我国环境问题.docx
《我国环境问题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《我国环境问题.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
我国环境问题
一、前言
环境地质学概念于本世纪60年代初期在国外书刊上出现，关于它的涵义和研
究范畴，各国学者持有不同的理解。
国内学者从70年代以后对环境地质开始有所
讨论，归纳起来国内外各家对环境地质学涵义有如下几点共同的认识：
（1）环
境地质学是地质科学中的一门新兴应用学科，是环境科学的重要组成部分；
（2）
环境地质学是应用地质科学的理论与方法，研究地质环境的基本特征、功能
和自身演变规律的学科；（3）环境地质学侧重研究人类工程技术经济活动与地
质环境相互作用、相互影响、相互制约的关系；（4）环境地质学着力为人类合
理开发利用地质矿产资源和保护人类生存的地质环境提供地学方面的科学依据，
在可持续发展战略中做出贡献。
可见环境地质学已经成国际地学界认同为地质科
学中一门应用科学，并且已经成为环境科学和环境保护方面一个不可忽视的研究
领域。
地质学以岩石圈为主要研究对象。
地质环境是自然环境一部分，是“四圈”
之一的岩石圈的表层部分。
环境地质学则研究岩石、水、生物和大气四圈的
相互作用和影响，研究地质环境系统与自然环境系统和社会环境系统相互间关系，
地位十分重要。
环境地质学与其它地学研究领域很难严格界定，均属于地球系统
科学的范畴。
因此，本文中采用的环境地质学是一个广义的概念。
本文的主体部分来源于张宗祜院士、袁道先院士和其他众多学者的论著，作
为从事于环境地质学研究的科技工作者来说，我们在此重新提出此问题主要是为
了引起部署我国环境地质调查、研究与规划的决策者们的重视，从地球系统科学
的角度正确理解环境地质学，进而开展有关国计民生的前沿课题和目前迫切需要
解决的环境地学问题的研究，以使我国的环境地质学研究工作再上一个新台阶。
二、当前世界环境地学发展的特点和趋向
二十世纪中期以来全世界由于人口的剧增和经济的迅速发展以及自然资源的
无序开发利用，工业化程度的提高，给人类生存的环境带来很大变化。
人们逐渐
认识到发生于地球表部的环境和生态系统的全球性重大变化，正在直接影响到人
类生存和社会发展。
意识到环境问题是全球性问题，人类和社会经济的进一步发
展必须与环境相协调。
因此，环境科学正成为当前世界上最为关注的一项新的学
科。
它是多学科交叉的综合性科学，其目的是要正确的认识发生在地球表部的重
大环境变化及其未来的趋势。
于是，在国际科学界的积极推动下，在各国间协调
组织下，共同实施了一系列的环境科学的研究工作。
例如，国际地圈——生物圈
计划，即“全球变化”研究，联合国教科文组织（UNESCO）与环境计划署（UNEP）
合作实施的“保护作为环境组分的岩石圈”计划，以及“地质学与环境”计
划；联合国通过的“国际减灾十年”计划等，国际地质对比计划（IGCP）也提出
“地学为人类服务”的目标，强调环境地学的重要性。
在这些计划的实施中取得
了大量有关环境问题的研究成果，国际上环境地质学研究在地球系统科学框架下，
正进入新的发展阶段。
地球系统科学为环境地质学提供了全新的科学哲学。
基于地球系统科学的环
境地质学哲学主要有以下内涵：
（a）演化观：
现今的自然环境是包含水、土、
气、生和岩等要素在内的地球系统长期演化的产物；以无限度满足人欲为核心的
强烈人类活动作为地球系统中非自然的新要素，局部甚至从根本上改变了自然环
境演化的路径。
（b）循环观：
自然环境系统中物质、能量与信息的循环决定了
自然资源的时空分布。
在自然环境系统中，无“废物”可言。
（c）系统观：
环
境系统是由相互作用的生物圈（含人类圈）、水圈、底层大气圈及浅层岩石—土
壤圈组成的复杂系统。
（d）空间尺度观：
环境过程（实质上是影响人类安全与
健康的地质—地球化学作用）及其产物在空间上和不同尺度上呈现多样性。
这些
哲学思想必须贯串环境科学研究的全过程和各个方面，对于构建人工环境系统也
具有重要的指导意义。
当前国际上环境地质学发展的特点概括起来有以下几个方面：
1.着眼于地球是个复杂系统，是个多层次结构，以及通过各圈层相互作用的
演化过程，来研究全球性环境变化。
不仅是研究现代的，而且研究过去地质历史时期（主要是晚更新世以来，尤
其是全新世时期的古环境变迁），同时对今后21世纪内全球变化趋势进行预测。
全球性变化的主要研究内容是全球性气候（包括古气候）、全球性海平面变
化、全球物质和能量循环等等，并且对这些全球性变化给人类生存环境和社会发
展带来的影响及后果进行预测。
2.以动态观点及非线性动力学理论和方法来探索地质环境演化的特点和地质
环境灾变预报的可能性。
影响环境变化的因素有自然因素与人为因素双重的作用。
这些因素的变化在
许多情况下是无序的，是一个非线性问题。
这方面的研究，在国际上已成为热点
问题。
要了解和掌握这些因素变化，就要通过长期的连续的对环境各要素进行监
测，取得必要的资料，从而来认识它。
因此，国际上非常重视建立不同级别的
（即全球性的、国家级的、地区性的）长期的环境监测网站。
收集环境变化记录
资料，作为全球环境变化研究的科学依据，也是地球系统科学的重要组成部分。
这种以研究环境和生态系统为目的的不同级别的长期监测网站的建立已成为
国际性趋势。
例如美国的长期生态研究网络、亚洲—太平洋地区的全球变化网络、
中国生态系统研究网络、欧洲全球变化研究网络等等。
3.从不同时空尺度来研究地球环境变化。
地球系统中的大气、水文、陆地部分都是在不同的空间尺度上演化和变化的，
从空间尺度上来看：
大尺度的环境研究有全球性变化、各层圈间的相互作用，如
海洋—大气之间，海洋—陆地之间，大气与陆地之间，人—地之间的相互作用。
这方面的研究重点是研究层圈间的界面上的物质传输，能量转换的化学的和
物理的通量和过程。
国际上在全球变化研究计划中有十个大的核心项目，组织各
个国家协作研究。
不久前又拟定了一项过去全球变化南北半球对比研究项目，拟
定自北极经过赤道到南极这个方向内，选择通过美洲、亚洲、欧洲的三条纵向大
剖面研究过去全球环境变化。
即（l）北极—加拿大—美国—拉丁美洲—南极；
（2）
北极—俄罗斯—中国—澳大利亚—南极；（3）北极—欧洲—非洲—南极。
国际上在全球能量与水循环试验项目（GEWEX）中的大陆尺度能量与水循环国际
计划（GCIP）和GEWEX项目的科学目标就是研究并预测全球和区域水文过程及水
资源变化，及其对环境变迁的响应能力。
国际水文科学近年来开始进行的大尺度
水文模型的建立等，都是大空间尺度的研究。
近些年来，水文学的发展，也正在
由流域尺度向全球尺度发展。
国际水文科学活动愈来愈重视由于全球变化引起的
环境变迁和水文学及水资源的影响，重视大陆尺度水量与能量平衡的时空变化。
1990年美国和前苏联双边会议专门讨论了生态水文地质和水文学问题和水圈的大
尺度变化等。
中尺度的环境地质研究，是地区性或地带性问题。
如生态脆弱地区，干旱半
干旱地带、海岸带、大河流域、盆地、三角洲等和不同气候区，自然灾害多发区
等。
地区尺度的研究内容如：
气候与陆地生态系统的耦合，对陆地生态系统变化
的影响；全球变化对地区农业与粮食保障的影响等等。
总之，以研究地区性特点
的环境和对经济发展的影响为主要方向。
小尺度空间的环境研究，多为环境问题比较集中的地点，如城市、工矿区、
重大地质灾害发生地、经济发展较快的地区，以及有不同的突出环境问题如：
地
面沉降、塌陷、滑坡、泥石流等地区。
这些地方的环境问题多以人为因素为主。
研究环境变化中的动力的、化学的过程，人类的工程技术活动影响程度，以
及防治措施。
4.环境变化的时间效应成为环境地质研究中的一个十分重要的方向。
由于空间尺度不同和发生过程和机理的复杂性，环境变化的时间效应不同，
有时是周期性的，有的可能是突发性的，有的可能具较长时间的滞后性。
周期性
环境变化有时是长周期性的，有的是短周期。
例如第四纪时期内古气候冷暖、干
湿的交替变化，周期长的可达80万年、40万年，而短的周期变化只有万年、千年、
百年或更短。
短周期环境变化的研究更有实用意义，目前在环境变化的时间效应
研究上，高分辨率时段的研究不论在理论上还是在方法上都已成为重要课题。
因
此，在了解和掌握环境变化的过程和预测其变化趋势上，其时间效应是十分重要
的。
例如1816～1830年在全球各地出现过一段气候急剧突变的时期，其原因是1815
年在印度尼西亚的Tambora火山爆发，这是人类记录到的最大一次火山爆发。
其
结果导致美洲和欧洲大陆出现夏冷，亚洲如我国海南岛出现严冬天气，安徽六月
雨雪等全球性气候异常，就连在祁连山也有气候异常，反映在树木年轮指数曲线
上。
有些地方长期积累的化学物质对环境的污染，可能滞后于几十年或百年之后
爆发出大范围地区的环境突然恶化问题。
5.现代新技术在环境研究中的应用发展速度很快。
因为现代环境科学研究的问题，多是当代各有关学科的前缘科学问题；特别
是多学科相交叉的边缘科学，许多问题都在探索前进。
因此，在环境地质学研究
中，从宏观到微观应用了大量现代新技术和方法，例如，卫星通讯技术和高速信
息传输技术、生物工程技术、高精度的分析测试技术和方法、高分辨率的年代学
测年技术，以及最近的环境磁学的形成和发展等等都标志着环境地质学在研究方
法和手段上的这一特点。
6.正在深入探索环境地质学的科学基础：
水—岩相互作用。
水-岩相互作用这一术语由水文地球化学学科的奠基人之一、前苏联А。
М。
Овчинников于20世纪50年代提出。
1974年，国际地球化学与宇宙
化学协会成立水-岩相互作用工作组，在捷克召开了第一届国际WRI学术会议。
此后，每三年开一届，到2004年在美国召开的已经是第十一届了。
水-岩相互作
用研究发展至今，实际的研究内容已成为水-岩（土）-气-生-人类相互作用
了。
过去的研究确认：
水-岩相互作用研究是成岩、成矿（包括金属、油气和热
水）作用研究的基础，即资源地质学的科学基础。
近三十年的研究证实，水-岩
相互作用理论也是环境地质学的科学基础。
水-岩相互作用是近地表环境演化的
重要驱动力。
人类赖以生存的四大环境要素——水、土、气、生，是不同时间尺
度与空间尺度上的、自然的或受人类活动影响的水-岩相互作用的产物。
再地球
系统科学的框架下，以水-岩相互作用理论为指导，借助于现代先进的同位素示
踪技术、数值模拟技术、空间信息分析技术等，深入研究不同时空尺度与不同条
件下的水-岩相互作用，重塑表生带环境演化过程，揭示环境演化规律、分析环
境变异（突变）机制，必能为人类生存环境的有效改善、最终实现人类与环境的
协调发展提供理论基础。
当前，从水—岩相互作用这一科学基础出发亟待加强研
究的几个学术研究方向是：
（1）风化作用带（浅层地下水系统）的环境演化与生态效应：
地下水是地
球表层系统中最活跃的因子，它不仅是水圈的重要组成部分，同时也是各圈层物
质和能量交换的载体。
地下水通过水分的垂直循环，维系着地球浅表水分、热量、
盐分均衡以及地表的生态平衡、土壤的资源属性和局域气候的相对稳定性。
具体
来说，浅层的地下水系统往往是植物生境的重要组成要素之一，直接决定着植物
生境的质量，影响着地表植被的结构和功能特点。
即使在潜水埋藏较深的地段，
地下水作为浅层土壤水分、盐分和热量的库，对维系植物生境中水分、盐分和热
量的均衡也起着不可或缺的调节作用。
例如，完整的描述水与植被生态关系的研
究系统是“地下水—土壤—植物—大气连续体”（Groundwater-Soil-Plant-Atmosphere
Continuum，GSPAC）的概念，即“四水”（饱水带水、包气带水及土壤水、植
物水、近地表大气层水）的垂直循环理论。
水-岩相互作用不仅使地下水本身、
同时也使其次生沉积物中蕴含了丰富的环境变化与生态效应方面的信息。
该方向
侧重于水—岩相互作用中的水分以及基于地下水、沉积物高分辨率环境记录的研
究，重建不同时间尺度、特别是历史时间尺度的高分辨率环境演化过程，为环境
变化的预测、预警，以及浅层地下水系统的生态效应提供理论基础。
（2）水土（气）环境污染：
人类干预下的水-土-气-生系统中的水—岩
相互作用加速或偏离了表生带环境自然演化进程，而使其变异，表现为人类生存
对各主要环境要素——水、土、气、生的不适宜，即污染。
因此，基于人类干预
下的不同条件的水-岩相互作用研究可以为环境修复提供强有力的理论基础。
该
方向侧重于水-岩相互作用的化学组分的研究，主要研究内容：
（a）基于现代
空间信息分析、地质统计学分析基础，对水体和土壤的主要有毒、放射性物质及
元素，特别是有机物，进行水文地球化学场的空间结构分析，揭示污染物的空间
分布特征，有效识别主要污染物的水文地球化学异常；借助于常量—宏量组分模
式分析、稀土模式分析和同位素示踪与测年技术，研究污染物的来源和时间演化
规律，建立相应的演化模型；开展污染物存在形态的水文地球化学热力学模型研
究，进行污染物的生物有效性分析。
（b）研究溶质在地下水环境中迁移所经历
的水-岩相互作用，分析引起溶质质量减少和存在形态改变的主要水文地球化学
作用和影响因素，建立地下水流、溶质运移与地球化学反应模拟相耦合的“反应
—运移模拟”数值模型，预测溶质在地下水中的时空分布，为地下水污染防治及
固体废物的地质处置提供理论依据。
（c）研究污染物在天然水-土-气-生系
统中发生的水-岩相互作用，分析影响污染物在天然地下环境中迁移、分散、富
集、降解和存在形态改变的主要影响因素，揭示水-土-气-生系统自净作用机
理，探究利用其进行环境修复的可行途径。
（3）突变性地质环境过程：
突变性地质环境过程是近地表环境中水-岩相
互作用的临界平衡态在外界突发因素（如人类活动、暴雨等）的诱发下而发生的
失稳、再平衡过程。
该方向侧重于水—岩相互作用的物理学机制（力学）的研究，
主要研究以突发性地质灾害（如泥石流、滑坡、塌陷等）在其形成、发展（演变）
过程中经历的水-岩相互作用研究为基础，结合物理力学模型和监测模型等，
构建突变性地质灾害仿真、预报（警）模型，为突变性地质灾害的防治、修复和
风险评估提供理论基础。
三、我国的主要环境地学问题分析
我国地处东亚季风带内，在气候上受到全球性气候变化的影响，同时也受到
青藏高原隆升过程形成的区域性气候变化的影响。
在东西和南北两个方向内气候
的反差明显，干旱、温湿气候在不同气候带有较大差别，形成旱涝交加的自然灾
害。
中国大陆又是一个年轻的活动性较强的陆块，有许多较新的活动性断裂分布。
在东部和西部地区，又是我国地震活动较频繁的地区。
特有的地质环境，形
成了我国四大生态脆弱带：
黄土高原与北部毗邻的沙漠、岩溶石山区、南方贫瘠
的红壤区以及西部高寒地区。
由于这些自然地质背景的不同形成了我国带有不同
地区性特点的复杂的环境地质问题。
与此同时，我国人口的增加、经济持续高速
增长、乡镇企业的发展、以及土地的强化利用等社会因素等加剧了生存环境质量
恶化。
社会发展与自然环境之间出现了越来越显著的不协调现象。
一系列严重的环
境问题，影响着我国经济持续发展和生存条件。
因此，当前和今后我国的环境地
质问题将会日益突出。
1.淡水资源危机正成为最严重的环境问题
我国河川径流量与地下水资源量总共约2.8万亿m3／年，其中地下水资源0.87
万亿m3／年。
由于国土面积大，人口多，按人均占有淡水资源量仅为世界平均水
平的25%，为世界第88位。
我国淡水资源本已十分紧缺，但是大量的工业污水的
排放，使本已不足的淡水资源严重质量恶化。
据统计我国每年排放的各种废水总
量达到365亿方，其中70%为工业废水。
地表水被严重污染，地下水也遭到不同
程度的破坏，淡水资源的危机已成为我国当前最为严重的环境问题。
近年来科学技术的进一步发展表明，解决淡水危机问题必须把水资源的合理
利用—科学管理—节约用水—防治污染等几个方面作为一个统一的系统过程来综
合研究。
必须克服过去把水资源的开发利用、科学管理和保护水源以及节约用水
等几个方面分割开来，只考虑某一个方面是不能解决水资源危机的，要特别强调
节约利用水资源的重大意义，使有限的水资源取得最高程度的经济效益。
为此，开展以水资源开发利用为中心的新的一轮区域性环境地质调查工作是
综合分析水资源问题的基础性地质工作。
同时迅速建立多种水资源信息的采集、
传递、分析研究制图、预报网。
全国统一环境水文地质监测信息系统，作为研究
各地区在社会经济发展中水资源的可持续利用前景分析的科学依据。
加强研究制
定节水的法规，研究节水工艺和新技术、新方法。
研究在自然因素及人为因素影
响下陆地水资源演化规律及水资源演化过程的生态系统和地质环境效应等，将水
资源—环境—生态—社会经济发展作为一个系统，综合考虑。
2.城市发展中的环境地质问题
我国的城市建设发展速度很快，城市人口增加，人的活动集中，加以城镇工
业区的发展，对城市环境的影响越来越大，形成特殊的环境问题，我国的城市所
处地质环境复杂，100万人口以上的大城市中，70%位于地震烈度大于7度的地
区内。
有近30个城市出现地面沉降问题。
一些大城市位于湿陷性黄土或胀缩性强
的膨胀土地区、软土区和岩溶区。
还有一些城市长期处于地质灾害威胁之中。
洪
水泛滥、河岸失稳又是沿江河的城市发展中的危害。
我国东部沿海城市建设，不
能不考虑全球气候变化带来的全球性海平面变化。
城市人类活动与之所依存的物质基础——地质环境的有机结合构成了复杂的
城市地质环境系统。
一方面，社会经济发展对地质环境的依赖性强，人类活动受
到地质环境的制约或影响；另一方面，地质环境承受着人类活动的强烈改造，发
生着重大变化，并反馈作用于人类活动。
特别是在我国城镇化发展过程中，大都
市区和城市连绵带的形成，使城市-地质环境相互影响的区域更加广大，矛盾更
趋复杂。
城市环境地质工作的任务是：
查明地质资源与地质环境，为城市优化配置利
用地质资源与地质环境提供依据；查明和预测各种导致地质灾害及地质环境损害
的自然与人为地质作用，为地质灾害的避让和防治以及地质环境损害的修复提供
依据；从而，为城市规划、建设、管理提供依据，保证城市社会、经济与环境相
互协调的可持续发展。
总之，所有的城市地质工作，都是紧密围绕城市的安全、
经济和健康而进行的，最终服务于城市可持续发展。
我国城市发展必须高度集约化、合理利用土地资源，而其前提则是按照城市
用地地质环境的适宜性进行科学规划，由此可见，必须对城市用地的地质环境适
宜性进行评价。
城市用地地质环境适宜性评价是城市地质工作的中心任务和主要
内容，也是城市总体规划中的一项重要基础性工作。
早期的城市地质工作，实际
上只限于建筑地基的工程地质勘察，以致有人认为工程地质勘察就是城市地质。
随着城市地质工作的深入，人们认识到，城市选址及其功能区的规划布置，
不仅要考虑城市建设的需要，而且必须进行地质环境适宜性评价。
合理确定可适
宜发展的用地不仅是以后各项专题规划的基础，同时将对城市的整体布局、社会
经济发展产生重大影响。
在系统科学日趋成熟的今天，在城市用地地质环境的适
宜性评价中，必须以系统科学为指导，从资源（城市土地资源）—环境（地质环
境）
—经济的综合角度出发，全面研究城市—地质环境—人类活动三者之间的相
互影响和反馈作用。
3.有害固体废弃物造成的环境问题
目前全国固体废弃物的堆存量已达60亿吨，占地约5万多公顷。
固体废弃物
的不当的堆存造成土壤和地下水的严重污染，有些地区的有害物质污染土壤浸入
地下水中给城市人民的生存和健康造成很大的潜在危害。
一些大城市垃圾的堆放
和工矿区废弃物的无序堆存相当普遍，正成为城市最大的公害。
然而，此种情况
始终未能好转，反而随着城乡、工矿的发展，愈加严重。
有害废弃物造成的环境
污染已成为当前和今后最突出的环境问题，而这一环境地质问题的解决，涉及地
质、水文地质、岩土工程、生物学与地球化学等专业领域。
核废料的处置，由于我国逐步发展的核电站的运行，而提到日程上来了。
在
经济建设中核能的利用，有着广阔的前景，尤其是在污染和运输负担方面都有其
优越性。
核能对环境污染影响比其他化石燃料能源更小。
但是其废料的处理却是
一个重要问题。
目前核电站运行产生高、中、低放射性废物，其他医疗、科研、
国防事业也产生一定量的核废物。
当前国际上主要的处置方法是按其放射性程度
的高低，选择不同深浅的场地埋放。
由于高放射性核废料埋放后需要1百万年左
右，低放射性废料也要500至几千年后，其放射强度水平才能降低至与天然花岗
岩相当。
在这期间，任何原因导致泄漏都会造成生态环境和人类健康的严重后果。
因此，核废物处置场地的地质条件及水文地质条件十分重要，涉及环境水文
地质、环境工程地质、水文地球化学等多学科的领域。
为了确保核废物的处置绝
对与生物圈的隔绝，因而处置场又与生态环境有关。
有关专门性科技问题涉及微
裂隙或低渗透率介质的渗流动力学，处置场的地下水溶质运移，热运移及吸附、
离子交换等物理、化学作用过程。
4.人类工程经济活动诱发的环境地质问题
目前大量的工程技术活动对地质环境的影响程度越来越显著。
由于人为的工
程技术活动多集中于人口聚集、经济建设活跃的地区。
因此，对这些地区带来的
环境影响更为严重。
例如，在山区或山前平原的斜坡地带，修建铁路、公路、水利工程，工业与
民用建筑，常常由于缺乏环境意识，人为的造成坡体稳定性破坏，形成崩塌、滑
坡以及在暴雨季节导致泥石流等灾害。
如云南东川至昆明公路因修公路及水渠使
山体破坏，泥石流不断的发生，我国铁路史上最严重的滑坡灾害—铁西滑坡就是
由于对山体频繁采石造成的。
我国山区面积占2/3，在山区铁路修建中，隧道工程占相当大的比例。
自1965
年以来每年修建铁路隧道长度可达50～100公里，由于铁路隧洞建于地下2公里
范围以内，人的工程活动改变了地质环境，从而引发不同程度的环境问题，如洞
内塌方引起的地面变形，造成山体滑坡，等等。
矿山是人类作用最强烈的地区，据统计，每开采一百万吨煤炭就造成地面塌
陷面积约20公顷。
我国已有数十处大型矿区，如恩口、水口山、凡口、平顶山、
铜绿山等矿区强烈的地面塌陷都十分典型。
矿山开采过程中排出的尾矿、废碴的不合理堆弃也造成了环境污染。
例如我
国的煤矿开采每年排出矿渣约1亿吨，累计存量已达16亿吨，而1500座矿渣堆中
有140个在自燃，每年排放CH4超过50亿m3.采矿的废弃物堆积区也是地质灾害
严重、生态环境恶化的地区。
如四川冕宁沪沽铁矿不合理堆放弃土矿碴，1972年
暴雨时造成矿山泥石流，淤埋了成昆铁路300米及喜—西公路250米。
石油天然
气的开采往往也造成严重的环境地质问题，比如导致地面变形、诱发地震、岩溶
塌陷等等。
如任丘油田由于位于冀中拗陷中部，北北东活动断裂贯穿该区，油田
开发后，不断发生Ms
升级会员 