探析地学领域知识在环境类专业的拓展

谭志海　张平　刘钊

摘 要：随着社会经济发展，环境污染区域化态势备受关注。该文通过实例分析和对比方法，深入地探讨环境类专业与地学领域知识的区别与联系。结果表明：大环境生态系统理念建立和多学科交叉多项手段是解决污染和生态环境问题的必要条件。强化地学领域基础知识，运用地学领域3S技术在环境学应用，加强野外实习环境监测，有助于拓宽环境类专业地学知识，有助于深入了解污染物在环境中迁移和转化内在机理，从而为区域污染物监测和治理提供必要手段。

关键词：3S技术 野外监测 地学知识 环境类

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0218-02

随着人类社会的不断发展，诸如全球变暖、森林草原面积锐减、臭氧层空洞、淡水资源匮乏、土壤沙漠化、森林大火等一系列环境问题出现备受关注[1-5]。据美国《科学进展》杂志2016年3月15日发表的佐治亚理工学院研究人员的一项报告，自2013年以来北京在内的中国东部持续近一个月的空气污染与2012年秋季北极海冰融化有关。报告认为，全球气候变暖很可能让北极海冰继续融化，使得东亚季风冬季风的减弱，使得华北地区亚洲冬季风活动减弱，使得气象条件不利于污染物扩散。此外有些报道雾霾气溶胶与季风气候密切联系[6]。只有把雾霾天气灾害与全球大气环境自然气象条件联系起来，才有助于我们理解雾霾天气产生原因和特征，才能有效提出科学治理雾霾天气根本途径。目前环境污染和生态环境破坏不仅呈全球化趋势，而且形成机制越来越为复杂。防止污染和治理生态环境问题，不能仅仅局限于环境科学领域研究，建立在大环境观念下的多学科交叉多项手段，特别是地学领域的基础知识拓展是十分必要的。

1 拓展环境类专业地学知识的必要性

1.1 污染物迁移和转化的全球化

最近含有新型矿物或岩石的人为沉积物反映新物质或污染物全球范围内快速传播，包括元素铝，混凝土，多种塑料，化石燃料燃烧后所释放的黑碳、无机灰粒和球状含碳颗粒物。这些物质自1950年以来几乎在全球范围内呈同步增加态势。人为沉积物通量逐步增强，包括因砍伐森林和道路建设所引发的土壤侵蚀。自20世纪50年代以来诸如高浓度的聚芳碳氢化合物、多氯联苯和农药残留，还有含有207/206Pb比率汽油等地球化学特征物质开始增加。自1900年至今全球平均气温增加0.6～0.9 ℃，特别近50年以来，其增温速率超过了14000年以来里气温变化，同时自1900年以来格陵兰岛冰芯氧同位素d18O适度增加，全球海平面从1993年至2010年期间以（3.2±0.4）mm/年速率增加，而且超过全新世晚期以来增长速率。1500年以来物种灭绝率大大加速，特别是19世纪以后尤为突出。此外，从地质角度世界范围内的前所未有的世界物种入侵和有关农业和渔业变化，生态系统物种组合已经被改变[7]。在此全球生态环境变化背景下，只有树立全球环境观念，才能有效理解目前环境污染和生态环境破环的症结和机制所在，才能有助于生态环境各种变化进行动态监测和评价，以便寻找到有效综合治理方法。

1.2 3S技术在污染监测和治理作用

3S技术是遥感技术（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geographical Information System，GIS）和全球定位系统（Global positioning system，GPS）的统称，它是空间技术、通用技术相结合的多学科高度集成对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代化信息技术[8]。污染物时空分布和种类复杂，目前环境问题呈全球化或区域化态势，跨区域污染物监测和治理是目前的必然趋势。从目前污染状况来看，环境污染问题呈现全球化或区域化态势；污染事件发生来看，与区域突发性自然灾害联系起来，从污染物组成来看，污染物化学组成越来越复杂。而地学野外定位观测和3S技术应用，是有助于洞悉污染物区域范围内迁移和转化过程的重要现代手段。目前遥感技术在跨流域水污染、大气污染、生态环境重大污染事件监测中发挥着不可替代作用。2005年11月13日中石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸事故。據估算，事故产生的约100t苯类污染物通过排污口进入松花江水体，并顺流下泻，汇入黑龙江。事故污染对流域内的水生态环境和居民饮用水造成了很大的影响，而且沿黑龙江流入俄罗斯境内，引起了跨国环境污染问题，国际社会给予了空前的关注，这个典型跨地区污染重大事件污染治理和环境公共安全事件对于建立一个高效突发性环境污染事件应急响应系统提出了挑战。利用现代网络大数据系统，借助3S技术研究，对提高应急指挥性建设、有效性、准确性和科学性等决策水平具有极大实用性，尤其在检测和治理方面具有重大现实意义。

2 如何拓展环境类专业地学知识

2.1 拓展地学领域基础知识

从全球各学科的边缘化、交叉性日益突出的变化趋势来看，将环境科学专业与地学有机地融合在一起，将更加凸显环境科学的“大环境”特征，也更能符合目前全球环境的研究趋势。地学知识要在环境专业得到拓展，首先课程设置上安排地学基础相关课程，包括以地学基础为主（自然地理学、普通地质学和地球化学）课程和以遥感应用技术课程。这些课程的开设，增强了本专业学生对地球科学及环境变化的需要，有助于学生深入理解对区域污染在自然环境中的迁移和转化过程，以便为区域环境治理提供交叉学科优势。其次，搭建拓展平台，通过听学术报告、采取多种多样的形式开展科普教育活动。利用典型的地学标本、模型和先进的地学仪器设备如全球定位系统、罗盘仪等野外工作手段掌握知识。此外，教学实践环节可围绕陕西省主要的地质灾害开展，组织学生到现场进行调研，重点调查人类工程活动带来的环境地质问题，如区域土壤重金属污染，地面水质污染，大量抽取地下水引起区域大面积地表沉降等。

2.2 提高地学3S技术在环境监测与治理的应用endprint

鉴于目前区域环境污染物迁移和转化过程呈现高度的非线性，其中包括许多物理、化学和生物过程，加之人类活动的干扰，从微观和宏观角度去进行综合观测分析是十分必要的。运用GIS和RS监测系统分析区域人类与环境相互作用及其预警评估，这是现代环境监测的发展新趋势。国内已经将“3S”技术成功地应用在大气环境污染、水污染，固体废弃物和土壤等环境以及国土资源调查等领域。如渭河流域水污染信息监测综合系统建立，即有关渭河流域生态环境资料和数据、水污染信息、地理信息等集合在一起，结合水质预测数学模型、评价模型与GIS，实现对水体水质及其污染状况、污染浓度扩散等的实时查询与模拟计算，并对其进行综合分析，为河流突发性污染事故处理和水环境保护的科学决策提供支持[9-10]。

2.3 加强野外环境监测实践工作

目前区域环境污染问题是基于生态环境系统中物质循环、能量转变、信息传递过程及其相互关系的动态演变过程。环境野外监测是以野外调查与定位采样点观测相结合，以便获取能够客观反映区域环境信息演变过程的样品或标本，再结合室内理化分析与实验模拟，运用综合比较研究法和相关分析研究法，才能从宏观和微观相结合的角度揭示环境系统过程与功能的时空分异规律，从而深入理解污染物迁移和转化过程内在机制以及获得可靠基础数据[11]。

3 结语

污染物时空分布和种类复杂，目前环境问题呈全球化或区域化态势，跨区域污染物监测和治理是目前的必然趋势。从目前污染状况来看，环境污染问题呈现全球化或区域化态势；污染事件发生来看，与区域突发性自然灾害联系起来，从污染物组成来看，污染物化学组成越来越复杂。从污染危害来看，表现潜在时间需要建立区域环境监测网机制的必要性。如今，遥感技术在跨流域水污染、大气污染、生态国土资源勘察和重大污染事件监测中发挥着不可替代作用。拓展地学领域基础知识；运用地学领域3S技术在环境学应用，加强野外实实习环境监测和地学野外定位观测，有助于洞悉污染物区域范围内迁移和转化过程的重要现代手段。

参考文献

[1] 联合国社会发展研究所，全球化背景的社会问题[M].北京：北京大学出版社，1997：108.

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[3] 张志强，孙成权，国际全球变化研究十年新进展[J].科学通报，1999，44（5）：464-477.

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[9] 尹刚.基于“3S”技术河流水污染监测信息系统构建[J].装备环境工程，2009，6（4）：89-91.

[10] 汪竹青“3S”技术在环境监测中的应用[J].机械管理开发，2005，85（4）：82-84.

[11] 伍曌，陈建平.“3S”技术在环境监测中的应用[J].环境保护，2011（19）：49-50.endprint