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人类活动对沉积环境的影响研究综述

2022-07-18张一鸣

城市地质 2022年2期
关键词:影响因素

张一鸣

摘 要:在地球漫长的演化历史中,第四纪虽然短暂但却与人类的关系最为密切。地球沉积环境的改变与人类的生息繁衍、文明进步息息相关,然而人地关系已经发展到如今十分紧张的境地。基于这一时代背景,以“人类活动对沉积环境的影响”为研究切入点,将人类活动中的影响因素进行分解,对涉水工程、农业耕殖、工业产业和城镇建设等4个源头进行考察,深刻分析沉积环境改变的原因与规律,以期现代人能够反思自身,关爱环境,最终目的指向人类社会的可持续发展,实现生态文明建设的愿景。

关键词:人类活动;沉积环境;影响因素

Overview of human activity impacts on sedimentary environment

ZHANG Yiming

(School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

Abstract: In the long evolutionary history of the earth, the Quaternary, though short in existence, has the closest relationship with mankind. The change of the earth's sedimentary environment is closely related to the survival and reproduction of mankind and the progress of civilization. However, up till now the relationship between man and earth has developed to a very tense stage. Based on this background, this paper takes "the impact of human activities on the sedimentary environment" as the research starting point, decomposes the influencing factors of human activities into four specific investigation sources, i.e. wading engineering, agricultural cultivation, industrial industry and urban construction. Deep analyses are made of the causes and laws of the change of the sedimentary environment with the aim for modern people to reflect on themselves, care for the environment, achieve sustainable development of the human society and realize the vision of ecological civilization construction.

Keywords: human activity; sedimentary environment; influencing factor

自人类诞生之时便与地球环境发生着密切联系,如今的沉积环境实际是在人类漫长的历史活动中不断地与地质环境作用后逐渐演化形成的。随着工业化的快速发展,人类对自然资源过度或不当利用导致沉积环境恶化的问题也逐步显现了出来,影响了沉积环境的改变,制约了地区经济的增长。

沉积环境是指在物理、化学和生物方面均有别于相邻地区的一块地球表面(Selley,1976),故按其定义可将沉积环境划分标志定为物理标志、化学标志与生物标志三种类别(陆延清,2015)。物理标志包括搬运、沉积介质的动力学特征;化学标志主要有沉积介质的pH、Eh、盐度等指标;生物标志包括动植物的门类、种属和生态特征等。在单纯的自然环境下,不同类型的沉积环境都有着独特的沉积发育变化规律,也影响着沉积体系的形成。人类活动参与其中时,会使沉积环境呈现出异于自然状态演变的沉积特征。沉积环境影响着沉积微相的组合,决定着储集体的分布规律,通过探讨受到人为因素影响后的沉积体系建立情况,可为沉积环境影响下的沉积储层的勘探开发提供坚实基础。

在此拟从各沉积环境中受人类社会发展建设活动与行为影响下的物理、化学、生物标志的差异,分析沉积环境对各项人为活动的独特响应情况,探析人地关系,并在后续社会建设中加以有效制约与改善,从而推动全球生态文明体系加快建设,走向一条可持续发展之路。

1  涉水工程对沉积环境影响

随着对环境资源开发强度的加大,人类建造了大量涉水工程设施,还进行了人工采砂活动。这些活动对水体理化性质、水体内部及沿岸生物学特征等均产生了明显影响。

1.1  对水体理化性质的影响

1.1.1  对水动力的影响

随着现代人类对水域的人工控制作用越来越强,大型涉水工程对各河段或海域水动力场的影响程度远远大于流域来水量的变化(韩玉芳等,2019),使其动力学特征具有时空差异。各类水域物质通量及组成也会因水动力条件的改变出现急剧变化(韩玉芳等,2004)。

涉水工程修建时产生的大量悬浮泥沙,经过水动力作用的重新调配,可造成内部及周边沉积物异常分布的现象。例如大连湾内和尚岛东北侧在涉水工程修建后,沉积物类型由原来黏土质粉砂变为砂—粉砂—黏土混合型,并形成了一个厚度达3 cm、面积约5 km2的流塑浮泥区(刘娟,2009)。在河流地势较高的上游修建的蓄水工程蓄水后,急流河段萎缩,水库内普遍缺乏水动力驱动,呈湖泊水动力学特征,沉积物粒度细化。当水库开闸泄洪时,水沙的集中排放使得原先淤积为主的河道过流断面面积普遍增加,水動力增强并不断冲刷河口下游河床。当位于河流下游的港口工程兴建后,码头下部结构过水断面减小,水流受到不同程度的挤压,导致所在河段局部水动力增强,主河床遭受强烈冲刷,码头上游的局部河床则形成淤塞。

不仅如此,海岸工程也会显著改变河口的沉积环境。例如瓯飞一期海岸围涂工程使得堤前高潮位降低近0.1 m,引起河口进潮量变化,造成河口淤积(穆锦斌等,2013)。同时,人工岛的建设也影响着水体动力特征及运动路径,改变了海岸的沉积环境(费成鹏等,2022)。

1.1.2  对水形态的影响

水库岸界经浪蚀、浸泡及水位的频繁升降,可诱发周边不稳定地质体发育断裂带、溶洞,局部水体边界形态易发生改变。由于水库泄洪时库尾水体携砂量小且水动力强,导致河道周缘不断被侵蚀外移,河道的断面形态因此重新调整,最终会形成海岸退缩、三角洲面积萎缩的现象。例如Aswan水坝建成后,尼罗河下游的河床遭受严重侵蚀且水中含泥沙量从3.8 kg·m-3降至0.1 kg·m-3,导致尼罗河三角州海岸线不断后退(White,1988)。

河道采砂活动也同样使得上游来水的含沙量减少,使河床加深、河流并叉归槽,河道形态不能自然恢复。但若采砂河段地处山区,受边界控制作用的影响,局部范围的深泓线变化对采砂河段深泓总体走向影响较小(刘朋,2017)。航运工程中实行的河道裁弯取直与枢纽建设也显著改变着河流两岸的自然形态。此外,海岸工程对海岸的边界形态也多有影响,例如围垦活动将部分海滩或浅海海域改造成了陆地。

涉水工程也能给沉积环境变化带来有利一面。例如护岸工程的围堤会约束河道两岸的形态,使河宽基本保持不变,岸线、岸坡趋于稳定(高胜杰等,2015)。另外,水道边坡在长期地质作用下可能发育“膨胀土”,易变形开裂。工程建设时可通过对膨胀土力学性质改性或设置“锚杆”来稳定河流形态(刘龙等,2021)。海岸工程的防波堤也可稳固水道免遭波浪侵蚀,但防波堤产生的波浪回弹效应,会堵塞海滩的天然泥沙沿岸搬运系统,使水域面积萎缩,岸线形态外移,最终形成新的海滩和侵蚀区域(赵彬等,2015)。

1.1.3  对水量的影响

库区修建后的蓄水期初期,水位抬高,使得库容有所增加。随着时间推移,库区内部因水体长期滞留形成泥沙淤积,库容因此减少。例如,三门峡水库自1960年开始蓄水,1964年就因泥沙严重淤积,水库库容损失43%(张炳臣,1986)。当水库边际形态变化时,如库岸垮塌、水体外溢,也会造成库区内水量下降。

如今,人类已能大幅改变某区域的整体水量,如惠民利民的“南水北调”工程,目前已为贫水区调水超90亿m3(人民网,2021),同时解决了河北、北京和天津等地地下水的补给问题,重新修复当地生态环境。但调出地受到河流水量减少的影响,原有的河床冲淤平衡关系与地下水的置换关系均发生了转变(许士国,2005)。

1.1.4  对水温的影响

水库的库容、深度、径流总量均对水温分层产生影响。库容较大的水库沉积环境多与湖泊类似,所具有的调蓄作用可使内部水温过程趋向平坦化、延滞化。例如李进等(1999)通过对参窝水库表、底层平均水温与建库前河道平均水温相比较,发现两者在春季相差无几,但夏季水温表层比河道高3℃,底层比河道低3℃,秋季水温比河道分别高9℃和5℃,冬季水温比河道平均高4℃左右。

大型水库泄流的流动层多为库底水体,会影响河流下游水温情况。如三峡大坝坝下常出现春夏季低温水和秋冬季高温水的现象(邓云等,2016)。水温的滞后性给水生生物的繁殖与沿河的农业生产都带来不小的影响。但库容较小的水库,如葛洲坝水库,泄流时对下游水温影响可忽略不计(邹振华等,2011)。

1.1.5  对水质的影响

涉水工程施工地若建在河流上游,施工中所用到的石灰、水泥、砂等建筑材料以及产生的废水、弃渣均会改变水体理化性质,致使水质硬化,偏碱性。部分材料还易挥散在空气中,所以在远离水源的地方施工,一样存在局部水源污染的可能。并且在混凝土搅拌、开山爆破、水下炸礁等施工作业时会产生大量悬浮物,其上可附着Cu、Pb和Hg等多种重元素离子,也可导致水环境质量明显下降。此外,航道与港口来往船舶的机舱油污、泄漏油、生活污水对水质的污染问题也不容忽视。

水库修建后域内水体滞留间期较长,可为库内水质变化带来有利影响。例如水体浊度、色度均降低,藻类繁殖活跃,生物呼吸作用使水中Ca、Mg离子沉降,降低了水体硬度。水流减缓还可减弱污染的扩散效应。但水体趋向静态化后,水质自净能力逐步减弱,有机物分层滞留现象严重,易于底质产生氢硫化物,加剧水质的恶化,如自2003年三峡大坝蓄水后,部分长江支流水质由以前的Ⅰ—Ⅱ类降至以Ⅲ类为主。藻类和水草的大量繁殖虽加剧了库内水域富营养化现象,但库尾水体营养盐含量却在减少。例如三峡大坝蓄水后,溶解态磷酸盐、硅酸盐被坝体拦截,溶解态无机氮(DIN)含量在长江口及近海呈明显下降趋势(李道季等,2015)。而域外浸没区的植被、土壤内营养物质渗入水中,同样引起该区水体有机质及矿物质含量升高。

1.2  对生态环境的影响

涉水工程施工需砍伐沿河树木,在建坝或疏浚时还需拔除部分水生维管束植物,消除了水域内外生物的生存之境,生物种类锐减。施工期间大量外来车辆及人员带来外来物种,会造成当地生态结构紊乱。涉水工程修建后库区水域内外的陆地部分被浸没后,局部陆生生物生境减少,耕地盐碱化或转化为沼泽地区。

水域面积扩大反而有利两栖、爬行类动物的栖息、繁殖。域内水体流速减缓,透明度增加,利于淡水浮游植物及浮游生物食性鱼类的生长发育。李栋(2015)研究发现近十几年长江口—东海内陆架表层沉积物中木质素含量在降低,而δ13C值先从2000年的-24‰左右升至2006年的-19‰左右,而后又降至2011年的-23‰左右。研究表明三峡大坝截留了部分陆源沉积物,导致木质素含量下降,而大量浮游植物产生的有机碳δ13C则入海。

但水质的改变及片段化水生环境可使原有生态环境失衡甚至消失。例如:拦河建筑物可阻隔鱼类洄游通道,阻碍上下游种质交流(申志新等,2013);工程施工中产生的泥浆悬浮泥沙颗粒还会削弱水體真光层厚度,影响着鱼类及浮游桡足类动物的生存状态(陈华等,2010);据曹广华等(2014)研究表明,工程施工中及船舶航行时的噪声、振动也会对鱼类洄游行为及其他生物生活造成不利影响。

2  农业耕殖对沉积环境的影响

2.1  对土壤物性的影响

2.1.1  对土壤粒度的影响

人类常在海滩地区利用围堤垦殖浅海滩地,或从事养殖业。围堤或人工养殖设施会起到明显的消浪与阻流效应,使湾内水动力减弱,底质沉积物粒度细化,进而影响并侵蚀三角洲沉积体系的发育。例如:Tetsuo等(1999)分析发现,1900年到2002年东京湾围填海后,湾口附近表层沉积物颗粒细粒组分逐渐变多;Hanes等(2007)以美国旧金山湾落潮三角洲为例,证明大量的围垦活动使得沉积物颗粒细化,三角洲体积因此不断缩小。

内陆地区农作时,受土地轮耕、轮作、深翻等的农耕活动影响,细粒沉积物组分较粗粒组分更易受雨水淋湿,使部分土壤颗粒粗化、比表面积减小,导致土壤保持水分的能力减弱。

2.1.2  对土壤结构的影响

土壤压实现象是农业机械化进程中出现的最大环境问题(Mcgarry,2003),其中大型机械带来的影响更显著。土壤的机械性压实现象引得土壤环境恶化,具体体现在土壤容重增加、孔隙度降低、渗透率下降和水稳性大团聚体降低,严重者导致地表下沉。周艳丽等(2018)实验发现,经过碾压后的农田土壤容重增大13.34%,孔隙度及含水量分别降低6.61%、14%。韦子荣等(2015)发现辙沟处的土壤压实后渗透速率从18.8 cm·h-1下降到2.3 cm·h-1。土壤结构状况也造成土壤颜色各异,例如同一种土壤在团聚态和粉末态颜色不同。

而深耕深翻模式有利于增大土壤孔隙度,减少土蚀现象。但张兴义等(2005)认为农耕中大型机械产生的机械压实及土蚀现象可使耕层的物性改良效应减弱。因为机械载重较高可使土壤心土层60~70 cm处形变(Tobias et al.,2001),而深耕的深度通常小于這一范围(满永生等,1991)。

2.1.3  对土壤结持性的影响

受秸秆还田的影响,土壤中秸秆经腐解后产生了腐殖质组分(韩宾等,2010),既促进了土壤中有机碳成分的增加,还可胶结土壤组分,从而形成多孔、水稳性强的团聚体。含有这种成分的土壤表现为土质疏松、透气性良好,颜色偏黑且不易板结,有利于抗旱、保墒。深耕、深翻时同样起到疏松土壤的作用。

但长期采取单一的旋耕模式,以及进入农田的人、畜、大型机械产生的土壤机械压实作用均促使土壤出现严重的板结现象,致使土壤硬度增大,呈块状或片状结构,影响地表水的下渗功能,增加了地表径流风险,引发土蚀。这会对附近生物生境带来极大的冲击,导致土壤中有机质的流失,土壤颜色变淡(吕贻忠等,2006)。

2.1.4  对土壤水热的影响

土壤水热之间存在相互关系,含水率较低时土壤温度变化幅度较大。由于农作物具有耗水性,故农耕会改变土壤的水热结构。何汇虹等(2013)研究发现农田0~110 cm内各土层的月平均温度最高、最低温度分别低于休闲地0.6~1.5℃、0.2~1.1℃。大型机械给土壤带来的机械压实作用更是加剧了这一现象。Kossowski(1991)发现白天寒温带农田压实土壤的0~15 cm表层地温均较未压实的低,不利于作物生长。

农民为了土壤的增温保墒,常覆盖地膜以降低其水分流失作用。李兴等(2010)实验发现,农田覆膜与不覆膜处理相比较,作物出苗至拔节期可增温2.5℃左右。不同颜色的地膜也有不同的影响,曹寒等(2015)发现较白色覆膜处理,土壤含水率经黑色覆膜处理后提高了5.35%。土壤的湿度也影响着颜色的表现,干燥时颜色较浅,反之较深。如水稻田淹水后土壤剖面颜色常呈蓝灰色,排水后剖面变为黄棕色。

2.2  对沉积化学性质的影响

随着农耕中大量农药、化肥的使用,及有机废弃物的产生,沉积介质的化学元素组分发生着改变。压实土壤孔隙的减少也会影响内部的化学反应。据全国第一次污染普查结果显示,农业源排放的总氮和总磷对2种水污染物总量的贡献率分别占到57%和67%(石嫣等,2011)。

近些年农药利用率仅为20%~30%,剩余70%~80%会渗入到土壤、水体和空气中(张伟杰,2010),污染面积极大且易向周边区域扩散。单施化肥可造成地表可溶性化学元素及重金属元素的污染,但有机肥的施用可使土壤C/N值增强,增强固碳效果(张绪美等,2017)。

农业有机废弃物一般指畜禽粪便与作物秸秆。据农业农村部官方数据显示,目前中国畜禽粪便年产量约41.21亿t,已成为我国主要污染源之一。畜禽粪尿未经处理排放,不仅导致畜禽粪便中大量的N、P元素直接入水,形成水体富营养化的现象,还可带来 Cu、Zn、As等重金属污染(王湧等,2016)。还有些则堆置或还田,N、P元素渗入地表转化成硝酸盐、磷酸盐,会减少水中溶氧量,并降低C/N 比值。此外,随着商品能源在农村地区普及,作为传统燃料的作物秸秆被遗弃后直接燃烧,使大气中的TSP、SO2、NOx浓度严重超标,易形成酸雨流入地表。在酸性介质中,重金属离子更容易扩散,形成恶性循环(Минеев,1984)。在海岸附近进行的围垦活动中,还常采用“以水压盐”将盐碱地改良为农田,使土壤中高浓度盐离子组分减少,改变了土壤的化学组分。

多种耕作模式对TOC含量的影响各有不同,Mcconkey等(2003)认为免耕相较翻耕更利于固碳。此外,对土壤采取增温或秸秆还田举措均可直接提高土壤中TOC含量。海岸围垦活动也可使水体TOC含量升高。例如洪湖自1950年来历经大范围围垦后,10 cm以上TOC/TN值为15~20,反映湖体面积减小导致大量外源有机物物质未经湿地吸收直接入水(姚书春等,2008)。这种差异源自人类在水体附近开展的农业及其他活动所导致的水土流失现象,致使TOC含量增加,稀释了污染物。

2.3  对生态环境的影响

人类的过度开垦与毁林放牧会造成植被面积减少、气候异常、生物多样性减少等多种危害。

1)对土壤微生物的影响。土壤中的微生物具有分解有机质和降解有毒物质的功能,并释放营养元素。采取深耕深翻模式可扩展作物根系的生长空间,土壤中根系及微生物群可固定土粒,避免水土流失。但土壤压实所产生的厌氧环境会对生物量造成不同程度的影响。李孟霞等(2019)认为土壤压实使得多数土壤微生物量减少。此外,大水漫灌、施用农药及化肥等农业活动均会破坏土壤微生物的生境,降低生物多样性。农药残留还可通过食物链富集后产生各种生态效应,最终严重危害人体健康。

2)对水生生物的影响。自然条件下的缓流水体,如湖泊,从“贫营养湖→营养湖→沼泽→陆地”的演变过程极为缓慢(吴颖靖,2009)。而农业活动产生的一些物质未经处理排入水体,过量的N、P等植物营养物质会影响蓝藻、绿藻、硅藻等浮游生物的生长发育,水体趋向富营养化,引起水生生物因对有机物敏感或缺氧而死亡,还可造成植物疯长或根系受损。高强度的农业耕作还会使当地地下水及土壤含水量降低,导致地表植被大面积死亡。

3  工业生产对沉积环境的影响

3.1  对气候的影响

气候在沉积过程中起着极大作用,例如通过控制陆地岩石的风化、侵蚀作用类型与速度,来控制沉积物的类型与搬运方式,或通过影响洋流体系来影响陆架沉积物的类型及分布(汪新文,1999)。因此不同气候背景下发育的沉积体系各异。

人类活动对气候的影响已经比肩或超越自然因子的作用。工业活动中大量废热的排放,使近地表气温上升,形成“热岛效应”。除此之外,固体微粒的排放不仅减少到达地面的太阳辐射量,还会造成原生植被叶表反射率、粗糙度改变,影响了大气下垫面性质,从而影响了气候。不仅如此,固体微粒具有水汽凝结核作用,配合其他條件可形成降水天气。雨水是搬运风化产物的主要营力,对湿润、半湿润地区的外流河起到补给作用,而干旱地区的内流河则以冰雪融水补给为主(李智佩等,2006)。

气候变暖的同时,极冰融化量与海水变热后膨胀量会造成海平面上升。全球海平面变化具有周期性,Vail等(1991)认为不同规模的海平面变化可以形成不同周期的层序旋回。海平面上升使滨岸地形及砂坝形态发生变化,还会使河流深度加深、流速变慢、坡度减小,海底峡谷被细粒沉积物充填。当世界范围内海平面上升时,有利于发育碳酸盐岩沉积,反之则发育陆源碎屑沉积。

3.2  对沉积环境生化性质的影响

工业生产过程中,煤渣、选洗废渣、高炉矿渣等固体废渣污染及洗选水、冷却水、脱硫废水等工业废水造成的重金属污染、放射性元素污染、酸碱污染等多种污染,均影响沉积环境性质的改变。重金属元素进入水体后会向沉积物持续迁移(韩娟娟等,2021;胡昱欣等,2021)。Di Gregorio 等(2007)利用放射性同位素210Pb测年法对阿根廷拉普拉塔河口沉积物进行研究,发现其计年结果与该地一个多世纪的工业化所带来的重金属Ge、Pb的污染时间相关,证明工业发展造成污染物输入。重金属污染和酸碱污染一样会对沉积环境pH值产生影响(武丽花等,2008)。而原子能、选矿、冶炼等工业排放的放射性废物通常半衰期较长,可长期影响生物基因链的组成。

工业污染也会导致地表有机污染物含量的增大。在有机污染物自然分解过程中,分解耗氧速率大于水体自然复氧速率,在缺氧条件下分解后期产生酸、醇、酮等化合物态,使得水体pH值迅速下降。缺氧环境下厌氧微生物大量繁殖,影响其他水生生物生境。所以即使一些轻工业废水中含有糖类、淀粉和蛋白质等无毒有机物,也会引起水质的恶化(刘仁长,2015)。

不仅如此,工业排放的SO2和NO2的废气,与空气中的H2O、O2发生反应形成硫酸和硝酸,使雨水酸性增强,引发植被腐蚀、水体pH值降低、土壤污染等多种灾难,造成沉积环境巨变。

4  城镇建设对沉积环境的影响

城镇化建设带来了道路、桥梁、地下城市、户外景观等便利设施的修建,对生物种群及沉积理化环境造成直接或间接的影响,并伴随进程推展而逐渐增强。

4.1  对沉积环境理化性质的影响

1)对地下地质结构的影响。近些年地下城市建设开展得如火如荼。地下工程会改变地下地质结构,造成水土流失,引发工程地质灾害问题。例如2003年上海某隧道发生渗水,导致流沙涌入,引起附近地表下降,部分建筑物倾斜或坍塌。此外,过量采集地下水资源及矿产资源也会引起水位(或油、气压)下降,沉积地层中含液、气体孔隙的孔隙压力减小,使得未固结的沉积地层被压实,引起地表下沉。我国上海、天津、北京等市区都在20世纪初集中开采地下水后发生过地表下沉的问题,黑龙江、山西、山东等省也都出现过矿产采空塌陷问题。若沿海城市地表严重下沉,迫使海水倒灌,土壤和地下水会趋向盐碱化。

2)对水环境的影响。城镇居民的生活垃圾制造速度较快,若随意沿河倾倒或囤积,会严重影响地表沉积环境。姚书春等(2005)发现1950年以来洪湖沉积物中C、N含量明显升高。研究表明其元素含量的改变与流域范围内居民生活污水入湖量增加有关。城镇暴雨径流产生的溢流可将地表的残留污染物,如洗车的清洁剂、花园植物的杀虫剂,及堆积的部分废弃物带入附近地表水,不仅影响了水体性质,也会造成行洪不畅和内涝等灾害情况。此外,跨江建桥时只有涉水部分的基础施工对地表水影响较大,但大多能在短期恢复(何琳剑等,2021)。

3)对土壤环境的影响。大量的桥梁、密集建筑群、道路建设使得地表土壤被大量沥青或水泥覆盖,并伴随施工时建筑废料及工人生活垃圾的堆积,使得土壤容重增加、含水量减少、渗透性减弱。此外,随人口密度的增加,游人及进入户外景观的车辆使景观土壤板结严重,土壤的含水量下降,地面径流量也相应增大(Deluca et al.,1998;冯学钢等,1999)。

为了解决道路建设后尾气污染的问题,汽车加装了尾气催化转化器(VECs),其活性组分为Pt、Pd、Rh,反而使尾气中含有了铂族元素(PGEs)颗粒物(Whiteley et al.,2003),造成其在地表富集,引起地表沉积化学性质的改变,周边生物的健康也会因此受到影响。

4)对风环境的影响。城镇里人口、房屋、高架桥越来越密集,尤其是不同高度的房屋常连片分布,这降低了城市的风速与自净能力,加剧了空气质量的恶化与“热岛效应”的产生。近地风穿过城市时,其湍流、旋涡尺度及风速受到影响,产生下冲、角流、穿堂风等效应,可出现局地强风的现象(刘辉志等,2005)。局部颗粒粒径及黏聚力较小的沉积物将被气流吹蚀。城市绿化景观具有一定的防风效果,且有利于空气中CO2的捕捉与固定。

4.2  对生态环境的影响

城镇绿化景观促进了城市微生态系统的形成,植物具有的蒸腾作用还能有效改善城市热环境因城镇化带来的影响(逯鑫,2019)。道路建设对生物生境却具有直接破坏作用。李惠敏等(2018)通过研究2003—2013 年天津市滨海新区土地情况,发现随着道路影响域范围内建设用地的增长,水域、盐田、沼泽等生态环境面积逐年下降。此外,道路及其他建筑物施工中噪声、尘土、灯光、人为干扰都会惊扰到周边生物,影响地区生物多样性。施工时的设备、人员和材料等可能携带外来生物,对当地生态系统结构产生不小的影响。交通致死是道路建设对生物生存造成威胁的直接表征形式。朴正吉等(2012)分析了2007—2009年吉林长白山自然保护区道路对兽类交通致死情况,发现区内交通致死的兽类达14种,其中夜行动物的致死率达69.8%。

此外,城镇居民若采用焚烧的方式处理生活垃圾,会向大气中排出二噁英这种有毒物质。二噁英可吸附在沉积物颗粒上,沉降于水体和土壤里,最终通过食物链传递、富集在生物体内,影响生物健康状况。

5  结论与展望

以上研究综述了近几十年来国内外学者有关人类活动对沉积环境影响的主要研究进展。学者们从涉水工程、农业耕殖、工业生产、城镇建设等方面,对人类活动所造成的物理、化学、生物沉积环境变化进行实地检测与实验数据分析,得出了影响沉积环境改变的控制因素。

通过总结国内外专家学者们对人类活动影响下的沉积环境改变的研究,发现学者们偏向于对其进行微观、具体、片面地分析,例如只通过对某一地区湖泊、河流中的化学微量元素或沉积物粒度进行专门的实验研究与实地调查分析,而缺乏对较大沉积环境区域内的完整沉积体系发育过程进行宏观、综述性、概括性的认知与影响因素的总结。并且在实验过程中,分析物理、化学性质变化的研究方法较简单,不能细分人类活动的污染阶段,无法分阶段,针对性地阐述人地响应结论。以上不足之处致使目前在各种沉积环境下对各类型人类活动的完整响应过程及响应特征仍不清晰,后续需要加强研究的总结与推广,即从微观推至宏观,从局部推至整体。此外,人类活动范围较广且种类较多,故影响沉积环境形成的因素可能较复杂,有多种活动叠加作用的影响,今后需对不同人类活动参与下的沉积环境的演变进行进一步的详细研究。

针对以上沉积环境遭到改变所引发的生态问题,人类可以从完善环境保护与监测机制、加强环境保护工作的监督和管理、加强居民在生活中对环境保护意识等措施进行改进,实现人类社会的可持续发展。

参考文献

曹广华,李元,张峻峰,2014. 桥梁建设对水产种质资源保护区的生态环境影响研究[J]. 吉林农业(12):88-89.

曹寒,吴淑芳,冯浩,张延,2015. 不同覆膜种植对土壤水热和冬小麦产量的影响[J]. 水土保持研究,22(6):110-115.

陈华,徐兆礼,2010. 杭州湾洋山工程群对邻近水域浮游动物数量分布的影响[J]. 中国水产科学,17(6):1319-1326.

邓云,肖尧,脱友才,何天福,2016. 三峡工程对宜昌—监利河段水温情势的影响分析[J]. 水科學进展,27(4):551-560.

费成鹏,胡日军,雒敏义,姜胜辉,张晓东,朱龙海,刘波,2022. 龙口湾水动力特征及其对人工岛群建设的响应[J]. 海洋地质与第四纪地质,42(1):81-95.

冯学钢,包浩生,1999. 旅游活动对风景区地被植物—土壤环境影响的初步研究[J]. 自然资源学报(1):76-79.

高胜杰,庄佳,陈冠名,2015. 中国海监长洲码头工程河段河床演变分析[J]. 中国水运(下半月),15(6):271-273+148.

韩宾,徐尚起,张海林,陈阜,2010. 耕作方式对土壤腐殖质结合状态及组成的影响[J]. 中国农业大学学报, 15(1):72-78.

韩娟娟,吴大鹏,张涛,2021. 北京某金矿区土壤重金属污染特征及风险评价[J]. 城市地质,16(4):424-431.

胡昱欣,宋炜,周瑞静,2021. 北京市海淀区某些重点企业周边表层土壤重金属污染风险评价与变化趋势研究[J]. 城市地质,16(4):415-423.

何汇虹,刘文兆,2013. 黄土塬区农田土壤温度变化特征研究[J]. 水土保持研究,20(5):124-128.

何琳剑,王正阳,彭军,毕保良,陈路斯,武祥伟,孔令富,2021. 罗梭江桥工程对西双版纳罗梭江鱼类州级自然保护区水生生物的影响与评价[J]. 云南农业大学学报(自然科学),36(2):260-267.

韩玉芳,陈志昌,2004. 丁坝群在调整宽浅河床地形中的作用[J]. 水利水运工程学报(2):23-28.

韩玉芳,路川藤,2019. 三峡工程后长江口水沙变化及河床演变特征[C]//第十九届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下),重庆:海洋出版社:275-280.

李栋,2015. 长江口—东海内陆架沉积有机碳的生物地球化学过程及生态环境演变历史的重建[D]. 青岛:中国海洋大学.

李道季,高磊,2015. 中上游工程对长江口水文的影响[J]. 民主与科学(4):10-12.

李惠敏,朱红,2018. 道路系统对城市土地利用的影响分析:以天津滨海新区为例[C]//共享与品质:2018中国城市规划年会论文集(08城市生态规划):764-776.

刘辉志,姜瑜君,梁彬,朱凤荣,张伯寅,桑建国,2005. 城市高大建筑群周围风环境研究[J]. 中国科学(D辑:地球科学),(S1):84-96.

刘娟,2009. 海港工程悬浮泥沙对大连湾底质的影响[J]. 海洋环境科学,28(1):67-71.

李进,于辉,胡宇,郑亚东,1999. 水库工程对水温的影响[J]. 东北水利水电(5):46-48.

刘龙,杨彦州,2021. 桥梁涉水施工对河流的影响及减缓措施探讨[J]. 环境影响评价,43(4):59-62.

李孟霞,文国松,李永忠,2019. 作物对土壤压实胁迫响应研究进展[J]. 山东农业科学,51(1):154-160+167.

刘朋,2017. 山区河道采砂对河床演变影响分析[J]. 水利建设与管理,37(6):76-79.

刘仁长,2015. 甘薯淀粉加工废水中蛋白质和糖分的回收工艺研究[D]. 青岛农业大学.

逯鑫,2019. 浅谈城市园林绿化与景观生态的关系[J]. 种子科技,37(10):81-82.

李兴,程满金,勾芒芒,宋跃兴,2010. 黄土高原半干旱区覆膜玉米土壤温度的变异特征[J]. 生态环境学报, 19(1):218-222.

陆延清,2015.地质学基础[M].2版. 北京: 石油工业出版社.

吕贻忠,李保国,2006.土壤学[M].北京: 中国农业出版社.

李智佩,岳乐平,薛祥煦,王岷,杨利荣,聂浩刚,陈超,2006. 毛乌素沙地东南部边缘不同地质成因类型土地沙漠化粒度特征及其地质意义[J]. 沉积学报,24(2):267-275.

穆锦斌,黄世昌,娄海峰,2013. 河口大规模围海工程对周边水动力环境的影响[J]. 四川大学学报(工程科学版),45(1):61-66.

满永生,杨善民,1991. 深耕深翻对土壤肥力的影响[J]. 甘肃农业科技(1):26-28+16.

朴正吉,金永焕,李善龙,王超,朴金花,罗玉梅,王卓聪,睢亚橙,2012. 长白山自然保护区兽类道路交通致死的初步分析[J]. 兽类学报,32(2):124-129.

人民网,2021. 调水超90亿立方米!南水北调中线一期工程超额完成年度调水计划[EB/OL]. (202-11-01)[2022-04-25]. http://finance.people.com.cn/n1/2021/1101/c1004-32270654.html.

石嫣,程存旺,朱艺,雷鹏,周华东,温铁军,2011. 中国农业源污染防治的制度创新与组织创新:兼析《第一次全国污染源普查公报》[J]. 农业经济与管理(2):27-37.

申志新,陈燕琴,2013. 青海省水利水电等涉水工程对水生生态的影响及渔业生态补偿问题研究[J]. 中国水产(4):26-28.

武丽花,方晰,田大伦,徐桂林,2008. 锰矿废弃地不同植被恢复方式下土壤微生物数量特征[J]. 中南林业科技大学学报(1):14-20+29.

汪新文,1999.地球科学概论[M].北京: 地质出版社.

吴颖靖,2009. 鄱阳湖湖区水体营养盐分布格局及富营养化动态分析[D]. 长沙:中南林业科技大学.

王湧,曹冬梅,孙安权,2016. 畜禽粪便中重金屬污染现状及控制[J]. 猪业科学,33(5):48-49.

韦子荣,舒相才,2015. 腾冲县新岐社区森林经营措施类型的划分[J]. 内蒙古林业调查设计,38(4):47-50.

许士国,2005.环境水利学:水利水电工程[M].北京: 中央广播电视大学出版社.

姚书春,薛滨,夏威岚,2005. 洪湖历史时期人类活动的湖泊沉积环境响应[J]. 长江流域资源与环境,14(4):475-480.

姚书春,薛滨,朱育新,夏威岚,李世杰,2008. 长江中下游湖泊沉积物铅污染记录:以洪湖、固城湖和太湖为例[J]. 第四纪研究(4):659-666.

赵彬,姚鹏,潘慧慧,张婷婷,李栋王,金鹏,2015. 长江口表层沉积物中有机碳的来源、分布与成岩状态[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版),45(11):49-62.

张炳臣,1986. 黄河三门峡水库泥沙淤积、地下水浸没、库岸坍塌对生态的破坏及其治理措施[J]. 环境科学(5):63-69+94.

张兴义,隋跃宇,2005. 土壤压实对农作物影响概述[J]. 农业机械学报(10):161-164.

张伟杰,2010. 浅析提高农药有效利用率[J]. 黑龙江科技信息8:45.

张绪美,沈文忠,李梅,2017. 有机肥替代化肥对土壤质量、稻谷产量及农田水氮含量的影响[J]. 上海农业科技(2):97-99.

周艳丽,卢秉福,2018. 农田机械压实对土壤物理特性的影响[J]. 中国农机化学报,39(9):66-70.

邹振华,陆国宾,李琼芳,夏自强,邴建平,2011. 长江干流大型水利工程对下游水温变化影响研究[J]. 水力发电学报,30(5):139-144.

МИНЕЕВ В Г,АЛЕКСЕЕВ А А,陸宝树,1984. 农业化学化条件下重金属铅与环境污染[J]. 土壤学进展(6): 37-43.

DELUCA T H, PATTERSON IV W A, FREIMUND W A, et al., 1998. Influence of llamas, horses, and hikers on soil erosion from established recreation trails in western Montana, USA [J]. Environmental Management,22(2): 255-262.

DI GREGORIO D E, FERNÁNDEZ NIELLO J O, HUCK H, SOMACAL H, CURUTCHET G, 2007. 210Pb dating of sediments in a heavily contaminated drainage channel to the La Plata estuary in Buenos Aires, Argentina[J]. Appl Radiat Isot, 65(1): 126-130.

HANES D M, BARNARD P L, 2007. Morphological Evolution in the San Francisco Bight[J]. Journal of Coastal Research, Special 50: 469-473.

KOSSOWSKI J, 1991. Differentiation of temperature in arable layer under the influence of soil compaction[J]. Zeszyty Problemowe Postepow Nauk Rolniczych, (396): 75-80.

MCCONKEY B G, LIANG B C, CAMPBELL C A, CURTIN D, MOULIN A, BRANDT S A, LAFOND G P, 2003. Crop rotation and tillage impact on carbon sequestration in Canadian prairie soils[J]. Soil & Tillage Research, 74(1): 81-90.

MCGARRY D, 2003.Tillage and Soil Compaction[M].Springer Netherlands.

SELLEY R C, 1976. An Introduction to Sedimentology[M]. Academic Press, London.

TETSUO Y, KAZUNORI O, 1999. Change of Tide, Tidal Current, and Sediment due to Reclamation in Tokyo Bay[J]. Oceanography in Japan, 8(6): 411-415.

TOBIAS S, HENNES M, MEIER E, SCHULIN R, 2006. Estimating soil resilience to compaction by measuring changes in surface and subsurface levels [J]. Soil Use and Management, 17(4): 229-234.

VAIL P R, AUDEMARD F, BOWMAN S A, 1991. The stratigraphic signatures of tectonics, eustasy and sedimentology: Cycles and events in stratigraphy [J]. AAPG Bulletin, 11(3): 617-659.

WHITE G F, 1988. The environmental effects of the high dam at Aswan [J]. Environment, 30(7): 4-42.

WHITELEY J D, MURRAY F, 2003. Anthropogenic platinum group element (Pt, Pd and Rh) concentrations in road dusts and roadside soils from Perth, Western Australia [J]. Science of the Total Environment, 317(1/3): 121-135.

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