環(huán)境地質(zhì)學(xué)

隨著自然科學(xué)和生產(chǎn)力和高速發(fā)展，人類與所生存的自然環(huán)境即地質(zhì)環(huán)境的矛盾進(jìn)一步激化，特別是20世紀(jì)50年代以來(lái)，全球性的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題日趨尖銳，水資源短缺、水質(zhì)惡化、地面沉降、巖溶塌陷、海水入浸、滑坡、沙漠化以及多發(fā)性地方病等，說(shuō)明地質(zhì)環(huán)境對(duì)人類所產(chǎn)生的巨大影響，人類對(duì)地質(zhì)環(huán)境的認(rèn)識(shí)與研究推向了一個(gè)新的高度，那就是既要研究地質(zhì)環(huán)境對(duì)人的影響，也要研究人對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用，也就是特別強(qiáng)調(diào)了人與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系，新的學(xué)科--環(huán)境地質(zhì)學(xué)由此誕生了。

環(huán)境地質(zhì)學(xué)具有廣泛的研究領(lǐng)域，它包括這樣一些研究?jī)?nèi)容：

①區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

為區(qū)域規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)土整治及資源開(kāi)發(fā)等提供科學(xué)依據(jù)。如中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害分布圖。

②地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題

為預(yù)報(bào)地質(zhì)災(zāi)害提供依據(jù)，為減免災(zāi)害提出防范措施。

③化學(xué)環(huán)境對(duì)人類的影響

研究不同地區(qū)地球化學(xué)背景，各種元素豐度及其分布特點(diǎn)；研究空氣、水體、土壤和礦物原料中有益、有害元素及致病物質(zhì)富集、遷移規(guī)律；研究地質(zhì)環(huán)境與人畜健康關(guān)系，防治某些地方病和職業(yè)病，最大限度地減輕由于某些元素的天然富集或短缺對(duì)人畜健康和植物生長(zhǎng)帶來(lái)的不良影響。一些城市飲用水水質(zhì)惡化問(wèn)題也是當(dāng)前亟需研究的問(wèn)題。

④古氣候的變化規(guī)律

主要利用地質(zhì)環(huán)境中沉積物反映氣候變化的標(biāo)志，研究地質(zhì)歷史時(shí)期特別是第四紀(jì)以來(lái)氣候變化的情況、原因和規(guī)律，預(yù)測(cè)今后氣候變化趨勢(shì)可能產(chǎn)生的危害和提出防范措施。

⑤工程建設(shè)可能引起的問(wèn)題

大量的工程活動(dòng)，如城市建設(shè)、水利工程、道路建設(shè)、礦山、海港工程、電站建設(shè)等常常引起人為地質(zhì)作用，在興利的同時(shí)往往造成地質(zhì)環(huán)境的破壞，引起環(huán)境惡化。對(duì)人為地質(zhì)作用及其地質(zhì)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響做出評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃和大型工程設(shè)計(jì)提出科學(xué)論證。

⑥自然資源開(kāi)發(fā)中的問(wèn)題

水資源、能源和礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)可以造福人民，但同時(shí)又往往引起地質(zhì)環(huán)境的改變，甚至導(dǎo)致人為的地質(zhì)災(zāi)害。地下水過(guò)量開(kāi)采常常引起地面沉降，在沿海地區(qū)常常導(dǎo)致海水入侵和土地鹽堿化；礦山開(kāi)采往往引起地面塌陷、山崩和人工滑坡；某些礦產(chǎn)，特別是放射性礦產(chǎn)的勘探和開(kāi)采往往引起環(huán)境污染。環(huán)境地質(zhì)工作就是要在自然資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中詳細(xì)研究導(dǎo)致環(huán)境惡化原因，提出防止減輕地質(zhì)環(huán)境惡化的措施。

環(huán)境地質(zhì)學(xué)是在地質(zhì)科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門新興的交叉學(xué)科，研究?jī)?nèi)容包括由水圈、大氣圈、生物圈、巖石圈相互交匯的自然地球系統(tǒng)，又包括人類活動(dòng)與自然系統(tǒng)的相互作用及其發(fā)展、演變過(guò)程。環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究所遵循的原則上與上述學(xué)科密切相關(guān)，概括起來(lái)體現(xiàn)在研究對(duì)象的區(qū)域性、研究思路的系統(tǒng)性、研究方法的綜合性與多樣性、研究成果的實(shí)用性等方面。環(huán)境地質(zhì)學(xué)的研究方法必須與上述特點(diǎn)和環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究?jī)?nèi)容相適應(yīng)。

自然歷史分析法

這是傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)的基本研究方法，也適用于環(huán)境地質(zhì)研究。環(huán)境地質(zhì)學(xué)所研究的對(duì)象，即人類——地質(zhì)環(huán)境體系是在自然地質(zhì)過(guò)程中形成的，而且隨著所處條件的變化，還在不斷地變化演變著。通過(guò)已有環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的形成條件、機(jī)制和環(huán)境地質(zhì)作用的研究，類比預(yù)測(cè)未來(lái)可能產(chǎn)生的變化和問(wèn)題，是人類能動(dòng)調(diào)控人類——地質(zhì)環(huán)境體系和保護(hù)改善地質(zhì)環(huán)境的前提條件。因此，“由已知推未知”的自然歷史分析法是環(huán)境地質(zhì)必須遵循的基本研究思路。

地球化學(xué)法

通過(guò)化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究以及對(duì)礦物組成和結(jié)構(gòu)特征的研究，探索地質(zhì)環(huán)境的變化，如水土流失現(xiàn)象與風(fēng)化過(guò)程相關(guān)，而風(fēng)化速率又同組成巖石的礦物性質(zhì)和外部水熱條件有關(guān)，通過(guò)對(duì)礦物成分和物理化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定和研究，可以評(píng)價(jià)風(fēng)化作用的進(jìn)程。又如克山病、氯中毒等疾病的地區(qū)分布與某些環(huán)境地質(zhì)因素有關(guān)。研究這種特定區(qū)域地質(zhì)環(huán)境中化學(xué)元素的豐度及其在各個(gè)生態(tài)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有利于揭示人體健康與地質(zhì)環(huán)境間的內(nèi)在聯(lián)系。

系統(tǒng)分析方法

環(huán)境地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象是具有復(fù)雜圈層結(jié)構(gòu)、層次分明的人——地環(huán)境系統(tǒng)，涉及自然地球系統(tǒng)和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等諸多方面因素。在確定各種環(huán)境要素之間的關(guān)系，綜合分析影響地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的地球動(dòng)力和人類活動(dòng)之間的相互作用的基礎(chǔ)上，必須應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)原理和計(jì)算方法，包括灰色系統(tǒng)分析方法，線性或非線性系統(tǒng)分析方法、耗散結(jié)構(gòu)論、分線性動(dòng)力學(xué)等理論，系統(tǒng)揭示環(huán)境污染、土地荒漠化、地震與火山活動(dòng)、崩塌與滑坡等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的發(fā)生過(guò)程、機(jī)制和規(guī)律；重點(diǎn)剖析大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的相互作用以及人類活動(dòng)對(duì)全球環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響，建立表達(dá)人——地環(huán)境系統(tǒng)相互作用的動(dòng)態(tài)模型，為生態(tài)破化、環(huán)境污染和地質(zhì)災(zāi)害等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的預(yù)防和治理提供有效的優(yōu)化方案。

環(huán)境地質(zhì)制圖方法

地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題具有空間性、動(dòng)態(tài)性和綜合性。分析和表示環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，圖上作業(yè)是一種有效的方法。環(huán)境地質(zhì)圖不僅能表示出某一時(shí)刻的環(huán)境狀態(tài)，而且能表示出隨時(shí)間流逝所發(fā)生的系統(tǒng)變化。因此在環(huán)境地質(zhì)圖中，除了應(yīng)用各種地質(zhì)圖件的顏色和線條等制圖語(yǔ)言外，還要有數(shù)字和數(shù)學(xué)符號(hào)。這些數(shù)字和數(shù)學(xué)符號(hào)同一定的環(huán)境數(shù)學(xué)模式相關(guān)聯(lián)，因而可使圖件與電子計(jì)算機(jī)聯(lián)用，形成動(dòng)態(tài)環(huán)境地質(zhì)圖。一套完整的區(qū)域環(huán)境地質(zhì)圖包括環(huán)境地質(zhì)單要素圖、環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)圖、環(huán)境演化勢(shì)圖趨、環(huán)境區(qū)劃圖、環(huán)境規(guī)劃圖等。

模型模擬與預(yù)測(cè)方法

在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、資料收集和分析測(cè)試基礎(chǔ)上進(jìn)行的研究方法。模型方法是對(duì)環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和演化特征進(jìn)行模擬和仿真，主要有結(jié)構(gòu)模型、評(píng)價(jià)模型、仿真模型和預(yù)測(cè)模型等。

環(huán)境地質(zhì)研究還需從時(shí)間、空間和強(qiáng)度上對(duì)環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的演化做出預(yù)測(cè)，減輕或避免因環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題而引發(fā)的災(zāi)難和損失。預(yù)測(cè)方法主要立足于以下三個(gè)方面：以監(jiān)測(cè)為主要手段的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究；基于成因機(jī)理的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究；數(shù)學(xué)模型模擬預(yù)測(cè)研究。預(yù)測(cè)模型、數(shù)值模擬預(yù)測(cè)模型和系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型。目前，基于非線性動(dòng)力學(xué)理論的突變論、混沌、分形和耗散結(jié)構(gòu)論等建立起來(lái)的災(zāi)害預(yù)報(bào)模型已得到廣發(fā)應(yīng)用。

環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)方法

通過(guò)揭示環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，評(píng)價(jià)其危險(xiǎn)性及其對(duì)人類造成的破壞損失，分析人類社會(huì)在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下防災(zāi)減災(zāi)的能力，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理評(píng)價(jià)災(zāi)害防止和污染治理的經(jīng)濟(jì)投入及其環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，評(píng)價(jià)方法主要有模糊聚類法、模糊綜合判別及系統(tǒng)分析法等。評(píng)價(jià)內(nèi)容包括強(qiáng)度評(píng)價(jià)、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、破壞損失評(píng)價(jià)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性評(píng)價(jià)和防治工程評(píng)價(jià)等。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方法

現(xiàn)代及未來(lái)環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究，更普遍采用的方法和技術(shù)手段是觀測(cè)和探測(cè)技術(shù)、測(cè)試與分析技術(shù)、模型與實(shí)驗(yàn)技術(shù)和資料信息的計(jì)算與處理技術(shù)。衛(wèi)星遙感、全球數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)、環(huán)境同位素技術(shù)以及物理、化學(xué)、生物的分析測(cè)量方法等高新技術(shù)和手段為環(huán)境地質(zhì)學(xué)從宏觀到微觀、從定性到定量、從淺部到深部、從地球到宇宙空間的全方位多層次的研究提供了廣闊的前景。 2100433B

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(wèn)題，但也有人從狹義的地質(zhì)環(huán)境概念出發(fā)，把問(wèn)題局限于巖石圈。1972年中國(guó)開(kāi)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。

20世紀(jì)50年代以來(lái)，由于工業(yè)污染成為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，影響到人類健康和生態(tài)平衡。因而大批地質(zhì)學(xué)家投入了環(huán)境問(wèn)題的研究。世界一些國(guó)家紛紛建立環(huán)境地質(zhì)研究機(jī)構(gòu)，出版書刊。從學(xué)科的發(fā)展來(lái)看，到70年代中期，環(huán)境地質(zhì)學(xué)已發(fā)展成為一門比較完整、獨(dú)立的新學(xué)科。

最早的環(huán)境問(wèn)題

人類歷史上最早出現(xiàn)的環(huán)境問(wèn)題，如火山爆發(fā)、地震、山崩、泥石流等都是地質(zhì)因素引起的。對(duì)于這些環(huán)境問(wèn)題，人類至今還無(wú)法控制和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，因此預(yù)測(cè)和防治地質(zhì)因素造成的環(huán)境影響 ，是環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究的內(nèi)容之一。 地殼表面的化學(xué)元素，在成巖作用和風(fēng)化侵蝕過(guò)程中形成了不均勻分布。生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的物質(zhì)和流動(dòng)的能量都同地質(zhì)環(huán)境有密切關(guān)系。地質(zhì)體系中化學(xué)元素的豐度和賦有狀態(tài)必然影響動(dòng)、植物和人類的生存與發(fā)展 。

一個(gè)地區(qū)某種元素嚴(yán)重不足或過(guò)剩，就有可能引起地方病。如某些地區(qū)由于缺碘或多碘引起居民患地方性甲狀腺腫大，高氟地區(qū)引起地方性氟中毒。中國(guó)的克山病和大骨節(jié)病也與環(huán)境地質(zhì)條件有關(guān)。研究地質(zhì)環(huán)境與人類健康的關(guān)系，也是環(huán)境地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容之一。

產(chǎn)業(yè)革命之后的環(huán)境問(wèn)題

人類賴以生存的地質(zhì)環(huán)境是經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年演化而形成的。在這一環(huán)境中，地質(zhì)體系的各部分之間、地質(zhì)體系與生態(tài)系統(tǒng)之間已形成一種動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)系。

產(chǎn)業(yè)革命以來(lái)，特別是第二次世界大戰(zhàn)以后，由于人口劇增，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，人類活動(dòng)已變成干預(yù)和改變自然體系的強(qiáng)大營(yíng)力。環(huán)境地質(zhì)學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)就是研究人類活動(dòng)所引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，這其中主要包括：

化學(xué)污染引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

現(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)的飛躍發(fā)展，廢棄物的排放和農(nóng)藥化肥的施用，把大量有害化學(xué)物質(zhì)散布到地質(zhì)環(huán)境中，逐漸改變地球表面的化學(xué)組成，生態(tài)平衡的物質(zhì)基礎(chǔ)便遭到破壞。這一方面直接危害人類的生存和健康，如出現(xiàn)公害??；另一方面還引起自然環(huán)境不可逆轉(zhuǎn)的變化，如大氣中二氧化碳濃度的增高，臭氧層被破壞等問(wèn)題。污染物在地質(zhì)環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、積累、凈化的過(guò)程，十分復(fù)雜，研究這種過(guò)程是環(huán)境地質(zhì)學(xué)的基本任務(wù)之一。

工程建設(shè)引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

大型工程和資源開(kāi)發(fā)引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題：大型工程建設(shè)和資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)，使地貌不斷發(fā)生變化，如大礦坑出現(xiàn)，山頭被削平，廢石堆積如山，水系改變， 海岸線被侵蝕等。這樣就留下一些難以處置的環(huán)境問(wèn)題，如露天礦開(kāi)采后的生態(tài)恢復(fù)問(wèn)題，河流大壩和水庫(kù)建成后的綜合性生態(tài)影響問(wèn)題等。預(yù)防工程建設(shè)對(duì)環(huán)境的不良影響，也是環(huán)境地質(zhì)學(xué)的基本任務(wù)。

城市化引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

城市化引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題：由于人口的高度集中，能源和材料的大量消耗，廢棄物的大量排放，大型和高層樓房的建設(shè)而引起的城市環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題有：水資源(特別是地下水)的勘探、開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)的問(wèn)題，地下水硬度升高的防治問(wèn)題，地質(zhì)環(huán)境的容量問(wèn)題地面沉降的防治問(wèn)題，同城市工程建設(shè)有關(guān)的工程地質(zhì)問(wèn)題等。這些問(wèn)題都同城市建設(shè)和發(fā)展、同城市人民的生活息息相關(guān)。也是環(huán)境地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容。研究這些問(wèn)題可為新城市的合理規(guī)劃和舊城市的改造提供科學(xué)依據(jù)。

城市環(huán)境地質(zhì)學(xué)是研究城市地質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定性，在城市的發(fā)展中充分利用城市地質(zhì)環(huán)境條件，避免在城市發(fā)展中出現(xiàn)條件環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題和環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害影響到城市發(fā)展的學(xué)科。《城市環(huán)境地質(zhì)學(xué)》從影響城市環(huán)境地質(zhì)質(zhì)量的因素入手，介紹了城市地質(zhì)環(huán)境的分析原理、城市地質(zhì)質(zhì)量的評(píng)價(jià)方式和技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，并通過(guò)相關(guān)應(yīng)用實(shí)例對(duì)城市環(huán)境地質(zhì)學(xué)的成果應(yīng)用和表現(xiàn)進(jìn)行了演示。

城市環(huán)境地質(zhì)學(xué)是環(huán)境地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，是應(yīng)用地質(zhì)學(xué)原理、方法和地質(zhì)資料對(duì)城市地區(qū)、城市密集區(qū)、城市群地區(qū)進(jìn)行規(guī)劃、管理和治理的一門學(xué)科。其主要內(nèi)容為城市建筑環(huán)境，地基的穩(wěn)定性調(diào)查與區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，供水條件的調(diào)查，地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和處理，建筑材料礦產(chǎn)的圈定，廢物排放、水土污染等問(wèn)題及其處置，以及與城市地質(zhì)環(huán)境有關(guān)的其他問(wèn)題的研究。

第1章 緒論

1.1 城市

1.1.1 城市的形成

1.1.2 城市的基本特征

1.1.3 城市的本質(zhì)

1.1.4 城市的發(fā)展

1.1.5 城市問(wèn)題

1.1.6 城市管理和城市規(guī)劃

1.2 環(huán)境地質(zhì)學(xué)

1.2.1 地質(zhì)環(huán)境與環(huán)境地質(zhì)學(xué)

1.2.2 環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題和環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害

1.3 城市環(huán)境地質(zhì)學(xué)

1.3.1 基本概念

1.3.2 地質(zhì)作用和城市環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

第2章 城市地質(zhì)環(huán)境的特征和內(nèi)容

2.1 城市地質(zhì)環(huán)境的基本特征

2.1.1 城市地質(zhì)環(huán)境的表生性

2.1.2 城市地質(zhì)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定性

2.1.3 城市地質(zhì)環(huán)境的容量有限性

2.1.4 城市地質(zhì)環(huán)境的可交性

2.1.5 城市地質(zhì)環(huán)境的系統(tǒng)性

2.2 城市地質(zhì)環(huán)境的研究?jī)?nèi)容和評(píng)價(jià)方式

2.3 城市地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的必要性和評(píng)價(jià)思路

……

第3章 城市地質(zhì)環(huán)境基本分析原理與評(píng)價(jià)

第4章 城市環(huán)境地質(zhì)系列圖

第5章 城市環(huán)境地質(zhì)系列圖的信息傳輸

第6章 實(shí)例：鎮(zhèn)江南徐新城中心區(qū)規(guī)劃工程質(zhì)量環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

參考文獻(xiàn)

《環(huán)境地質(zhì)學(xué)（修訂版）》是普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。全書以人地關(guān)系為主線，系統(tǒng)地介紹了環(huán)境地質(zhì)學(xué)的基本理論、研究?jī)?nèi)容和工作方法。全書共分十章，在概述環(huán)境地質(zhì)學(xué)的基本概念和理論體系的基礎(chǔ)上，探討了環(huán)境地質(zhì)學(xué)理論研究的前沿問(wèn)題，詳細(xì)地論述了各種地質(zhì)資源的供求狀況及其開(kāi)發(fā)利用對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響、地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人類生存環(huán)境的破環(huán)、人類活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境的相互作用和影響、表生地球化學(xué)環(huán)境與人體健康的關(guān)系，最后較全面地介紹了環(huán)境地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域常用的基本研究方法。

《環(huán)境地質(zhì)學(xué)（修訂版）》可作為高等院校地質(zhì)科學(xué)、地理科學(xué)及環(huán)境科學(xué)等專業(yè)本科生和研究生的教材或教學(xué)參考書，亦可供從事環(huán)境地質(zhì)、環(huán)境保護(hù)與環(huán)境規(guī)劃研究的專業(yè)技術(shù)人員參考。