工程地質

我國面臨的主要環境地質問題

  現階段我國面臨的最主要的環境地質問題包括:1)淡水資源危機問題;2)土地資源的流失與荒漠化問題;3)地質災害造成的日趨嚴重的環境問題;4)地球化學循環對人類生存環境的影響問題;5)城市發展中的環境地質問題;6)人類工程、經濟活動誘發的環境地質問題等。在引言中我們講到了水與土是人類生存的最根本條件。它也是人類社會可持續發展的最基本的保障。淡水資源與土地資源是一個國家發展所依靠的最根本的資源。它們是不能 有所替代的自然資源,是國家經濟發展的基礎。[5]  (一)、我國的淡水資源問題  我國水資源在時間和空間上的分布是非常不均衡的。
 
  1、從全國各河川流域的水資源( 包括地表水地下水)總量來看東北諸河流域、黃淮海地區、黃河流域、內陸流域地區四大流域水資源總量約為5 857. 4 X 108m3/a。長江流域、珠江流域、東南諸河流域( 包括臺灣)、西南諸河流域四大流域水資源總量約為22 457. 5 X 108m3/a。
 
  北方水資源量占全國的20. 85% ,南方水資源量占全國的79. 15% 。所以從流域分布上看,北方的水資源與南方水資源的比例為1∶4。同時北方年降水量最少,年均降水量只有40mm,最高為600mm( 東北局部地區可達700 ~ 800mm);而在南方長江流域及以南地區,年降水量均在1 000mm 以上,及至2 000 多毫米。因此南北方水資源的正常補給量也相差很多。
 
  從耕地面積來看,長江流域及其以南地區耕地占全國耕地面積的35.4%,而長江流域以北地區耕地面積占全國的64.1% 。顯然北方耕地所需的灌溉水量要遠遠超過南方地區。
 
  2、從人口分布來看  長江流域以北地區的人口占全國的45.3% ,而水資源僅占全國的20% 左右,所以北方地區的水資源問題是當代迫切要解決的問題。
 
  由于我國北方與南方水資源的天然條件差異性較大,加以各地區對水資源的開發利用程度的不同,北方與南方存在的水資源問題亦有所不同。但總的看來,北方水資源問題最嚴重。
 
  (二)、 土地資源流失與荒漠化問題
 
  當前世界上對土地資源的可持續利用研究,都倍受關注。國際地理聯合會設立世界土地利用調查專門委員會,并推動世界各國編制比例尺為1:1000 000的土地利用圖。美國自然科學基金委員會把“土地利用地質學”作為重點資助的研究發展方向。20 世紀90 年代國際上把土地利用和地表植被的變化作為土地資源合理利用監控和保護,以及作為全球變化研究的目標,成為各國研究重點。  我國到2030 年人口將達到16 億多。但土地(耕地)資源減少和土地退化以至荒漠化日 益嚴重。1978 ~1988 年的10 年間耕地損失了366. 7 X 10 4 km2,平均每年損失550 萬畝。土地荒漠化又與水資源的不合理利用有關。最為嚴重的水土流失現象,對耕地及土壤肥力破 壞性很大。我國不同程度的水土流失面積達180 > 104  km2。尤其是黃土高原的水土流失, 使這一地區人民長期處于貧困,沙漠化土地達到149 > 104 km2,目前仍在增加。不合理的利用水資源又使土壤鹽漬化。由于酸雨造成的土壤酸化,以及各種化學污染的發展,都是當前國土資源利用中面臨的問題。
 
  最嚴重的土地資源流失是土壤侵蝕。從本質上講,土壤侵蝕也是一種自然地質作用過程,但由于人為因素,如不合理的開發利用土地資源,加劇了土壤侵蝕強度,成為嚴重的環境地質問題。我國國土上土壤侵蝕最嚴重的地區是黃土高原,其他如南方巖溶石山地區及紅土地區也都有不同程度的土壤侵蝕。土壤侵蝕是自然的、人為的、以及地質的多種因素作用的綜合結果,以往的土壤侵蝕的研究,更多的是從農田、水利角度考慮。這樣忽視了其地質過程的機理,因此,在治理方案上缺乏全面考慮。
 
  四、人類活動誘發的環境地質問題是環境地質研究中的一個最突出的問題生產力的發展,使人類對自認條件的改變,產生了巨大的作用。人類的工程活動在改 變著地球的面貌,甚至導致地球上出現一些新的地質現象。人類活動對環境所起的作用是多種多樣的,對環境可以造成不同規模、不同程度、不同性質的影響。這些影響可能是局部的或區域的,動力的或靜力的;發生的部位可能是淺部的,也可能是深部的;可能是化學的作用,也可能是生物的或機械的作用;作用的時間可能是短期的,也可能是長期的。
 
  (一)人類活動改變著地球表面的形態
 
  地球形成、演化、發展的歷史.到了現今階段,除其固有的內外地質作用仍在推動著地表形態的運動和發展外,人已成為一種強大的地質作用力。人為地質作用對地表形態影響的規模與速率,已不亞于天然地質作用力 人類活動對地表形態的影響,隨著社會經濟的發展和科學技術的進步還在不斷的擴大。在現階段,主要表現在以下諸方面:
 
  1、人為剝蝕作用 人類在修建鐵路和公路、開挖航道、建造廠房、修建水庫、水渠等等工程活動中要挖掘土石,農業平整土地,礦山剝離蓋層、開采礦石等,都在很大程度上破壞了地質結構,改變了地表  形態,所產生的地質效應同天然外動力引起的剝蝕作用是完全一樣的。而且,凡人類活動區域內的這種人為剝蝕作用的強度與速率,遠比天然剝蝕作用大得多。
 
  2、 人為搬運作用 人為搬運作用主要表現在兩個方面:① 人類因耕作而造成全球土壤 流失量為2.40×1010 t/a,超過新生成的表土。加上毀林毀草引起的土壤侵蝕,每年從地表搬走數百億噸土壤;②為了某種需要(如填筑工程地基、工程場地開挖、采掘礦石、建筑材料等).由人工通過運輸工具進行搬運的。有人估計,人類通過自己的活動每年搬運的物質總 量達1.0×104 km3 ,超過了全球水流的搬運強度。
 
  3 、人為堆積作用 人類在地表的堆積作用按需要和性質可分為兩類。一類是圍填工程地基和圍海、圍湖造陸,其厚度和分布面積可達相當大的規模 例如,捷克斯洛伐克布拉格市中心區,分布一層厚達6 m的人工堆積土;日本東京港地區的大片土地是由人工填積而成 的,填海范圍近4 000 hm2  ,擴大了陸地面積。另一類是固體廢棄物和垃圾堆積。前者指建筑施工和工業生產產生的廢棄物(如建筑碎料、舊建筑物拆毀殘渣、工業灰渣、礦渣廢石、工程棄土等)堆積;后者主要指固體生活垃圾堆積。  4 、人為內動力地質作用人類興建大型水庫、深井注水等,往往可以促使某些斷層活化或引起地震 水庫蓄水誘發地震,在世界各地均有實例。如中國、俄羅斯、美國、澳大利亞.瑞士、法國、印度、希臘、意大利、日本、巴基斯坦等。  上述的人為剝蝕作用、搬運作用、堆積作用以及誘發的地震作用,使得地表形態發生了很大變化,形成了新的人為地貌景觀,從而破壞了地質環境的天然平衡條件,對人類的生命財產構成威脅 隨著人口的增長、社會生產力的發展和科學技術的進步,人為地質作用力將越來越強,對地質環境的影響亦將更加強烈。
 
  (二)人類破壞了地球表面的植被
 
  植被是陸地的外衣和保護層,也是陸地上的綠色水庫,起著調節氣候的作用。由于商業、開發耕地、樵薪等原因,人類大肆砍伐森林和毀壞草地。過度的放牧、開荒墾殖以及樵薪等活動,使得草地面積日益縮減。      如果沒有森林植被,地球上生物產量的91%將消失,大量物種將滅絕;全世界7O%的潑水將白自流八大海,人類將出現水危機;陸地上9O%的動植物將面臨干旱威脅;生物固氨量將減少90%,生物放氧量將減少67%;許多地方的風速將增加6O ~80%億萬人將毀于風災;人類將得不到燃料用柴、建材和林副產品;許多地區將發生洪水災害和干旱災害;許多地區的水土流失、土壤沙質荒漠化將進一步加劇,黃土高原的水土流失和土壤沙質荒漠化就是典型的例證。總而言之,地球上若沒有森林,人類將難以生存。
 
  (三)人類活動改變了地球表層內的地球化學過程
 
  人類通過采礦和選冶,使分散的元素集中起來.制成各種金屬和非金屬產品,隨著這些產品的使用以致廢棄,元素又發生了新的遷移;人類開采和制造化學肥料,合成一些新的、過去未曾存在過的合成物,通過施用或使用直至廢棄,也在地殼表層產生元素遷移;礦業活動,可以改變某些礦物在地殼內的分布狀況,發生礦物的人為遷移和富集作用。上述人類活動不同程度地改變了某些地區地殼表層的地球化學過程。
 
  (四)人類活動改變了水的循環途徑和物質成分
 
  修建水庫、引水灌溉、工業和生活用水,特別是抽扳地下水等人為作用,都直接改變水的運動方式和循環途徑。 例如,在長期大規模強力開采地下水的地區,由于開采區含水層中水壓力的降低,導致含水層和隔水層發生新的壓密作用,引起地面沉降,在巖溶發育地區發生地面塌陷,水動力條件的變化還可以改變水與巖石(或土)之問的天然化學均衡條件,引起巖石化學性質與物理性質的變化和水化學性質的變化。
 
  值得一提的是,工業廢水,廢液和生活污水的不臺理排放,化肥和農藥的施用,工業和生活垃圾的任意堆放,都會改變海水、湖水,河水和地下水的化學組分,特別是砷、汞、硫、鎘、苯、酚等進人水體,可直接或間接地危害人畜健康。  目前,世界上約有3O億人口居住在近海地帶,人類在陸地上活動所產生的大多數液體和固體廢物都排人了海洋。據統計:現在每年約有6.5×10t垃圾排人海洋,僅流人海洋的石油每年就超過3.2×10t;近年來,在一些國家的海域內經常發生海洋哺乳動物大批死亡事件,造成這些慘劇的主要是多氯聯苯,而目前工業發達國家每年流人海洋的多氯聯苯高達1.1×10t。海洋是地球上生命支持系統的一個必不可少的組成部分,保護海洋環境是一項十分重 要而緊迫的任務。
 
  (五)人類活動改變了大氣的物質成分
 
  目前,世界上每年有8.2×10t污染性二氧化碳被排人大氣層,有9億以上的人生活在對健康有害的二氧化硫濃度超標的環境中,有10億左右的人生活在超標的懸浮顆粒中。國際環保組織公布的資料顯示,全世界污染最嚴重的15個城市中,中國就占了6個 我國北方城市的 總懸浮顆粒年平均值超過800μg/m 3,有些城市冬季超過l 000μg/m3  ,超過國家大氣質量標準的兩倍多,全國500多個城市中達到大氣質量標準的不足10%。
 
  造成大氣污染的主要原因是人類無節制地向大氣中排放廢氣和固體廢棄物,而嚴重的大氣污染對人類的生產和生活造成了嚴重的影響。例如:1948年美國洛杉磯產生光化學煙霧事件,造成幾萬人急性中毒;1952年英國倫敦發生硫酸煙霧事件,短短5天時問就造成4 000余人死亡;l970年,日本東京出現硫酸和光化學混合煙霧事件。
 
  由于在現代工業發展過程中大量地燃燒石油、煤炭天然氣等化學燃料,從18世紀到現在,大氣中二氧化碳的濃度已增加了27,達到353 mg/g,且每年以0.5%的速度遞增。大氣中二氧化碳濃度的增高導致了“溫室效應”,從上世紀末到現在,全球大約變暖0.6℃左右, 且地球表面的溫度仍在持續增高。
 
  (六)人類活動使地球上的物種日漸減少
 
  地球上生命出現在38億年前,比地球形成晚了約7億年。生命出現以后,在氣候環境條件制約下,沿著由簡單到復雜,由低級到高級,由水生到陸生的規律進化著。這種進化是不可逆的,經過漫長的演化過程,終于形成了種類繁多的生物界。  生物滅絕的原因有自然的和人為的兩種。自然原因包括地球內和地球外等諸多外在因素和生物本身的內在因素。人為因素主要有以下幾個方面:① 生物的棲息地遭到破壞.例如,填湖填海造田造陸、森林的砍伐 開荒墾殖 工業和居民占地等等,使水生及森林和草原的居住者失去棲息地;② 公路、鐵路和各種設施把生物的棲居地分割為零星碎塊,成為被人類活動“海洋”包圍的 小島”,使生物種群大為縮小,基因交流受到限制,因而降低生存能力;③環境污染,包括空氣污染、水質惡化和酸雨等,使有些植物物種 河湖中的魚類和陸上的動物物種消失;④ 掠奪性的狩獵獸鳥,滅種性的捕撈魚蝦,廣泛使用殺蟲劑等(因經濟利益驅使)直接或間接殺害和毒害生物。目前,促使生物加速滅絕的這些因素仍呈增強 趨勢。
 
  總結
 
  綜上所述,地質環境系統在人類活動的影響下已發生了巨大的變化,其范圍已經不是局部問題,而常常是區域的或全球性的問題。這反映了人類與地質環境的不執調,從而導致了人類生存和發展的一系列矛盾乃至危機。希望我們能通過對以上問題的認識做出相應的措施,從而有效控制人類活動對環境地質帶來的損害。