铁路交通是环境中重金属污染物的重要排放源之一,近年来铁路交通导致的重金属污染问题日益受到学者的关注。我国铁路交通发展迅速,因此需要科学研究与分析铁路运行对环境的影响,尤其是对土壤中重金属的影响,为铁路建设的发展决策提供有力的科学依据。日本的铁路建设属于世界先进水平。目前日本已经建成了总里程超过20000km,覆盖城市内部以及城市之间的相当成熟的铁路运输体系。悠久的运营历史和高密度的线路分布使得日本铁路适合作为研究铁路源重金属污染的对象,对我国铁路交通的发展有重要的参考价值。本论文运用系统科学理论与方法,选取日本6条铁路线——室兰本线、八高线、水郡线、越后线、总武本线和中央本线作为研究对象,采集沿线土壤样品,部分线路采集道路粉尘样品进行对比。对19种重金属(V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Sr、Rb、Se、Mo、Cd、Sn、Ba、Pb、Bi)以及 5 种其他金属元素(Li、Na、Mg、Al、K)进行了总量及不同形态的含量分析,探索了铁路沿线土壤中重金属含量的分布特征和影响因素,并借助人工神经网络法建立铁路沿线土壤重金属含量预测模型。采用相关系数法,主成分分析法,聚类分析法,Pb稳定同位素法和克里金插值图解分析法对铁路沿线土壤中重金属进行了判源分析。通过富集因子分析、综合污染指数分析、地积累指数分析、潜在生态危害分析和健康风险评价,从污染程度、对生态影响、对人体健康影响3个方面对铁路沿线土壤样品中重金属进行评价。本论文获得如下结论:1、铁路沿线土壤中Cu、Pb等重金属含量超过日本土壤背景值。在6条线路沿线的土壤样品中,Cu和Pb含量超过了日本背景值,2种元素的变异系数都很大,Cu的变异系数从16.0%到175%,Pb的变异系数从18.3%到275%,表明这2种元素在铁路沿线土壤中的含量受到人为因素影响较大。除这2种元素外,各条线路沿线土壤中分别存在其他元素含量超过背景值。含量分析结果表明铁路沿线土壤中重金属含量不同程度超过土壤背景值,且与人为因素有一定关系。分步提取实验结果表明不同类型铁路沿线土壤中某些重金属的生物吸收性不同,铁路沿线土壤中大部分重金属生物吸收性较差,元素主要以残留态的形态存在于土壤中。2、富集因子分析表明,在每条线路沿线土壤中,重金属都存在污染。其污染程度随着采样点与铁路距离的增加而减轻,较为严重的污染多发生在距离铁路20m范围内。Zn在所有采样点都达到了中度污染水平,污染情况最为严重;其次是Cu,在室兰本线、八高线、和总武本线所有采样点的EF值≤2,达到污染水平。在水郡线和总武本线沿线,Pb在所有采样点得EF值≥2。表明铁路沿线土壤中存在重金属污染,其中Cu、Zn和Pb的污染程度较为严重。3、不同铁路沿线土壤中重金属分布存在差异,水郡线和八高线的沿线土壤中,元素的分布总体较为均匀。在其他线路的样品中,均有部分元素的含量与采样点与铁路的距离呈显著负相关。列车频次、机车动力类型、是否存在货运列车、土壤pH值、风向等因素都对铁路沿线土壤中重金属的分布产生影响。4、铁路沿线土壤重金属的BP神经网络预测模型除Cd外训练精度均较好。Cu、Zn、Mn、Cd、Sn和Pb的预测模型模拟精度较高,说明这几种元素含量与铁路运行的相关性较高。5、判源分析结果表明,土壤中Cu、Zn、Sn和Pb主要来源于铁路运行,同时也受到公路机动车运行的影响。其中相关分析结果表明,柴油机车铁路沿线和电力机车铁路沿线土壤样品中重金属的相关性不同。柴油机车铁路线中,室兰本线和水郡线几乎所有元素之间都存在显著相关。电力机车的3条铁路线中Cu、Zn、Se、Sn、Pb和Bi的相关系数较为显著,因此这6种元素在电力机车铁路沿线具有相同的人为源。主成分分析结果表明柴油机车沿线土壤重金属Fe、Cu、Zn、Mn、Cd和Pb的含量相关性明显,这些元素主要来自铁路的运行。电力机车沿线的主成分分析表明公路运行和铁路运行都是土壤中重金属的潜在污染源,Cu、Zn、Sn和Pb同时受到2种交通工具的影响,Cr则主要来源于铁路。聚类分析结果表明柴油机车铁路沿线样品中重金属含量在3条铁路线之间没有明显的相似性;电力机车沿线样品中Cu、Zn、Sn和Pb具有显著的相关性,处于同一组分类中,因此可能来自同一污染源。Pb稳定同位素的分析表明铁路对于沿线土壤中Pb的含量也有贡献,除此之外,公路对于土壤中重金属的含量也有影响。图解分析法表明,Cu、Zn、Sn和Pb这4种元素在所选的6条线路沿线土壤中,其高含量主要分布在距离铁路较近的区域,表明这些元素的来源主要为铁路的运行。6、综合污染指数分析结果表明,本论文所选择的铁路线沿线土壤中重金属对环境产生了污染,室兰本线、总武本线和中央本线的IPI平均值3,属于重度污染;地积累指数分析表明,研究中各条线路沿线出现不同程度污染。污染最为严重的元素为Zn,其次严重的元素为Cu。地积累指数较高的样品主要集中在距离铁路20m范围内的样品中。7、本论文所选的6条线路的生态风险等级较高,总武本线的生态风险达到极强烈风险水平,中央本线为很强烈风险水平,其它线路均为强烈风险。单项潜在生态危害分析结果表明,Cd的潜在生态风险最大,Cu次之。铁路沿线土壤中重金属的单项和综合非致癌风险指数都小于1,非致癌健康风险可以忽略。除Cr外其他元素的致癌风险指数都小于国际辐射防护委员会所建议的标准值5.0×10-5,处于无致癌风险。6条线路的综合致癌风险指数都超过了 5.0×10-5。本论文中铁路沿线土壤中重金属存在较为严重的致癌风险。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X53
【部分图文】：
图２－１室兰本线本意图??
部的一条地方线路，只有客车运行。该线路既有电力机车；也有柴油机车，东京都八Ｍ??子市八王子站至琦玉县高丽川站之间１９９６年起改为电力机车，高丽川站至仓贺野站之??间为柴油机车。八高线示意图见图２－２，图中红线为八高线，绿线为其他铁路线。??＾?１〇〇ｋｍ??图２－２八隱线本意圈??水郡线隶属于ＪＲ东日本，位于日本东海岸，东京都以北地区，起点为茨城县水户??市水户车站，终点为福岛县郡山市安积永盛车站，全长１３７．５ｋｍ，共计４５个车站。水??郡线于１８９７年开始运营，１９３４年全线贯通。该线路属午茨城县和福岛县之间的地方线??路，只有客运车辆运行。水郡线只有柴油机车运行。水郡线示意图见图２－３，图中红线??为水都线，绿线为其他铁路线。??
点站位于新潟市新潟车站，全长８３．８ｋｍ，共计３２个车站。越后线１９１２年开始运善，??是新潟县内的一条地方线路，全程只有客运列牟运行，１９８４年电气化之后至今所有列??车均为电力机车。越后线示意图见图２－４，图中红线为越后线，绿线为其他铁路线。??．／?爾?ｓ＇‘??：：??ＹＶａｆｉ?Ｉ?ｙ?１００ｋｍ??图２－４越后线本意图??总武本线隶属于ＪＲ东日本，位于位于东京都和千叶县；起点站为东京都千代田ｇ??东京车站，终点为千叶县铫乎市铫乎车姑，全长１２０．５ｋｍ，共计４９个车站，有三条复??
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 林中树;;破解铁路沿线“脏、乱、差”[J];当代贵州;2006年18期
2 ;京九铁路沿线主要车站一览[J];农机市场;1996年09期
3 ;省政府办公厅关于及时清理铁路沿线危险树木严防发生铁路安全事故的通知[J];江苏省人民政府公报;2013年18期
4 肖昆;;城际铁路沿线城市构建四川特色旅游目的地服务探索[J];经贸实践;2017年16期
5 马敏杰;;地源热泵技术在铁路沿线建筑运用研究[J];科技与企业;2014年05期
6 马敏杰;;地源热泵技术在铁路沿线建筑运用研究[J];科技与企业;2013年24期
7 吴晓东;;福建山区铁路沿线软弱土分类及工程特性[J];铁道勘察;2007年02期
8 李昌立;铁路沿线治安防控体系应把握的原则及系统构成[J];铁道警官高等专科学校学报;2005年02期
9 刘文智,何军,闫志恒;铁路沿线废弃物治理办法的探讨[J];铁道劳动安全卫生与环保;2003年01期
10 王璋珊 ,袁清秀 ,周逸芳;关于铁路沿线绿化的几点思考[J];国土绿化;2005年07期
相关博士学位论文 前2条
1 王桢;铁路沿线土壤重金属污染特征与来源分析[D];西南交通大学;2018年
2 卢庆旼(Lho Kyungmin);中国东北和韩国近代铁路沿线主要城市及建筑之比较研究[D];清华大学;2014年
相关硕士学位论文 前10条
1 秦伟直;沈阳站区段铁路沿线空间更新研究[D];沈阳建筑大学;2016年
2 李兆喆;铁路沿线景观设计研究[D];四川农业大学;2011年
3 张彤;铁路沿线住宅设计研究[D];天津大学;2006年
4 赵庆超;中东铁路沿线东正教堂建筑研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
5 关琳琳;铁路沿线的景观设计研究[D];西北农林科技大学;2010年
6 闪爱萍;兰新铁路沿线样带地区经济梯度研究[D];西北师范大学;2011年
7 杨俊雷;城际铁路沿线土地置换的可行性评价[D];华中科技大学;2012年
8 张永明;铁路沿线伙食团应用HACCP的研究[D];新疆医科大学;2008年
9 刘磊;庐铜铁路沿线物流产业发展研究[D];安徽农业大学;2015年
10 张艳春;抗战前陇海铁路沿线河南段的经济变迁[D];河南大学;2007年
本文编号：
2879018
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/2879018.html
