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工程地质
我国面临的主要环境地质问题
现阶段我国面临的最主要的环境地质问题包括:1)淡水资源危机问题;2)土地资源的流失与荒漠化问题;3)地质灾害造成的日趋严重的环境问题;4)地球化学循环对人类生存环境的影响问题;5)城市发展中的环境地质问题;6)人类工程、经济活动诱发的环境地质问题等。在引言中我们讲到了水与土是人类生存的最根本条件。它也是人类社会可持续发展的最基本的保障。淡水资源与土地资源是一个国家发展所依靠的最根本的资源。它们是不能 有所替代的自然资源,是国家经济发展的基础。[5] (一)、我国的淡水资源问题 我国水资源在时间和空间上的分布是非常不均衡的。
1、从全国各河川流域的水资源( 包括地表水和地下水)总量来看东北诸河流域、黄淮海地区、黄河流域、内陆流域地区四大流域水资源总量约为5 857. 4 X 108m3/a。长江流域、珠江流域、东南诸河流域( 包括台湾)、西南诸河流域四大流域水资源总量约为22 457. 5 X 108m3/a。
北方水资源量占全国的20. 85% ,南方水资源量占全国的79. 15% 。所以从流域分布上看,北方的水资源与南方水资源的比例为1∶4。同时北方年降水量最少,年均降水量只有40mm,最高为600mm( 东北局部地区可达700 ~ 800mm);而在南方长江流域及以南地区,年降水量均在1 000mm 以上,及至2 000 多毫米。因此南北方水资源的正常补给量也相差很多。
从耕地面积来看,长江流域及其以南地区耕地占全国耕地面积的35.4%,而长江流域以北地区耕地面积占全国的64.1% 。显然北方耕地所需的灌溉水量要远远超过南方地区。
2、从人口分布来看 长江流域以北地区的人口占全国的45.3% ,而水资源仅占全国的20% 左右,所以北方地区的水资源问题是当代迫切要解决的问题。
由于我国北方与南方水资源的天然条件差异性较大,加以各地区对水资源的开发利用程度的不同,北方与南方存在的水资源问题亦有所不同。但总的看来,北方水资源问题最严重。
(二)、 土地资源流失与荒漠化问题
当前世界上对土地资源的可持续利用研究,都倍受关注。国际地理联合会设立世界土地利用调查专门委员会,并推动世界各国编制比例尺为1:1000 000的土地利用图。美国自然科学基金委员会把“土地利用地质学”作为重点资助的研究发展方向。20 世纪90 年代国际上把土地利用和地表植被的变化作为土地资源合理利用监控和保护,以及作为全球变化研究的目标,成为各国研究重点。 我国到2030 年人口将达到16 亿多。但土地(耕地)资源减少和土地退化以至荒漠化日 益严重。1978 ~1988 年的10 年间耕地损失了366. 7 X 10 4 km2,平均每年损失550 万亩。土地荒漠化又与水资源的不合理利用有关。最为严重的水土流失现象,对耕地及土壤肥力破 坏性很大。我国不同程度的水土流失面积达180 > 104 km2。尤其是黄土高原的水土流失, 使这一地区人民长期处于贫困,沙漠化土地达到149 > 104 km2,目前仍在增加。不合理的利用水资源又使土壤盐渍化。由于酸雨造成的土壤酸化,以及各种化学污染的发展,都是当前国土资源利用中面临的问题。
最严重的土地资源流失是土壤侵蚀。从本质上讲,土壤侵蚀也是一种自然地质作用过程,但由于人为因素,如不合理的开发利用土地资源,加剧了土壤侵蚀强度,成为严重的环境地质问题。我国国土上土壤侵蚀最严重的地区是黄土高原,其他如南方岩溶石山地区及红土地区也都有不同程度的土壤侵蚀。土壤侵蚀是自然的、人为的、以及地质的多种因素作用的综合结果,以往的土壤侵蚀的研究,更多的是从农田、水利角度考虑。这样忽视了其地质过程的机理,因此,在治理方案上缺乏全面考虑。
四、人类活动诱发的环境地质问题是环境地质研究中的一个最突出的问题生产力的发展,使人类对自认条件的改变,产生了巨大的作用。人类的工程活动在改 变着地球的面貌,甚至导致地球上出现一些新的地质现象。人类活动对环境所起的作用是多种多样的,对环境可以造成不同规模、不同程度、不同性质的影响。这些影响可能是局部的或区域的,动力的或静力的;发生的部位可能是浅部的,也可能是深部的;可能是化学的作用,也可能是生物的或机械的作用;作用的时间可能是短期的,也可能是长期的。
(一)人类活动改变着地球表面的形态
地球形成、演化、发展的历史.到了现今阶段,除其固有的内外地质作用仍在推动着地表形态的运动和发展外,人已成为一种强大的地质作用力。人为地质作用对地表形态影响的规模与速率,已不亚于天然地质作用力 人类活动对地表形态的影响,随着社会经济的发展和科学技术的进步还在不断的扩大。在现阶段,主要表现在以下诸方面:
1、人为剥蚀作用 人类在修建铁路和公路、开挖航道、建造厂房、修建水库、水渠等等工程活动中要挖掘土石,农业平整土地,矿山剥离盖层、开采矿石等,都在很大程度上破坏了地质结构,改变了地表 形态,所产生的地质效应同天然外动力引起的剥蚀作用是完全一样的。而且,凡人类活动区域内的这种人为剥蚀作用的强度与速率,远比天然剥蚀作用大得多。
2、 人为搬运作用 人为搬运作用主要表现在两个方面:① 人类因耕作而造成全球土壤 流失量为2.40×1010 t/a,超过新生成的表土。加上毁林毁草引起的土壤侵蚀,每年从地表搬走数百亿吨土壤;②为了某种需要(如填筑工程地基、工程场地开挖、采掘矿石、建筑材料等).由人工通过运输工具进行搬运的。有人估计,人类通过自己的活动每年搬运的物质总 量达1.0×104 km3 ,超过了全球水流的搬运强度。
3 、人为堆积作用 人类在地表的堆积作用按需要和性质可分为两类。一类是围填工程地基和围海、围湖造陆,其厚度和分布面积可达相当大的规模 例如,捷克斯洛伐克布拉格市中心区,分布一层厚达6 m的人工堆积土;日本东京港地区的大片土地是由人工填积而成 的,填海范围近4 000 hm2 ,扩大了陆地面积。另一类是固体废弃物和垃圾堆积。前者指建筑施工和工业生产产生的废弃物(如建筑碎料、旧建筑物拆毁残渣、工业灰渣、矿渣废石、工程弃土等)堆积;后者主要指固体生活垃圾堆积。 4 、人为内动力地质作用人类兴建大型水库、深井注水等,往往可以促使某些断层活化或引起地震 水库蓄水诱发地震,在世界各地均有实例。如中国、俄罗斯、美国、澳大利亚.瑞士、法国、印度、希腊、意大利、日本、巴基斯坦等。 上述的人为剥蚀作用、搬运作用、堆积作用以及诱发的地震作用,使得地表形态发生了很大变化,形成了新的人为地貌景观,从而破坏了地质环境的天然平衡条件,对人类的生命财产构成威胁 随着人口的增长、社会生产力的发展和科学技术的进步,人为地质作用力将越来越强,对地质环境的影响亦将更加强烈。
(二)人类破坏了地球表面的植被
植被是陆地的外衣和保护层,也是陆地上的绿色水库,起着调节气候的作用。由于商业、开发耕地、樵薪等原因,人类大肆砍伐森林和毁坏草地。过度的放牧、开荒垦殖以及樵薪等活动,使得草地面积日益缩减。 如果没有森林植被,地球上生物产量的91%将消失,大量物种将灭绝;全世界7O%的泼水将白自流八大海,人类将出现水危机;陆地上9O%的动植物将面临干旱威胁;生物固氨量将减少90%,生物放氧量将减少67%;许多地方的风速将增加6O ~80%亿万人将毁于风灾;人类将得不到燃料用柴、建材和林副产品;许多地区将发生洪水灾害和干旱灾害;许多地区的水土流失、土壤沙质荒漠化将进一步加剧,黄土高原的水土流失和土壤沙质荒漠化就是典型的例证。总而言之,地球上若没有森林,人类将难以生存。
(三)人类活动改变了地球表层内的地球化学过程
人类通过采矿和选冶,使分散的元素集中起来.制成各种金属和非金属产品,随着这些产品的使用以致废弃,元素又发生了新的迁移;人类开采和制造化学肥料,合成一些新的、过去未曾存在过的合成物,通过施用或使用直至废弃,也在地壳表层产生元素迁移;矿业活动,可以改变某些矿物在地壳内的分布状况,发生矿物的人为迁移和富集作用。上述人类活动不同程度地改变了某些地区地壳表层的地球化学过程。
(四)人类活动改变了水的循环途径和物质成分
修建水库、引水灌溉、工业和生活用水,特别是抽扳地下水等人为作用,都直接改变水的运动方式和循环途径。 例如,在长期大规模强力开采地下水的地区,由于开采区含水层中水压力的降低,导致含水层和隔水层发生新的压密作用,引起地面沉降,在岩溶发育地区发生地面塌陷,水动力条件的变化还可以改变水与岩石(或土)之问的天然化学均衡条件,引起岩石化学性质与物理性质的变化和水化学性质的变化。
值得一提的是,工业废水,废液和生活污水的不台理排放,化肥和农药的施用,工业和生活垃圾的任意堆放,都会改变海水、湖水,河水和地下水的化学组分,特别是砷、汞、硫、镉、苯、酚等进人水体,可直接或间接地危害人畜健康。 目前,世界上约有3O亿人口居住在近海地带,人类在陆地上活动所产生的大多数液体和固体废物都排人了海洋。据统计:现在每年约有6.5×10t垃圾排人海洋,仅流人海洋的石油每年就超过3.2×10t;近年来,在一些国家的海域内经常发生海洋哺乳动物大批死亡事件,造成这些惨剧的主要是多氯联苯,而目前工业发达国家每年流人海洋的多氯联苯高达1.1×10t。海洋是地球上生命支持系统的一个必不可少的组成部分,保护海洋环境是一项十分重 要而紧迫的任务。
(五)人类活动改变了大气的物质成分
目前,世界上每年有8.2×10t污染性二氧化碳被排人大气层,有9亿以上的人生活在对健康有害的二氧化硫浓度超标的环境中,有10亿左右的人生活在超标的悬浮颗粒中。国际环保组织公布的资料显示,全世界污染最严重的15个城市中,中国就占了6个 我国北方城市的 总悬浮颗粒年平均值超过800μg/m 3,有些城市冬季超过l 000μg/m3 ,超过国家大气质量标准的两倍多,全国500多个城市中达到大气质量标准的不足10%。
造成大气污染的主要原因是人类无节制地向大气中排放废气和固体废弃物,而严重的大气污染对人类的生产和生活造成了严重的影响。例如:1948年美国洛杉矶产生光化学烟雾事件,造成几万人急性中毒;1952年英国伦敦发生硫酸烟雾事件,短短5天时问就造成4 000余人死亡;l970年,日本东京出现硫酸和光化学混合烟雾事件。
由于在现代工业发展过程中大量地燃烧石油、煤炭、天然气等化学燃料,从18世纪到现在,大气中二氧化碳的浓度已增加了27,达到353 mg/g,且每年以0.5%的速度递增。大气中二氧化碳浓度的增高导致了“温室效应”,从上世纪末到现在,全球大约变暖0.6℃左右, 且地球表面的温度仍在持续增高。
(六)人类活动使地球上的物种日渐减少
地球上生命出现在38亿年前,比地球形成晚了约7亿年。生命出现以后,在气候环境条件制约下,沿着由简单到复杂,由低级到高级,由水生到陆生的规律进化着。这种进化是不可逆的,经过漫长的演化过程,终于形成了种类繁多的生物界。 生物灭绝的原因有自然的和人为的两种。自然原因包括地球内和地球外等诸多外在因素和生物本身的内在因素。人为因素主要有以下几个方面:① 生物的栖息地遭到破坏.例如,填湖填海造田造陆、森林的砍伐 开荒垦殖 工业和居民占地等等,使水生及森林和草原的居住者失去栖息地;② 公路、铁路和各种设施把生物的栖居地分割为零星碎块,成为被人类活动“海洋”包围的 小岛”,使生物种群大为缩小,基因交流受到限制,因而降低生存能力;③环境污染,包括空气污染、水质恶化和酸雨等,使有些植物物种 河湖中的鱼类和陆上的动物物种消失;④ 掠夺性的狩猎兽鸟,灭种性的捕捞鱼虾,广泛使用杀虫剂等(因经济利益驱使)直接或间接杀害和毒害生物。目前,促使生物加速灭绝的这些因素仍呈增强 趋势。
总结
综上所述,地质环境系统在人类活动的影响下已发生了巨大的变化,其范围已经不是局部问题,而常常是区域的或全球性的问题。这反映了人类与地质环境的不执调,从而导致了人类生存和发展的一系列矛盾乃至危机。希望我们能通过对以上问题的认识做出相应的措施,从而有效控制人类活动对环境地质带来的损害。
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