探析地學領域知識在環境類專業的拓展

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摘 要：隨著社會經濟發展，環境污染區域化態勢備受關注。該文通過實例分析和對比方法，深入地探討環境類專業與地學領域知識的區別與聯系。結果表明：大環境生態系統理念建立和多學科交叉多項手段是解決污染和生態環境問題的必要條件。強化地學領域基礎知識，運用地學領域3S技術在環境學應用，加強野外實習環境監測，有助于拓寬環境類專業地學知識，有助于深入了解污染物在環境中遷移和轉化內在機理，從而為區域污染物監測和治理提供必要手段。

關鍵詞：3S技術 野外監測 地學知識 環境類

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0218-02

隨著人類社會的不斷發展，諸如全球變暖、森林草原面積銳減、臭氧層空洞、淡水資源匱乏、土壤沙漠化、森林大火等一系列環境問題出現備受關注[1-5]。據美國《科學進展》雜志2016年3月15日發表的佐治亞理工學院研究人員的一項報告，自2013年以來北京在內的中國東部持續近一個月的空氣污染與2012年秋季北極海冰融化有關。報告認為，全球氣候變暖很可能讓北極海冰繼續融化，使得東亞季風冬季風的減弱，使得華北地區亞洲冬季風活動減弱，使得氣象條件不利于污染物擴散。此外有些報道霧霾氣溶膠與季風氣候密切聯系[6]。只有把霧霾天氣災害與全球大氣環境自然氣象條件聯系起來，才有助于我們理解霧霾天氣產生原因和特征，才能有效提出科學治理霧霾天氣根本途徑。目前環境污染和生態環境破壞不僅呈全球化趨勢，而且形成機制越來越為復雜。防止污染和治理生態環境問題，不能僅僅局限于環境科學領域研究，建立在大環境觀念下的多學科交叉多項手段，特別是地學領域的基礎知識拓展是十分必要的。

1 拓展環境類專業地學知識的必要性

1.1 污染物遷移和轉化的全球化

最近含有新型礦物或巖石的人為沉積物反映新物質或污染物全球范圍內快速傳播，包括元素鋁，混凝土，多種塑料，化石燃料燃燒后所釋放的黑碳、無機灰粒和球狀含碳顆粒物。這些物質自1950年以來幾乎在全球范圍內呈同步增加態勢。人為沉積物通量逐步增強，包括因砍伐森林和道路建設所引發的土壤侵蝕。自20世紀50年代以來諸如高濃度的聚芳碳氫化合物、多氯聯苯和農藥殘留，還有含有207/206Pb比率汽油等地球化學特征物質開始增加。自1900年至今全球平均氣溫增加0.6～0.9 ℃，特別近50年以來，其增溫速率超過了14000年以來里氣溫變化，同時自1900年以來格陵蘭島冰芯氧同位素d18O適度增加，全球海平面從1993年至2010年期間以（3.2±0.4）mm/年速率增加，而且超過全新世晚期以來增長速率。1500年以來物種滅絕率大大加速，特別是19世紀以后尤為突出。此外，從地質角度世界范圍內的前所未有的世界物種入侵和有關農業和漁業變化，生態系統物種組合已經被改變[7]。在此全球生態環境變化背景下，只有樹立全球環境觀念，才能有效理解目前環境污染和生態環境破環的癥結和機制所在，才能有助于生態環境各種變化進行動態監測和評價，以便尋找到有效綜合治理方法。

1.2 3S技術在污染監測和治理作用

3S技術是遙感技術（Remote Sensing，RS）、地理信息系統（Geographical Information System，GIS）和全球定位系統（Global positioning system，GPS）的統稱，它是空間技術、通用技術相結合的多學科高度集成對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代化信息技術[8]。污染物時空分布和種類復雜，目前環境問題呈全球化或區域化態勢，跨區域污染物監測和治理是目前的必然趨勢。從目前污染狀況來看，環境污染問題呈現全球化或區域化態勢；污染事件發生來看，與區域突發性自然災害聯系起來，從污染物組成來看，污染物化學組成越來越復雜。而地學野外定位觀測和3S技術應用，是有助于洞悉污染物區域范圍內遷移和轉化過程的重要現代手段。目前遙感技術在跨流域水污染、大氣污染、生態環境重大污染事件監測中發揮著不可替代作用。2005年11月13日中石油吉林石化公司雙苯廠發生爆炸事故。據估算，事故產生的約100t苯類污染物通過排污口進入松花江水體，并順流下瀉，匯入黑龍江。事故污染對流域內的水生態環境和居民飲用水造成了很大的影響，而且沿黑龍江流入俄羅斯境內，引起了跨國環境污染問題，國際社會給予了空前的關注，這個典型跨地區污染重大事件污染治理和環境公共安全事件對于建立一個高效突發性環境污染事件應急響應系統提出了挑戰。利用現代網絡大數據系統，借助3S技術研究，對提高應急指揮性建設、有效性、準確性和科學性等決策水平具有極大實用性，尤其在檢測和治理方面具有重大現實意義。

2 如何拓展環境類專業地學知識

2.1 拓展地學領域基礎知識

從全球各學科的邊緣化、交叉性日益突出的變化趨勢來看，將環境科學專業與地學有機地融合在一起，將更加凸顯環境科學的“大環境”特征，也更能符合目前全球環境的研究趨勢。地學知識要在環境專業得到拓展，首先課程設置上安排地學基礎相關課程，包括以地學基礎為主（自然地理學、普通地質學和地球化學）課程和以遙感應用技術課程。這些課程的開設，增強了本專業學生對地球科學及環境變化的需要，有助于學生深入理解對區域污染在自然環境中的遷移和轉化過程，以便為區域環境治理提供交叉學科優勢。其次，搭建拓展平臺，通過聽學術報告、采取多種多樣的形式開展科普教育活動。利用典型的地學標本、模型和先進的地學儀器設備如全球定位系統、羅盤儀等野外工作手段掌握知識。此外，教學實踐環節可圍繞陜西省主要的地質災害開展，組織學生到現場進行調研，重點調查人類工程活動帶來的環境地質問題，如區域土壤重金屬污染，地面水質污染，大量抽取地下水引起區域大面積地表沉降等。

2.2 提高地學3S技術在環境監測與治理的應用endprint

鑒于目前區域環境污染物遷移和轉化過程呈現高度的非線性，其中包括許多物理、化學和生物過程，加之人類活動的干擾，從微觀和宏觀角度去進行綜合觀測分析是十分必要的。運用GIS和RS監測系統分析區域人類與環境相互作用及其預警評估，這是現代環境監測的發展新趨勢。國內已經將“3S”技術成功地應用在大氣環境污染、水污染，固體廢棄物和土壤等環境以及國土資源調查等領域。如渭河流域水污染信息監測綜合系統建立，即有關渭河流域生態環境資料和數據、水污染信息、地理信息等集合在一起，結合水質預測數學模型、評價模型與GIS，實現對水體水質及其污染狀況、污染濃度擴散等的實時查詢與模擬計算，并對其進行綜合分析，為河流突發性污染事故處理和水環境保護的科學決策提供支持[9-10]。

2.3 加強野外環境監測實踐工作

目前區域環境污染問題是基于生態環境系統中物質循環、能量轉變、信息傳遞過程及其相互關系的動態演變過程。環境野外監測是以野外調查與定位采樣點觀測相結合，以便獲取能夠客觀反映區域環境信息演變過程的樣品或標本，再結合室內理化分析與實驗模擬，運用綜合比較研究法和相關分析研究法，才能從宏觀和微觀相結合的角度揭示環境系統過程與功能的時空分異規律，從而深入理解污染物遷移和轉化過程內在機制以及獲得可靠基礎數據[11]。

3 結語

污染物時空分布和種類復雜，目前環境問題呈全球化或區域化態勢，跨區域污染物監測和治理是目前的必然趨勢。從目前污染狀況來看，環境污染問題呈現全球化或區域化態勢；污染事件發生來看，與區域突發性自然災害聯系起來，從污染物組成來看，污染物化學組成越來越復雜。從污染危害來看，表現潛在時間需要建立區域環境監測網機制的必要性。如今，遙感技術在跨流域水污染、大氣污染、生態國土資源勘察和重大污染事件監測中發揮著不可替代作用。拓展地學領域基礎知識；運用地學領域3S技術在環境學應用，加強野外實實習環境監測和地學野外定位觀測，有助于洞悉污染物區域范圍內遷移和轉化過程的重要現代手段。

參考文獻

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[11] 伍曌，陳建平.“3S”技術在環境監測中的應用[J].環境保護，2011（19）：49-50.endprint