1、第十五章 人与环境15.1 重力作用的灾害与防护 重力作用的类型四种类型重力作用水-重力作用重力-水作用水下重力作用 重力作用 纯重力作用可以分为塌陷、崩落和蠕动 塌陷的先决条件是地下有空洞或孔穴存在，在重力作用下，悬在孔洞之上的岩石突然塌陷，造成破坏。塌陷常发生在岩溶地区、矿区和一些有竖井巷道的工程区。 崩落发育在陡峭的、具有断裂的斜坡上。在风化作用中不断加大的岩石裂缝最终不能抵抗重力的作用沿斜坡快速滑落。地震也是触发快速崩塌的原因之一。 蠕动是指表层堆积物在重力作用下发生缓慢位移的现象。岩层在蠕动作用下发生了弯曲变形 水-重力作用 滑坡是水-重力作用的最主要的形式。滑坡是广泛发育于斜坡上的
2、土体（可有岩石块体参与）的移动。 滑坡床是滑坡体沿其运动的一段斜坡 水破坏滑坡体和滑坡床之间的连结，使滑坡作用更容易发生，因而滑坡被认为是水-重力作用的现象。 与崩落相比，滑坡体运动的速度非常缓慢，但运动的速度并非均匀的，时快时慢，有时还有很长的平静期。滑坡体的各种构造单元1.坍塌类堆积 2.块体类堆积 3.阶梯状滑坡体 4.环状滑坡体5.隆起丘 6.顶部裂隙 7.断壁 8.塌陷 9.滑坡床一个典型的滑坡体重力-水作用 在重力-水作用过程中，物质的运动是以固体流的形式运动的，水扮演了重要角色。这种作用形式在暴雨季节或融雪季节最容易发生。 泥石流是重力-水作用中最常见的一种形式。泥石流发生的条件
3、首先需要有不稳定的堆积物，如风化作用形成的倒石堆、斜坡面流搬运的坡积物等。 泥石流堆积是未分选的各种不同粒度的碎屑物，可经过地表流水进行第二次分选。水下重力作用 水下的重力作用主要由不稳定的沉积物在触发因素的作用下形成的，通常以浊流的形式发生。重力作用的破坏和防护 重力作用造成的破坏是地质灾害中最为常见的一种类型，有些快速的崩塌是很难预测的，造成的危害也是很大的。 1980年湖北省远安县盐河池磷矿崩塌，部分山体从标高700米处俯冲到标高500米处的山谷，崩塌物体积约100万立方米，覆盖在南北长560米，东西宽400米的谷地中，最大岩块有2700吨重，造成307人死亡。三峡链子崖危岩 1963年
4、意大利Vajont水库发生的山体滑坡，2.5亿立方米的滑坡体从水库边坡滑入水库中，致使库水漫出大坝，造成下游1500多人死亡N2km大坝滑坡体前沿1960滑坡体位置滑坡壁位置Vajont水库Vajont水库滑坡示意图发生在犹他州Thistle镇的这个滑坡阻断了Spanish Fork 河，掩埋了6号高速公路和西部铁路丹佛段的主干线。 Thistle镇也被这个堰塞湖所淹没。造成经济损失4亿美元，是美国历史上经济损失最大的一次滑坡。 虽然块体运动在什么时候发生很难预测，但我们却可以通过对重力作用的研究得知在什么地方容易发生块体运动，从而可以采取针对性的措施，做到防患于未然。 重力地质灾害的防护首先
5、要遵重科学，盲目行为是最大的危害奉 节 县 老 县 城奉 节 县 新 县 城奉节县长途汽车站滑坡破坏了奉巫公路滑 坡 的 保 护 措 施泥 石 流 保 护 网15.2 地球化学场与人类健康 由于地球物质分布的不均匀性，在一些地区会形成某些元素的富集，这些元素的迁移、扩散就会形成一定的地球化学场。地球化学场包括了元素的正负异常。一些地方病的形成就是与某种元素的富集或缺失有关。 元素的运移规律除了和元素的化学性质有关外，还和地形地貌、岩石的性质、地下水的流向等多种地质因素相关。 骨痛病镉中毒，使人体丧失吸收磷和钙的能力 矮人病慢性骨关节病变，主要为钙和锶元素的缺乏 克山病心肌损伤引起血液循环障碍，
6、可能与硒元素缺乏有关 甲亢与碘缺乏有关 氟地方病既可以发生氟缺乏的病变，也可以发生氟中毒的病变。甲状腺机能亢进氟中毒形成的氟骨症人体中的主要元素 O 60% C 23% H 10% N 2.6% Ca 1.4% P 1.1% 六种元素占人体总量的99.1%人体中的微量元素及其作用硅 260 细胞组织中铁 60 造血、运氧贫血氟 37 骨骼生长、牙齿 牙病、骨质疏松锌 33 新陈代谢生长缓慢、伤口愈合慢铜 1 在一些酶中存在 贫血、骨质疏松、胆固醇升高碘 0.2 甲状腺激素甲状腺肿大镁 0.2 新陈代谢钼 0.1 在一些酶中存在镍 0.1 帮助铁的吸收钴 0.02 维生素B12影响与B12一样铬
7、 0.03 胰岛素糖尿病硒 新陈代谢防治癌症、心脏病、神经系统砷 18 作用不明重金属离子常见的有铅、汞、镉、铊等等常见岩石的化学成分根据区域地质情况，通过对岩石地球化学特征的认识，可以有针对性地进行地方病的防治工作。15.3 环境污染及对策15.3.1 固体污染发生源发生源产生的主要固体废物产生的主要固体废物矿业矿业废石、尾矿、金属、废木、砖瓦、水泥、砂石等冶金、金属结构、冶金、金属结构、交通、机械等工交通、机械等工业业金属、渣、砂石、废模型、陶瓷、涂层、管道、绝热和绝缘材料、污垢、废木、塑料、橡胶、布、纸、纤维、填料、各种建筑材料、烟尘等食品加工业食品加工业肉、谷物、蔬菜、硬果壳、水果、烟
8、草等橡胶、皮革、塑橡胶、皮革、塑料等工业料等工业橡胶、塑料、皮革、布、线、纤维、染料、金属等石油化工工业石油化工工业化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、淤泥油毡、石棉、涂料等电器、电器仪器电器、电器仪器仪表等工业仪表等工业金属、玻璃、木、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料、陶瓷、绝缘材料等纺织服装工业纺织服装工业布头、纤维、金属、橡胶、塑料等发生源发生源产生的主要固体废物产生的主要固体废物造纸、林业、造纸、林业、印刷等工业印刷等工业刨花、锯末、碎木、化学药剂、金属填料、塑料等居民生活居民生活食物、垃圾、纸、布、木、金属、塑料、玻璃、陶瓷、器具、庭院植物修剪物、碎砖瓦、脏土、灰渣、粪便、杂品等商业
9、机关商业机关同上，另有管道、碎砌体、沥青、其他建筑材料、各种有害废渣、废汽车、废电器、废器具等市政维护、管市政维护、管理部门理部门脏土、碎砖瓦、树叶、死禽兽、旧金属、锅炉灰渣、污泥等农业农业秸秆、蔬菜、水果、果树枝条、糠秕、人畜粪便、农药等核工业及放射核工业及放射性医疗单位性医疗单位金属、含放射性废渣、粉尘、污泥、器具和建筑材料等固体废弃物的特点及其危害固体废弃物的特点及其危害 在自然条件影响下，固体废弃物中的一些有害成分会转入大气、水体和土壤中，参与生态系统的物质循环，因而具有潜在的、长期的危害性。 固体废弃物对人类环境的危害是多方面的，概括起来，从其对各环境要素的影响，主要表现为以下几个方
10、面：侵占土地 、污染土壤 、污染水体 、污染大气 。 国家每年需要拿出大量的资金和宝贵的耕地处理垃圾，固体垃圾处理的主要途径是： 垃圾分类实现垃圾的减量化和资源的循环使用。 无害化是垃圾处理的另一个重要方面，如垃圾焚烧炉、发电厂的粉尘变水泥等等。 海洋倾倒海洋倾倒 主要为一些不会造成污染的固体废弃物，如拆除的房屋垃圾等，沿海城市常用的手段。 垃圾填埋地的选择及处理垃圾填埋地的选择及处理 基础坚硬，下部有隔水层，如岩浆岩、结晶程度高的变质岩、致密的粘土岩等。 低地和地下水运动的下游地区，以防止污染扩散。 地基处理，如在填埋地铺水泥，塑料隔层等，尤其对有害物质的处理。 放射性垃圾采用深井或特殊处理
11、的山洞集中存放。深井填埋的地质构造是有隔水层的向斜，也可以采用废弃的钻井。一个正在处理的垃圾填埋场环境地球化学炸弹环境地球化学炸弹 自然环境有自己的承受能力和自然净化过程，在自然过程允许的范围内可以进行正常的运作。超过这一范围，自然过程即无法承受，但开始是并不容易被发现，经过一段时间的积累，由量变到质变，污染就会猛然爆发，并且很难恢复。15.3.2 水污染 水污染主要来自人为污染，是人为排入水体的污染物质超过了水的自净能力，使水的组成及水质发生变化，造成生物生存条件恶化，对人类生活和健康带来不良影响的现象。 水污染是目前最为严重的污染问题，主要污染源来自工业和农业生产。水污染可以通过地面径流和
12、地下水渗流扩散。工业污染工业污染 有机物和无机物的污染，有机物的污染是工业污染中最为严重的，造纸、制革是中国污染最严重的两大污染源，主要是小企业，有机磷污染。 无机物污染主要来自各种重金属、非金属有毒物和酸、碱物质。 金属有毒物主要为汞、铬、镉、铅、镍、铜、锌、钴、锰、钛、钒、钼和铋等。 非金属有毒物主要有砷、氟、硫、氰等。农业污染农业污染 主要是农药和化肥的使用。 有机氯农药，具有很强的稳定性，在自然环境中的半衰期为十几所到几十年；这类物质的水溶性低而脂溶性高，可以通过食物链在人体和动物体内富集，对动物和人体造成危害。生活污染生活污染 生活污染是人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房、洗
13、涤、冲洗厕所和沐浴等污水。水俣病 1953年日本水俣地区出现的一种怪病，患者口齿不清、耳聋眼花、行动艰难。 这是一种由于人体摄入甲基汞所引起的神经系统疾病，至尽仍无有效的治疗方法。 由一家生产氮气工厂的汞催化剂废水污染所引起的。15.3.3 大气污染三大问题温室效应臭氧空洞氧气消耗温室气体温室气体 能导致温室效应的痕量气体称为温室气体温室气体，主要包括： 二氧化碳( CO2 ) 、 (甲烷CH4 ) 、氯氟烃类( CFCs) 、氧化亚氮(N2O)和臭氧(O3)等。其中尤以CO2的温室作用最明显。 控制CO2的排放是解决温室效应的一个措施，CO2的产生还有其他方式，保护植物是另一个措施。温室效应
14、的利弊，使温度升高，海平面上升，造成威胁；另一方面，温度升高可以减少能源的损耗，使降雨量增加，促进植物生长。 臭氧层是地球和人类的保护伞，也是促成酸雨的罪魁祸首。自1969 年以来，全球除赤道以外，臭氧层中臭氧的平均含量减少了 3%5%，全球臭氧层都已受到损害。南极中心地区上空臭氧破坏尤为严重，臭氧含量比正常含量减少了 65%，南极边缘地区减少了 30%40%。臭氧层被破坏的主要原因是人造化工制品氯氟烃和哈龙污染大气的结果。在对流层顶部飞行的飞机排出氧化氮气体，也是破坏臭氧层的催化剂。农业无控制地使用化肥，产生大量氧化氮，各种燃料的燃烧也会产生大量氧化氮，这些都是破坏臭氧层的因素。1995年1
15、月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”。联合国大会确立“国际保护臭氧层日”的目的是纪念1987年9月16日签署的关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，要求所有缔约的国家根据“议定书”及其修正案的目标，采取具体行动纪念这一特殊日子。19801991年南极上空洞的变化年南极上空洞的变化 最近世界气象组织发表的一份新闻公报说，在南极上空的臭氧层空洞在2002年9月底已分成两小块，一块集中在南美洲最南端的西部上空，另一块位于非洲南部顶端东南部的上空。世界气象专家认为，这是前所未有的现象。世界气象组织宣布今年南极上空的臭氧层空洞的面积越来越小，为近10年
16、来所观察到的最小数值，这是实施1987年蒙特利尔议定书减少氟里昂和其他有害气体向大气层排放的结果。然而，削减损坏臭氧层有害气体的排放量是一个渐进过程，即使各国完全遵守蒙特利尔议定书等一系列防止大气污染的国际协定，氟里昂等有害物质在今后10年内仍对臭氧层构成严重威胁，修复南极上空臭氧层空洞尚需50年时间。 自然界氧气的消耗主要是生物的呼吸和风化作用，煤田氧化自燃过程等。氧气的产生主要是植物的光合作用。 人类消耗氧气主要是各种燃烧过程： 工厂的各种燃煤、燃油、燃气 各种交通工具的燃油、燃气 家庭炉灶或采暖中的各种可燃物燃烧氧气消耗大气污染的主要污染源和污染物大气污染的主要污染源和污染物 污染指数污
17、染指数污染物污染物50空气质空气质量一级量一级100空气质空气质量二级量二级200空气质空气质量三级量三级300400500可吸入颗粒物可吸入颗粒物(mg/m3)0.1200.3000.5000.6250.8751.000SO2(mg/m3)0.0500.1500.2501.6002.1002.620氮氧化物氮氧化物(mg/m3)0.0500.1000.1500.5650.7500.940空气质量的主要指标伦敦烟雾事件 1952年 12月5日至8日，寒流入袭伦敦，使伦敦上空连续4天烟雾弥漫，煤烟层经久不散，温度逆增，大气中烟尘浓度高达4.46毫克/米3，二氧化硫浓度达3.8毫克/米3 。居民开
18、始出现咳嗽、胸闷、头痛、呼吸困难等症状，4天中死亡的人数比正常年份高出4000多人，造成震惊世界的烟雾事件。洛杉叽光化学烟雾事件 洛杉叽处于50km长的盆地中，气候温和、阳光充沛。在第二次世界大战之后，洛杉叽的制造业迅速地崛起，交通也迅速发展，大量的一氧化碳、氮氧化物、碳氢化物等气体剧增。1952年，在强烈的阳光照射下，这些污染物发生化学反应，形成了一种浅蓝色、有刺激性的烟雾，造成二次污染。400多名老人因此丧失生命。之后世界上许多城市也多发生光化学烟雾事件。印度博帕尔毒气事件 1984年12月2日午夜，死神降临到印度博帕尔市的上空。该市美国联合碳化物公司所属的农药厂存放甲基异氰酸甲脂的存储罐
19、泄漏，不多时45吨剧毒气体泄漏殆尽。时值半夜，大气结构稳定，风力不大，毒气稀释慢，随风徐徐侵入搏帕尔市区的大街小巷。博帕尔市民从睡梦中惊醒，极大的恐惧使人们在大街上盲目地奔逃，市区一片混乱，生命在死神的面前是那样的脆弱。这次事故使1400多人丧生，2万多人受严重毒害，15万人接受治疗，许多人双目失明，同时受害的还有数以万计的牲畜。严重的污染破坏了城市生态，树叶脱落，草木皆枯，湖水变色15.3.4 放射性与环境 岩石中经常含有放射性物质，如铀、锶、钐、钕、甚至是钾和碳的一些同位素都具有放射性。像岩浆岩一类的岩石往往含有大量的放射性同位素，其中最主要的放射行物质是铀。在岩浆岩地区生活就需要注意这种
20、污染，同样在居室装修的过程中选择装修材料也是重要的一环。 氡是另一种对人类影响比较大的放射性物质，氡可以用来地震预报，主要是因为地球内部在释放气体，而氡又是惰性气体，因此一般直接释放在大气中。氡的释放量和地下构造的活动性有关。测定氡的含量也是现在环境研究的一个课题。地质系正在进行中关村氡含量的监测。现在一些大企业在工厂、宾馆等大型建筑的选址问题上已经考虑了这些方面的问题。宝石中也经常含有超量的放射性物质，色彩亮丽的宝石往往含有一些稀有的元素，而这些稀有元素的同位素经常具有放射性。切尔诺贝利事件 1986年4月26日凌晨时许，前苏联位于乌克兰基辅地区的切尔诺贝利核电站第四号反应堆内发生化学性爆炸
21、，毁坏了反应堆机房，引起了火灾。大量放射性物质外泄，造成严重环境污染。事故中有33人死亡，约135万居民从污染最严重的电站周围30千米地区紧急疏散，放射性物质的释放持续10天之久，预计将有数千人受辐射致癌。据官方公布损失在35亿美元以上，由此造成的潜在和间接损失则难以计算。事故产生的放射性尘埃直冲入2000米空中随风飘散，几乎横扫了前苏联的整个西部地区，最终到达西欧，并有很少量的辐射物质扩散到整个北半球。 据测算，大约有70l015贝可的Ce137沉降在整个北半球。其中42在原苏联，37在欧洲其他国家，6在海洋及北半球上空。在这次事故中同时释放出来的还有35l015贝可的Ce134和330l015贝可的I131。I131的寿命很短，而Ce134仍可在之后的几十年中长期辐射。 事故原因是该反应堆为石墨减速轻水冷却型，一旦冷却水中断，即可造成堆芯破坏，加上缺少测量、监视和分析系统以及自动报警装置，因而不能保证安全运转。这次事故是人类核电能开发史上最严重的事故，引起全世界的强烈震动。
