从70年代以来,水文地质、工程地质基础调查工作在世界范围进行的较为普遍,之后大多数国家将重点工作放在了生态环境调查评价。美国地质调查所(USGS)针对土地利用、城市建设、地质灾害防治与核废物处置等方面的需要,制定和实施了各种环境地质调查研究计划。如旧金山湾地区环境与资源规划研究、加利福尼亚城市总体规划评价等,从地震灾害、斜坡稳定性、洪水泛滥、资源利用、侵蚀与堆积作用、废物处置等方面,调查环境质量与人类活动的影响。印度捷克斯洛伐克等国家也在重要的开发建设地区,开展了区域性环境地质调查评价工作。目前国际环境地质调查研究和服务的几个重要领域有:
一、城市水工环工作
随着城市化的发展进程,许多国家很重视城市规划和建设中的地质调查评价工作,美国把进行大城市及其临近地区城市地质调查和制图工作,作为地质工作的一项战略任务,城市水污染、稳定性等环境问题是最主要的内容,有些州开展了区域性城市地质总体规划围绕城市建设和发展的资源环境问题进行调查评价工作;俄罗斯对许多大城市作过城市调查工作,系统研究了城市地区可能产生的新的地质作用和地质现象。深入探索城市地质作用和现象的发生在发展中国家,是城市地质工作中的一个重要的理论问题,有助于预测城市区域地质环境的变化趋势。
二、地质灾害调查
地质作用和人类活动使地质环境发生变化,给人们生命财产和经济建设带来危害便成为地质灾害。地质灾害包括自然地质灾害和人为地质灾害,前者由自然地质作用所造成,以地震、滑坡和洪水泛滥最为突出,后者由人类活动诱发而形成,其中比较普遍的有地面沉降、滑坡、塌陷等。美国、日本每年由滑坡造成的经济损失达15亿美元。地质灾害的频繁发生和危害的加剧,引起了各国政府和地质学界的极大关注。许多国家开展了地质灾害调查工作。当前,地质灾害调查评价研究的重点主要集中在:
(1)地质灾害的调查和编图,调查建设区和大型工程地区各类地质灾害的发展规律和有潜在威胁的地区;
(2)调查、预测、评价方法研究,探索能够准确定量预测地质灾害发生的空间、时间和强度的理论和方法;
(3)开展地质灾害监测工作,掌握种种地质灾害发生、发展的规律。
三、地下水污染和固体废物处置调查评价
发达国家在地下水资源和环境保护方面的调查是非常普遍的,城市生活、工业和采矿业产生的大量废物,成为地下水污染的主要污染源,全世界仅400多个大城市,每年就要排放30亿t固体废物和5000亿t废水。固体废物的的地质处置适宜性调查评价,成为环境地质工作的一个重要领域。把固体废物埋置在适宜的地质体内,使其不对人类环境造成有害的影响,或最大限度地限制有害的影响。
1.地下水污染调查
地下水污染大多是由工业和生活废水的排放所造成,调查的主要方面有废水的成分、排放量、排放地的地层岩性特征与物理性质和污染成分在岩层内的运移条件。固体废物与水接触,造成一部分物质被水溶解,随着淋滤液的渗透使地下水污染。水是污染物迁移的最主要介质,降水下渗是废物受淋滤的一个重要因素,降水渗入量的大小,同覆盖土层和废物的密度有很大关系。
2.垃圾填埋场地质调查
垃圾填埋场地调查包括:填埋场地质条件、土地利用、地形条件、地下水、土壤透水性、水土侵蚀等。地下水位和岩性条件是其中很重要的因素。一般来说,要求把处置场地选择在最高潜水位不能到达废物体底部的地区;处置场的岩性,要求有一定的渗透性和净化污染物的能力。合理的填埋,是减少固体废物对环境污染的重要措施,卫生填埋要求在适宜的场地内把废物分层放置、夯实,并分层用土覆盖。
3.核废物的地质处置调查评价
核废物一般都置放在地下,利用地质体和人为工程屏障,防止放射性核素迁移到人类的生活环境。在自然条件下,地下水是可能使核素迁移的唯一介质,因而在核废物处置场址的调查中,水文地球化学的研究是极其重要的。国际原子能机构的一些成员国,对核废物的地质处置进行了许多系统的调查研究试验工作。大多数国家中、低放废物采用浅层处置,对于高放废物,采取深层处置。处置库的围岩是长久的天然屏障,对它的岩性、物理力学性质、水理性质、地球化学性质和热力学性质调查工作要求很高。
核废物地质处置库的调查研究,要求进行地貌、构造、围岩和地下水的调查,研究岩石的物理力学性质、水力学特性、热力学特性和核素迁移,并对处置进行安全性评价。安全性分析工作包括:鉴定那些可能导致核素释放及影响其释放率或环境迁移率的作用与现象;估计发生这些现象的几率,定量确定它们对处置系统的影响;计算所释放的放射性可能造成的后果。安全性评价采用多种模型比较的方法,如在瑞典国际合作的斯特里帕项目的研究中,采用岩石圈放射素迁移模型、地下水中放射性核素迁移模型和生物圈放射性核素迁移模型进行评价。
四、土地利用调查与保护
目前世界土地资源的状况不断恶化,人均耕地面积逐年减少,土地的合理利用与保护的问题日益突出。土地的开发和利用,考虑经济发展的需要,而且要有利于生态环境的稳定。因此,地质工作对于土地的合理利用和保护有重要作用。
美国在土地利用规划时考虑的地质环境因素较多,例如1976年美国地调所在旧金山湾地区进行环境和资源规划调查中,用地质学原理考虑土地的开发利用,并以此作为该地区开发决策的科学依据。考虑了以下几方面的问题:
(1)保护河流、湖泊、港湾、水库;
(2)防止农业用地被侵蚀;
(3)保护脆弱的海岸环境;
(4)保护环境优美的土地;
(5)减少交通运输干线对环境的影响;
(6)防止或减少能源生产和加工业的废物对环境的影响;
(7)查明潜在的地质灾害;
(8)在土地开发利用中进行环境监测。
美国地调所为联邦、州和地方政府开发工作的需要,着手编制了土地利用分布图。重点地区是海岸地带、能源生产基地、迅速城市化地区。采矿活动侵占和破坏很多可使用的土地,还使水土资源遭到污染,所以采矿地区的土地保护问题受到了重视。为采矿地区土地的合理利用与保护开展的地质工作是:要在采矿之前提供有关矿区地形、植被和土地条件的资料,查明不适宜采矿的土地和确定适合复垦的土地,为编制复垦规划及方案、合理布置废石矿渣堆置场地及其它地面设施提供依据。
在城市区土地利用规划中,要对区内的潜在资源作出调查评价,保护重要的矿产资源不受城市发展的影响。在城市区,为解决城市发展与农业争地的矛盾,地下空间的开发利用是一条十分重要的途径,在一些国家已取得了很明显的社会经济效益。如加拿大的蒙特利尔、多伦多、渥太华和美国的堪萨斯等城市,有一部分公共交通系统、停车场、商业街、贮藏库和办公室就设置在地下。地下空间的开发利用,不仅保护了宝贵的地面土地资源,而且地下空间本身也有许多优点:
(1)昼夜和季节的温度、湿度变化很小,有利于做食品、重要档案与珍贵艺术品的贮藏库和进行精密仪器的加工制造;
(2)能耗低、供暖、降湿的费用大大低于地面设置;
(3)不受龙卷风、飓风等灾害的影响;
(4)建筑材料消耗量较少,地下空间是人类可以充分开发利用的资源。
五、海岸带地质调查工作
海岸带是重要经济开发区,地质环境脆弱,条件比较复杂,在开发过程中已经出现了许多地质问题,如软土地基、地面沉降、海水入侵、海滩变迁、海岸侵蚀、海底滑坡以及海底峡谷的泥石流等问题。这些地质问题是开发和建设的制约因素。
俄罗斯80年代组织实施了海岸带的调查研究项目,海岸带开展了工程地质评价研究工作。除调查了河口到大陆架的砂质沉积物,研究黑海东部大陆架的地质作用,为铺设向深海排放工业废水的海底管道进行工程地质勘察等工作外,还对部分地区水深200米内的大陆架进行了工程地质填图。这些工作,给制定合理开发和加固海岸的总体规划和进行沿海的工程建设提供了基础资料。
由于美国沿海地带人口密集,海岸带是开发程度最高的地区,海湾和海滨湿地被填筑,加上其它各种经济活动,大大改变了海岸带陆地和水域的自然面貌。为此,对一些海岸地区开展了环境地质综合评价工作。例如旧金山湾地区进行了环境和资源规划研究,得克萨斯州对海岸地带编制了一套包括一张环境地质主图和8张专题图的环境地质图系。一些发展中国家,如印度、沙特阿拉伯临海国家,也十分重视海岸带的环境地质调查研究和评价工作。
六、生态地质调查工作
生态系统同地质环境有着十分密切的关系。人类的健康与疾病同水、土、岩石中所含的化学元素之间存在着某种有机的联系;水土的污染,可以引起生物特性的变异;地质环境的改变,会使生态系统的性状发生变化。这些生态地质问题,是环境地质工作中一个重要的研究领域。地质环境对生态系统的影响,包括对人类和对动植物界的影响。在这一领域内,目前,很多还属于潜在的研究课题,很值得重视。
医学地质研究地质因素对人和动物的病理和营养问题的影响及其地理分布。地方病的发生有明显的地域性分布规律,同一定的地质环境有关。在医学地质研究中,环境地球化学和环境生物地球化学的研究是重要的基础工作。因此,编制地球化学和土壤化学图有很大的实际价值。挪威在奥普兰和布斯克鲁郡等地区,编制了铜、铅、锌、镉、银、镍、钴、锰、钒、铬、钼和钙离子的分布图。
生态水文地质,研究处在人类活动和自然环境影响之下的饱水带的变化,以及这种变化同生态系统的变异和活动性的关系,以便水文地质条件有利于人类活动影响地区保持良性生态平衡,发展有益的水文地质作用,抑制不利的水文地质作用。
生态条件的变化,存在于开发区和工程建设地区,为了反映工程-经济活动对地质环境的影响,确定生态作用和预测地质环境的变化,制定降低人为作用不利后果的措施。俄罗斯在进行区域地质调查时编制地质-生态图。建立良好的生态环境,在很大程度上取决于地表水和地下水的条件。因此,在生态地质调查研究中,水文地质与水文地球化学具有特殊的意义。