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中国环境地质学的进展与展望 哈承佑 （环境地质研究所） 一、环境地质学的内涵与由来 地质科学是研究地球的科学，历来与人类社会生存发展联系在一起。传统的地质科学研究地球的形成、演化，进而在为满足不断发展的社会对矿产资源、能源的需求的同时，自身也得到了发展。随着人口剧增、资源的开发、科学技术的进步，人类面临资源、发展与环境的压力是前所未有的。顺应时代变化的需要，地质科学衍生出许多前缘学科，环境地质学是其中之一。 当今，地质科学在社会中的使命，不仅要继续深入研究矿产资源、能源及其中类资源形成、分布、富集规律，满足人类社会发展对矿产资源的不断增长的需求，而且更要面向资源、环境与可持续发展的挑战。所谓可持续发展是指既要满足当代人的需要，又要不损害工人满足其需求能力的发展。地质科学研究告诉人们，一定的太科资源是在特定的地质条件下形成的，资源总量是有限的，而且大部分是不可再生的。地质环境的容量也是有限的，即指一个特定地质空间可能承受人类社会―经济－工程发能力也是有限的（毛同夏，1991）。不是可以任意对太科资源过度开发与消耗，不是可以无限制地排放废弃物在人类生存环境之中。周宏春指出，可持续发展的含义还指发展要有后劲，立足当前，着眼未来，着眼于长远，发展要能够继续下去，一直延续下去，同时要为以后的发展创造条件和机会，不能“竭泽而渔”。自然科学从水、土等生命支持系统的角度，提出人类可持续发展“应以地球顾载能力为限度”。这就需要研究自然规律，遵循自然规律，顺其自然，人类才能真正驾驭自然，人类的主动笥与积极性才能得到充分的发挥。因此地质科学可以用来为人类生存的地质环境的可持续发展，为÷生态环境的平衡发挥愈来愈重要的作用。 讲到“环境”是指人类赖以生存的周围世界，它是作用于人类这一客体的所有外界因素的总和。那么什么是地质环境呢？大体上是指地壳表层在自然条件下，依其自然规律保持着动态平衡的系统，即通常所指地壳表层与大气圈、水圈、生物圈，在长期地质历史中进行着能量迁移和物质交换，并在长期演化过程中逐步建立相对平衡的开放系统（李烈荣等，1991；胡海涛等，1986）。张宗祜先生1991年指出“环境是自然实体与人类实体相互联系的系统”，认为“地质环境是有空间概念的”、“上限是岩石圈的表面――与大气、地表水体、生物界相互作用”，“下限是目前阶段人类能够涉及岩石圈的深度，大约为5km，最深的钻探深度可达12km” 。 发自地球的内部动力地质作用引起地质环境的变化，有些是急剧的，如地震、海啸、火山喷发，这些变化对人类的生存环境和生态一道匀生瞬时的灾难性的恶果，对于这些变化人类目前还不能有效地制止，甚至还没有把握预测它的出现。然而，大多数地质环境变化是缓慢的，似乎不为人们所觉察，例如长江、黄河这样世界规模的大江大河，从它的形成、发展至今已经经历了一个漫长的地质过程，经历了地球动力系统的不断变化，即侵蚀、搬运、沉积的地质过程，实际上也是自然界进行着不断平衡的过程，这类变化是在人们不知不觉之中进行的，这就是人们常说的地质环境变化。 自然界自从有了人类以来，人类为了生存、为了发展，适应自然、利用自然、开发自然，同时也给自然带来许多预想不到的变化，甚至危及人类自己。例如世界著名的阿斯旺水库（汉布林，1980；萨比尔，1990），现有装机容量为210万kW，1970年完工后，为埃及灌溉一万英亩旱地，提供100亿kW电力 ，使国家收入增加了一倍，为国家实现工业化提供了能源条件。但是水坝兴修后急剧改变了尼罗河水流系统的平衡，使三角洲岸线受到地中海海流的直接侵蚀，三角洲的某些部位每年后退几米。尼罗河的沉积物还是天然肥料来源，没有这些养分的补充，数百万亩农田缺乏足够的肥料。同时，大坝建成后改变了尼罗河的盐分循环过程，使中上游土壤盐分增高了，使成百万亩土地荒芜。不仅如此，大坝建成后，向下游放水速度过快，猛烈侵蚀河床两岸，这种冲刷作用破坏了3处拦河大坝500余座桥梁。表明一旦人类工程技术经济活动破坏了天然平衡，试图建立新的平衡同打破天然平衡的代价很有可能一样多，甚至有过之而无不及。例如为了保证宝成铁路的正常运营，据1981年统计，仅一年的支出的路基维修费用就是当年建成宝成线费用的50％，实际上至今新的平衡尚未建立。上述实例说明，人类工程技术经济活动已经成为巨大的地质营力，并且愈来愈广泛和深刻地参与着地质环境的变化。有人估计就其变化速度而言，人类工程技术经济活动有可能破坏以地质年代计程的地质作用，或者使相距很远的不同地质环境增大彼此依赖关系。由此环境地质学就应运而生，并且已成为地质科学中一门新兴的应用学科就不难理解了。 环境地质学是本世纪60年人期在国外书刊上出现的，关于它的涵义和研究范畴，各国学者持有不同的理解。最初使用这个名词的是Hckett（1962），他认为“环境地质学是研究和使用地质学达到协调和完善状态的一个新方法” 。Flawn（1965）更广泛更明确地概括为“环境地质研究包括自然资源的寻找和开采，废物的处理，构造运动对建筑结构的效应，地球物质成分和细微变化对人体健康的影响，由于人口和工业的高度集中，产生各类环境地质问题，亦都在它的研究范畴之内”。Keller（1998）指出“环境地质学是一门应用地质学，主要研究人与自然环境之间的相互作用的各个方面” 。由Michael Abaly主编的环境辞典中，将环境地质一词定义为“应用地质数据和原理，解决人类占有或活动造成的问题（如矿物的采取、废弃物的消纳、地表侵蚀等地质评价）”。原苏联地质部制定了《地质生态调查和填图要求》赵运昌译编（1994），把环境地质学定义为地质生态学，指出“地质生态学是地质学科的分支学科，把地质环境的状态成分和性质作为生态系统的组成部分。指出地质环境与大气圈和水圈的相互作用，可能导致地球表面不断变化，出现生态和社会性的危险过程（灾害）；人类大规模经济和技术活动影响着地质环境状态和性质的改变，地质环境对国民经济的目标功能，起着超前的决定作用” 。当然也有的学者对环境地质一词持相反意见，如Oakeshott（1976）说“环境地质是一些荒谬名词”又说“所有地质学都是环境的” ，显然这些意见没有考虑到地质科学的发展。80年代初期，在第26届国际地质大会上，莫斯科大学Sergeev教授进一步举出了人类工程经济活动是强大的地质营力，并已成为一些新的灵生作用。国际地科联环境规划地质科学学委员会出版《地学在规划和管理人类环境中的重要作用》①指出“人们不能制止环境问题的发生，但改善规划和维持人类社会的方式，是环境地质科学的目的” 。 国内学者从70年代以后对环境地质开始有所讨论，胡海涛等（1986）认为环境地质学主要是研究地质作用，地球物质与人类活动之间的相互关系和影响，也可以说主要是研究人类工程－经济活动与地质环境之间的相互作用和影响，从而达到合理利用和保护地质环境之目的。张宗祜（1991）认为环境地质应当是研究人类技术活动与地质环境相互作用影响的学科。陈梦熊（1998）认为环境地质学是一门综合性很强应用地质学范畴的一门分支学科，以研究人－地关系为主，介于地质科学与环境科学之间的一门边缘学科或综合性学科。王瑞久等（1998）认为，环境地质学的研究对象分为两个方面：地球自身变化对人类的影响，包括火山、地震、海啸等方面和地球受人类活动引起的影响，二者可以概括为一句话，研究人类与地质环境之间相互作用的两个领域。其研究目的是保护人类的健康和安全，保护人类的环境质量，以及促进土地及其资源的合理利用。毛同夏（1991）认为环境地质学是环境科学领域的一个重要部分。指出环境地质学是应用地质学的理论与方法，研究地质环境的基本特性、功能和演变规律，研究人类活动与地质环境之间的相互作用、相互制约的，解决人类开发利用自然环境遇到和可能引发的地质问题，探索在发展社会经济的活动中，合理利用与保护地质环境的途径。综上所述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一门新兴的应用学科，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、相互帛约的关系； （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，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质学界认同为地质科学中一支应用学科，并且已经成为环境和环境保护方面一项不可忽视的研究领域。
二、环境地质学科的进展 回顾50年代以来，我国的水文地质工程地质几乎全盘从苏联引进。随着第一个、第二个五年计划的实施，水文地质工程地质工作者力图认识和鉴定地下水或岩土工程的自然属性及其地质背景，或是论证地下水补给、迳流、排泄条件，求取含水层参数，提供符合国家标准的一定涌水量和水4质的新建水源地，或是为长江或三门峡水电站进行勘探，论证工程建设基础的稳定性，或是为新建铁路选线或是为长江大桥桥址选线方案比较进行着艰苦卓绝的野外勘探和试验（实验）工作，鉴定岩土工程的自然属性，包括力学强度评价和场区工程的稳定性，提供了一批符合国家建设要求的工程场址（厂址）。当时为了保证矿山建设环境安全，国家亦明确规定露天开采场的矿山必须对边坡的安息角加以确定、地下抗道开采要求对矿层顶部底板抗压、抗剪强工的测试，以及对预留矿柱的要求，并做出相应的评价。为了保护地下水质要求在地下水集中开采区建立相应的卫生防护带，这些都是早期对矿产资源开发的环境保护要求，对推动当时国家蓬勃发展的经济建设有着重大作用。 进入60年代及至70年代，随着国民经济发展，一方面社会经济有了长足进步，另一方面由于对自然资源的过度开发与消耗和污染物质的随意排放，开始出现了资源的短缺、环境污染和生态环境相继出现了意想不到或估计不足的环境地质问题，诸如过量抽汲地下水导致地面沉降以及随后天津、宁波、苏州、无锡、常州等地区，甚至一些内地相继出现了地面沉降。从60年代及至70年代，华北平我次持续干旱，平原区出现了“机井热”，大量开采地下水，几乎与此同时华北平原海河流域，建成了控制山区面积86％、总库容达265亿m3的地表水库《地矿部地质专报（6）》（1992），以致改变了平原区天然迳流，当然也截断了地下水天然补给，导致水资源循环系统发生了根本性变化，一方面形成了严重的水资源供需矛盾，导致大面积地下水降落漏斗的扩张，出现了深层地下水的枯萎状态和浅层地下水疏干、地表迳流卤的功能受到了抑制，另一方面由于抽汲地下水灌溉，部分回归水入渗，产生了新的盐份返复式积聚，致使地下水资源进一步匮乏。由于周边水循环的环境变化，天津沿海地区地表水体的覆盖率由50年代的27.8％，减少到80年代的7.7％，这或许是人们不易察觉又十分重要的水循环负效应。随着大规模煤田、多属矿山的开发，著名的广东仁化凡口铅锌矿、湖南斗笠山煤矿等矿山，由于矿山疏干排水，降低地下水位，破坏了岩溶化含水层的岩体力学平衡状态，或者由于增大了水力坡度，使洞穴、溶隙及上覆土层被潜蚀冲刷，导致岩溶塌陷，危害矿井、城镇及农田。铁路沿线，特别山区铁路几乎年年受夏季暴雨袭击，导致山区铁路路基遭受崩塌、滑坡、泥石流的灾害侵袭而停止运营多有报导。 70年代后期，人们开始重视环境地质研究，人们自觉不自觉地把水文地质、工程地质、环境地质联系起来，即人们通常称之为水、工、环。在一定意义上说来，水、工、环地质工作要求人们不仅重视人类工程技术经济活动与自然地质作用的复合系统引起的环境变化，并且尽可能减少或减缓环境的恶化对人类造成的损失。 近几十年来环境地质学科的发展，实际上与国民经济建设和社会发展联系在一起的，特别是改革开放以来，东部沿海城市获得了很大发展，当然面临环境地质矛盾亦是突出的、尖锐的，下面列举若干方面研究成果作为学科的进展。 1．沿海经济发达地区及城市环境地质研究取得进展 从世界范围来说城市人口增长是不可逆的，1900年前世界上没有500万人口的城市，1950年有6个人口为500万的城市。据联合国预测到2000年这样的城市将有60个，其中增长最快的是发展中国家，世界上将有60亿人口中的一半生活在城市，而且大部分居住在沿海。城市历来是人类活动对地壳表层影响最大的地区，我国沿海经济区人口密集，工业及经济发达，享有舟楫之利，历来是我国对外开放的门户，同时又是支援内地建设的基地。从60年代起地质部门首先为满足经济及国防建设，对第及岛屿开展了供水水文地质条件及工程建设适宜性的调查。70年代有关部门对海岸带进行了多学科、多层次的综合调查。随着改革开放的兴起，地矿部门专门先后多次开展了沿海城市环境地质环境，1986－1990年即“七五”期间选择了秦皇岛、南通、宁波、闽南三角开放区以及湛江等地的环境地质研究，1991－1996年即“八五”又开展了上海浦东及厦门专属性环境地质研究。 与此同时，由地矿部地质环境司主持沿海主要城市水资源及地质环境评价。上述多项研究成果，对沿海城市地震带分布、地震危险性、区域地壳稳定性规律，对沿海地下水资源开发与诱发地面沉降、地面塌陷以及水环境污染引发城市水资源短缺，对未来海平面升降，江岸、海岸稳定，港口回淤等重大环境地质问题进行了论证。还编制了一套适用沿海城市的环境地质样板图系（宁波），为沿海城市改革开放奠定了比较好的基础。 垃圾至今仍然是困扰城市发展的一大难题，据1999年2月科学时报报导，全国垃圾的历年固体废弃物堆存量已达60多亿t，侵占土地面积多达5亿m2，截至1996年底我国城市数目已达666座，其中有200多座城市陷入垃圾包围之中，北京地区50m2以上的垃圾堆已达4000多处；上海已达2000多处，长期以来采用露天堆放、自然填沟和填坑消纳城市垃圾，对土壤、地下水、大气已造成现实影响和潜在危害。上海浦东等地开展了垃圾地质填埋，对地下水污染影响做了有益的研究。现代化城市愈来愈向“高”、“大”、“深”方面发展，所谓有高是高层建筑林立，大指建筑物规模愈建愈大，所谓深是指建筑物向地下发展，甚至过江隧道、越海隧道都在拟议或建设之中。因此迫切需要研究质条件以及建设将引发或已经产生的那些负面效应，为指导城市建设规划提供科学依据，为满足改革开放城市健康发展提供地质科学建议。 2．水资源开发引起的环境的地质问题受到了重视 我国水资源总量居世界第六位，人均占有量却只有2300m3，约为世界人均的1/4、美国的1/6、前苏联的1/8。人均水资源已排在世界的121位，是世界上13个贫困水国家之一。我国是一个季风气候的国家，同时水资源时空分布极为不平衡给水环境带来先天性矛盾。降水70％～80％集中在夏季6～9月，长江及其以南地区水资源占全国总量的80.4％，人口占全国53.3％，耕地却只占35.2％，属于人多地少水资源相对丰富的地区，而长江以北水资源仅占全国总量的14.7％，耕地占59.2％，人口占44.4％，属于人多地多水资源短缺地区（陈志凯，1989）。黄淮海流域耕和农业产量，几乎占全国40％，人口占34.8％，而水资源仅及全国7.7％，人均水资源只有500m3，相当于以色列水平，亩均水资源少于400m3，这里既是我国主要农业产粮区，又是我国水资源短缺地区。但是这个地区地下水资源为754.12亿m3，占黄淮海平原水资源总量1549.37亿m3的48.7％，妇挥地下水在时空分布上的优势，对改善这个地区水环境有着重意义。以海河流域为例，截至目前，无论地表水还是地下水，开发利用程度均居高不下，几乎到了枯竭状态。多年来河北省地太及水文地质工程地质研究所，原北京地质学院和现中国地质大学（武汉）等单位均为此做了大量工作。研究表明充分发挥当地浅层地下水上调节的功能，合理开发利用当地浅层地下水，以丰补歉，对于旱涝碱咸等多种自然灾害治理，防止环境退化，都是现实意义的，特别在开采咸水区浅部薄层淡水，汛期前降低了地下水位，腾出库容，有利于接受雨水补给，达到防涝治碱的目的。 地下水资源在国民经济建设和人民生活方面起着重要的作用是众所周知的，特别在长江以北的城市地下水资源开发占有重要地位，据统计（王兆馨，1992），全国有310个城市以开采利用地下水作为供水水源，约占全国城市供水的71％。其中有54个城市以地下水为主要供水水源，北方城市就占46个，约占70％，南方8个城市以地下水作为主要供水水源，占20％左右。因此地下水在人民生活中作用是不容忽视的。环境地质工作不仅在于提供足够水量又符合饮用或工业用的水质，而且要弄清开发后将产生哪些负面问题，并提出预防办法。 由于水资源开发不当而造成生态环境恶化，在西北干旱地区最为突出，已严重影响农业生产和居民生活。以甘肃河西走廊为例（陈梦熊，1996），由于盲目兴修水利工程，导致绿洲地区泉流量从50年代32亿m3减少到90年代到90年代14亿m3。其中石羊河流域由年泉排泄量8亿m3减少到现今完全消失，以致原有灌系统，几乎全面破坏。下游民勤地区，由于上游截流，补给来源减少，地下水位剧烈下降，造成大片植被死亡，草场退化水抟恶化，沙漠面积不断扩大。 我国本来水资源并不充裕但水环境污染又十分严重，据调查全国10亿km干支流的河道已污染达4.6亿km，占46.4％。地下水污染，特别在城市中地下水都不同程度受到污染，其中浅层地下水中“三氮”和硬度指标呈上升趋势，致使综合超标状况逐渐加重。为了保护地下水水源，地下水污染研究始于70年代，大体要求弄清地下水污染源，污染途径和污染程度，从而提出防治地下水污染措施，在一定意义地对地下水污染研究还处在被动状态。80年代以来国外开展了地下水污染源位处理的方法多种多样，国内许多单位开展了类似研究。诸如清华大学、南京大学等，对山东淄博大武水源地岩溶地下水受到石油类有机污染，借助长期强力抽水，抽水总量达26000m3/天，基本上能截获地下水污染。由中国水勘院与美国环境保护署在中国北方饮用水应用膜技术合作方面取得了较大进展，该项目采用膜技术对石油化工污染地下水、含高氟地下水和地下水受微生物污染的处理等方面显示了广阔的应用前景。中国地质大学（北京）沈照理、钟佐塬（1998），汪民（1991）等论证了污水土地处理系统是一个利用地质环境净化功能的工程系统，并且介绍了国际上已相当大程度开展的城市污水快速渗滤方法。这种方法伴有某种预处理措施，然后，选择渗透性较好的多孔介质，借助包气带净化污水的作用原理，去除污染物。这种快速渗滤方法具有价格低廉，运行可靠，效果明显和操作简单、管理方便等优点，当然这种方法去污能力及去污机制还有待进一步研究。但是人们已经看到了一旦地下水特别是浅层地下水遭受污染，为减轻污染程度或借助于强力抽水或借助岩（土）孔隙介质去除污染、改善地下水环境，仍然是一个可喜的方向。环境地质共和要求在弄清污染程度基础上，选择最优场地、确定最优方法，使地下水污染减轻到最低限度。 3．地质灾害防治工程取得了很大进展 高国地域辽阔、山地纵横、气候多变，地质条件迥异，东西横跨经度62°，南北纬度相差50°，高原、丘陵、山地约占大陆面积的79％，而盆地、平原仅占21％左右。中国历来是一个地区质灾害频繁发生的国家，西北、华北、东北部分地区，干旱少雨，温差悬殊，风蚀剧烈，水土流失、土地沙化、沙漠化、土地冻融及土地盐渍化等地质灾害多发。西部、西南部丘陵山区及部分东南丘陵地区，崩塌、滑坡、泥石流灾害频繁发生。东部平原，地面变形、土地退化、特殊类土及海洋动力灾害等亦常危及国民经济健康发展。 近几十年来国家重大工程经济建设诸如已建成的宝成、成昆铁路的沿线，黄河上游刘家峡、龙羊峡等重大水电工程以及正在施工的长江三峡水库开展了以地质灾害为主的环境地质调查，并取得了不少重要成果。长江三峡库区，从50年代以来，至少进行过三次库区环境地质调查。对80年代先后发和的鸡扒子及新滩滑坡都做了勘查研究工作，其中新滩滑坡由于事先发生预报，大部分居民得以平安撤离。“七五”以来地矿部门参与和开展了“库区迁建城市的环境地质研究”、“三峡库岸稳定性研究”、库区移民环境地质研究等攻关任务，并且出版了“长江工程库区大型滑坡崩塌图集”及多项研究成果，图集是在全面调查三峡工程库区400多个滑坡、崩塌基础上，选择了40个大型滑坡、崩塌进行了全面、系统、深入的勘查和多学科研究，为库区经济开发、国土整治、移民、城市建设、地质灾害防治等提供重要依据。为配合三峡工程的兴建，“地质工作三峡奉献四十年”一书的出版，指出地矿部对三峡工程坝址选定、库区地质灾害防治做出了应有的贡献。1993年以来地矿部门在国家支持下为保证三峡大坝兴建，保护长江航道正常运营，开展了链子崖－黄腊石危岩体专项防治工程，设计指导思想是尽可能保持危岩体整体不扰动的天然分布状态下进行。经过六年努力防治工程施工取得了勘查、设计、施工、监测一体化的重大突破。在地质灾害防治工程中首次使用了3DS（三维动画）和多媒体技术，尝试地质工程的可视化，设计开发了WINDOWS环境的地质灾害设计支持系统（殷跃平等），提高了设计水平，建立了适合复杂岩层条件的预应力锚固施工方法，建立了立体的实时监控系统。研究表明两处灾害体经受了1998年库区暴雨、多雨及持续高水位的考验，变形破坏的发展趋势已得到了有效控制，确保了三峡航道畅通及三峡工程顺利进行，为地质灾害防治工程提供了范例。 1992年在国家计委和地矿部地质环境管理司组织下，以省（区、市）为单元，全面对地质灾害现状做了调查。由中国水文地质工程地质勘查院段永侯等（1993）编制了《中国地质灾害》一书，重点论述了崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地裂缝、地面塌陷等地质灾害的类型，灾害发生的基本特点，发展趋势，以及防治灾害的任务与对策。随后还出版了包括台湾省在内的分省地质灾害图集，对推动我国地质灾害监测、研究都有着重大理论与史料意义和实践指导作用。 我国地域辽阔，地质条件各种各样，地质环境脆弱，经济建设快速发展又加上许多工程建设在山区、丘陵的陡峭边坡，必然加快边坡失稳，加之人们的防灾意识还比较薄弱，地质灾害发生频率将会愈来愈大，因此，防治地质灾害任务仍然是任重而道远。 4．土壤侵蚀和沙漠化的防治是一项多学科多部门长期工作，取得了长足的进步 土壤侵蚀又称之为水土流失，中国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一。50年代我国土壤侵蚀面积大于150万（km2），近年40年来，全国新增水土流失面积已超过32.37万（km2），增长率为21.6％，年土壤侵蚀量为50亿t，占世界总量17％（段永侯，1993）。 我国土壤侵蚀最严重的黄河中游黄土高原区1960－1980年黄河平均输沙量为14.86亿t，坝库控沙量为4.873亿t。实际年平均产沙量为19.733亿t，较1919－1949年输沙量16.80亿t，增加2.93亿t。 从60年代末期，地矿部在陕西成立了专业队伍，专门研究水土流失规律、防灾减灾。研究表明造成土壤侵蚀有自然作用，特别是每年雨季、暴雨成灾，在起伏破碎的坡面上形成强大的冲刷力，加速土壤侵蚀。人为加剧土壤侵蚀，主要是土地利用不合理，经营方式落后，集中在陡坡垦殖，不合理的耕作方式，顺坡耕作，广种薄收，撂荒轮垦，使土壤性状恶化，加剧土壤侵蚀。 中国科学院1995年组织湘、鄂、赣、粤、桂五省水流土流失调查，五省水土流失面积24.8万（km）2，占五省土面积的21.4％，据统计，1993年水土流失面积比1950年增加2.37倍，1993年水土流失面积比1980年增加了18.4％，相当于每年损失312亩[1亩＝（10000/15）m2]耕作层，损失N、P、K养分1796万t。研究表明，南方地区土壤侵蚀加剧是由于森林植被破坏。 张宗祜（1996）在“黄土高原区域环境地质问题及治理”一书中正确指出，黄土高原地区自然条件差，环境脆弱，侵蚀危害严重，要改变贫穷落后面貌，首先要改善环境，对各类危害进行治理。指出治理是基础，没有治理就不能充分发掘自然资源的生产潜力，就谈不上合理开发利用，只要遵照自然规律和经济规律，重视保护环境，注意适宜建设规模就能做到合理开发利用资源，积累资金，支持环境改善，以开发促治理。 由于风力侵蚀，我国沙漠化和潜在沙漠化土地面积占33.4万（km）2，从50年代起沙漠化土地从原来13.7万（km）2增加到17.6万（km）2，平均每年扩大1560万（km）2。 50年代末期，有关部门及地质部门专门在宁夏、甘肃、新疆等地开展治沙研究。在国家统一指挥下，几十年来已经取得了明显效果，如三北防护林建设，对减缓风沙南侵起了重要作用。但是由于人多地少，人口对土地资源的压力日益增大，沙进入退――沙漠推进和土地沙漠化扩大和沙区自然环境恶化的趋势并没有从根本上扭转。当然防治土壤侵蚀即水土流失、防治沙化、沙漠化是涉及多行业、多学科、多部门的系统工程，要一代一代的发展下去、一代一代的保护下去，国家应当从经济上、从法规上、从技术上支持受土壤侵蚀及沙化、沙漠化地区的人民逐渐摆脱贫困，尽可能与自然协调发展。 5．南方岩溶石山发与地质环境保护取得了进展 我国碳酸盐岩出露面积达340万（km）2，其中裸露面积达90万（km）2。长江以南，特别是广西、贵州、云南、四川、湖南诸省碳酸盐岩连片分布，这里地势巍峨峥嵘、错落有致、风光绚丽色千姿万态，地下暗河、溶洞深邃莫测，源远流长。虽然年降雨量多在1000mm以上，但地表水渗漏严重，大部分转入地下，雨季地表才有季节性河流和小溪，通常地表水、地下水分布不均，耐 下水文网又比较发育。碳酸盐岩石山区土层分布零星，而且厚度比较大。只有在峰丛洼地或山间地覆盖型岩溶盆地的第四纪松散层厚度由数十米至一二百米，地表有较多的常年性河流分布，河流两岸也常接纳一些地下河的汇入。 南方石山碳酸盐岩分布区地质环境比较脆弱，通常表现在土地贫瘠、植被稀疏、土壤保水性能差，加上气温高，地面蒸发强烈，常常雨后不久就出现旱象。由于石山区降雨入渗系数在0.3~0.4，有的高达0.5~0.6，降水大部分转化为地下径流，另一部分降水沿着石山的坡面汇集到洼地，而地下通道又排泄不畅，滞水而产生内涝；还由地下水位上升，淹没洼地，甚至地下水大量涌出地表，导致南方石山碳酸盐岩分布区旱涝灾害环生。 岩溶塌陷是碳酸盐岩分布区的种自然地质现象。不过，由于人类工程活动诱发，加剧了岩溶塌陷的灾害层出不穷（康彦仁等，1990），特别是由于矿山排水，或矿井突水或城镇集中开采地下水，或地下管道渗漏，地表污水入渗，以及水库水坝渗漏，或铁路沿线机车震动等引起的塌陷对人民生命财产造成了一定的损失。应当说岩溶地质研究所建所30余年以来，在合理开发利用石山地区有限的地表水、地下水资源研究方面，为当地经济振兴、矿山开发、农业发展、旅游资源的兴起、兴利避害等方面，为岩溶地质环境保护与改善，减少各种灾害造成的损失诸多方面，多有研究，多有建树。 此外，岩溶景观宜人，山光水色，已经为我国旅游资源的开发带来很多经济效益与社会效益。 虽然在碳酸盐岩岩溶的理论研究已经取得了若干进展，但距离石山地区扶贫开发，振兴经济，尚相距甚远。 6．若干有关环境演化趋势性基础研究进展 “中国北方晚更新世以来地质环境演化及其未来生存环境变化趋势预测”重点研究晚更新世以来，特别是全新世及最近2000～3000年以来的环境、气候演变。研究构造运动、气候以及人类活动下，陆地下系统和土地系统，发生、发展和变化趋势，得塑和编制了青藏高原－黄土高原－华北平原至渤海沿岸大断面的古气候、古环境，提出了北主年来古气候变化模式，预测今后50年地下水资源及土地资源为主的生存环境。上述成果对深入认识我国北主地区地质环境特点，掌握环境演化规律，提高我国对地质环境演化和未来生存环境变化趋势研究有着重要指导意义。 “人类活动影响下华北平原地下水环境的演化与发展”，是一项研究华北平原第四系地下水系统在自然和人为影响下，地下水循环系统演化与发展的综合性课题，课题预测了50年京津唐地区及河北省八个城市的地下水演化趋势。应用遥感－地理信息系统对华北平原自70年代以来土地盐碱化和城镇变迁进行了动态监测，分析了与气候变化、人类活动之间的关系。 “岩溶作用与碳循环研究”，采集了桂林盘龙洞一个长达1.22km的石笋，重建中国南方3.6×104a以来第一个古气候变化的连续岩溶剖面，不仅揭示了末次冰期以来气候变化的全过程，而且揭示了几个气候演变事件，这项成果受到国际地学界的重视。 分配合“国际减灾10年”及迎接第30届国际地质大会（1996）编制了中国环境地质图系，该图系为18个图幅（已出版了11幅），分地质基础图组、地质资源图组、地质灾害组和环境地质评价与合理开发利用和保护图组。重点反映了滑坡、崩塌、泥石流、土壤侵蚀、岩溶塌陷、地面沉降、海水入侵、土地沙漠化、盐渍化、沼渍化、特殊类土等主要地质灾害类型，形成、分布、发育规律，有的图幅还对灾害损失评估和发展趋势做了预测，具有较高的科学性、实用性，对国土规划、合理开发利用矿产资源、地质环境的保护具有重有的，受到国内外国行的好评。
三、对环境学科发展的展望 值此世纪更新，憧憬未来，前程远大，人类面临人口、资源、环境的压力也是前所未有的，而我国人口、资源与环境形势更是严峻的。我国政府历来十分重视环境，环境保护被列为基本国策。继1994年我国在世界上第一个编制了《中国21世纪议程》。1999年1月由国务院常务会议通过了《全国生态环境建设规划》，并要求各级政府纳入国家社会发展规划。1999年3月中共中央主持召开了人口、资源、环境工作座谈会。江泽民主席指出：“必须保持经济增长的册时，控制人口增长、保护自然资源，保持良好的生态环境”，指出“我国对国土资源的保护与管理必须而又严。总的原则是保护中开发，在开发中保护”，这些都是根据我国国情和长远发展战略目标而确定的基本国策。 地质科学和它派生出来的环境地质学，在迎接21世纪国民经济与社会可持续发展战略中必有所作为。一方面为我们这样一个大国，解决16亿人口吃饭问题，为实现党的十五大关于21世纪中叶经济上达到中等发达国家的水平做出应有的贡献；另一方面要为了“我们共同的未来”、“为拯救一个共同的地球”，坚持不懈地努力和探索，积极发展高新技术，为实现我国下一个世纪可持续发展的同时，也不断地发展与完善环境地质学。为此，建议开展如下若干方面的研究： 1．水资源短缺与供需矛盾及其出路的研究 我国是一个农业大国，同时又是水资源短缺的国家，农业用水量约为4000亿m3，约占全国用水量的80％，是用水大户，但同时又是用水浪费的大户。国家早已规定必须坚持节流开发保护并举，把节流放在首位的原则，据陈梦熊（1998）估计在今后10～20年内应逐步把农业用水由80％调整到60～70％，即节约1000亿m3是不难达到的。工业用水将上升20～30％，生活用水应上升到5％左右，三者之间保持75：20：5的关系是比较合理的。我国一方面水资源短缺，另一方面污染严重，而污水处理能力还很低，特别是城市应加大污水处理回用能力，作为城市重要替代水源。借助地质介质去除污物已有相当研究，但从工业规模污水回用上尚需加大研究强度。虽然水资源短缺局面短期内不会有根本转烃，但为缓解水资源供需矛盾，特别充分而又合理地开发利用地下水资源亦是一个重要出路。正如大家所知，地下水可以发挥在时空分布上的优势，地下水资源可开采量为2900亿m3，目前已开采900亿m3，还有一定开发潜力，但庆防止开发的过度集中，避免产生不良有影响。同时重视开展人工调蓄，增大人工补给对解决北方供水不足，无疑是一个重要方面。 2．三峡库区及长江下游地质环境变迁与可持续发展研究（陈梦熊，1998） 三峡水力水电枢纽是我国一项重大跨世纪工程，将对我国现代化，特别是长江流域的社会经济发展发生重大的影响。三峡建成后坝顶185m，正常蓄水位175m，库水位将上升100余米，将使库区100多万移民生活方式发生很大变化。由于库区大部分为丘陵山地，土地资源、矿产资源不足，地质环境容量又有限，移民后地质灾害将更加严重，生态环境势必进一步恶化，重视水库建成后库区环境地质变化预测、地质灾害防治，将是今后几十年我国最重要的环境地质研究课题之一。 同样水库蓄水后，长江下游水位大幅度下降，改变了长江天然水动力条件，其搬运、沉积用了新的变化，长江沿岸的稳定性及长江三角洲遭受海水入侵，都将发生较大改变。研究这些变化及发展趋势，将是今后面临的另一个重大环境地质课题。 3．黄河下游地上“悬河”对人类生存环境影响的研究 黄河断流已引起全社会关注。从1972年到1997年的25年中，有19年发生断流，特别是进入90年代以后愈来愈严重，1995年断流122天，1996年断流136天，1996年断流136天，1997年达226天，据统计全流域受旱累计7000余万亩，减产粮食近50亿kg。水资源短缺，严重影响黄河下游国民经济健康发展。下游黄河另一个重大问题是地上悬河，所谓地上悬河是指河床高程明显高于两岸地面，即河床不断抬高，大约每年抬高0.1m，河道泄洪能力大大降低，河堤逐年加高，导致恶性循环。一旦发生洪水，将对郑州以下城镇产生毁灭性的灾害。因此，研究黄河下游洪涝灾害防治，以及黄河中下游、特别是三角洲城市水资源短缺矛盾的对策，是保持黄河中下游国民经济可持续发展的重大研究课题。 4．跨流域调水的重大环境地质问题研究 跨流域调水是改变我国水资源时空分布不均的一项重大措施。南水北调工程已几经多年研究，其中西线、中线、东线的南水北调规划方案各有利弊。跨流域调水不仅穿越不同的气候带或不同的地质构造单元，而且需要解决诸如高坝、大库、长隧洞、高扬程提水站及沿线渠道等各种复杂的工程地质问题，同时由于调水导致区域性地下水和环境地质条件的变化，应结合社会、经济、生态等因素进行综合研究，同样是环境地质一项重大课题。 5．城市化引起的环境地质与核废物地质处置 世界人口向城市集中的城市化问题已受到联合国的关注。50年前全球不到三分之一的人在城市生活，据联合国预测，到本世纪末至少有一半人居住在城市，到2050年全球三分之二的人完全依附城市。越是穷国化趋势越快，而城市中的居住条件则愈来愈差。目前我国人口城市化率为28.7％，2010年为40％，城市人口集中将带来各种各样的社会问题，同时带来城市地质环境变化也是需要认真研究的。目前城市工业及生活用水比例在10％左右，预计2050年城市用水将增加一倍。现今有一半城市缺水，特别是华北、东北、西北各省会城市及沿海城市。因此，城市水资源合理开发利用将是城市发展需要研究的一个重要的问题。 随着城市化、工业化的发展，高架桥、高陡边坡、深埋长隧洞、城市地下空间的开挖、越江越海隧道建设等重大工程的基础稳定性、地壳稳定性以及不良地质体的处理与利用都需开展研究。 城市建设中大量使用钢材、水泥和砂石料 ，其中砂石料开发引发的环境问题应当引起重视；长江中下河道挖砂影响了堤岸安全、古河道中挖砂形成砂石坑，导致废弃坑不合理利用，甚至垃圾填埋，污染了地下水。同时丘陵山地的城市石料场的开采，遭致边坡失稳和城市景观的破坏均应在化进程中引起规划者的重视和研究。 城市垃圾同样困扰着城市发展，根据我国国情重视垃圾填埋场的选择，既有利于实现垃圾资源化，又可减少垃圾对环境的污染。 放射性废物地质处置已为国际上作为优选的处置方法，放射性废物处置工程必须具备防水和滞留放射性核素的作用，我国对中低放废物和高放废物地质处置场地可行性研究，尚有初始阶段，应引起有关方面重视。 为了满足城市发展，建设地下水封油库是一项既有利于环境保护和战略安全的储油新工艺，只要认真做好基础地质工作，既节省“三材”，又油品消耗少，投资少，深埋地下，为现代化战略发展的一项重要措施，山东黄岛已取得了成功经验，福建漳州地下洞库亦在可行性研究之中，应当引起有关部门重视。 各个城市面临的环境地质问题多种多样，应针对城市地质环境现状、城市规划加以研究，应特别重视加强城市决策者、规划者与地质工作者之间的交流，为城市健康和谐发展做出贡献。 6．地质灾害防治与生态环境改良研究 随着人口增长与人类工程活动加剧，我国地质灾害将逐渐加剧，同时由于地质环境容量有限，致使小灾也会造成大损失。防治的重点将放在人为工程活动诱发的地质灾害上。重视地质灾害的监测预报，重视地质灾害形成分布规律与防治技术，重视易发灾区防灾减灾示范工程等项研究。荒漠化、盐碱化、土壤侵蚀等区域性生态环境的恶化，将会威胁人类的生存。应在重视突发性地质灾害防治的同时，协同有关学科加强缓变性地质灾害的研究与防治。 南方碳酸盐岩石山地区是我国一个重要经济开发领域。但生态环境脆弱，地质环境容量有限，应重视岩溶石山地区作为一个完整而又统一的系统加以研究，把开发与保护结合起来，仍然是环境地质学一项重要研究领域。 7．重视矿山开采地质环境变化为矿山可持续发展做出贡献 矿山开以对于我国工业化、城市化、现代化进程有着特殊重要作用，可以预计矿产资源开发与能源采掘利用仍然在我国21世纪经济建设和社会发展中占有很大比重，而环境地质几乎与矿业开发相伴而生，矿业开发必然带来各种各样的环境地质问题，如由于采矿对土地资源的破坏与丧失；采矿对地表水地下污染；采矿由于疏干排水导致地下水资源枯竭，泉水断流；露天开采引起滑坡、崩塌、泥石流；开采放射性性引起废水、废石、废气等放射性污染，以及粉尘、煤尘、瓦斯和煤矸石对周边环境造成影响，以致导致工农业之间，城乡居民之间矛盾时有发生，因此重视加强矿山开采工程环境地质调查，监测与质量评价，不仅对矿山可持续发展，而且对矿山环境的改善，减少、减缓由于矿山开采造成的损失是至关重要的。 8．重视元素的地球化学行为与地方病的关系研究 无论宏量元素还是微量元素在地壳表层都是无所不在、无所不存的，当一种或某类微量硒中毒症，克汀病，甲状腺病症等。微量元素的赋存受区域地质特征，尤其是岩石的地球化学行为有关，以致传输到土壤、水和谷物中去，为人类所吸收，以致酿成病症，这种病症有地带性特征，因此重视元素，特别对微量元素地球化学行为与地方病关系研究是有帮助的。我国许多地区每年因地方病致伤、致残的人群是众多的。这方面的研究已经取得不少成绩，例如，有的地区采取改水措施，可以减轻病症。地质科技工作与预防医学科学相结合，可以取得比较满意的效果。 9．重视海平面变化及浅海海域的环境地质研究 海平面变化是全球性的，据观测，我国海平面继续以每年0.2cm左右的速度上升，对我国沿海将产生不可估量的影响，应重视研究。 随着沿海经济发展，港口、滩涂和近海资源的利用拓展，近岸浅水区及沿岸带的海洋地质与环境地质调查和海岸保护应列入重要议程，海洋专属区约300万（km）2，是我国经济发展的潜在地区。开展海岸侵蚀、海水倒灌、地面下沉、港口淤塞、土基不稳、滑坡塌陷和海域污染等灾害研究，包括开展近岸海域环境地质调查研究刻不容缓。 10．水工环信息系统建设与开发 20世纪重大的成就之一是人灰进入了信息时代。信息已成为全人类共同的财富。以IN－TERNET和INTRANET为载体的信息高速公路已使全球沟通。大量的信息处理可以借助计算机比较快的实现。充分应用这一科技成就，是我国环境地质工作现代化的重要任务。 总之，地质环境是一个动态平衡系统，地质环境与人类工程技术经济活动也是一个复杂系统。认清系统与子系统间既互相关联、相互制约的关系，对人类正确处理人口、资源与环境和谐发展至关重要。 温故而析仍然是地质环境变化研究的一把钥匙，在空尺度上要放眼于世界，在时间尺度要重视一万年以来、几千年以来、一百年以来历史沿革。预测下一个世纪，甚至最初十年、五十年地质环境的变化更有科学现实指导意义，当然难度也是很大的。 环境地质学是地质科学中的一门新兴的应用学科，在我国研究历史上仍然很短，到目前还没有形成自己完整的理论和比较成熟的方法。坚信随着我国现代化的实现，环境地质学科的理论和方法也将得到相应的发展，在实现中国可持续发展战略中做出新兴学科的贡献。 以上挂一漏万，不尽之处、不妥之处在所难免。上面提出一点个人的理解，作为抛砖引玉，与大家共同讨论，垦请批评指正。 初搞拟就，曾得到张宗祜院士支持，段永侯，岑加法，藉传茂，王瑞久，周宏春，张以诚，周平根，唐灿等同志提出了许多很好的建议，赵继昌同志协助核查了英文参考文献，尽可能采纳了他们的意见，在此一并表示衰心感谢。 |