環境地質學

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環境地質學屬地球科學，是應用地質學和地理學原理，合理利用地質資源，改善人類生存環境的一門學科，是一門介於地質學、地理學和環境科學之間的科學。

目錄

定義

環境地質學是研究人類活動和地質環境相互作用的學科，它是地質學的一個分支，也是環境地學的組成部分。環境地質學的研究內容包括自然和人為引起的環境地質問題，但也有人從狹義的地質環境概念出發，把問題局限於岩石圈。1972年中國開始探討環境地質學的範疇、理論和方法，組建研究機構，到70年代中期，發展成為一門較系統的新學科。

研究領域

隨着自然科學和生產力和高速發展，人類與所生存的自然環境即地質環境的矛盾進一步激化，特別是20世紀50年代以來，全球性的環境地質問題日趨尖銳，水資源短缺、水質惡化、地面沉降、岩溶塌陷、海水入浸、滑坡、沙漠化以及多發性地方病等，說明地質環境對人類所產生的巨大影響，人類對地質環境的認識與研究推向了一個新的高度，那就是既要研究地質環境對人的影響，也要研究人對地質環境的作用，也就是特別強調了人與地質環境的關係，新的學科--環境地質學由此誕生了。

環境地質學具有廣泛的研究領域，它包括這樣一些研究內容：

①區域地質環境

為區域規劃、經濟發展、國土整治及資源開發等提供科學依據。如中國地質災害分布圖。

②地質災害問題

為預報地質災害提供依據，為減免災害提出防範措施。

③化學環境對人類的影響

研究不同地區地球化學背景，各種元素豐度及其分布特點；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富集、遷移規律；研究地質環境與人畜健康關係，防治某些地方病和職業病，最大限度地減輕由於某些元素的天然富集或短缺對人畜健康和植物生長帶來的不良影響。一些城市飲用水水質惡化問題也是當前亟需研究的問題。

④古氣候的變化規律

主要利用地質環境中沉積物反映氣候變化的標誌，研究地質歷史時期特別是第四紀以來氣候變化的情況、原因和規律，預測今後氣候變化趨勢可能產生的危害和提出防範措施。

⑤工程建設可能引起的問題

大量的工程活動，如城市建設、水利工程、道路建設、礦山、海港工程、電站建設等常常引起人為地質作用，在興利的同時往往造成地質環境的破壞，引起環境惡化。對人為地質作用及其地質環境可能產生的影響做出評價和預測，為區域經濟建設規劃和大型工程設計提出科學論證。

⑥自然資源開發中的問題

水資源、能源和礦產資源的開發可以造福人民，但同時又往往引起地質環境的改變，甚至導致人為的地質災害。地下水過量開採常常引起地面沉降，在沿海地區常常導致海水入侵和土地鹽鹼化；礦山開採往往引起地面塌陷、山崩和人工滑坡；某些礦產，特別是放射性礦產的勘探和開採往往引起環境污染。環境地質工作就是要在自然資源的開發過程中詳細研究導致環境惡化原因，提出防止減輕地質環境惡化的措施。

研究歷史

20世紀50年代以來，由於工業污染成為嚴重的環境問題，影響到人類健康和生態平衡。因而大批地質學家投入了環境問題的研究。世界一些國家紛紛建立環境地質研究機構，出版書刊。從學科的發展來看，到70年代中期，環境地質學已發展成為一門比較完整、獨立的新學科。

最早的環境問題

人類歷史上最早出現的環境問題，如火山爆發、地震、山崩、泥石流等都是地質因素引起的。對於這些環境問題，人類至今還無法控制和準確預測，因此預測和防治地質因素造成的環境影響 ，是環境地質學研究的內容之一。 地殼表面的化學元素，在成岩作用和風化侵蝕過程中形成了不均勻分布。生態系統中循環的物質和流動的能量都同地質環境有密切關係。地質體系中化學元素的豐度和賦有狀態必然影響動、植物和人類的生存與發展 。

一個地區某種元素嚴重不足或過剩，就有可能引起地方病。如某些地區由於缺碘或多碘引起居民患地方性甲狀腺腫大，高氟地區引起地方性氟中毒。中國的克山病和大骨節病也與環境地質條件有關。研究地質環境與人類健康的關係，也是環境地質學的內容之一。

產業革命之後的環境問題

人類賴以生存的地質環境是經過億萬年演化而形成的。在這一環境中，地質體系的各部分之間、地質體系與生態系統之間已形成一種動態平衡的關係。

產業革命以來，特別是第二次世界大戰以後，由於人口劇增，科學技術迅猛發展，人類活動已變成干預和改變自然體系的強大營力。環境地質學的一個重要任務就是研究人類活動所引起的環境地質問題，這其中主要包括：

化學污染引起的環境地質問題

現代工業和農業的飛躍發展，廢棄物的排放和農藥化肥的施用，把大量有害化學物質散布到地質環境中，逐漸改變地球表面的化學組成，生態平衡的物質基礎便遭到破壞。這一方面直接危害人類的生存和健康，如出現公害病；另一方面還引起自然環境不可逆轉的變化，如大氣中二氧化碳濃度的增高，臭氧層被破壞等問題。污染物在地質環境中的遷移、轉化、積累、淨化的過程，十分複雜，研究這種過程是環境地質學的基本任務之一。

工程建設引起的環境地質問題

大型工程和資源開發引起的環境地質問題：大型工程建設和資源開發活動，使地貌不斷發生變化，如大礦坑出現，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境問題，如露天礦開採後的生態恢復問題，河流大壩和水庫建成後的綜合性生態影響問題等。預防工程建設對環境的不良影響，也是環境地質學的基本任務。

城市化引起的環境地質問題

城市化引起的環境地質問題：由於人口的高度集中，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而引起的城市環境地質問題有：水資源(特別是地下水)的勘探、開發、利用和保護的問題，地下水硬度升高的防治問題，地質環境的容量問題地面沉降的防治問題，同城市工程建設有關的工程地質問題等。這些問題都同城市建設和發展、同城市人民的生活息息相關。也是環境地質學的研究內容。研究這些問題可為新城市的合理規劃和舊城市的改造提供科學依據。

研究方法

環境地質學是在地質科學、社會科學、環境科學和現代科學技術基礎上發展起來的一門新興的交叉學科，研究內容包括由水圈、大氣圈、生物圈、岩石圈相互交匯的自然地球系統，又包括人類活動與自然系統的相互作用及其發展、演變過程。環境地質學研究所遵循的原則上與上述學科密切相關，概括起來體現在研究對象的區域性、研究思路的系統性、研究方法的綜合性與多樣性、研究成果的實用性等方面。環境地質學的研究方法必須與上述特點和環境地質學研究內容相適應。

自然歷史分析法

這是傳統地質學的基本研究方法，也適用於環境地質研究。環境地質學所研究的對象，即人類——地質環境體系是在自然地質過程中形成的，而且隨着所處條件的變化，還在不斷地變化演變着。通過已有環境地質問題的形成條件、機制和環境地質作用的研究，類比預測未來可能產生的變化和問題，是人類能動調控人類——地質環境體系和保護改善地質環境的前提條件。因此，「由已知推未知」的自然歷史分析法是環境地質必須遵循的基本研究思路。

地球化學法

通過化學物質在環境中的遷移轉化規律的研究以及對礦物組成和結構特徵的研究，探索地質環境的變化，如水土流失現象與風化過程相關，而風化速率又同組成岩石的礦物性質和外部水熱條件有關，通過對礦物成分和物理化學性質的測定和研究，可以評價風化作用的進程。又如克山病、氯中毒等疾病的地區分布與某些環境地質因素有關。研究這種特定區域地質環境中化學元素的豐度及其在各個生態環境中的運動規律，有利於揭示人體健康與地質環境間的內在聯繫。

系統分析方法

環境地質學的研究對象是具有複雜圈層結構、層次分明的人——地環境系統，涉及自然地球系統和人類社會經濟活動等諸多方面因素。在確定各種環境要素之間的關係，綜合分析影響地質環境質量的地球動力和人類活動之間的相互作用的基礎上，必須應用現代數學原理和計算方法，包括灰色系統分析方法，線性或非線性系統分析方法、耗散結構論、分線性動力學等理論，系統揭示環境污染、土地荒漠化、地震與火山活動、崩塌與滑坡等環境地質問題的發生過程、機制和規律；重點剖析大氣圈、水圈、岩石圈和生物圈的相互作用以及人類活動對全球環境和生態系統的影響，建立表達人——地環境系統相互作用的動態模型，為生態破化、環境污染和地質災害等環境地質問題的預防和治理提供有效的優化方案。

環境地質製圖方法

地質環境問題具有空間性、動態性和綜合性。分析和表示環境地質問題，圖上作業是一種有效的方法。環境地質圖不僅能表示出某一時刻的環境狀態，而且能表示出隨時間流逝所發生的系統變化。因此在環境地質圖中，除了應用各種地質圖件的顏色和線條等製圖語言外，還要有數字和數學符號。這些數字和數學符號同一定的環境數學模式相關聯，因而可使圖件與電子計算機聯用，形成動態環境地質圖。一套完整的區域環境地質圖包括環境地質單要素圖、環境質量綜合評價圖、環境演化勢圖趨、環境區劃圖、環境規劃圖等。

模型模擬與預測方法

在環境地質調查、資料收集和分析測試基礎上進行的研究方法。模型方法是對環境系統的結構、功能和演化特徵進行模擬和仿真，主要有結構模型、評價模型、仿真模型和預測模型等。

環境地質研究還需從時間、空間和強度上對環境地質問題的演化做出預測，減輕或避免因環境地質問題而引發的災難和損失。預測方法主要立足於以下三個方面：以監測為主要手段的預測預報研究；基於成因機理的預測預報研究；數學模型模擬預測研究。預測模型、數值模擬預測模型和系統預測模型。目前，基於非線性動力學理論的突變論、混沌、分形和耗散結構論等建立起來的災害預報模型已得到廣發應用。

環境地質評價方法

通過揭示環境地質問題的發生和發展規律，評價其危險性及其對人類造成的破壞損失，分析人類社會在現有經濟技術條件下防災減災的能力，運用經濟學原理評價災害防止和污染治理的經濟投入及其環境效益、經濟效益和社會效益，評價方法主要有模糊聚類法、模糊綜合判別及系統分析法等。評價內容包括強度評價、危險性評價、破壞損失評價、社會經濟易損性評價和防治工程評價等。

現代科學技術方法

現代及未來環境地質學研究，更普遍採用的方法和技術手段是觀測和探測技術、測試與分析技術、模型與實驗技術和資料信息的計算與處理技術。衛星遙感、全球數字地震台網、全球定位系統、地理信息系統、甚長基線干涉測量技術、環境同位素技術以及物理、化學、生物的分析測量方法等高新技術和手段為環境地質學從宏觀到微觀、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。