環(huán)境地質(zhì)的應(yīng)用

初曉琳 王光杰 趙文穎

摘要：環(huán)境地質(zhì)學(xué)是研究人類活動(dòng)和地質(zhì)環(huán)境相互作用的學(xué)科，它是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支，也是環(huán)境地學(xué)的組成部分。環(huán)境地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容包括自然和人為引起的環(huán)境地質(zhì)問題，但也有人從狹義的地質(zhì)環(huán)境概念出發(fā)，把問題局限于巖石圈。1972年中國(guó)開始探討環(huán)境地質(zhì)學(xué)的范疇、理論和方法，組建研究機(jī)構(gòu)，到70年代中期，發(fā)展成為一門較系統(tǒng)的新學(xué)科。

關(guān)鍵詞：環(huán)境；地質(zhì)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：F407.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、環(huán)境地質(zhì)在物探領(lǐng)域的應(yīng)用

其中物探方面的地震、電法、重力勘探和磁法、電磁法、放射性方法、低溫測(cè)量等在環(huán)境地質(zhì)工作中都有很大的幫助。

二、不同區(qū)域環(huán)境地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的內(nèi)容

不同區(qū)域條件下的環(huán)境地質(zhì)勘察內(nèi)容不盡相同，結(jié)合以往的環(huán)境地質(zhì)勘察工作，都是由于對(duì)地下水的危害評(píng)價(jià)不足，導(dǎo)致的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，因此在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，提供科學(xué)的對(duì)水文地質(zhì)評(píng)價(jià)依據(jù)，就會(huì)提高地質(zhì)災(zāi)害勘察監(jiān)測(cè)的可靠性和安全性。水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的不同區(qū)域，主要考慮以下幾點(diǎn)：

1、重點(diǎn)評(píng)價(jià)干旱地區(qū)地下水資源的開發(fā)保護(hù)。我國(guó)雖然水量豐富，但是干旱地區(qū)面積占全國(guó)四分之一以上，降水量稀少，礦產(chǎn)資源相對(duì)豐富的西北西南地區(qū)最大的制約因素就是水資源問題。預(yù)測(cè)水資源的減少可能造成的地質(zhì)危害，提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

2、城市建設(shè)中的地下水污染和過量開采造成的地表沉降問題。水是人類賴以生存的資源，雖然是可再生資源，但是受到污染導(dǎo)致的無法正常使用問題需要研究解決。工業(yè)三廢的外排、生活垃圾的隨意處理都會(huì)導(dǎo)致重金屬元素滲出，以各種遷移方式進(jìn)入地下水和地表水中，引起土壤的質(zhì)量惡化，作物的吸收，一步步損害人體健康。

3、沿海城市地區(qū)的過度抽取地下淡水資源，導(dǎo)致的海水入侵問題，也是地質(zhì)災(zāi)害之一。沿海地區(qū)的地下淡水資源和海水本身是一個(gè)平衡的關(guān)系，過度開采和抽取，導(dǎo)致地下淡水資源的水頭壓力減小，平衡被打破，造成海水向陸地侵蝕，給陸地帶來巨大損失。查明沿海地區(qū)水文地質(zhì)條件時(shí)，要查明地下水的自然分布狀況，分析預(yù)測(cè)由于過度抽取引起地下淡水資源的變化情況，把握由這種變化導(dǎo)致的海水侵蝕程度的變化。

4、礦區(qū)的水文地質(zhì)評(píng)價(jià)：地面巖溶塌陷是由于地下水的不斷侵蝕，造成礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中不斷受到水的沉降侵蝕，導(dǎo)致的類似空隙傳遞，久而久之空隙發(fā)育到地表。這種環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的水文地質(zhì)勘察，應(yīng)該組織專業(yè)人員進(jìn)行專門的長(zhǎng)期的水文地質(zhì)勘察，以得到變化侵蝕與地下水的變化規(guī)律。

5、 在建設(shè)大型項(xiàng)目時(shí)的工程地質(zhì)問題，如城市改造、開發(fā)區(qū)的興建。對(duì)缺乏地質(zhì)環(huán)境資料的地區(qū)，當(dāng)水文地質(zhì)條件對(duì)特殊工程影響較大，如工程地基評(píng)價(jià)、基礎(chǔ)抗浮和工程降水等，宜進(jìn)行專門的水文地質(zhì)勘察。

三、生物地質(zhì)環(huán)境學(xué)

生物地質(zhì)環(huán)境學(xué)是用地質(zhì)學(xué)的理論和方法研究生物與其賴以生存的地質(zhì)環(huán)境之間關(guān)系，著重研究地質(zhì)環(huán)境對(duì)生物影響的學(xué)科，它是生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等相互滲透融合而成的一門邊緣學(xué)科。該學(xué)科認(rèn)為：生物（微生物、植物、動(dòng)物、人類）與其賴以生存的地殼表層環(huán)境（地質(zhì)環(huán)境）有著密不可分的聯(lián)系，地質(zhì)環(huán)境中諸因子（地形、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)、地質(zhì)構(gòu)造、成土母巖、土壤、地球化學(xué)、地球物理、水文等）對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、品質(zhì)和健康有重要影響。其中最重要最本質(zhì)的影響是地球化學(xué)元素通過在母巖—土壤—生物系統(tǒng)中的運(yùn)移、變化、積累，最終對(duì)生物的生理生化作用產(chǎn)生的影響。

生物地質(zhì)環(huán)境學(xué)的理論表述為：研究物質(zhì)流、能量流、信息流在巖石圈（表層）、水圈、大氣圈（下層）和生物圈之間的運(yùn)動(dòng)交換、轉(zhuǎn)化及其對(duì)生物的影響。

生物地質(zhì)環(huán)境學(xué)的研究?jī)?nèi)容可分兩大方面：一是研究構(gòu)成地質(zhì)環(huán)境和各種因子的性質(zhì)、特征及其影響生物的具體行為和機(jī)制；二是研究選擇、調(diào)整、保護(hù)和改造地質(zhì)環(huán)境以滿足生物生存需要的方法。

關(guān)于第一方面環(huán)境性質(zhì)的研究有以下幾個(gè)內(nèi)容：

1、環(huán)境的地理、地貌特征研究：指研究區(qū)所在的地理位置（經(jīng)度、緯度）和海拔高度，地表固態(tài)（水體）與液態(tài)（水體）面積的比例與配置方式，固態(tài)地表的幾何形態(tài)（平緩開闊、起伏劇烈、凸起、凹下、山坡陡緩）等。這些性質(zhì)首先決定了該區(qū)的小氣候，生物生存的基本條件（土壤和水文），以及這里的風(fēng)化成土作用及土壤發(fā)育和保存條件。當(dāng)然，也是地球化學(xué)元素運(yùn)移和地球物理性質(zhì)產(chǎn)生的條件之一。所有這些都直接地影響到生物。

2、環(huán)境的地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)運(yùn)動(dòng)特征研究：地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)多種多樣：有劇烈活動(dòng)的，也有相對(duì)平穩(wěn)寧?kù)o的；有抬升隆起的，也有沉陷下降的；有褶皺造山的，也有造陸或成海的，等等。地質(zhì)運(yùn)動(dòng)從大的時(shí)空尺度上決定了該區(qū)生態(tài)環(huán)境的變遷，從而決定了生物種群和演化，深刻影響當(dāng)代生物的分布和性狀。

3、環(huán)境的地球化學(xué)性質(zhì)研究：這是生物地質(zhì)環(huán)境學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。前已述及，組成生物體的化學(xué)物質(zhì)始終與地殼（即地質(zhì)環(huán)境）保持著動(dòng)態(tài)平衡。生物的進(jìn)化始終與地殼的演化緊密相隨。地殼表面化學(xué)元素的分布是絕對(duì)非均一的，也就是說，不同地區(qū)的地球化學(xué)背景場(chǎng)是不一樣的，它們對(duì)生物影響不同，造成了生物體的地區(qū)性生物反應(yīng)，輕則影響產(chǎn)量、品質(zhì)、健康，重則致病畸變甚至死亡。

要研究地質(zhì)環(huán)境中的化學(xué)元素，特別是那些與生物密切相關(guān)的特征元素在母巖—土壤—生物系統(tǒng)中存在的種類、數(shù)量和形態(tài)，遷移、轉(zhuǎn)化、富集的條件，影響生物體的機(jī)理。還要研究元素之間的協(xié)和或拮抗關(guān)系，等等。

4、環(huán)境的地球物理性質(zhì)研究：勿庸置疑，地殼的完整堅(jiān)實(shí)程度（完整的、破碎的、堅(jiān)固的、松脆的）和地球產(chǎn)生的各種物理場(chǎng)（磁場(chǎng)、重力場(chǎng)、電場(chǎng)、放射性場(chǎng)等）對(duì)生物有巨大影響，一是直接影響生物的生存；另外，作為化學(xué)元素存在的環(huán)境條件，通過影響元素的存在和遷移而間接影響生物。不過，此領(lǐng)域的大部分內(nèi)容尚未研究，潛力十分巨大。

5、環(huán)境的水文性質(zhì)研究：水是生物生存的必需條件之一，其重要性不言而喻。無論母巖風(fēng)化成母質(zhì)，生物參與下母質(zhì)衍生成土壤，以及元素在土壤中活化成有效態(tài)而被作物吸收等過程，無不有水的作用。

要研究地下水、地表水、土壤水、生物生理水及大氣水之間的關(guān)系，研究潛水面高度，包氣帶厚度和水的量質(zhì)對(duì)作物的影響。更要研究由于地下水位升降、海水進(jìn)退等造成的大區(qū)域土地鹽堿化、沙化、荒漠化等重大環(huán)境問題。

6、地質(zhì)災(zāi)害研究：地質(zhì)災(zāi)害是環(huán)境突變產(chǎn)生的山崩、滑波、泥石流、水土流失等災(zāi)害性現(xiàn)象，對(duì)生物生存、大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活造成重大危害，其發(fā)生的原因與地質(zhì)環(huán)境性質(zhì)密切相關(guān)。使用遙感手段加上實(shí)地調(diào)研，對(duì)可能發(fā)生災(zāi)害的地段做出預(yù)測(cè)并提出科學(xué)的防治措施。

地方病的產(chǎn)生機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜，但是，其中一個(gè)重要致病因子是地質(zhì)環(huán)境中某些有關(guān)化學(xué)元素出現(xiàn)障礙（缺乏或過量）。關(guān)于第二方面改造地質(zhì)環(huán)境的研究主要指某些非金屬礦物的利用開發(fā)研究。如有關(guān)沸石礦的開發(fā)已有較多成功例子，用其高效離子交換和吸附性能，生產(chǎn)新型沸石肥料、飼料添加劑和污水處理劑等，效果十分顯著。

四、地質(zhì)環(huán)境學(xué)發(fā)展前景

生態(tài)系統(tǒng)的定義是“由生物及其生存的非生物環(huán)境組成的體系”，但是生物學(xué)家在研究生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，很少有人能考慮到地質(zhì)構(gòu)造、巖石化學(xué)成分和地質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程對(duì)非生物環(huán)境的決定性作用，以及地球物理、化學(xué)性質(zhì)與生態(tài)系統(tǒng)和生物圈之間的聯(lián)系。眾所周知，大氣圈、水圈、巖石圈、土壤圈的綜合作用，共同組成了有再生產(chǎn)能力的生物圈及生態(tài)系統(tǒng)。其中土壤圈是陸地上生命層的核心，而土壤中的主要化學(xué)成分，約90%是繼承基巖及其風(fēng)化物的成分。因此，要想透徹理解生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)因子之間的關(guān)系，必需將生物圈骨架的地質(zhì)要素納入生態(tài)系統(tǒng)，也就是要重視生物地質(zhì)學(xué)，并建立一個(gè)包含地質(zhì)信息的生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)地質(zhì)要素與土壤和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物間的相互關(guān)系劃分單元，從而使生物地質(zhì)學(xué)融入對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的研究中。

以生物圈、土壤圈、巖石圈之間的空間關(guān)系以及地球化學(xué)關(guān)聯(lián)為研究對(duì)象的生物地質(zhì)環(huán)境學(xué)，地理信息系統(tǒng)必然是最強(qiáng)有力的技術(shù)手段。利用最先進(jìn)的研究方法和技術(shù)手段并結(jié)合實(shí)際所需，生物地質(zhì)環(huán)境學(xué)的發(fā)展空間是無限的。從理論上將地質(zhì)要素納入生態(tài)系統(tǒng)，則涉及巖石、土壤及生物圈等生態(tài)學(xué)方面，以及國(guó)土資源規(guī)劃管理等方面的問題，生物地質(zhì)環(huán)境學(xué)都可交叉滲透，在深度和廣度上極大地延伸了研究的范圍。具體研究構(gòu)想，我們認(rèn)為目前可在下述幾個(gè)方面開展研究工作。如西部生態(tài)環(huán)境和生物多樣性的保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展的研究、土地資源的合理利用、中藥現(xiàn)代化科技行動(dòng)、精確農(nóng)業(yè)建設(shè)、地質(zhì)地理信息系統(tǒng)的建設(shè)、數(shù)字地球和數(shù)字國(guó)土、景觀地球化學(xué)及景觀生態(tài)學(xué)調(diào)查規(guī)劃等，生物地質(zhì)環(huán)境學(xué)都應(yīng)積極參與，促進(jìn)本學(xué)科的發(fā)展和壯大。