的人類活動的最優環境,誘發人的創造精神和生產力,提供高的物質和文化生活水平”。因此,城市生態環境規劃不同于傳統的環境規劃和經濟規劃,它是聯系城市總體規劃和環境規劃及社會經濟規劃的橋梁,其科學內涵強調規劃的能動性、協調性、整體性和層次性,倡導系統開放、社會文明、經濟高效、環境潔凈和人與自然關系的和諧。外高橋保稅區位于上海浦東東北端(圖1),距市中心20km,總面積為10km2,具有地理位置優越、交通條件便捷的特點,為我國目前政策最為優惠,開放度大、吸引投資最多的自由貿易區。經過近10a的開發建設,外高橋保稅區已初具規模,由港區、倉儲區、加工區、金融貿易管理區、生活區等組成。迄今已開發完成6km2,吸引投資30多億美元。具備了進一步發展的有利條件。為避免外高橋保稅區在開發建設過程中帶來的生態環境問題,促進其綜合功能的深化完善與可持續發展,本文應用環境監測、遙感分析和GIS等方法研究了生態環境規劃的措施與對策,以期為優化保稅區生態系統結構、完善其功能、促進其經濟與環境效益協調發展提供科學依據。本文的工作程序如圖2所示。1上海外高橋區生態環境質量評價與預測1.1模式1:外來氣象總體處于清潔水平在保稅區各功能區內設置監測點,共設置8個大氣監測點與對照點,進行春夏秋冬四季測定,監測期間共取得SO2有效數據346個,NOx有效數據253個,TSP有效數據185個,CO有效數據391個,BaP有效數據共有8個,非甲烷烴有效數據18個。采用環境空氣質量二級標準(GB3095-1996)和姚志麒綜合指數對保稅區內大氣環境質量進行了評價(表1)。結果表明,保稅區內各功能區的大氣環境質量處于清潔水平的有5個區,分別為B、D、F、G和H區,占62.5%;處于局部輕度污染水平的有3個區,分別為A、C和E區,占37.5%。區內大氣環境質量總體處于清潔水平。表1大氣環境質量評價結果(I綜合值)采用日本常用的計算大氣環境容量的方法,主要考慮大氣環境目標值、氣象條件、區域范圍等,設風速為μ,垂直于風向的區域尺度為B,逆溫層高度為H,污染物的環境質量目標值為C0,則污染物的環境容量為:Q=C0×μ×H×BQ=C0×μ×Η×B經計算得出,上海外高橋保稅區的SO2、NOx、TSP、CO的大氣環境容量分別為5864.9、4887.4、29324.7、390995.9t/a,目前,區內SO2、NOx、TSP、CO各污染物年排放量依次為1270.7、1661.7、10654.6、266952.5t/a,分別占大氣環境容量的21.67%、34.00%、36.33%、68.28%,說明該區大氣容量尚有較大空間。1.2評價和預測水環境的質量狀況1.2.1水質主要指標和水質、污染、清潔在各水域功能區設置監測點,港區選取3個,每個樣點分別取0.5m、7m兩個深度的樣品,高橋港運河分3個段面選取樣品,按《地面水環境質量標準(GB3838-88)》分別于枯水期、豐水期進行水質監測分析,監測指標包括水溫、pH、DO、CODcr、BOD5、NH3-N和SS共7項指標。監測結果表明,港區水體中SS平均值偏高,超過地面V類水標準2.24倍,BOD5和CODCr多數處于V類水平。高橋港水體BOD5和CODCr平均值明顯高于港區水體。采用模糊數學法進行水質評價的結果表明,港區監測水體各項指標權重值由大到小排列次序為∶SS>CODCr>DO>BOD5>NH3-N,水體以懸浮固體物污染為主,其次是有機污染;高橋港監測水體各項指標權重值由大到小依次為∶CODCr>DO>BOD5>SS>NH3-N,水體以有機污染為主;港區、高橋港水質均屬V類水。1.2.2水體中bod5和do的分布選取Streeter-Phelps模型(S-P模型)對區內高橋港段2000年水質進行預測,得出區內高橋港段0.5、1.0、1.5km處水體中BOD5濃度分別為2.99、2.98、2.98mg/L;DO濃度分別為6.11、6.21、6.32mg/L。由此可以看出BOD5和DO在高橋港中的分布特點,即上游水體中BOD5濃度較下游水體高,DO濃度較下游水體低。水環境容量預測結果表明,保稅區內高橋港段水體中BOD5容量為5.832t/d,CODCr容量為58.32t/d,DO容量為11.66t/d。目前水體中BOD5、CODCr、DO每天排放量分別為7.368、73.09、8.61t/d,各項污染物均已超過水體環境容量預測值。1.3環境噪聲監測結果噪聲監測采用《城市區域環境噪聲測量方法》(GB/T14623-93)、《城市區域環境噪聲標準》(GB3096-93)等進行,采用《城市區域環境噪聲標準》為評價標準。監測結果表明,保稅區內晝間環境噪聲平均等效聲級為61.0dB(A),超標率為37.5%;夜間環境噪聲平均等效聲級為55.6dB(A),超標率為66.7%。區內環境噪聲超標的主要原因是由于部分小區正在進行建筑施工。交通噪聲污染情況采用交通噪聲污染指數PNI評價,保稅區交通噪聲污染指數為:PNI(晝間)=1.10,PNI(夜間)=1.25。據PNI等級劃分可知,影響保稅區聲環境的楊高路晝間、夜間交通噪聲污染均為E級水平。1.4土樣指標分析在保稅區內7個小區(除A區為混凝土地表外)采集土壤樣品,每個小區內隨機取數個0～20cm深的土樣,然后采用4分法分選土樣進行分析測試。測定銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、汞(Hg)、砷(As)等7個指標,銅、鉛、鋅、鎘、鉻采用原子吸收法測定,汞采用測汞儀測定,砷采用分光光度法測定。土壤環境質量監測結果表明,各功能區土壤中鉻的含量略超過標準值,其它各項指標均未超標,各功能區土壤環境質量基本未受污染。1.5綠地系統的布局特點近年來隨著外高橋保稅區的不斷發展,綠地建設水平也得到相應提高,綠地指標總體上呈逐年上升趨勢,但各功能小區的綠地增長速度不一。據統計,1996年4月時,保稅區綠地面積為88766m2,綠地率13.8%,人均綠地面積22.1m2,人均公共綠地面積1.7m2;綠地的增加主要表現在專用綠地、交通綠地以及居住區綠地上,公共綠地面積則增加緩慢(表2)。從群落層次、樹種比例的協調性上看,保稅區現有綠地系統在楊高北路、同高路、東徐路等主干道上對群落層次和樹種比例的處理較好,適當考慮了喬灌草的結合和鄉土植物的選配,并采用了孤植、對植、叢植、綠籬等多種綠化方法。區內一些大型企業也較重視專用綠地的建設,據對14家企業綠化的樣地調查表明,共種植物29020株,其中喬木4218株,花灌木11525株,綠籬6384株,鋪設草皮30893m2。但在一些新建道路上,樹種和層次較單一,季相色彩上無大的變化,綠地建設還存在以草皮為主的情況。從布局上看,保稅區現有綠地系統的布局與功能分區的關系較為密切。A區全部為港務公司管轄,內部綠地基本上屬港區專用綠地;B區為倉儲用地,其綠地系統中專用綠地、交通綠地的比例較為均衡;C區為貿易區,進出辦公人員多,又因臨界浜河,公共綠地所占的比重較大;加工區集中了保稅區80%以上的工廠企業,但多數單位綠地建設只是沿路鋪設草皮,綠化水平與質量都有待提高;E區綠地類型以居住區綠地為主;F區和G區開發得較晚,但對綠化建設卻很重視,綠地面積分別占保稅區總綠地面積的21.3%和18.0%。從對自然條件的利用狀況和綠地的點線面結合上看,保稅區瀕江臨海,外環運河和界浜河分別環繞和橫穿保稅區,為綠地系統的建設提供了較好的自然條件。界浜河1#～2#橋、2#～3#橋之間的濱水游憩帶較好地利用了界浜河西岸的自然條件。保稅區現有面狀綠地包括F區F2地塊綠地、G區F4地塊綠地等;線狀綠地主要包括道路綠地、界浜河兩岸濱水游憩帶等;點狀綠地包括區內各工廠企業內部綠地、居住區中心花園、宅前屋后綠地等。由于保稅區面狀綠地數量少、面積小且分布不均,線狀綠地不夠連續,點線面未能很好地結合形成一個完整的綠地網絡系統。從生態功能上看,由于外高橋保稅區現有綠地系統尚不夠完善,生物多樣性不高,植物中抗污、吸污樹種的比例較低,因此其生態與環保功能、調節小氣候的功能尚十分有限。1.6外高橋東南角土地利用結構調查評價外高橋保稅區自開發建設以來,土地利用的變化很大,給環境也帶來一定影響,本文應用航空遙感技術對整個保稅區進行了土地利用調查分析,并對建筑密度與建筑容積率的分布規律進行了研究。主要信息源為1993年12月1:1萬和1994年10月1:6萬的彩紅外航片,采用建設部制定的土地利用分類系統(GBJ137-90),評價、劃分至中類,完成了外高橋保稅區及其附近地區的近18km2的1∶1萬土地利用現狀遙感影像解譯圖、1:1萬建筑密度分布解譯圖、1:1萬建筑容積率分布解譯圖;在此基礎上,通過量測獲得了整個保稅區內土地利用分類面積和各地塊建筑密度和建筑容積率。土地利用結構的遙感分析表明,區內水域與其他用地占整個區域的比例最大,為52.06%,其次為待建用地,占22.72%,道路用地占10.84%,工業用地,占3.87%,而綠地僅占2.2%。一期、二期開發區的待建用地比例最大,為37.13%,其次為水域與其他用地,占32.57%;道路用地占12.72%,工業用地占3.14%,倉儲用地占2.15%,而綠地僅占2.67%;由于建筑密度偏大,建筑工地集中,所帶來的TSP污染問題較突出,在環保工作中應予以高度重視。2上海外高橋區生態環境規劃措施和對策2.1外高橋開發區生態目標體系2.1.1外高橋東南角的自由貿易區建設在搞好土地開發、發展外向型經濟的同時,保持良好的生態環境,按照“2005年完善框架,2010年與國際接軌、2020年擠進世界先進行列”的總體要求,把外高橋保稅區建設成為布局合理、基礎設施完善、生產工藝清潔、綠樹成蔭、生態環境質量一流的自由貿易區。2.1.23生態目標的實施和建設近期,2005年;中期,2010年;遠期,2020年。2.1.3經濟環境總體規劃外高橋保稅區生態建設目標體系的建立,主要考慮到土地開發、經濟發展、科技進步、國家政策的宏觀導向和公眾環境意識的提高等因素,在環境監測、評價和規劃資料分析的基礎上,選擇人口規模、綠化水平、大氣環境質量、水環境質量、噪聲控制以及固體廢棄物處理處置六大方面共23項參數作為保稅區生態建設的目標體系(表3)。2.2環境保護計劃2.2.1聯片集中供熱對區外污染源應由市、區有關部門協調,加強對區外主要污染源的控制,削減超標項目的排放量,加強環境管理和監督。區內應實行聯片集中供熱制,提高能源利用率和消煙除塵效果,以消滅對近地面污染特別嚴重的中小煙源污染。在集中供熱的基礎上,對集中供熱站和剩余的中小鍋爐實施燃料轉換,由燃煤轉向燃油,最終全部采用清潔能源,有條件的小區可適當采用燃氣和電氣化技術,對民用能源全部實施煤氣化。對各種工藝廢氣的污染也要實施控制,推廣無鉛汽油,確保良好的大氣環境質量。2.2.2高橋港河道整治嚴格執行水環境規劃目標,做好污水截流外排和配套項目;建立環境影響評價報告書制度,對引進項目嚴格把關,按三同時原則進行施工和投產;提倡和推廣從污水中回收有用物質、綜合利用、化害為利。為恢復高橋港河道水生態系統的基本功能,應在區內高橋港兩岸進行植樹造林,種草養花,營造護河林,防止水土流失,減少河道泥沙淤積,逐步將該河道建成保稅區的觀光河道;同時加強河道兩岸污染源治理,嚴禁向河道內排放工業廢水和生活污水,減輕河道污染負荷,逐步恢復其良好水質和功能;定期疏通河道泥沙,截彎取直,利用水利設施調配水流引清沖淤。將港區水域劃為重點環境保護區域,禁止在附近設置排污量大、能耗大、耗水量大的工廠,對入港船只排污加強管理,杜絕一切污染源,同時適時進行港口清淤工作。近期主要應做好水體有機污染的防治工作。2.3噪聲設備建設在區內主要干道增設機非隔離設施,完善交通信號標識、改善路況;實行功能分區不同標準,首先落實區內超標單位治理以及調整搬遷;組織研究開發低噪聲施工工藝和設備,近期重點為打樁與氣動機械設備,并在區內施工推廣使用低噪聲設備。在楊高路經過保稅區生活住宅區等敏感段以及交通噪聲嚴重地段建造防噪屏,建造20～30m寬的防護林,林帶應以喬木、灌木和草地相結合,形成一個連續、密集的隔聲帶,削減聲能;各功能區內應將施工現場的固定噪聲聲源,如加工車間、攪拌機(車)、料場等相對集中,以縮小噪聲干擾范圍,并充分利用地形、地物等自然條件,選擇環境要求低的位置安放強噪聲設備,以減小噪聲對周圍敏感區的影響;施工車輛,特別是重型運載車輛的運行路線,應盡量避開噪聲敏感區域;在保稅區的總體規劃設計上合理布局,將主要噪聲源車間或裝置遠離要求安靜的車間、住宅區、實驗室和辦公樓、學校等;加強對強噪聲源及安靜區附近噪聲源的管理,禁止或限制強噪聲車輛進入安靜區。2.4植物群落結構空間布局及原則由于外高橋保稅區的地形呈長條狀、南北兩端呈放射狀向外延伸,因此綠地系統的基本骨架規劃設計成“