Ⅰ 矿山地质环境问题的成因分析
矿业开发或多或少会对地质环境造成影响破坏,有些矿山地质环境问题的产生具有必然性,有些矿山地质环境问题的产生则与矿业行为的规范程度关系密切,总而言之,导致湖南省矿山地质环境问题产生的因素主要有采矿行为、采选冶及治理技术以及自然因素。
一、采矿行为因素
矿业开发活动过程中,地下开采掘进及主动放顶、矿山地面工程建设、露天采场开挖及表土剥离等采矿行为,很难避免采空地面变形、地下水位下降、土地资源占用破坏等矿山地质环境问题的发生,这是矿业活动的基本属性所致。但规范的矿业活动或矿业活动过程中事先主动采取有效的矿山地质环境防护措施,将大大减少或消除采矿活动对矿山地质环境的破坏程度,即使产生破坏,其恢复治理也较容易。综合分析,目前湖南省因采矿行为不恰当而导致大量环境问题发生的主要方面有:
1.过度开采、掠夺式开采
受“大矿大开,小矿放开,有水快流,大力鼓励民营经济发展”思想的影响,矿业发展无序,高峰时期,湖南省各类矿山近两万处。据不完全统计,1998年,湖南省各类大小矿山达12417座,且还有不少非法开采、民采矿硐。一些矿山企业或私人团伙见矿就采,盲目乱采滥挖,越层越界,不留设甚至偷采保安矿墙(柱)等现象十分严重,导致全省矿山地质环境问题急剧爆发,为早期矿山地质环境问题恶化的主要原因。
2.环保意识薄弱,过度追求经济效益
为了追求经济效益最大化,历史上,不顾环境和他人利益,开采过程中不重视环境的保护及预防。主要表现为:废渣随意堆放而不惜占用农田、水库、河谷;废水肆意排放而不采取任何净化措施;居民区、重要设施区及基本农田下方开采而不留设保安矿柱,形成超深、超宽的采空区;不合法采矿权人或非法个人盗采保安矿柱等。
3.矿山地质环境保护方面技术人员匮乏
现有的众多小矿山,或无环境保护方面的技术员,或已有的技术人员水工环专业知识欠缺,对矿床水文地质条件、工程地质条件及其复杂性等开采技术条件不了解或认识不足,对可能引发的地质环境问题不会科学合理采取相应的预防措施,不自觉造成了对矿山地质环境的破坏,这是造成湖南省矿山地质环境问题的一个重要因素。
4.地方保护主义思想过重
在一些地方,矿产资源开发成为当地的主要经济支柱,是地方财政的最大来源。历史时期,部分地方政府和部门片面理解“发展才是硬道理”,存在“先发展起来,再改善生态和保护环境”的错误认识,对矿产资源管理秩序整顿、关停小矿山、保护矿山地质环境的要求执行不力,加重了矿山地质环境的破坏。
二、技术因素
1.矿山采、选技术落后,加剧了矿山地质环境问题的发生
受矿产资源禀赋条件限制,矿山开采技术落后,采用落后的“崩塌法”、“放大炮”等开采技术,造成了地面塌陷、崩塌、滑坡等地质灾害。部分井下开采矿山的探水技术落后,对老窑、老采空区、岩溶管道探测不完全而发生突水突泥事故,从而造成地面塌陷的发生。选矿工艺简单落后,如省内曾存在大量土法采选金矿、土法炼汞、炼砷、炼硫、炼矾、炼铅锌、氰化选矿的矿山,对矿山地质环境造成了污染。全省很多矿产资源,特别是有色金属资源,共(伴)生矿多、贫矿多,由于选矿技术落后,资源综合利用水平低,总回收率仅40%左右,综合利用水平低,不仅浪费资源,增加固体废弃物排放量,而且增加了尾砂中重金属的排放,加重了环境影响的程度。
2.废渣、废水综合利用程度低,矿山地质环境恢复治理技术落后
矿业活动过程中有大量废渣、废水排放,对其综合利用,不仅能变废为宝,节约资源,而且能有效保护矿山地质环境。湖南省矿山废渣、废水的综合治理率不高,矿山废渣综合利用率为26.83%,废水综合利用率为11.89%。同时,目前全省矿业废渣、废水综合治理利用的技术水平较低,方法工艺较落后。矿山地质环境恢复治理是一项专业性和技术性很强的工作,但当前矿山地质灾害防治和矿区土地复垦技术研究还很薄弱。如地面变形监测可有效预防地面塌陷、采空地面变形对地面设施的破坏,但目前地面变形监测尚处于探索研究阶段,而没有一套完整经济适用的监测技术体系及早掌控地面形变。就土地复垦而言,采矿废水、废渣造成的以重金属污染为代表的水土污染治理难度大,目前没有形成一套普适性的治理技术来恢复治理已污染破坏的土地,致使已破坏土地的恢复治理进度十分缓慢。
三、资金因素
历史上,由于采矿权人追求经济效益最大化,往往不主动对矿山地质环境破坏的风险进行及时防控。即使问题已经产生,但并不投入足够的资金进行治理恢复,从而导致大量的环境问题遗留。虽然近十年国家及地方政府和采矿权人对矿山地质环境问题已投入了大量的治理资金进行治理,但历史欠账多,治理面积有限。
四、自然因素
矿业活动破坏了矿山地质环境平衡条件是造成矿山地质环境问题的根本原因,但湖南省矿山地质环境条件脆弱是矿业活动容易导致矿山地质环境问题加剧的另一因素。
(一)气象与水文
湖南省降水量丰富,但年分布不均,全省多年平均降水量为1426.6mm,最大可达3089mm。由于大气降水丰沛,雨量集中,常出现暴雨,日最大降雨量达423.1mm。降雨是湖南矿山产生崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷及水土流失的一个重要因素。气候条件十分有利于岩石的风化作用,许多矿区岩石风化强烈,降低了岩体的完整性和稳定性;同时,强烈的风化作用也降低了废石堆的稳定性,容易产生矿山地质灾害。湖南季风变化大,夏、秋季干燥风大,是尾矿库产生扬尘污染的原因之一。地表水系发育,河网密布,许多矿区地表水与地下水之间具有水力联系,地表水往往成为矿井充水、突水的主要来源。尤其是极端天气的出现,如久旱逢暴雨,随之产生大量的矿山地质环境问题。
(二)地形地貌
地形强烈切割的深沟大川是崩塌、滑坡最有利的发生地段;各级阶地和剥夷面间的斜坡地带,崩塌、滑坡也十分发育;上下陡、中间缓的折线山坡,当山坡上部成马蹄形环状地形且汇水面积大时,易产生沿基岩面滑动的土层滑坡。湖南有色金属矿床多产于崇山峻岭之中,复杂的地形条件易发生崩塌、滑坡、泥石流地质灾害。
(三)矿床地质环境条件
湖南省能源矿产赋矿层主要为二叠系龙潭煤系、石炭系测水煤系,其次为二叠系吴家坪煤系、二叠系黔阳煤系、上三叠统、下侏罗统含煤岩系等。各含煤岩系岩性主要为粉砂岩、页岩、泥岩夹砂岩或互层,页岩、泥岩力学强度低,矿井工程地质条件大多为中等至差;而龙潭煤系北型、吴家坪煤系、黔阳煤系顶板、底板或顶底板为岩溶发育且富含岩溶地下水的碳酸岩盐,断裂构造发育且导水性强,水文地质条件及矿区构造大多复杂。建筑材料矿山的石膏矿产主要赋存层位有下石炭统梓门桥组、白垩系、古近—新近系,其中梓门桥组含膏岩系直接顶板为岩溶发育中等至强烈的梓门桥组上段灰岩,间接顶板为岩溶强发育的壶天群,水文地质条件大多为复杂至中等,白垩系及古近—新近系含膏岩系岩性多为泥岩、粉砂岩,岩石固结程度较低,岩体力学强度低,矿床工程地质条件大多较差。湖南省柿竹园多金属矿、黄沙坪、宝山、水口山铅锌矿、七宝山金银黄铁矿等主要有色金属矿床均为接触交代型矿床,其容矿层位均为岩溶发育的碳酸岩盐,水文地质条件复杂,花垣铅锌矿赋矿层位亦为寒武系下统清虚洞组灰岩,地下河等岩溶极发育。当开采上述矿产资源时,由于工程地质条件差,易引发采空区地面变形矿等矿山地质灾害;水文地质条件复杂,则易产生岩溶地面塌陷,并导致含水层结构破坏。这也是湖南省采空区地面变形灾害主要与测水煤系煤矿山、龙潭煤系(南型)煤矿山、石膏矿山有关及岩溶塌陷、含水层结构破坏主要与龙潭煤系(北型)、吴家坪煤系、黔阳煤系煤矿山、柿竹园多金属矿、黄沙坪、宝山铅锌矿、七宝山多金属矿等有色金属矿山有关的重要因素。
湖南省露天开采矿山绝大多数为砂石黏土矿山,花岗岩、石灰岩、石英岩等采石场,风化程度高,当节理、裂隙发育,开采形成较陡峻的临空面时,易发生崩塌;采砂场、砖瓦厂、高岭土矿、红土型金矿、淋积型锰矿开采对象为第四系土(砂)体,土体力学强度低,遇水易软化,采场边坡易发生崩滑现象;此外,石煤矿大多露天开采,部分沉积型铁矿、磷矿也有露天开采矿山,赋矿层位主要为震旦系至寒武系的江口组、陡山沱组、小烟溪组,岩性多为板岩、炭质板岩、砂质板岩,除层理外,板理、劈理均较发育,浅部风化节理十分发育,采场边坡易发生滑坡与崩塌。同时,采场剥离废石及采矿废石量较大,往往成为泥石流的物质来源。
有色金属及石煤矿山的废渣、废水中含大量重金属元素及放射性元素,化工盐类矿山废渣、废水中含卤族元素,中高硫煤矿山及硫铁矿山废渣、废水中含大量黄铁矿,均是矿山水土污染的污染物来源。
Ⅱ 地质资源
组成地质环境的物质在现有社会、经济和技术条件下能够为社会经济所利用的就转化为地质资源。反过来说,地质资源是构成地质环境的重要组成部分。因此,在开发利用地质资源时,既要考虑社会经济的需要,又要考虑对地质环境的影响。一般来说,地质资源包括矿产、土壤、地下水、地貌景观等。
(一)矿产
矿产资源的形成与分布在很大程度上受制于地质环境的形成及演化过程。由于区域地质历史、地壳运动、岩浆活动和沉积环境的差异,矿产资源在地质环境中的分布也是不均衡的。根据成因,岩石分为沉积岩、变质岩、岩浆岩三大类,在不同的岩石中往往会形成不同的矿产。例如,煤炭、石油、天然气、石膏等一般形成于沉积岩中;石墨、大理岩等一般形成于变质岩中;钨、锡等金属矿产一般形成于岩浆岩中。受地质构造运动的影响,在地壳沉降地区往往形成煤炭、石油、石膏、岩盐等沉积型矿产;在地壳岩层褶皱隆起的地区,往往形成多金属矿产。矿产的形成还与古地理条件有关。例如,在古生代早期,陆地上还没有出现植物,所以在此之前不可能形成大煤田。古生代后期、中生代的侏罗纪和新生代的第三纪,分别是地球上三次出现大规模森林时期,形成了地质史上三个重要的成煤期。
矿产资源是社会经济发展的重要物质基础,人们的生产和生活都离不开矿产资源。根据其用途,矿产资源大致可分为4类:能源矿产、金属矿产、工业矿产和建材矿产。能源矿产主要包括煤、石油、天然气、泥炭等由地质历史上有机物堆积转化而成的化石能源和铀、地热等。金属矿产是国民经济、国民日常生活、国防工业、高科技产业必需的基础材料和战略物资,可细分为黑色金属、有色金属、贵金属、稀有金属、稀土金属、分散元素等。工业矿产是具有特殊的化学或物理特性而用于不同工业用途的非金属矿物或岩石,包括萤石、钾盐、重晶石等。建材矿产可用于工程建设和建造建筑物,包括水泥用灰岩、高岭土、石材(大理岩、花岗岩、玄武岩、辉绿岩、安山岩、凝灰岩、板岩)等。
(二)土壤
地壳表层岩石遭受风化作用后,形成松散的残积物。残积物表层通常是生物活动的场所。生物在生命过程中分泌和产生大量的有机质,有机质与残积物不断发生物理化学反应,残积物逐渐演变,最终形成了今天的土壤。决定成土作用和土壤类型的主要因素是气候、植被和岩石风化产物的成分。由于自然界地质环境组成、气候和植被的差异,不同地区形成了各种各样的土壤。不管是森林土壤、草原土壤,还是水成土壤,其基本物质组成主要包括:矿物质、有机质、水分、空气和生物(图1-2)。
图1-2 土壤的基本物质组成图
土壤为植物的生长提供了物理支撑和所需的水分与养分。土壤是绿色植物初始生产力建造的基础之一,它既是农业生物生长发育的出发点,又是基本生物组成的归宿地。研究表明:土壤地质环境状况对植物的生长有明显的影响。土壤中某些地球化学元素的不足或过量,会严重影响一些植物的正常生长。例如,土壤中盐分含量过多时,只能生长少数耐盐的植物,而不能种植小麦、玉米等农作物;在土壤和水源缺乏锌元素的地方,种植的豆类作物容易落花落果造成减产等。人们通过比较土壤中地球化学元素和矿物质含量与农作物需求,可以确定不同地区种植各种农作物的适宜性,从而调整农业种植区划与布局,促进农业增产增收。为了扩大农作物种植面积,人们研究出了很多物理、化学或生物方法来改良土壤,改善土壤地质环境。
土壤是陆地水分循环的纽带,是水文过程的调节器和缓冲器。降落到陆地表面的大气降水,除一小部分为植物冠层截留外,到达地面的降水首先渗入土壤,超过土壤入渗能力的降水形成地表径流,汇聚进入地表水体。渗入土壤的水分,一部分蓄存于土壤根系层中形成土壤水资源,供植物蒸腾蒸发;另一部分在重力作用下,继续下渗补给地下水,成为地下水的主要补给来源。在地下水浅埋区,在毛细作用下地下水也可上升进入土壤根系层,补给土壤水分,供植物蒸腾蒸发。由此可见,土壤是接纳降水的主要场所,在超过土壤接纳能力后,降水转化为地表水和地下水,土壤性质对大气水、土壤水、地表水、地下水、植物水“五水”转化具有重要影响。在农业生产中,人们往往通过深耕、秸秆还田、覆膜等措施改变土壤状况,间接起到调控水分的作用。
土壤对人类活动过程中排放的污染物具有一定的自净作用。进入土壤的污染物,在土壤微生物、土壤有机和无机胶体等自然因素的作用下,经过一系列的物理、化学和生物过程,可使污染物在土壤环境中的数量、浓度或毒性、活性降低[16],从而减轻污染物对经济社会的负面影响。但是,土壤的自净能力是有限的。随着时间的推移,当进入的污染物数量和速度超过了土壤的净化能力时,土壤地质环境的自然动态平衡就会遭到破坏,导致土壤正常功能失调,土壤质量下降。
(三)地下水
地下水赋存和运移于岩土空隙中,其形成受到地质环境的制约。影响地下水形成的主要因素包括地形地貌、岩石性质、地质构造等。地形地貌决定了地下水的空间分布和运移,岩石性质决定了地下水的贮存空间,地质构造则决定了具有贮水空间的岩土储水能力。地形平坦的平原和盆地,松散沉积物厚,降水形成的地表径流易于渗入地下补给地下水,所以一般来说平原和盆地中地下水分布广泛而丰富。坚硬岩石中的地下水存在于各种内、外动力地质作用形成的裂隙之中,分布极不均匀。松散岩层中的地下水存在于松散岩土颗粒形成的孔隙之中,分布相对较为均匀。
地表以下岩土空隙中的水分,按照其赋存状态可分为土壤水(包气带水)和地下水。土壤水是陆地植物蒸腾和土壤蒸发的基本水源,它在供给植物生长发育需水的同时,积极参与水分循环。地下水处于潜水面以下饱和区,在重力作用下缓慢流动。从整个水循环系统看,地表以下非饱和区和饱和区水分运移有着天然不可分割的联系(图1-3),刘昌明等将二者统称为地中水(Subsurface water)[17]。根据水量的交换关系和联系强弱,土壤水和地下水的相互作用大致可划分为以下3种情形:①地下水埋深大于其极限埋深,土壤水和地下水之间为单向联系,土壤水始终下渗补给地下水。地下水极限埋深系指地下水不能上升至土壤上层,由潜水面上移流量开始为零时的地下水埋深。②地下水埋深小于其极限埋深,大于土壤根区深度,土壤水和地下水之间为双向联系,二者间的水量交换频繁,地下水中的盐分易在土壤表层积累。浅埋深地下水对土壤剖面的含水量和水势分布有很大影响,是土壤发生盐渍化的重要原因,也是地表生态格局变化的影响因子之一。同时,这种情形也增加了地下水遭受污染的风险。土壤中化学物质变化与地下水盐动态密切相关。③地下水埋深小于土壤根区深度,甚至有时潜水面高出地表,土壤水与地下水之间作用强烈,土壤饱和状态和非饱和状态交替频繁,土壤中的化学和生物过程与地下水变化紧密相关。因地下水位过高而形成的湿地即属于这种情形。
图1-3 土壤水与地下水水分运移与转化示意图
地下水是水资源的重要组成部分。与地表水相比,地下水具有分布广、水量相对稳定、水质好、不易受污染等特点,在供给工农业和居民生活用水、支撑经济发展方面具有重要的作用。
作为重要的生态因子,地下水在维持生态系统方面具有无可替代的作用。地表水生态系统(河道基流、湿地、泉水等)、河岸生态系统和陆地非地带性植被都需要地下水的补给和维持。在我国西北地区,天然绿洲往往需要地下水的支撑,地下水位的下降和水质的恶化会给绿洲生态系统带来严重影响。丘明新等通过对乌鲁木齐柴窝堡地区植被类型及其发育情况进行调查后发现:草甸草场植被发育的优劣与其所处生境的地下水位密切相关。苔草草甸在地下水埋深1.15m时,芦苇草甸在地下水埋深1.12m时,植被均发育不良;芨芨草草甸在地下水埋深大于2m时植被衰退;芦苇草甸在地下水埋深大于2m时植被发育很差[18]。
地下水,尤其是深层承压水,还具有平衡地下压力、支撑上覆岩土体的作用。人工抽汲地下水时,伴随着地下水从含水岩组中,尤其从那些厚层的半固结淤泥、粘土层中排出,在上覆岩土体的压力下颗粒间的孔隙被压缩,最终表现为地面沉降。由于人工大量开采深层承压水,地下水位过度下降导致粘土层被压缩,是很多地区发生地面沉降的主要原因。
(四)地貌景观
地质环境是地貌景观的基础,而地貌景观是地质环境在地表的外在表现,也是地质环境对人类活动影响最直接、最显着的部分。地质环境与其他环境条件相互作用形成了某一区域的特色地貌景观。在地球演化的漫长地质历史时期,由于内外动力的地质作用,形成发展并遗留下来的不可再生的地质遗迹,有着极为重要的科学价值和观赏价值。地质遗迹不仅为生物演化、人类生存发展历史及寻找矿产资源提供了丰富的实证资料,还为人们提供了回归自然、修养身心的娱乐场地。根据其形成原因与自然属性,地质遗迹一般可分为以下5种类型:①有重要观赏价值和重大科学研究价值的地质地貌景观。②有重要学术价值的地质剖面和构造形迹。③有重要科学价值的古生物化石及其产地。④有特殊价值的矿物、岩石及其典型产地。⑤典型的地质灾害遗迹[19]。地质遗迹作为一种地质资源,越来越多地被人们开发利用,将其科学价值、观赏价值和教育价值转化为社会效益和经济效益,在经济社会中发挥了越来越大的作用。社会发展表明:人类文明愈是高度发展,地貌景观在人们生活中的地位就愈加重要。
Ⅲ 我国目前存在有哪些资源问题
一、水资源
中国人均水资源只相当于世界人均水资源占有量的1/4,居世界第88位。近二十年以来,由于经济社会的高速发展,气候持续干旱,污染日益严重,水资源的供需茅盾十分突出,已成为制约经济和社会发展的重要因素。
1. 中国水资源特点
(1)水资源总量多,但人均和单位耕地占有量少
中国陆地多年平均降水总量约61990亿立方米,河川年平均径流量约27000亿立方米,地下水资源量约8700亿立方米,扣除河川径流量和浅层地下水量统计中的重复计算量7700亿立方米,则淡水资源总量约28000亿立方米,居世界第六位,但我国人口多,年人均量只有2545 m3,只相当于世界人均量的1/4,美国的1/5,加拿大的1/50,居世界第88位,可见我国是个贫水国家。除去洪水期间放掉的径流量和边远地区不便大量开发利用的水资源外,实际能够发挥作用的水资源量也就在10000亿立方米左右。我国600多座城市中,有400多座供水不足,其中100多个城市严重缺水,年缺水量约60亿立方米;农村有3.6亿人口喝不上符合卫生标准的水,成为健康问题,北方和西北农村有5000多万人和3000多万头牲畜得不到饮水保障,受干旱影响的耕地面积约占总耕地面积的五分之一,由于缺水得不到有效灌溉,每年造成粮食严重减产50亿公斤以上。
(2)水资源的时间分布不平衡,年内和年际间变化大
中国的降水受季风影响,降水量和径流量在一年内分配不均,年际变化很大。中国大部分地区冬季干旱少雪,夏季湿润多雨,每年汛期的降水量和径流量占全年的60%~80%,易形成江河的汛期洪水和严重枯水。降水量的年际剧烈变化,造成江河湖泊的特大洪水和连续枯水年的现象。例如:黄河在近70年中曾出现过连续11年(1922~1932)的少水期,和连续9年(1943~1951)的丰水期。降水量和径流量在时间上的剧烈变化,给水资源的开发利用带来极大困难,造成枯水期无水可用,丰水期有水难用,使可用水资源的数量远远低于全国陆地水资源总量。
(3)水资源的空间分布不均匀,水土资源组合不平衡
中国水资源的分布是南方多、北方少,东部多、西部少。包括长江在内的南方水系的流域面积占全国国土面积的36.5%,人口约占全国的55%,但其水资源却占全国水资源的81%;而长江以北水系的流域面积占全国国土面积的63.5%,人口约占全国的44%,其水资源量却只占全国的19%,其中,西北内陆地区面积占全国国土面积的35.3%,其水资源量仅占全国的4.6%。水资源分布的严重失衡,不仅加剧我国水资源供需的矛盾,而且还导致我国北方地区易沙漠化、干旱,南方地区易形成洪涝灾害。
(4)水污染的蔓延,极大地减少了水资源的可用量
大量工业废水和农业污水排入水体,降低了水资源的利用价值,减少了可以利用的水源。据统计,全国有1/3以上的河段受污染,90%以上城市水域污染严重,近50%的重点城镇水源地不符合饮用水标准。在本来水资源丰富的许多南方城市中,因水污染所导致的缺水量占这些城市总缺水量的60%~70%。而水资源使用过程中的浪费现象更加剧了淡水的供求矛盾。落后的灌溉方式和生产工艺,以及城市供水管道的跑、冒、滴、漏是造成水资源浪费的另一主要原因。
2. 中国水资源开发和利用面临的问题
(1) 在水资源开发方面,我国存在着水资源过度开发的问题。
近年来,中国一些地区为满足不断增长的水资源需求,加大了水资源的开发力度。我国北方江河普遍存在开发过度的问题。黄河、辽河、淮河地表水资源利用率大大超过国际上公认的40%的河流开发利用率上限,海河水资源开发利用率接近90%。素有“母亲河”之称的黄河自1972年出现首次断流,进入1990年以后年年断流,年平均达到107天,1997年断流期竟长达226天。2002年黄河流域降水量较常年减少30%-50%,黄河花园口断面径流较常年减少了52%,2003年是黄河来水量50年来最少的一年,这意味着黄河的水环境形势更加严峻。中国部分地区地下水也存在着开采过量问题。中国地下淡水资源量占国内水资源总量的1/3,最近20年来,全国地下水开采量平均以每年25亿立方米的速度增加,地下水占总供水量的比例已从1980年的14.0%增长到2000年的19.8%。华北、西北城市利用地下水比例分别高达72%和66%。目前,河北、北京、天津属超量开采,山东、河南、山西、辽宁、陕西等省超过50%。北方地区除青海、新疆外,其他省、区、市开采程度均超过30%。超采地下水,已引发一系列生态问题。国土资源部2003年10月30日公布的全国地下水资源评价数据显示,目前全国形成的地下水降落漏斗已有100多个,面积达15万平方公里。华北平原已形成跨冀、京、津、鲁的区域地下水降落漏斗,有近7万平方公里面积的地下水位低于海平面。地下水超采还诱发地面沉降、海水入侵等问题。全国总计有46个城市因为不合理开采地下水而发生地面沉降,其中沉降中心累计最大沉降量超过2米的有上海、天津、太原。因地面沉降,一些城市经济损失严重。有报道称,20世纪70年代以来,上海因地面沉降的经济损失达2900亿元人民币。
(2) 在水资源利用方面,中国对水资源污染的治理力度远远不够。
改革开放以来,中国工业化和城市化的步伐不断加快,在用水量急剧增加的同时,污水排放量也相应增加,主要污染物排放量大大超出水环境容量。1980年全国污水排放量为310亿吨之多,1997年急剧增加到584亿吨,2002年稍有减少,仍高达439.5亿吨,较上年增加1.5%。2002年中国化学需氧量COD排放量达到1366.9万吨,超过环境容量的70%。由于多方面的原因,我国水资源污染治理力度一直跟不上形势的发展,主要表现为污水处理设施落后,污水处理率低。我国城市排水设施普遍比供水设施落后,1996年,我国城市供水设施服务人口的普及率达到94.5%,而同年城市污水处理率仅为13.1%,而且城市污水的日处理能力的增加幅度远低于城市日供水能力增长的幅度,1990-1998年城市市政公共污水处理厂平均年增加日处理能力110万立方米左右,而城市供水年增加供水能力850万立方米左右。由此导致我国水环境恶化状况难以缓解或好转,进而加剧我国水资源短缺形势。
(3)中国在水资源利用方面,还存在着严重的浪费现象。
农业、工业及城市是我国水资源的三大用户,都普遍存在用水浪费的现象。我国农业用水量占总用水量的73.4%,加上农村生活用水则占到81.7%。由于农业长期采取粗放式灌溉生产,水利用率很低。全国农业灌溉水的利用系数大多只有0.4%,而世界许多国家已经达到0.7-0.8%。我国工业万元产值用水量为103立方米,是发达国家的10-20倍,中国生产1吨钢需要23-56吨水,而日本、美国和德国生产1吨钢只需要6吨水。城市水的重复利用率只有北京、天津、大连、青岛等达到70%左右,而大批城市的水资源重复利用率仅为40%左右,而发达国家城市达到了75-85%。全国多数城市自来水跑、冒、滴、漏的损失率达到用水量的1/5。同时,水价过于低廉也容易造成水资源浪费。在一些缺水较严重的地区,100立方米农用水还抵不上一瓶矿泉水的售价。水价太便宜了,导致一些人不珍惜水资源
3. 水资源开发与利用对策
针对面临的水资源问题,保护、合理开发、调配水资源是当务之急。水资源开发利用的总体战略应是水资源的可持续利用和支持社会-经济-环境的可持续发展。水资源的保护和持续利用是一个涉及多水体、多部门、多领域的复杂问题,必须综合考虑自然、社会、经济、技术、环境等多种因素。为此,需要积极开发潜在的水资源(开源),节约利用已有的水资源(节流),尽快整治严重的水污染(治污),同时加强水资源的综合管理,以缓解目前严重的缺水危机,使有限的水资源的开发利用获得最大的经济、社会和环境综合效益。
为了人类社会和经济的发展,必须努力保护和合理利用宝贵的水资源。但水资源的保护必须从保护水体源头开始,从整个生态系统的保护做起。每年来自水土流失、水体底泥等的污染水量往往占水量的一半还多,因此植树造林、涵养水源、改革农业渔业结构、合理施用化肥、农药、建设水生态保护区和优化水体使用功能等,则是新时期水环境保护的重中之重的任务。
二、土地资源
1.中国的土地资源概况
中国的内陆土地面积为9.6×106km2,占全球陆地总面积的6.5%,位居世界第三。2001年“全国土地资源调查”结果显示,全国共有耕地约132万平方公里,占国土面积的13.8%,现有耕地比重小于美国和印度。林地占23.9%,牧草地占28%。
中国国土面积的66%是山地、丘陵和高原,平地面积约为326.3万平方公里,约占土地总面积的34%。由于前者大都不适宜于农业利用,因而我国可供农业开发的土地资源并不充裕。我国人均耕地面积不足0.001平方公里,只占世界平均水平的1/3弱。即使是与人口众多的印度相比,也相差一半。
据第四次全国森林资源清查(1989-1993)结果,全国森林面积为133.7万平方公里,仅占全球森林面积的3%-4%,林木总蓄积量为117.85亿立方米。1989年的统计资料表明,全世界森林覆盖率平均达31.3%,我国森林覆盖率仅为13.92%。全球人无占有森林面积为0.0064平方公里,而中国只有0.0011平方公里,居世界第119位。世界人均森林蓄积量为71.8立方米,中国人均森林蓄积量为8.6立方米,只相当于世界平均水平的12%,与世界平均水平相比有很大差距。我国占世界3%-4%的森林资源,既要满足占世界近1/5人口的生产、生活的需要,又要担负起维护全球7%土地面积上的生态环境质量的任务。显然,现有的森林资源状况是远远不能令人满意的。
湿地是指所有天然或人工、长久或暂时的沼泽地和水域地带,包括低潮时水深不超过6米的海域。初步统计表明,我国拥有的天然湿地,包括内陆沼泽11万平方公里、湖泊12万平方公里、海岸滩涂和盐沼地2.1万平方公里以及数量巨大的河流和广阔的、深度不超过6米的近岸浅海水域,另外还有稻田人工湿地38万平方公里。
2. 我国土地资源面临的危机
随着人口增加和经济快速发展,城乡建设、道路交通和其他占用,我国土地资源将严重不足,现有的土地资源将急剧减少。
(1)人均占有土地过少
随着我国人口的进一步增长,这一危机日趋明显。从20世纪50年代到80年代,全国耕地面积减少9.56万平方公里,人均耕地面积已减少了近一半。
(2)耕地总体质量差
中国耕地分布很不平衡,水多的无地可浇,地多的无水可浇。干旱地区土壤次生盐渍面积不断扩大,使作物无法生长而不得不弃耕。由于重用轻养、滥施化肥、水土流失、荒漠化和盐碱化等多种因素的共同作用,全国耕地有机质平均含量已降至1%,明显低于欧美国家2.5%-4%的水平。在重要粮食产区的长江和淮河流域,土壤有机质含量一般不到1%,最低已不足0.3%。黑龙江省1989年抽样调查表明,东北黑土带土壤有机质含量已由50年代的8%-10%降为1%-5%。全国耕地中,缺磷面积占59.1%,缺钾面积占22.9%。全国受盐碱化威胁的耕地约有6万平方公里,受荒漠化危害的农田约21万平方公里,遭受污染的耕地近20万平方公里,受酸雨危害的耕地达3.7万平方公里。据估算,仅农田污染一项,每年就使我国的粮食减产1200万吨。综合各种资料分析,全国高产稳产田约占耕地面积的20%-30%,中产田占40%-50%,低产田占30%左右。
(3)森林覆盖率降低和水土流失
随着人口增加和经济发展,森林资源早已不堪重负。照目前的砍伐速度,在不久的将来我国很有可能已无成熟林可伐。虽然我国林木蓄积量由80年代初的每年净亏0.3亿立方米,转变成目前的略有盈余,但用材林的消耗量仍然高于生长量。虽然我国的人工造林成效很大,但由于林业生产底子薄、欠帐多,在未来相当长的时间里,森林资源的供需矛盾将会十分突出。水土流失面积有增无减,已达150万公顷,占全国土地总面积的13.5%。
(4)草地资源普遍退化
草地是一种可更新资源,在我国,草地对畜牧业生产具有十分重要的地位和作用。它既是广大牧区草食家畜最主要的饲料来源,又在维护陆地生态系统的能量流动与物质循环方面具有不可替代的重要作用。但由于对草地生态系统的特性缺乏正确、全面的了解,长期以来,我国对草地资源粗放经营,甚至采取掠夺式的经营方式,使草地资源普遍退化,明显影响畜牧业的发展,产生了严重的生态后果。目前,草地普遍呈现退化的趋势,如不采取有效措施,草原牧草产量可能要大幅度下降。因此,亟须加强草地资源的管理,合理开发利用,大力遏制其逆向演替,搞好草地资源的保护和建设,努力提高草场载畜力。
(5)湖泊湿地的围垦
建国以来,在巨大的人口压力作用之下,对湖泊的围垦活动更加剧烈。仅湖北、湖南、江西、安徽四省的初步统计,围垦面积达1.1万平方公里。历史上湖北省曾号称“千湖之省”,可是目前只剩下湖泊326个,湖面由原来的0.8万平方公里萎缩至0.23万平方公里。围垦在提高粮食产量的同时,也带来很多环境问题。它往往抵消和超过了人们所取得的既得利益,使人们陷入了始料不及的严重困扰。由于围垦而使湖面缩小、容量减少,降低了湖泊调蓄洪水和环境自净的能力,加速了湖泊淤积消亡的速率。此外,被围垦的湖洲草滩往往是鱼类索饵、产卵的场所,因此,围垦也是造成湖泊鱼类资源衰减的重要原因之一。1991年长江流域的洪水不及1954年洪水流量大,但是所造成的损失却远远大于1954年,究其原因,围垦所造成的湖泊天然调蓄能力降低,不能不说是罪魁祸首。
(6)城镇建设对土地的侵占
人口的急剧增加,住房、交通和其他基本建设都要占用大量土地。目前我国有近50万公顷的耕地被三项建设(国家建设、乡镇建设和农民建房)占用,按照这种速度,三年就相当于减少一个福建省的耕地面积。
(7)土壤污染日益严重
随着工业发展特别是乡镇工业的发展,生产过程排出大量的“三废”物质,通过大气、水、固体废弃物的形式进入土壤。同时农业生产中也不断地施入肥料、农药等物质并在土壤中累计,从而造成了严重的土壤污染。
3. 合理利用土地资源
人类的生产活动既可以使土地退化,也可以促进土地进化。首先必须加强宣传教育,使人们认识到滥伐森林、陡坡开垦等所引起的土地退化的危害性及对人类生存环境的影响。其次,要因地制宜,将土地资源、生物资源和环境条件统一起来,采取综合治理措施。再次,要控制城镇和公交生产占地。
三、矿产、能源资源
矿产和能源是实现国民经济现代化和提高人民生活水平的物质基础。能源总消耗量和人均能源消耗量是衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。中国能源工业发展很快,为近20年来罕见的经济快速发展提供了有利的保障。
1. 我国的矿产、能源现状
我国是世界上矿产资源较为丰富的国家之一。经过几十年的普查和勘探,截至2001年,我国发现矿产171种,探明储量的156种,发现矿床、矿点20多万处,是世界上矿产种类齐全、储量丰富的少数几个国家之一。有40多种主要矿产探明储量的潜在价值居世界第3位,仅次于前苏联和美国。但是,我国有13亿人口,按人均拥有矿产资源量计算,只有世界人均占有量的40%,居世界第81位,因而按人均占有量计算又是资源小国。而且,我国储量丰富的矿产主要是一些用量不多的矿种,而国民经济和人民生活需要的大宗消耗性矿种,如石油、天然气、铁、铜、钾盐、天然碱等却储量不足,一些重要矿产如铬、铂、金刚石、硼等严重短缺。铜矿只能满足生产需要的一半,铁矿由于贫矿多而长期依赖进口。老矿山可采资源日益衰竭,后备资源基地短缺,石油、天然气、铜、金等可供规划开发的储量缺口很大
2. 我国矿产资源开发利用中存在的问题
(1)经济性差
我国矿产资源贫矿多、富矿少,共生、伴生矿种多,单种矿床少,中小型矿床多,大型、超大型的矿床少,难采、难选、难冶炼的矿床多,易采、易选、易冶炼的矿床少。我国矿产资源储量是用地质储量计算得出来的,呆矿、死矿多,许多储量开采不出来;即使能开采出来,也是难度大、成本高,甚至是赔钱。在已探明的石油储量中,稠度大、含碌量高、油质差的比例占一半以上。一些蜂窝状分布的矿产难以大规模开采;零星开采的成本高而安全隐患大。所有这些,都增加了我国矿产资源开发利用的成本。另外,我国经济发展中心在东部沿海地区,而矿产资源主要分布在中西部地区。矿产资源分布远离经济发展中心,不仅增加开发利用成本,还加大交通运输和环境保护的压力。例如,在探明煤炭储量最丰富的省区中,山西、内蒙古、贵州、新疆等省区名列前茅。新疆石油储量居各省之首,现在每年新增的石油产量主要来自吐鲁番和准噶尔油田。青海的钾盐占全国的95%以上;云南、贵州的磷占全国的51%。天然气的情况也是如此。陆上天然气富集区是塔里木、鄂尔多斯、四川和柴达木盆地,这四个盆地2000年产量约占全国一半。除四川盆地外,其他盆地都地域偏僻,远离城市和工业市场,极大地增加了天然气使用的管输成本;加之下游市场需求不足,严重制约了天然气这一洁净能源比例的快速提高。
(2)管理不利,优势矿产消耗过快
随着经济体制改革的推进,矿业中出现许多新的问题。由于管理跟不上,矿业秩序混乱,乱挖滥采、破坏资源的顽症屡治不愈。我国的一些优势矿产,由于过量开采而使储量消耗太快,如广西南丹矿原来规划开采20年,实际在不到10年的时间内就开采和破坏完了。有法不依、执法不严、越权发证、有证乱采的问题突出。这些问题,制约着矿业的健康发展。矿产品进出口上的问题同样严重。在20世纪80年代后曾出现我国优势资源变成经济劣势的事件,以钨矿资源最为典型。钨矿曾是我国的优势矿产,但由于出口竞相压价,不仅使国际市场钨矿价格一直处于谷底,也使我国钨矿资源迅速枯竭。对被国外采取“反倾销”措施的矿产品,不仅没用及时调整出口战略和数量,在被征收120%“倾销”税的情况下还继续出口,如锡矿就是如此。国内一些紧缺的矿产资源,如我国每年要进口大量的富磷矿,但云南、贵州等地区还在出口。矿产品进出口的各自为政带来的结果是,以我国工业化总成本的增加为代价换来一时一地的利益。
(3)投入不足
近年来,由于国家对矿产资源普查勘探的投入下降,企业又不愿意投资,导致矿产资源后备基地匮乏,对经济发展的支持力度,已经从过去的基本保障供给到难以满足需求。近十年来,我国主要矿产资源储量增长低于开采量增长,产量增长又低于消费增长,导致储采比下降。我国主要矿产资源储采比均低于世界平均水平。如2001年我国石油储采比是19.9,世界平均是40.3;天然气储采比是45.1,低于61.9的世界平均水平;即使最丰富的煤炭,我国的储采比(105)也不足世界平均水平(216)的一半。一些重要矿产资源的产量增长缓慢,石油情况尤为突出。大庆、辽河、胜利等东部油田已进入中晚期,后备资源又严重不足,稳产难度越来越大;西部的增产幅度不足以弥补东部的产量下降,接替东部油田的目标短缺内还难以实现;海上油气勘探近年来虽有进展,但据有关部门的估计,到2010-2015年尚难取得能影响全局的突破。45种主要矿产资源的保有储量,到2010年可以满足需求的只有23种,2020年仅剩6种。石油、铁矿、锰矿、铬铁矿、铜矿、镍矿、金矿、钾盐、金刚石、硫矿等18种矿产,供应不能保证国内的需求。1996-2000年的5年中,45种主要矿产中平均每年有26种以上的矿产保有储量的消耗速度大于新增速度;煤、铁、锰、铜、铝土、磷、钾等国民经济建设需要的矿产,消耗过快,“吃老本”问题突出,形势严峻。国内当前出现的“四矿”问题,本质上与矿产资源禀赋有关:如果没有矿产资源,谈不上发展矿业。矿产资源采光了,矿工也就失去了用武之地;随采矿发展起来的单一资源型城市,没有代替产业则难逃“矿竭城衰”的命运。因此,国家应当承担矿产资源普查的责任,为其开发利用奠定基础。