霧霾及地下水土壤污染的地質(zhì)作用

盧予北， 吳 燁

(1.河南省深部探礦工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州450053； 2.河南省地礦局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450053； 3.河南工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 451191)

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霧霾及地下水土壤污染的地質(zhì)作用

盧予北1,2， 吳 燁3

(1.河南省深部探礦工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州450053； 2.河南省地礦局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450053； 3.河南工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 451191)

導(dǎo)致霧霾、地下水和土壤污染的機(jī)理復(fù)雜，且影響因素較多。不同行業(yè)和學(xué)科研究的成果各有說(shuō)法和道理，并且取得了一定的成效。但是，就目前的研究成果和實(shí)際情況來(lái)看依然存在著許多不攻自破的“漏洞”和片面性。通過(guò)2年來(lái)的野外調(diào)查研究和大量文獻(xiàn)資料分析認(rèn)為：霧霾的產(chǎn)生和土壤、地下水體污染主要由地質(zhì)作用(構(gòu)造活動(dòng)和地球深部氣體釋放、煤田火區(qū))、人類(lèi)活動(dòng)(地表到大氣對(duì)流層空間)和氣候氣象(濕度、風(fēng)力和降雨強(qiáng)度)3大因素造成。其中，地質(zhì)作用是不可忽略的重要因素，也是難以預(yù)測(cè)和治理難度最大的。華北平原正好同時(shí)滿足上述3個(gè)條件，處于霧霾嚴(yán)重區(qū)域。

霧霾；地下水；土壤；污染；地質(zhì)作用

0 引言

2017年3月17日，李克強(qiáng)總理為落實(shí)《政府工作報(bào)告》的工作設(shè)立了專(zhuān)項(xiàng)資金并指出：要跨部門(mén)組織多學(xué)科科學(xué)家集中攻關(guān)霧霾形成機(jī)理與治理，專(zhuān)心做好這一件事，堅(jiān)決打勝這場(chǎng)霧霾‘殲滅戰(zhàn)’！李克強(qiáng)說(shuō)，“無(wú)論是研究大氣的，還是研究土壤的，各相關(guān)學(xué)科力量都組織起來(lái)，進(jìn)行跨學(xué)科集中攻關(guān)，真正打一場(chǎng)‘藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)’，讓大家都看到更多藍(lán)天！”。并強(qiáng)調(diào)指出，霧霾涉及人民群眾健康，人民群眾對(duì)此有很大期盼，可以說(shuō)已經(jīng)成為“民生之痛”、當(dāng)務(wù)之急。所以我們更要抓緊時(shí)間進(jìn)行大規(guī)模、高質(zhì)量的觀測(cè)研究，找到治理霧霾的有效對(duì)策，給人民群眾一個(gè)交代。

目前，關(guān)于霧霾形成機(jī)理及地下水、土壤污染問(wèn)題，各個(gè)行業(yè)、學(xué)科說(shuō)法不一。歸納起來(lái)主要有：工業(yè)污染排放、煤炭發(fā)電、汽車(chē)尾氣、建筑及道路揚(yáng)塵、垃圾及秸稈焚燒、北方冬季燒煤供暖，化工廠排放、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)及冶煉、城鎮(zhèn)生活垃圾等。甚至許多人認(rèn)為：工業(yè)排放、燃煤和汽車(chē)尾氣是形成霧霾的“罪魁禍?zhǔn)住?，這是不全面的說(shuō)法。山西是我國(guó)煤炭主產(chǎn)地，在內(nèi)蒙古、山西燃煤火電廠較多，且有幾百處煤田地火常年自燃，在冬季農(nóng)村家家戶戶和廠礦企業(yè)燃煤取暖生活。僅山西寧武縣昌元煤礦就有3個(gè)煤田自燃火區(qū)，其自燃面積達(dá)1605149 m2，火區(qū)深度83～100 m。但為什么他們的霧霾遠(yuǎn)沒(méi)有中國(guó)東部嚴(yán)重？

中國(guó)古代完全沒(méi)有工業(yè)污染，且人類(lèi)活動(dòng)影響很小。但據(jù)歷史文獻(xiàn)記載，最早“霧霾”一詞，是在公元5世紀(jì)前后的史書(shū)上曾出現(xiàn)過(guò)[1]。并且，在中國(guó)從唐宋以后霧霾天氣日趨增多。如：《宋史·五行志五》中記載的災(zāi)害性天氣中，帶“霾”字的有13處，《明史·五行志三》中，有關(guān)大氣污染的事件有32處，其中帶“霾”字的達(dá)20起。北京最早的霧霾記載是公元1549年5月3日，京城“風(fēng)霾四塞，日色慘白，凡五日”。這些均說(shuō)明中國(guó)古代也存在霧霾天氣，這也是目前霧霾成因眾說(shuō)紛紜難以給出一個(gè)全面科學(xué)合理解釋最有力的反證。

恩格斯在《自然辯證法》中警告我們：“我們不要過(guò)分陶醉于我們?nèi)祟?lèi)對(duì)自然界的勝利。對(duì)于每一次這樣的勝利，自然界都對(duì)我們進(jìn)行報(bào)復(fù)。每一次勝利，起初確實(shí)取得了我們預(yù)期的結(jié)果，但是往后和再往后卻發(fā)生完全不同的、出乎預(yù)料的影響，常常把最初的結(jié)果又消除了。”馬克思針對(duì)人與自然協(xié)調(diào)關(guān)系指出：“我們這個(gè)世界所面臨的兩大變革，即人同自然的和解以及人同本身的和解?！?/p>

環(huán)保部“十三五”中國(guó)綠色增長(zhǎng)路線圖研究報(bào)告顯示：“十三五”我國(guó)環(huán)境承載力仍將處于嚴(yán)重超載階段。以大氣污染物為例，按照環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算的全國(guó)SO2、NOX最大允許排放量(即全國(guó)333個(gè)地級(jí)城市PM2.5年均濃度全部達(dá)標(biāo)情景下的大氣環(huán)境容量)分別為1363萬(wàn)t和1258萬(wàn)t。而2014年這兩項(xiàng)污染物的排放總量分別超過(guò)環(huán)境容量的45%和65%?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，即使“十三五”期間主要污染物排放的疊加總量達(dá)到峰值并迅速下降，中國(guó)仍將處于環(huán)境承載力的嚴(yán)重超載階段，環(huán)境質(zhì)量難以在短期內(nèi)得到全面改善。

霧霾成因眾說(shuō)紛紜，霧霾形成機(jī)理研究及治理注定是一場(chǎng)持久戰(zhàn)。

筆者結(jié)合2年來(lái)“河南省地下水污染問(wèn)題與原位修復(fù)技術(shù)研究”、深部水熱型地?zé)豳Y源和干熱巖資源勘查項(xiàng)目研究認(rèn)為：霧霾的產(chǎn)生和土壤、地下水體污染主要有地質(zhì)作用(構(gòu)造活動(dòng)和地球深部氣體釋放、煤田火區(qū))、人類(lèi)活動(dòng)(地表到大氣對(duì)流層空間)和氣候氣象(濕度、風(fēng)力和降雨強(qiáng)度)三大部分因素造成。地上空間的人類(lèi)活動(dòng)及污染物排放易發(fā)現(xiàn)和治理，而地球深部的地質(zhì)作用則不宜發(fā)現(xiàn)和治理。

地球內(nèi)部的能量主要以熱能、重力能、地球旋轉(zhuǎn)能、化學(xué)能和結(jié)晶能形式出現(xiàn)，這些能量(也稱(chēng)內(nèi)力和地質(zhì)作用)可以使地殼組成物質(zhì)、地殼構(gòu)造、地表形態(tài)等不斷變化和形成。

目前的地形地勢(shì)形成、地下氣體溢出、煤田火區(qū)形成、地震、火山噴發(fā)等，均與地質(zhì)作用密切相關(guān)。地震和火山噴發(fā)產(chǎn)生大量的氣體和巖漿、粉塵排出對(duì)大氣和環(huán)境的破壞顯而易見(jiàn)，在此不再贅述。

1 地質(zhì)作用下的地形地勢(shì)

現(xiàn)代中國(guó)地形地勢(shì)是在200萬(wàn)年前經(jīng)過(guò)多次板塊碰撞和侵蝕、搬運(yùn)、沖積、風(fēng)力和冰河作用而形成，呈現(xiàn)出西高東低階梯狀分布。第一級(jí)階梯是青藏高原，平均海拔在4500 m以上，第二級(jí)階梯分布著大型的內(nèi)蒙古高原、黃土高原、云貴高原、準(zhǔn)格爾盆地、塔里木盆地、四川盆地等，平均海拔在1000～2000 m之間，其東面的大興安嶺、太行山脈、巫山、雪峰山是地勢(shì)二、三級(jí)階梯的分界線。地勢(shì)的第三級(jí)階梯上分布著華北平原、東北平原等，平均海拔多在500 m以下，如圖1所示。

2 地氣排放及主要成分

地球動(dòng)力學(xué)理論認(rèn)為：地球內(nèi)部具有巨大的能量，并且是活動(dòng)的，存在著活動(dòng)頻發(fā)期和相對(duì)平靜期。也就是說(shuō)，地球自身存在著周期性的不均勻膨脹或局部收縮[2]。除了火山、地震、地球龜裂(裂解)和煤田地火排放氣體外，地球整個(gè)活動(dòng)構(gòu)造部分都在向淺部地層和大氣中排放氣體，就像人體皮膚一樣時(shí)時(shí)刻刻有分泌物產(chǎn)生。杜樂(lè)天教授的研究結(jié)果表明，這些氣體成分十分復(fù)雜，至少包括H2O、CO2、N2、H2S、HCl、HF、SO2、SO3、CO、H2、CH4、C2H6等[3]?，F(xiàn)代的大氣圈、水圈、油氣的形成和大批生物滅絕等都與地球排出大量的CH4、H2、H2S、CO以及Hg、As、Pb和F等有毒有害成分有關(guān)[4]。同時(shí)也是造成大氣、地下水、土壤污染和人身傷害的主要原因之一。

圖1 中國(guó)地勢(shì)三級(jí)階梯示意圖

從圖2可以看出：我國(guó)的活動(dòng)斷裂帶和單發(fā)式地震帶、連發(fā)式地震帶主要分布在西南、華北地區(qū)。同時(shí)，大量文獻(xiàn)和證據(jù)證明：地震、溫室效應(yīng)、霧霾和地下氣體噴發(fā)或溢出有關(guān)。

圖2 中國(guó)地震帶分布圖

圖3是青藏高原和渤海灣下地殼不均勻流動(dòng)(熱河)能量釋放走向，在華北平原交匯，說(shuō)明該地區(qū)是地下氣體能量聚集釋放的重要區(qū)域[5]。表1是我國(guó)南太行東麓(鶴壁)部分地?zé)岷凸┧畾怏w溢出情況，圖4是地下氣體溢出或噴發(fā)地質(zhì)剖面圖。通過(guò)對(duì)南太行東麓土壤地球化學(xué)勘查發(fā)現(xiàn)，其土壤中的污染物主要是汞(Hg)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鈷(Co)重金屬等，如圖5所示。這些現(xiàn)象和特征均證明了構(gòu)造活動(dòng)區(qū)地氣持續(xù)排放的事實(shí)。

圖3 青藏高原和渤海灣下地殼不均勻流動(dòng)(熱河)能量釋放走向

圖4 鶴壁市地下氣體逸出井地質(zhì)剖面圖

圖5 河南省安陽(yáng)—鶴壁—新鄉(xiāng)太行山東麓土壤地球化學(xué)異常圖

另?yè)?jù)2014年8月25日《都市快報(bào)》(杭州)和2014年10月31日《濟(jì)南日?qǐng)?bào)》報(bào)道：北京和濟(jì)南霧霾組分中地殼元素分別占到12%和20.6%，見(jiàn)圖6。這里所謂的地殼元素或物質(zhì)實(shí)際上就是地球主要以氣體方式排出的三相流體(氣體、水和固體)。

3 煤田火區(qū)形成及燃煤排放物[6-9]

煤田火區(qū)自燃除了煤質(zhì)本身、氣候氣象條件和人為因素外，其形成的重要因素是煤系地層在地質(zhì)作用和構(gòu)造活動(dòng)條件下造成的，地下水平煤層經(jīng)過(guò)若干次地質(zhì)作用后，使其變?yōu)閮A斜煤層并在人為或風(fēng)化剝蝕影響下使煤層出露，當(dāng)溫度達(dá)到燃點(diǎn)時(shí)煤層自燃，形成煤田火區(qū)。最早記載煤田火災(zāi)的是新疆地火(煤田自燃)，距今已有1700多年。

據(jù)人民網(wǎng)、新華網(wǎng)和中國(guó)礦權(quán)資源網(wǎng)等媒體報(bào)道，我國(guó)煤田火區(qū)主要分布于新疆、內(nèi)蒙古、山西、甘肅、青海、寧夏、陜西等7個(gè)省、自治區(qū)。其中，新疆目前仍有33個(gè)火區(qū)，每年損失煤炭資源量800萬(wàn)t；內(nèi)蒙古煤田火區(qū)面積達(dá)6300萬(wàn)m2，直接燃燒和凍結(jié)資源量約5億t，間接影響資源安全生產(chǎn)量約15億t，是中國(guó)煤田火區(qū)主要分布地之一；山西省共發(fā)現(xiàn)煤層自燃火區(qū)167個(gè)、分火區(qū)361個(gè)，其中，火區(qū)總面積為56.59 km2，圖7是河南省地礦局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院在山西寧武縣昌元煤礦火區(qū)治理項(xiàng)目。

目前我國(guó)煤田火區(qū)總?cè)紵娣e共達(dá)720 km2，煤田火區(qū)晝夜燃燒，每年大概吞噬3000萬(wàn)t煤炭資源，破壞煤炭資源2億t；每年經(jīng)濟(jì)損失約40億元；每年向大氣中排放100萬(wàn)t有毒氣體。

煤田自燃不僅浪費(fèi)資源、影響周邊生態(tài)，更重要的是持續(xù)向大氣排放大量的CO2、CO、SO2、NOX、CH4和煙塵等污染物。這些污染物在風(fēng)力作用下將會(huì)向周邊地區(qū)擴(kuò)散，從而造成區(qū)域性和大面積大氣污染。

賈艷紅等人的研究成果表明：PM2.5與PM10，CO，NO2和SO2指標(biāo)呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明隨著PM10，CO，NO2和SO2等污染物數(shù)量的增加，霧霾隨之呈現(xiàn)加重趨勢(shì)[10]。

圖6 北京和濟(jì)南PM2.5主要成分

圖7 山西寧武縣昌元煤礦自燃和治理現(xiàn)場(chǎng)

1 t煤炭燃燒平均會(huì)產(chǎn)生11 kg煙塵、8.5 kg二氧化硫、7.4 kg氮氧化物。每年中國(guó)煤炭能源消耗量為36.1億t[11]，煤田火區(qū)自燃消耗資源量為3000萬(wàn)t，總計(jì)每年消耗煤炭資源量36.4億t。產(chǎn)生的煙塵、SO2、NOX污染物分別為：4000.4萬(wàn)t、3094萬(wàn)t、2693.6萬(wàn)t。

由此可見(jiàn)，日常生活生產(chǎn)煤炭資源消耗和煤田火區(qū)自燃造成的污染物排放量是巨大的，也是造成大氣污染和霧霾的一個(gè)主要因素。

4 華北地區(qū)霧霾成因分析

2017年1月20日環(huán)境保護(hù)部關(guān)于2016年全國(guó)空氣質(zhì)量新聞發(fā)布會(huì)顯示：2016年，京津冀區(qū)域供暖期期間，PM2.5濃度為135 μg/m3，是非供暖期濃度的2.4倍，僅12月份就發(fā)生了5次大范圍空氣重污染過(guò)程。京津冀及周邊地區(qū)仍是我國(guó)大氣污染最重的區(qū)域。區(qū)域內(nèi)河南、北京、河北和山東等北方地區(qū)優(yōu)良天數(shù)比例仍不足60%；74個(gè)城市空氣質(zhì)量排名相對(duì)較差的10個(gè)城市中，9個(gè)城市位于該區(qū)域。區(qū)域內(nèi)PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3濃度均高于全國(guó)平均水平。京津冀區(qū)域優(yōu)良天數(shù)比例為56.8%，比全國(guó)平均比例低22.0個(gè)百分點(diǎn)；重度及以上污染天數(shù)比例為9.2%，比全國(guó)平均比例高6.6個(gè)百分點(diǎn)。2015年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)：京津冀及周邊地區(qū)(含山西、山東、內(nèi)蒙古和河南)是全國(guó)空氣重污染高發(fā)地區(qū)，2015年區(qū)域內(nèi)70個(gè)地級(jí)以上城市共發(fā)生1710天次重度及以上污染，占2015年全國(guó)的44.1%。從重度及以上污染發(fā)生季節(jié)來(lái)看，1—3月以及10—12月是重污染高發(fā)季節(jié)，其中12月區(qū)域內(nèi)連續(xù)發(fā)生多次大范圍重污染過(guò)程，重度及以上污染發(fā)生天數(shù)占全年的36.8%，明顯高于其他月份。

當(dāng)?shù)刭|(zhì)作用、人類(lèi)活動(dòng)及人口密度、氣候氣象因素3種因素同時(shí)具備時(shí)，則可能產(chǎn)生霧霾。霧霾是懸浮在大氣中氣溶膠體顆粒[12-13]，若只有顆粒狀污染物而沒(méi)有氣水時(shí)形成不了霧霾，只會(huì)在地面產(chǎn)生粉塵；當(dāng)空氣中濕度達(dá)到一定值和顆粒狀污染物形成膠體顆粒時(shí)，在空中懸浮不能及時(shí)沉降地面則形成霧霾；當(dāng)風(fēng)力或降水強(qiáng)度較大時(shí)，空中懸浮的霧霾在外力作用下及時(shí)降至地面，則霧霾減輕或消失。

4.1 地質(zhì)作用因素

華北地區(qū)的地勢(shì)處于中國(guó)地勢(shì)第三級(jí)階梯，其周邊環(huán)境為內(nèi)蒙古、山西、寧夏(燃煤和煤田自燃污染排放嚴(yán)重地區(qū))第二級(jí)階梯下游，如圖8所示。從地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)帶和地震帶來(lái)看，整個(gè)華北地區(qū)位于深部斷裂交匯處和地震帶集中區(qū)。從地勢(shì)、地理位置和深部構(gòu)造活動(dòng)等方面均處于一個(gè)受外來(lái)影響和本地因素雙重作用。

圖8 中國(guó)北方煤田火區(qū)自燃分布圖

4.2 人類(lèi)活動(dòng)及主要排放物

人類(lèi)活動(dòng)包括燃煤、燃?xì)?、燃油等化石?lèi)能源消耗(工業(yè)、發(fā)電、汽車(chē)尾氣、冬季取暖)、油氣鉆井、建筑及公路揚(yáng)塵、餐飲廚房油煙、農(nóng)田施肥等。就華北地區(qū)來(lái)說(shuō)，由于該地區(qū)人口密集，其人類(lèi)活動(dòng)影響相對(duì)西北和西南地區(qū)嚴(yán)重。

(1)燃油或汽車(chē)尾氣排放：主要成分是二氧化碳和水，污染物有煙塵、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、可以揮發(fā)性烴類(lèi)。

(2)燃?xì)馀欧盼廴荆褐饕煞譃橥闊N，有少量硫化氫、氮?dú)獾?，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、二氧化氮等，是酸雨主要成分。目前國(guó)內(nèi)為了減少煤炭能源的消耗，把天然氣作為“清潔能源”大力推廣并實(shí)行“煤改氣”。實(shí)際效果怎樣呢？2016年12月29日l(shuí)MSlA國(guó)際金屬太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟會(huì)議認(rèn)為，北京率先實(shí)行“煤改氣”，但空氣污染依舊，主要原因是，天然氣燃燒會(huì)增加大量的氮化物。中國(guó)工程院院士倪維斗經(jīng)過(guò)測(cè)算得出結(jié)論：熱電廠“煤改氣”后，氮化物排放不但不會(huì)減少，反而會(huì)增加，霧霾天氣更會(huì)進(jìn)一步惡化。

(3)燃煤污染：主要排放物為二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、煙塵等。

(4)化肥廠、煉鋼廠、煉油廠、磚窯廠污染成分更為復(fù)雜。其它建筑物拆除、公路揚(yáng)塵、煙花爆竹、森林大火、燒香祭拜、吸煙等均可產(chǎn)生一定污染物。

(5)餐飲廚房炒菜污染物：油類(lèi)物質(zhì)不完全燃燒沉積出的細(xì)而疏松的黑煤煙，共測(cè)出220多種化學(xué)物質(zhì)，其中主要有醛、酮、烴、脂肪酸、醇、芳香族化合物、酯、內(nèi)酯、雜環(huán)化合物等。在烹調(diào)油煙中還發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性亞硝胺等已知突變致癌物。

(6)農(nóng)業(yè)施肥污染：我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是全球氮肥生產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的國(guó)家。特別是華北平原農(nóng)業(yè)施肥量位居全國(guó)之首，據(jù)統(tǒng)計(jì)：我國(guó)每年大約使用7000萬(wàn)t氮肥(尿素為主)，被植物吸收的氮肥僅占30%左右，也就是說(shuō)70%左右的氮肥溶于地下水、土壤和揮發(fā)到大氣中，其中氨揮發(fā)損失達(dá)39%和30%。對(duì)我國(guó)北方69個(gè)地點(diǎn)的地下水和飲用水硝酸鹽含量的調(diào)查結(jié)果表明，半數(shù)以上的水樣中硝酸鹽含量超標(biāo)。研究表明，目前硝酸根已成為農(nóng)田土壤增加最多的鹽分離子，占到陰離子總量的67%～76%。當(dāng)?shù)适┯眠^(guò)量時(shí)，則易造成土壤嚴(yán)重酸化和土壤中鋁、鐵等含量超標(biāo)[14-16]。

4.3 氣候氣象因素

據(jù)統(tǒng)計(jì)：霧霾在在干旱區(qū)或半干旱區(qū)不易形成，在相對(duì)濕度60%～90%和風(fēng)速在1～3 m/s(微風(fēng))之間時(shí)極易形成，這種條件下有利于水汽和塵埃雜質(zhì)的聚集[17-19]。圖9是趙曉川等[20]對(duì)營(yíng)口霧霾的地面形勢(shì)和風(fēng)速特征研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果。黃色代表霾發(fā)生的數(shù)量，可以看出在風(fēng)速<5 m/s時(shí)，霧霾較為嚴(yán)重。圖10和圖11中可以看出，華北正好處于這個(gè)區(qū)間，而內(nèi)蒙古、寧夏、山西等則處于半干旱區(qū)，一般相對(duì)濕度<50%。從圖12則可以看出：冬季華北處于西北風(fēng)，山西和內(nèi)蒙古等地污染物極易在風(fēng)力作用下遷移到華北平原第三級(jí)臺(tái)階。

圖9 2005—2012年霧霾天氣的風(fēng)速分布圖

圖10 中國(guó)干濕區(qū)劃分

圖11 中國(guó)年平均相對(duì)濕度

圖12 中國(guó)冬季和夏季風(fēng)向

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié)論

(1)霧霾的形成和地下水體、土壤污染主要由地質(zhì)作用、人類(lèi)活動(dòng)和氣候氣象共同作用的結(jié)果，缺一不可。其中，地質(zhì)作用和人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生大量的粉塵或固態(tài)顆粒，氣候氣象達(dá)到一定程度時(shí)，可以聚集大氣中固態(tài)顆粒形成氣溶膠體物，為霧霾創(chuàng)造了環(huán)境條件。華北地區(qū)就是同時(shí)滿足了3個(gè)條件，所以霧霾天數(shù)和污染程度相對(duì)其他地區(qū)較為嚴(yán)重。

(2)當(dāng)前霧霾和地下環(huán)境嚴(yán)重態(tài)勢(shì)是環(huán)境容量和承載能力超過(guò)了允許值，也就是說(shuō)，地球深部的排氣攜帶著帶電粒子，與粉塵帶電粒子相互作用，使得原有的大氣浮力平衡遭到破壞，從而使大氣浮力喪失。

(3)局部的霧霾、地下水和土壤污染不一定全部是當(dāng)?shù)毓I(yè)、農(nóng)業(yè)、生活排放引起，與地理位置和周邊環(huán)境密切相關(guān)。

(4)任何一個(gè)地區(qū)或局部的霧霾成因和類(lèi)型不是固定不變的，而是相對(duì)變化的。

(5)霧霾、地下水和土壤污染的治理是一個(gè)全局性的統(tǒng)一行動(dòng)，僅靠局部治理其成效不大。

(6)開(kāi)發(fā)利用深部地?zé)豳Y源，不但可以替代傳統(tǒng)化石類(lèi)能源、節(jié)能減排，更重要的是可以有序控制地下能量的釋放(地震、火山噴發(fā)及地氣無(wú)序溢出)。

5.2 建議

要想保持良好的生態(tài)環(huán)境和持續(xù)和諧發(fā)展，首先要尊重自然，減少人類(lèi)破壞性活動(dòng)。其次通過(guò)先進(jìn)的理念和技術(shù)方法調(diào)查監(jiān)測(cè)污染來(lái)源，為預(yù)防和治理提供依據(jù)。建議如下：

(1)加大力度進(jìn)行地質(zhì)作用下區(qū)域地下氣體的成因機(jī)理、遷移模式和擴(kuò)散規(guī)律研究。

(2)通過(guò)物化探和鉆探技術(shù)手段，全面調(diào)查煤田已存在火區(qū)和潛在火區(qū)，并加強(qiáng)治理。

(3)研發(fā)輕便鉆探-地下氣體測(cè)試設(shè)備。地下氣體泄漏是大面積分布，傳統(tǒng)的方法和技術(shù)不能快速查明異常區(qū)。所以，未來(lái)需要快速便捷的設(shè)備儀器來(lái)進(jìn)行異常區(qū)的確定。

(4)在活動(dòng)構(gòu)造帶和異常區(qū)，通過(guò)鉆探和監(jiān)測(cè)方法，建立地下氣體成分和溫度變化數(shù)據(jù)平臺(tái)，為地球科學(xué)研究和災(zāi)害防治提供依據(jù)和預(yù)警。

總之，在資源與環(huán)境并重新常態(tài)下，地質(zhì)工作者任重道遠(yuǎn)，應(yīng)當(dāng)圍繞當(dāng)前環(huán)境和霧霾問(wèn)題，利用大地質(zhì)理念和學(xué)科交叉理念進(jìn)一步研究霧霾和環(huán)境的地質(zhì)成因，加大力度推進(jìn)地?zé)崆鍧嵞茉撮_(kāi)發(fā)利用。同時(shí)，政府應(yīng)鼓勵(lì)和支持相關(guān)專(zhuān)項(xiàng)研究及監(jiān)測(cè)，把霧霾、地下水和土壤污染“看不見(jiàn)”的地質(zhì)作用影響因素進(jìn)行調(diào)查評(píng)價(jià)，為我國(guó)環(huán)境污染攻堅(jiān)戰(zhàn)提供技術(shù)支撐和決策依據(jù)，還藍(lán)天于人民。

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更正：本刊2017年第4期第3頁(yè)左欄倒數(shù)第8行中“鉆孔設(shè)計(jì)深度>5000 m的地質(zhì)取心鉆探”應(yīng)為“鉆孔設(shè)計(jì)深度>500 m的地質(zhì)取心鉆探”，特此更正！謹(jǐn)向作者和廣大讀者致辭歉！

Effects of Geological Factors on the Formation of Fog and Haze and the Pollution of Underground Water and Soil

LU Yu-bei1,2, WU Ye3

(1.Henan Engineering Research Center of Deep Exploration, Zhengzhou Henan 450053, China; 2.No.2 Institute of Geology and Environment Survey, Department of Geology and Mineral Resources of Henan Province, Zhengzhou Henan 450053, China; 3.Henan Institute of Engineering, Zhengzhou Henan 451191, China)

The mechanisms are complicated in the formation of fog & haze and the pollution of groundwater & soil with many influence factors, the different viewpoints and arguments from different industries coexist; however, some of the views are of obviously one-sidedness. In this paper, with the field investigation in the past 2 years and based on a large number of reference literatures, the analysis shows that the formation of fog & haze and the pollution of groundwater & soil are caused mainly by 3 factors: geological processes (the tectonic activity, gas release from the deep earth and coalfield fire area), human activities (from the surface to atmospheric troposphere) and meteorology & climate (humidity, wind and rainfall intensity). Among them, the important geological processes cannot be ignored, which are difficult to be predicted and controlled. With the above 3 influence factors, North China plain is just in severe fog area.

fog and haze; groundwater; soil; pollution; geological processes

2017-04-06

河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目“河南省地下水污染問(wèn)題與原位修復(fù)技術(shù)研究”(編號(hào)：122102310444)；2017年度河南省地勘基金項(xiàng)目“河南省干熱巖資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)”(編號(hào)：2017-22-15)

盧予北，男，漢族，1964年生，河南省深部探礦工程技術(shù)研究中心主任兼總工程師，河南省學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人，教授級(jí)高級(jí)工程師(二級(jí))，地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)，工學(xué)博士，主要從事深部科學(xué)鉆探、地?zé)岬刭|(zhì)和災(zāi)害地質(zhì)研究及管理工作，河南省鄭州市南陽(yáng)路56號(hào)，lu-yubei@263.net。

X141;P66

A

1672-7428(2017)05-0001-09

巨曉棠.氮肥有效率的概念和意義[J].土壤學(xué)報(bào),2014,51(51),

10.11766/trxb201405130230.

編者按：當(dāng)前，我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)峻，已經(jīng)嚴(yán)重危害著人們的身體健康和制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)和環(huán)境污染治理問(wèn)題已成為相關(guān)行業(yè)和學(xué)科的專(zhuān)家學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題。其中，對(duì)于霧霾、地下水和土壤污染的成因，眾說(shuō)紛紜。盧予北教授級(jí)高級(jí)工程師等人通過(guò)大量的調(diào)查資料和數(shù)據(jù)，重點(diǎn)從地質(zhì)作用方面對(duì)霧霾的形成以及對(duì)地下水和土壤污染的影響進(jìn)行了研究，提出了一些獨(dú)到的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，可供大家討論和爭(zhēng)鳴。此外，作者利用鉆探施工可以第一時(shí)間并最直接地接觸到來(lái)自地下的巖樣和信息這一專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，關(guān)注和收集那些來(lái)自地下的信息和現(xiàn)象，利用大地質(zhì)理念和學(xué)科交叉的思維模式積極擴(kuò)展自己的研究和工作領(lǐng)域，這也為鉆探同行提供了較好的示范和啟示。