城市軌道交通對生態環境的影響

摘　要: 城市交通是城市生態環境的重要組成部分。它承擔著該環境物質、能量、信息的轉運傳輸功能,維系著城市生產與消費的平穩運行。然而,城市交通的發展在促進并改善城市社會環境與經濟環境的同時,也給城市生態環境和自然環境帶來不利影響。城市機動車和交通量的迅猛增加占用并消耗了大量的自然資源,比如土地和能源。同時,也對城市區域的大氣環境、聲環境、城市氣候及溫室氣體產生明顯的影響。為避免城市發展引起的生態環境日益惡化的趨勢,研究設計科學合理的城市綠色交通網已成為當今城市可持續發展、改善城市生態環境的基礎性工作之一。研究分析證明,城市軌道交通系統將明顯改善城市交通擁堵、大大緩解對城市生態環境的影響。因此,隨著人們環保意識的提高,城市軌道交通以其高效率、低消耗、低污染以及舒適、安全、快捷的特性逐漸成為現代化大都市的公交骨干系統。城市軌道交通的發展將為生態環境的改善、城市的可持續發展和建設21 世紀生態化城市作出積極的貢獻。
關鍵詞: 城市軌道交通; 生態環境; 影響　　
1 　前　　言
　　隨著國民經濟的快速增長,人流、物流、信息流以前所未有的密度涌向大城市并向周邊輻射,使中國的城市化水平迅速提高,帶動了城市交通需求的高速增長。
當前, 中國許多大城市機動車擁有量以高于10 % 的速度增加[ 1 ] ,交通擁堵和機動車尾氣對生態環境的影響日趨嚴重。因此,科學深入地研究分析城市交通現狀以及其對生態環境的影響,優選架構科學、合理的城市綠色交通體系,引導提高人們出行的綠色交通消費觀念,是根治大城市交通擁堵、改善城市交通對生態環境的影響這一現代“城市病”的最佳方案。本文以北京、上海等大城市為例,就城市軌道交通對生態環境的影響做簡要分析。
2 　生態環境
　　生態環境是包括人類在內的一切生命賴以生存的自然環境,是地球村可持續發展的基礎。
2.1 　生態環境地球上的生命群落由于其物種的物候、時空分布及適應習性的不同,在地球生物圈某一地域形成了各具特性的自然生態系統。自然生態系統連同其所處地域、時空統稱生態環境。
2.2.1 　自然生態系統
生態系統可分為自然生態系統和人工生態系統。未被人類干擾的海洋、森林、草原、濕地、荒漠等生態環境為自然生態環境。自然生態環境是相對的“ 自給自足”的生態環境。該環境中不同的原生物種種群分工有序、和諧相處、相互制約以實現系統的長期生存與發展。
2.2.2 　人工生態環境
人工生態環境是以人類為優勢種群,并按照人類自己的意志對某一選定地域進行改造以大幅度提高其生產力和消費水平的生態環境。該環境生產與消費平衡的維持需要相關的其它生態系統大量的物質資源、信息資源的投入,它的運行處于超負荷狀態。因此,人工生態環境的穩定性與自我調控能力低于自然生態環境,它的平衡與穩定是脆弱的。
2.2.3 　城市生態環境
城市生態環境是由城市城區及其郊區的自然生態系統、經濟生態系統和社會生態系統三部分構成[2 ] 。
(1) 自然生態系統是人類生存的基本物質環境;
(2) 經濟生態系統是城市生態環境中生產力的主要體現;
(3) 社會生態系統體現了城市生態系統中消費層面。

3 　城市軌道交通概況
　　城市軌道交通是一種存在已久的公共交通方式。近幾十年來,在我國曾一度受到冷落。實踐證明,在高新技術迅速發展、人們環保意識迅速提高的今天,城市軌道交通以全新的面貌成為都市交通圈中公共交通骨干系統,是促進城市可持續發展的21 世紀的“綠色交通”系統。
3.1 　城市軌道交通系統
城市軌道交通系統由城市(郊區) 鐵路、地下鐵路、輕軌鐵路組成。其中輕軌鐵路又含多種類型:輕軌電車、自動導軌電車、單軌電車、磁懸浮列車等。
3.2 城市軌道交通特點
城市軌道交通主要承擔城市公交客運功能。其特點見表1 。
表1 　城市軌道交通特點

3.3 　城市軌道交通適用范圍
城市(郊區) 鐵路適宜長距離、大運量運輸, 可做為聯系城市中心區、邊緣集團和衛星城的客運交通走廊; 地鐵適宜城市中心區運行, 并可延伸到市區的邊緣集團; 輕軌交通因運量較小, 造價較低, 可配合地鐵、城市(郊區) 鐵路共同組成都市交通圈的軌道交通網。

4 　城市軌道交通對生態環境的影響
　　目前, 北京市常住人口1100 萬余人, 流動人口超過200 萬。城市交通圈內出行人次為8216 億人次, 公交客運量達37.2 億人次。機動車保有量超過150 萬輛。人均道路面積1997 年為5.8 m2, 比全國平均水平低28.2 %[4 ] 。機動車交通擁堵以及其對生態環境的影響嚴重制約著北京市的經濟發展。因此, 科學、合理的發展城市交通已成為改善城市生態環境、保證城市可持續發展的當務之急。
4.1 　城市軌道交通對城市自然生態系統的影響
4.1.1 　城市軌道交通系統可節約大量的土地資源
據報道, 全歐鐵路用地占歐洲總面積的0.03 % ; 而公路用地卻占到1.3 % , 為鐵路用地的43.3 倍[5 ] 。西歐高速鐵路用地只相當于同等運量的公路用地量的40 %[6 ] 。由于城市軌道交通與高速鐵路相比速度低、編組小、防護距離小, 用地率小于高速鐵路。根據規劃, 北京市將建設13 條主線和2 條支線總延長為408 Km 的城市軌道交通系統[1 ] 。其占用土地資源情況見表2 。
表2 　城市公交系統占用土地一覽表

　　由上表知, 若考慮北京城市軌道交通一半走行于地下, 一半走行于地面, 則規劃實施后可節約土地資源9.8 km2 ～17.9 km2 。對于北京市規劃區面積為1 040 km2 、規劃路網占地超過1.5 km2 、且寸土寸金的市區來說, 這筆土地資源無疑是一筆巨大的財富。而北京市最近啟動的中央商務區規劃面積尚不足4 km2 。若不建軌道交通而改用公路交通承擔公交運輸時, 公路占用土地資源之多是北京市城區改造難以承受的。
4.1.2 　城市軌道交通可節約大量的能源
以2020 年我國國民經濟發展預測值估算, 鐵路運量每增加1 個百分點, 將少占用333.4 km2 的土地資源, 同時減少能耗2Mt 標準煤[7 ] 。據東日本鐵路公司統計, 該公司完成了客運總量的30 % , 卻只消耗了總能耗的7 %[8 ] 。鐵路與其它交通系統的綜合能耗比為1∶5.7 。
　　截止1998 年底, 北京地鐵正式運營線路41.6 km , 年運量為5.85 億人次; 運營地鐵長度僅為北京市區公交線路延長的1.3 % , 卻完成了公交客運量的15 %[3 ] 。

　　圖1 為幾種主要交通工具的單位能源消耗示意圖[9 ] 。鐵路交通的單位能源消耗量相當于公共汽車單位能耗的57.8 % , 節約能源42.2 % 。城市軌道交通由于車體輕、路況好, 單位能耗要低于一般鐵路。按一般鐵路能耗計, 由圖1 可知, 城市軌道交通單位能耗比公共汽車節約能耗79 千卡, 比私用汽車節約509 千卡。據此可算出, 2000 年北京市因地鐵完成城市公交客運量的15 % (5.58 億人次), 可節約燃料油17.63 萬t , 以現價計折合人民幣5 億元左右。

注: 單位能源消耗= 各交通工具消耗的能源(千卡)/ 各交通工具運送的數量(人·km , t·km) 圖1 　幾種主要交通工具的單位能源消耗
4.1.3 　城市軌道交通緩解了城區大氣環境質量的惡化
由于城市軌道交通系統是電力牽引, 因此, 可以在城市城區實現大氣污染物的零排放, 有利于城區大氣環境質量的改善。雖然軌道交通在城區實現了零排放, 但為城區軌道交通提供電力及發電燃料的相關區域卻承受著為城市供電帶來的環境污染和生態資源的破壞所產生的后果。但由于上述地區一般位于郊區或邊遠地區, 環境容量一般較大, 自凈能力較強, 只要治理防護措施到位, 可大大降低對自然生態環境的影響。而且, 軌道交通單位能耗僅相當于城市公路公交的57.8 % , 因此發電站所排放的大氣污染物也明顯減少。經調查測試, 我國大城市汽車尾氣污染物排放是城市大氣環境的主要污染源。以上海為例, 1997 年上海汽車保有量為53.8 萬輛, 汽車排放的大氣污染物排放量見表4[10 ] 。
經監測分析, 1995 年北京市城區機動車CO 和NOx 排放量占全市各污染源排放總量的比例(即排放分擔率) 分別為63 % 和50 %[4 ] 。而1996 年, 上海機動車尾氣CO 、NOx 、NMHC 占市中心區排污分擔率分別為86 % 、56 % 和96 %[4 ] 。機動車尾氣污染已成為我國大城市大氣污染的主要因素。城市軌道交通可緩解因公路交通產生的大氣環境污染。
4.1.4 　城市軌道交通對市區聲環境的影響
城市交通噪聲是市區聲環境的主要污染源。據調查, 大城市交通高峰地帶噪聲明顯超過70 dB , 有些地帶甚至超過80 dB[11 ] 。交通噪聲已明顯干擾了部分居民的工作與生活。由于軌道交通的特點(市中心區在地下、運行速度適中、車流密度低、晝間運行夜間停運等), 該系統的運行噪聲(Leq) 比公路交通干道噪聲低5 dB～10 dB 左右。城市軌道交通的高架區段通過噪聲敏感區時一般均設聲屏障。因此, 軌道交通對城區聲環境的影響明顯低于公路干道交通。
圖2 　不同交通工具排放的相對單位運輸數量的CO2

4.1.5 　城市軌道交通的實施減少了水土流失、涵養補給了城市地下水資源城市軌道交通地面段路基具有良好的滲水性。排一定寬度的綠化帶。若把建設軌道交通系統而節約的土地用于綠化可明顯改善城區生態環境與小氣候。

4.1.6 　軌道交通減輕了視覺光污染
城市軌道交通軌道路基及兩側綠化帶的光漫反射, 減輕駕駛員和乘客乘座公共汽車而由公路路面光反射產生的強烈的視覺光污染, 改善了工作條件和出行質量。
4.1.6　城市軌道交通產生新的環境影響 電磁環境影響
由于城市軌道交通是電力牽引, 因此, 該系統在運行時會產生電磁脈沖干擾, 對線路兩側一定范圍內的電磁敏感設施和居民電視的收看產生一定影響。
經研究測試分析, 電氣化鐵道對線路兩側20 m 以外的電視收看基本無影響, 可以保證正常收看。沿線的電磁敏感設施在勘測設計階段將按國家有關法規、標準進行防護處理而不會受到影響。
城市軌道交通由于電壓等級低(為1.5 千伏, 而電氣化鐵道為27.5 千伏) 、電流強度小, 產生的電磁干擾信號低于電氣化鐵道。所以, 只要按有關法規對工程進行環境影響評價并實施有效的防護治理措施, 城市軌道交通將不會對線路兩側的電磁環境產生明顯影響。
4.2 　城市軌道交通對城市經濟生態系統的影響
4.2.1 　軌道交通快速準時提高了出行效率
城市軌道交通系統快速、高效、準時, 可以大大節約人們外出旅行的時間。根據北京市乘座公交車出行平均距離5 km 計算, 單程出行可節約12.5 min～20 min 的旅行時間。若設定乘座地鐵的乘客有50 %為上班族, 以232 個有效工作日計算, 則2000 年, 北京市因乘坐軌道交通而節約的有效工時為0198 億小時, 按人時效益9.36 元計, 全年北京市上班族因乘地鐵節約出行時間而產生的經濟效益約為91.7 億元。
4.2.2 　城市軌道交通的發展可拉動當地的經濟發展
城市軌道交通系統的建設可促進沿線周邊地區的房地產、物業開發, 促進經濟發展。交通干線兩側環境質量的好壞, 也直接影響著經濟的發展。據研究分析, 交通噪聲每升高1 dB , 周邊的土地價格就會下降0.08 %～ 1.26 % , 平均為0.9 %左右。反之, 則升值0.9 %[13 ] 。因此, 城市由于軌道交通的建設所產生的聲環境改善無疑會產生巨大的環境、經濟效益。
由于周邊地區經濟的發展, 也直接、間接地創造了新的就業機會。研究表明, 鐵路建設每投資10 億人民幣, 每年可創造2 500 個就業機會, 這其中還不包括因這2 500 人購買消費而連帶產生的就業機會[16] 。
4.3 　城市軌道交通對城市社會生態系統的影響
4.3.1 　改善了人們的出行質量
城市軌道交通壓縮了時空距離, 減少了出行時間, 提高了人們的出行質量和生活質量。
4.3.2 　加強了交流提高了精神生活質量
軌道交通密切了人際間的交往, 加強了人與人之間、信息流以及文化藝術的交流, 因而有助于提高人們的精神生活水平。軌道交通系統將促使城市圈科學合理地向周邊擴散延伸, 因而也有助于人們融入自然、享受自然。
4.3.3 　軌道交通系統具有較高的安全性能
據報導, 鐵路運輸是最安全的運輸方式。以10 億人km 統計, 航空傷亡人數為0.26 , 鐵路為0.18 , 公路為16 ; 在貨運中, 鐵路事故率和傷亡人數僅為公路的1/ 38[6 ] 。而城市軌道交通因其部分走行于地下, 部分高架, 地面部分也采取了有效的安全防護措施。因此, 它的安全性能更高。而城市居民的出行經驗和感受也表明了城市軌道交通的安全、準時和舒適性。隨著軌道交通的建設, 將吸引越來越多的私家車主和騎車人改乘軌道交通工具上下班。屆時, 城市交通環境將會得到更好的改觀。
4.4 　城市軌道交通對相關地域生態環境的影響
(1) 由于以能源產地生態環境影響和惡化為代價致使城市軌道交通系統產生經濟、社會、環境效益而被人們視為“綠色交通”方式時, 受益城市應從其節約的自然資源成本和利潤中提出一定額度的生態環境補償費, 用做相關區域的資源開發和生態環境防護治理費用, 以保證大環境的正常運行。實現共同繁榮、共同可持續發展的目的。
(2) 科學規劃、合理設計使軌道交通系統發揮較好的社會經濟和生態環境效益在規劃設計城市軌道交通系統時, 不僅要研究都市交通圈內人流、物流、信息流的流量、流向和節點分布, 研究軌道交通系統與公路交通網的科學、有機地配合, 以取長補短; 還要研究分析相關地域自然生態、經濟生態、社會生態系統的特點與關系;
參考文獻
1“面向2049 年北京的城市發展”論文集.北京市科協、北京鐵道學會、鐵道部科學研究院.2000:17～32.
2 　張　炯. 生態城市 自然與社會相協調的生態系統. 中國環境管理, 1999 (5) : 10～11.
3 　蔡慶華. 中國鐵路技術創新工程. 北京: 中國鐵道出版社, 2000 : 258～264.
4 　“城市軌道交通環境”論文集. 中國環境與交通國際合作委員會. 1999 : 1～10.
5 　李業進摘譯. 鐵路的環保優勢及法國國營鐵路的環境措施. 中國鐵路, 1998 (8) : 21.
6 　西歐四國高速鐵路考察團. 西歐四國高速鐵路考察報告. 中國鐵路, 1998 (6) : 38～46.
7 　李伯溪. 鐵路提高速度是中國經濟發展和人民生活質量提高的需要. 中國鐵路,1999 (10):14～18.
8 　鄭　陵譯. 東日本鐵路公司的環保措施. 中國鐵路, 1998 , (6) : 46～49.
9 　日中鐵道友好推進促進協議會. 日本城市軌道交通系統. 199918 , 東京.
10 　劉昶, 徐謂芳, 王書惠等. 上海市交通與機動車排氣污染調查. 上海環境科學, 1999,18(2):554～557.
11 　張鵬飛, 姚成. 高速公路與城市道路沿線交通噪聲對環境的污染分析. 城市環境與城市生態, 1999 , 26 (3): 29～31. 　
12 　張平. 城市區域光熱資源特征. 城市環境與城市生態, 1999 , 12 (1) : 40～43. 　
13 　陳長虹, 鮑仙華. 全球能源消耗與CO2 排放量. 上海環境科學, 1999 , 18 (2) : 62～64. 　
14 　曹志平. 全球溫室氣體排放概況. 生態學雜志, 1998 , 17 (1) : 73～74. 　
15 　管東生, 陳玉娟, 黃芬芳. 廣州城市綠地系統碳的貯存、分布及其在碳氧平衡中的作用. 中國環境科學, 1998 , 18 (5) : 437～411. 　
16 　Francois BRESSY. 法國TGV 列車的社會經濟效益. 中國鐵路, 1998 , (10) : 7～13.