于林松,李世勇

(1.山東省物化探勘查院,山東 濟(jì)南 250013;2.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,山東 濟(jì)南 250013)

濟(jì)南市城市地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初探

于林松1,李世勇2

(1.山東省物化探勘查院,山東 濟(jì)南 250013;2.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,山東 濟(jì)南 250013)

城市生態(tài)環(huán)境地球化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)已經(jīng)成為地球化學(xué)界普遍關(guān)注的問題,近年來我國進(jìn)行了大量的城市地球化學(xué)工作,但還沒有形成一個(gè)公認(rèn)的、完善的系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系與方法。結(jié)合濟(jì)南市發(fā)展現(xiàn)狀,嘗試從城市化進(jìn)程和城市地質(zhì)環(huán)境角度,提出城市地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系的模型,以期協(xié)調(diào)城市化進(jìn)程中人為擾動(dòng)(工程活動(dòng)等)和地質(zhì)環(huán)境的對(duì)策,也是對(duì)城市環(huán)境地球化學(xué)工作的一種探索。

城市地球化學(xué);地球化學(xué)系統(tǒng);評(píng)價(jià)體系;濟(jì)南市

0 引言

城市是一個(gè)包括自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、意識(shí)形態(tài)在內(nèi)的復(fù)雜綜合體系,是以聚集經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益為目的,集人口、經(jīng)濟(jì)、科技、文化等于一體的空間地域大系統(tǒng)[1]。而城市化是世界各國發(fā)展的共同趨勢(shì),是人類文明和進(jìn)步的標(biāo)志。隨著城市化進(jìn)程的加快,城市生態(tài)環(huán)境問題引起了人們的高度重視。特別是人類活動(dòng)作為一種影響地球形態(tài)、結(jié)構(gòu)和組分變化的營力,已經(jīng)到了不可忽略的程度。地球科學(xué)越來越多地滲透到城市規(guī)劃中,因而大批地球科學(xué)家開始獻(xiàn)身于地質(zhì)地球化學(xué)環(huán)境的研究。

時(shí)至今日,大中小城市都面臨著嚴(yán)峻的城市環(huán)境問題,需要能夠認(rèn)真合理地作好相應(yīng)的評(píng)價(jià)工作來指導(dǎo)發(fā)展,這就從總體上為城市地球化學(xué)工作提供了廣闊的發(fā)展空間。濟(jì)南的城市地球化學(xué)工作起步晚、工作程度相對(duì)較低,遠(yuǎn)未達(dá)到同等程度城市的關(guān)注水平。而有關(guān)濟(jì)南城市環(huán)境地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)工作尚未見報(bào)道,該文嘗試從城市化進(jìn)程和城市環(huán)境地質(zhì)角度,以濟(jì)南為例,提出城市地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系的模型,以期協(xié)調(diào)城市化進(jìn)程中人類工程活動(dòng)和地質(zhì)環(huán)境的對(duì)策,也是對(duì)濟(jì)南市城市地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)工作的一種探索。

1 城市地球化學(xué)工作展望

城市地球化學(xué)理論上屬于環(huán)境地球化學(xué)的研究范疇。環(huán)境地球化學(xué)是20世紀(jì)60年代興起的一門新的研究領(lǐng)域,城市地球化學(xué)起初即為環(huán)境地球化學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。但直到20世紀(jì)80年代初,英國的 Tho rnton等才率先提出了“城市地球化學(xué)”的概念。目前,城市地球化學(xué)是環(huán)境地球化學(xué)與城市環(huán)境研究的重要次級(jí)學(xué)科及重要方向之一。國外城市地球化學(xué)工作起步早,進(jìn)行的廣度和深度均高于我國。20世紀(jì)80年代,英國開展了20多個(gè)城市的地球化學(xué)基線調(diào)查工作;20世紀(jì)90年代,德國即開展了柏林地區(qū)污染狀況和潛在承載力的城市地球化學(xué)工作[2];Kelly等(1996)作了人為擾動(dòng)對(duì)英國傳統(tǒng)工業(yè)區(qū)和非工業(yè)區(qū)土壤重金屬含量的城市地球化學(xué)研究;Thum s等(2001)進(jìn)行了地理信息系統(tǒng)在城市地球化學(xué)研究上應(yīng)用的調(diào)查;21世紀(jì)伊始,歐洲部分國家[3,4]便開展了城市地球化學(xué)填圖工作,這標(biāo)志著新時(shí)期城市地球化學(xué)的一個(gè)發(fā)展方向。在我國,自20世紀(jì)末開始,已進(jìn)行了包括香港在內(nèi)的大部分城市的城市環(huán)境及生態(tài)地球化學(xué)工作,其中尤以成都、蘇州、青島及沿海經(jīng)濟(jì)帶、珠江三角洲及長江三角洲各市和典型礦業(yè)城市等為代表;相關(guān)研究工作的文獻(xiàn)近年來呈明顯上升之勢(shì)的情況也表明,我國的城市地球化學(xué)工作也正穩(wěn)健地走向成熟,而其也必將發(fā)展成為研究城市生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)學(xué)科之一。

在城市地球化學(xué)研究發(fā)展的同時(shí),地球化學(xué)評(píng)價(jià)作為一種階段性成果逐漸受到重視。俄羅斯最早從理論上提出應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)研究,西方其他國家則代之以環(huán)境地球化學(xué)評(píng)價(jià)和污染/風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[5],進(jìn)而發(fā)展到城市地球化學(xué)評(píng)價(jià)。國外針對(duì)城市地球化學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)仍未脫離傳統(tǒng)的城市土壤、灰塵中有毒有害重金屬元素和有機(jī)物的濃集程度、空間分布、來源及其運(yùn)移規(guī)律和城市地球化學(xué)填圖等方面。國內(nèi)城市地球化學(xué)評(píng)價(jià)工作發(fā)展較晚,其概念、研究思路與方法內(nèi)容也多是參考國外并借用環(huán)境地球化學(xué)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則。

目前城市地球化學(xué)評(píng)價(jià)不夠明確,多集中在城市地球化學(xué)概念、評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)上比較混亂,而且由于各城市地質(zhì)環(huán)境不同,相應(yīng)地不能形成比較明確和權(quán)威的指標(biāo)體系模式,難以滿足更為全面的多元評(píng)價(jià)工作的需要[2]。隨著城市地球化學(xué)概念的完善與發(fā)展,其評(píng)價(jià)工作也應(yīng)轉(zhuǎn)向重視城市軟硬件環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的綜合研究,重視評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究,重視城市地球化學(xué)工作超前服務(wù)戰(zhàn)略的研究,以期通過各方面齊備的工作程度較好地實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)城市發(fā)展的需求。

2 濟(jì)南市城市地球化學(xué)工作進(jìn)展

濟(jì)南地處魯中南低山丘陵與魯西北沖積平原的交接帶上,地勢(shì)南高北低。地形復(fù)雜多樣,大體可分為北部臨黃帶,中部山前平原帶,南部丘陵山區(qū)帶。濟(jì)南北接京津唐,南接長三角,西連黃河中上游,東連膠東半島,在全省處于承東接西的位置;在全國來說是連接華東與華北的門戶,是連接華東、華北和中西部地區(qū)的重要樞紐;位于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈,是黃河三角周最大的中心城市。這說明濟(jì)南具有很大的區(qū)域協(xié)作的潛在優(yōu)勢(shì)。

2008年濟(jì)南市 GDP總值達(dá)到3 017.42億元,比上年增長13.0%。經(jīng)濟(jì)總量的增長,城市化水平的提高,必然消耗大量的能源和資源,污染物的排放給城市環(huán)境帶來了巨大壓力。濟(jì)南是中國面臨生態(tài)學(xué)問題的城市之一[6]。然而,濟(jì)南的城市環(huán)境地球化學(xué)關(guān)注程度遠(yuǎn)未達(dá)到與經(jīng)濟(jì)增長的同步效果。近年來,濟(jì)南地區(qū)生態(tài)環(huán)境工作多限于對(duì)泉域巖溶水環(huán)境及水文地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害及巖土工程問題、土壤污染現(xiàn)狀、沿黃地區(qū)生態(tài)問題等的單項(xiàng)研究,缺乏針對(duì)濟(jì)南市多層次城市景觀的地球化學(xué)系統(tǒng)化研究。直到2005年黃河中下游多目標(biāo)生態(tài)地球化學(xué)工作展開[7]及2007年濟(jì)南都市圈生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的啟動(dòng)[8]才標(biāo)志著正式的多層次環(huán)境地球化學(xué)工作的展開。

筆者在明確城市環(huán)境地球化學(xué)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,建議從城市化進(jìn)程和城市環(huán)境地質(zhì)角度提取評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,展開城市地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià),也作為對(duì)濟(jì)南城市地球化學(xué)工作的一種探索。

3 濟(jì)南城市地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的提取及可行性分析

城市功能體系為了繼續(xù)其本身的機(jī)能必須不斷地向城市體系內(nèi)輸入能量和物質(zhì),同時(shí)又必須向外輸出。因而,城市也是一種具有綜合性、動(dòng)態(tài)性的系統(tǒng)。為了科學(xué)、全面、準(zhǔn)確地進(jìn)行城市地球化學(xué)評(píng)價(jià),該文按照地球化學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系選取的原則,結(jié)合濟(jì)南市主要影響因素,從城市化進(jìn)程和城市地質(zhì)環(huán)境信息兩方面嘗試建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

表1 濟(jì)南城市地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.1 指標(biāo)的提取

城市化進(jìn)程的評(píng)價(jià)中,筆者選取了2個(gè)具有代表性的模型:城市蓋子模型、庫茲涅茨曲線。城市規(guī)模即市域所轄范圍,代表了城市化水平和生態(tài)地球化學(xué)研究的時(shí)空區(qū)域。所謂的“蓋子網(wǎng)度”是借鑒倪師軍等[9]有關(guān)“蓋子模型”的概念,介于土壤暫存庫與城市生態(tài)系統(tǒng)的大氣、水、生物等幾個(gè)層面之間的界面體系,屬一種復(fù)雜的界面地球化學(xué)體系。它是在較低溫度和壓力條件下,包括有生命物質(zhì)/有機(jī)物質(zhì)參與的多元、多相體系,其實(shí)質(zhì)是不同物質(zhì)相之間的反應(yīng)。

環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)是發(fā)達(dá)國家和新興工業(yè)化國家及地區(qū)在工業(yè)化時(shí)期普遍適用的[10]。這說明在城市化經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程中,外在環(huán)境先是惡化,然后得到改善,其均符合倒“U”型 EKC曲線的特征。事實(shí)證明,EKC曲線的形狀是可以改變的,主要與人為活動(dòng)與環(huán)境的親善程度有關(guān)。據(jù)牟文龍等[11]對(duì)濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染的庫茲涅茨曲線圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)(圖1),濟(jì)南市還沒達(dá)到EKC的穩(wěn)定階段,不能走“先污染后治理”的模式,為此需要改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,實(shí)施可持續(xù)發(fā)展,完善環(huán)境政策。其應(yīng)當(dāng)代表濟(jì)南市地球化學(xué)系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)價(jià)過程中的一方面。

圖1 經(jīng)濟(jì)增長率與環(huán)境質(zhì)量的庫茲涅茨關(guān)系示意圖

城市地球化學(xué)評(píng)價(jià)的地質(zhì)環(huán)境信息包含的因素很多,結(jié)合地球化學(xué)的評(píng)價(jià)思路考慮,選取的代表性指標(biāo)是地球化學(xué)和環(huán)境地質(zhì)。地球化學(xué)場中的地球化學(xué)基線是判別地球表層物質(zhì)中元素富集的重要參照基準(zhǔn),通過查證地球表層物質(zhì)中化學(xué)物質(zhì)(元素)濃度的自然變化,可以計(jì)算元素的富集系數(shù)、地質(zhì)累積程度,從而進(jìn)行沉積物中元素分布的地球化學(xué)分析和環(huán)境污染的地球化學(xué)分析。它需要建立當(dāng)前地球表層環(huán)境的狀態(tài)檔案,并提供其監(jiān)測(cè)環(huán)境變化的數(shù)據(jù)庫[12]。

3.2 可行性分析

城市環(huán)境地質(zhì)場明顯受到大陸地殼運(yùn)動(dòng)的內(nèi)動(dòng)力機(jī)制(大氣、水、巖石、土壤和正常生物活動(dòng)相互作用的結(jié)果)和外部驅(qū)動(dòng)力的影響(人為地質(zhì)工程)。

(1)濟(jì)南市分布的基巖,主要是由奧陶紀(jì)灰?guī)r及巖漿巖構(gòu)成。奧陶紀(jì)巖層多分布在東南、南、西南郊各山地,并伸入市內(nèi);巖漿巖侵人到奧陶紀(jì)灰?guī)r之中,主要是基性巖,其次為中性巖和堿性巖,它們呈巖蓋和巖墻狀分布于市區(qū)及東、北、西三郊[13]。濟(jì)南市的構(gòu)造主要為穹窿構(gòu)造,在南郊還有背向斜的構(gòu)造,其斷裂多為NEE向和NNW向?yàn)橹鳌?/p>

(2)濟(jì)南素以泉城著稱,泉在某種意義上是濟(jì)南的名片。隨著濟(jì)南市域范圍人口的增加、工業(yè)的發(fā)展,生活污水及工業(yè)廢水日益增加,水環(huán)境問題日顯突出。近年來,泉水的間斷性斷流、小清河的流量減少,致使污水排入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出小清河的自凈能力,從而導(dǎo)致小清河水體嚴(yán)重污染,水生生物絕跡。再者,大量開采巖溶地下水造成市域諸泉群間歇出流,不僅影響了濟(jì)南的旅游業(yè),更使?jié)系乇硭h(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重下降。泉域巖溶水環(huán)境理當(dāng)做為濟(jì)南城市地球化學(xué)評(píng)價(jià)的一方面。

(3)就濟(jì)南而言,隨著城市化的推進(jìn),反映更多的是土地資源的枯竭致使城市基礎(chǔ)設(shè)施的立體化建設(shè),即所謂的人為工程因素方面。這使泉域水環(huán)境下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)受人為工程建筑影響很大。大量的高層建筑使市域地質(zhì)結(jié)構(gòu)立體范圍內(nèi)受力的失衡,從而影響到該區(qū)生態(tài)環(huán)境的次生變化,引起包括不合理的工程活動(dòng)及工業(yè)化過程所誘發(fā)的如滑坡、泥石流、地面沉降及地裂縫、人為地震等,以及大氣、土壤重金屬、地下水污染等等,威脅城市的安全,構(gòu)成了城市發(fā)展的隱患。

4 結(jié)語

濟(jì)南市城市地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的提出,旨在為今后的地球化學(xué)工作提供一種研究思路和工作方法流程。城市發(fā)展中的生態(tài)環(huán)境地球化學(xué)考慮就其本質(zhì)而言是城市地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)成果在城市發(fā)展規(guī)劃中的充分體現(xiàn),同時(shí)也給濟(jì)南的城市化進(jìn)程提供了一個(gè)借鑒。

隨著近年濟(jì)南市城市化進(jìn)程的加速,生態(tài)環(huán)境問題將持續(xù)、動(dòng)態(tài)地對(duì)該地民眾的日常生活產(chǎn)生一定的影響,尋求一個(gè)多層次系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系是必要的。但同時(shí)也應(yīng)當(dāng)意識(shí)到,城市屬于生態(tài)環(huán)境脆弱帶,且城市地球化學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)的提取具有各異性、主觀性,這也必然要求進(jìn)一步研究的規(guī)范化。該文僅是筆者在實(shí)踐工作中對(duì)城市地球化學(xué)指標(biāo)體系的一種探索,濟(jì)南城市地球化學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性的公益地質(zhì)事業(yè),還有待地質(zhì)環(huán)境工作者在進(jìn)一步的實(shí)踐中去深入探索與總結(jié),并不斷完善。

[1] 王思敬.中國城市發(fā)展中的地質(zhì)環(huán)境問題[J].第四紀(jì)研究,1996,(5):115-122.

[2] 于林松,劉峰,王翔.城市環(huán)境地球化學(xué)系統(tǒng)模糊評(píng)價(jià)初探[J].廣東微量元素科學(xué),2007,14(6):1-6.

[3] Fordyce FM,Brow n S E,Ander E L,et al..GSUE:urban geochemical mapping in Great Britain[J].Geochemistry:Exploration,Environment,Analysis,2005,5(4):325-336.

[4] Cicchella D,De Vivo B,Lima A,et al..Urban geochemical mapping in the Campania region(Italy)[J].Geochemistry:Exploration,Environment,Analysis,2008,8(1):19-29.

[5] 楊忠平,盧文喜,李俊,等.城市生態(tài)地球化學(xué)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2009,32(2):65-71.

[6] 阿塞克.濟(jì)南市的主要生態(tài)與環(huán)境問題及對(duì)策研究[D].山東大學(xué),2005.

[7] 龐緒貴,王君亭,戰(zhàn)金成,等.山東黃河下游區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)方法技術(shù)探討[J].山東國土資源,2005,21(9):35-39.

[8] 鞠偉,馬騰.濟(jì)南都市圈生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查啟動(dòng)[N].中國環(huán)境報(bào),2007-10-11.

[9] 倪師軍,葛良全,滕彥國,等.城市生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)的蓋子模型[J].地質(zhì)通報(bào),2005,24(10):975-977.

[10] 李周,包曉斌.中國環(huán)境庫茲涅茨曲線的估計(jì)[J].科技導(dǎo)報(bào),2002,4(21):57-58.

[11] 牟文龍,趙明華,李桂香.基于庫茲涅茨曲線經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系研究—以濟(jì)南市為例[J].資源開發(fā)與市場,2007,23(2):141-144.

[12] 滕彥國,倪師軍,張成江.環(huán)境地球化學(xué)基線研究簡介[J].物探化探計(jì)算技術(shù),2001,23(2):136-139.

[13] 黃春海.濟(jì)南地質(zhì)的研究[J].地質(zhì)論評(píng),1960,(6):232-238.

Primary Study on Urban Geochemistry System Evaluation System in Jinan City

YU Linsong1,Li Shiyong2
(1.Shandong Geophysical and Geochemical Exp lo ration Institute,Shandong Jinan 250013,China;2.Shandong Exploration Bureau of Geology and Mineral Resources,Shandong Jinan 250013,China)

Urban geochemical risk assessment for ecological environment generally has become a concern.In recent years,a lo t of urban geochemical work has been done,but have no t formed a recognized and a sound evaluation system and method.Combining with development of Jinan city,from the view of urbanization and urban geological environment,the model of urban geochemical evaluation system is set up.Thus,the man-made disturbances(engineering activities)and the geological environment in the process of urbanization are expected to be soluted effectively.It is also a try of urban environment geochemical Exploration work.

Urban geochemistry;geochemical system;evaluation system;Jinan city

TU 984.11+3

B

2010-04-07;

2010-05-28;編輯:陶衛(wèi)衛(wèi)

于林松(1980—),男,山東煙臺(tái)人,助理工程師,主要從事礦床及環(huán)境地球化學(xué)工作;E-mail:sean_yls@yahoo.com。

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