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化学型地质灾害:需要十分重视的另类地灾

        地质灾害有物理型地质灾害,也有化学型地质灾害

  人们通常把泥石流、滑波、崩塌、地面沉降、地裂缝等称地质灾害,有时也把地震、荒漠化等列为地质灾害之内,综观这些地质灾害,有一个共同的特点,就是诱发这些地质灾害的机理,或是力的失衡所致(即作用在灾害体上的各种应力相互间失去平衡导致灾害的发生),或是热胀冷缩的物理作用所致。这些现象都应归属于物理作用(现象),因此,我们也可以称这类地质灾害为物理型地质灾害。其实,自然界除了物理作用(现象)外还有化学作用(现象),当然也无可非议的还会有化学型地质灾害的存在。

  化学型地质灾害的内涵是指组成地壳的岩石、土壤及沉积物中含有各种化学元素,其组成与含量各不相同,往往会形成一些影响人类健康与生物生长的有害元素富集区和生命必需元素的贫化区,它们都成为影响人类健康与生物生长的隐患,我们也称其为原生地质灾害体。缺乏生命必需元素必然会直接影响人体健康与生物生长,而有害元素在一定的外部条件下,会被活动化而游离出来,同样会直接危害人体健康或生物的生长,从而诱发了影响人类健康或生物生长的地质灾害。

  此外,人们的生产、生活活动常常向土壤或沉积物中倾入化学物质,使得土壤或沉积物中的有害物质不断积累,这种被倾入有害物质的土壤或沉积物给人类健康与生物成长带来隐患,我们也称其为次生地质灾害体。由于土壤的容纳能力是有限的,对有害物质只有一定的承受能力,超过这个限度,承受的有害物质就会游离出来,从而给人类健康或生物生长造成极大危害。上述这类地质灾害的主体是化学元素,又其游离过程往往都是化学反应过程,因此常称这类地质灾害为化学型地质灾害。我们又常称前者为原生化学型地质灾害,后者为次生化学型地质灾害。

  化学型地质灾害一旦发生,就难于挽救,不能低估其危害性

  人们不能低钴化学型地质灾害的危害性,虽然它不像物理型地质灾害那样发生瞬时灾害,而有一个延缓过程,但是一旦发生,难于挽救。这类灾害已引起世界各国的注意,有的学者称之为“化学定时炸弹”,即在土壤及沉积物中储存的化学物质主于环境的缓慢变化而活动化,从而突发有害效应。这类灾害已多次在世界各地发生。美国纽约州的Big Moose湖,没于工业化过程中大量燃煤释放二氧化硫,致使湖四周土壤长期承受二氧化硫。70年后,土壤承受能力达到极限,土壤PH值急剧下降,导致湖水的PH值降到5.0以下,因而突发了鱼类完全死亡,正是200多年工业化造成的酸性物质在土壤中的积累超过了其极限能力,致使土壤中PH值降至4.2以下,土壤中大量铝元素活动化,导致这场灾害。

  在我国,局部性、区域性的这类灾害也时有发生,一些地区出现的地方病,多数都和这个地区缺乏某些生理必要元素,或富含某些有害元素有关;某些地区地土壤中的镉元素由于土壤酸化,镉元素活动化后被农作物吸收,造成这类农作物中镉元素检出率高达50%左右;“文革”时期,浙江省将鱼塘改种水稻,引致长期累积的硫酸根离子大量析出,造成水稻大面积死亡等等。

  这类例子不胜枚举,必须此起足够重视。欧洲及北美等发达国家目前已逐渐认识到经过200多年剧烈工业化及农来活动,已经形成大量灾害区,面积之大已是利用现有技术与财力无法使之再清洁,因而正在进行大量研究。1991年欧共体的McSharry计划准备到2020年共废弃850万亩耕地进行植树造林就是一例。但目前世界上对于原生的地质之灾害体在外部条件变化时可能诱发的原生化学型地质灾害还未引起足够的重视。

  要十分重视与加强化学型地质灾害的调查、研究、监测与治理工作

  化学型地质灾害体的主体是化学元至少,因此开展地球化学调查,了解元素的分布与赋存方式乃是至关重要的和十分必要与有效的。中国地质调查局开展的多目标地球化学调查已取得了可喜的成果。多目标地球化学调查采用一定的网格密度采集样品,以当今最先进的技术分析了50~70种无机元素和有机指标,客观地展示了元素地球化学分布状态。这些元素包括生命组成元素、生命必需元素、毒性和放射性元素、无毒稳定元素和其他有关元素。其中,生命必需元素、毒性与放射性元素的分布状态将是化学型地质灾害的基础。

  研究这类元素的赋存规律、土壤及沉积物承受各类元素的极限、各类元素活动化的条件是揭示诱发化学型地质灾害机理的关键。元素的赋存规律往往决定了元素的活动性,不同元素有不同赋存方式,赋存方式越稳定,元素越不容易活动化。

  元素的活动化取决于外部条件,例如酸碱度、氧化或还原环境、渗透度、吸附性及温度等条件,这就要研究什么元素在什么条件下最容易被活动化。人们曾研究莱茵河流域土壤中40%镉,在不同PH值条件下被释放出来所需要的时间。研究结果表明,PH值为6.0时需365年,而PH值为5.0时需85年,当PH值为4.0时仅需17年,可见酸碱度影响力之大。

  氧化与环境对元素活动性的影响也很大,例如金属硫化物在还原环境下十分稳定,但进入氧化环境后,活动性剧增,很容易因氧化而活动化。各类土壤与沉积物承受元素的能力不同,同一土壤与沉积物承受各种元至少的能力也一样。研究这些就可以让我们了解到各种不同土壤与沉积物中的各种不同元素的含量及赋存状态;了解不同元素在各种环境中的活动性及在外界条件变化时,活动化的可能;了解不同土壤及沉积物承受各种元 素的能力,从而可以了解到诱发化学地质灾害发生的机理。

  地球化学调查资料及上述研究成果不仅使人们监测化学型地质灾害的发生成为可能,而且也使延缓灾害发生或修复化学型地质灾害成为可能。例如,我们了解到酸碱度对镉元素释放的影响,就可以通过对这个地区镉元素含量及这个地区土壤酸碱度的监测,来进行这个地区镉元素地质灾害发展的预测,甚至可以通过改善这个地区土壤的酸碱度来延缓该区镉元素地质灾害的发生。

  目前地球化学工程的概念已被提出,它的要点即是模拟自然界的各种地球化学过程,特别是自然界的各种自净过程,就地取材以改善生态环境。例如,港湾淤泥中富含高含量的重金属,但在还原环境下是以不活动的硫化物存在。如果为了疏滩港湾,挖出淤泥堆在岸上,进入氧化环境,其重金属硫化物因氧化而活动化,形成灾害隐患。如果将淤泥泵入黑海200米以下深水中,就可使其在若干万年甚至更长的地质年代里处于还原环境,形成人工成因的富含金属的黑色页岩。虽然化学工程还不成熟,正处于发展时期,但它利用自然界进行的中和、浓集、稀释、分离、固定化等许多过程,就地取材,充分利用自然界各种地球化学障、并根据生态需要,来调节过程的速度,延缓化学型地质灾害的发生,修复化学型地质灾害带来的损失,不失为一种好的生态修复办法。

  我国是一个地质构造活动十分强烈的国家,这些地质构造活动给我们留下了大量的原生化学型地质灾害的隐患;我国又是一个历史悠久的国家,几千年人类的生产与生活活动,尤其是近几十年的工业化过程和非科学的农业生产又形成了一大批次生化学型地质灾害隐患。如果我们还不引起重视,一旦这些隐患集中爆发,其后果难于设想。为了中华民族及子孙后代,我们必须从现在开始,提高警觉,加强研究,积极采取措施,预防新的化学型地质灾害体的出现,延缓或防止这类地质灾害的发生,修复这类地质灾害所破坏的生态。

  自然界中物理作用与化学作用有时会同时发生,也往往使物理型与化学型两类地质灾害复合发生,这就更增加了人们对这类复合型地质灾害认识的难度,给人们研究地质灾害提出了新课题,从而也使防治地质灾害成为人们认识世界的永恒主题之一。

(源自:地质勘查导报)

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