黄土高原的环境治理

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新中国成立后，对黄土高原的水土流失采取了一系列综合治理措施。 1、植被分布的非地带性

黄土高原植被分布的地带性规律是毋庸置疑的，自南向北，自然植被呈森林向草原过渡的总体趋势。不同土质、地形部位和坡向的地块，土壤水分状况存在一定差异，适合不同植被群落的生长。但黄土高原的植被分布也存在以下非地带性特征，其植被分布的总体特征应为植被的地带性分布与非地带性分布两者的自然组合。

2、土质非地带性

在《黄土高原森林分布与黄土厚度的关系》一文中对此已进行了较详细的论述。现将主要观点简述如下：1）黄土颗粒组成细，孔隙度高，孔隙以细孔隙为主。在降水不丰沛的半湿润、半干旱区，降水入渗浅，地面蒸发耗水多。厚层黄土坡地土壤水分条件相对干旱，自然植被为草原。2）裂隙发育的岩层，孔隙度低，孔隙以大孔隙为主，降水入渗深，地面蒸发耗水少。在降水不丰沛的半干旱、半湿润区，裂隙发育的岩质坡地，土壤水分条件较湿润，自然植被为森林。3）薄层黄土坡地，由于下伏不透水岩层埋藏浅，地下水位较高，树木往往可以通过发达的根系吸取地下水，自然植被也为森林。

3、微地貌非地带性

黄土高原沟壑密集，地形切割深。由于地表径流和土壤重力自由水向下运移，塬面、墚、峁等正地形部位，土壤含水量较低，地下水埋藏深；沟谷及沟坡中下部等负地形部位，土壤含水量较高，地下水埋藏浅。在半干旱、半湿润的气候条件下，沟谷及沟坡中下部的土壤水分条件往往适合树木的生长，自然植被为森林，墚峁、塬面及沟坡中上部的土壤水分条件往往适合草灌的生长，自然植被为草原。沟坡森林植被的分布高度，自南向北呈降低的趋势。

4、坡向非地带性

阳坡坡地的地面蒸发耗水大于阴坡，同一区域阳坡的土壤水分条件往往较阴坡干旱。因此，阳坡的植被群落往往较阴坡更耐干旱。沟坡的森林分布上限，阴坡高于阳坡。

5、黄土高原土壤水分的可持续利用

黄土高原50年来的人工林草建设，没有遵循土壤水分地可持续利用原则，片面追求人工林草的高生长量、高经济效益，结果多以失败告终。如20世纪50-70年代的“山顶戴帽子”，在墚峁顶上造林，树木初期生长尚好，但5至10年后多为小老头树或者死亡。20世纪80年代初期，飞播沙打旺，人工种植红豆草，沙打旺、红豆草3年内长势喜人，5年后逐渐衰亡。中科院水土保持研究所等单位对人工林草地的土壤水分进行了深入的研究，发现人工林草地出现了明显的土壤干层，土壤干化现象严重。洛川塬20世纪80年代中期以来大面积发展的苹果园，也已普遍出现土壤干层。

自然修复恢复的植被，最适应当地的自然环境，形成的群落最为稳定。吴旗县的封禁实践和中科院水土保持研究所的定位观测表明，完全可以依靠自然修复恢复黄土高原的植被，时间也无须很长，3至5年就可以形成较好的植被覆盖。 处黄土高原的吴起县，是1935年中央红军经二万五千里长征与陕北红军胜利会师的地方。记者初次来到这里采访时，只在个别流域看到少许绿色，多数山山峁峁因开垦种粮而满眼土黄。

在退耕还林过程中，吴起县特别注重把生态效益与经济效益、改善生态环境与发展地方经济紧密结合起来，大力推动舍饲养羊和林果业、草畜业、棚栽业、农副产品加工业和劳务输出等农村后续产业的发展，使农民收入稳步提高。2008年全县农民人均纯收入达到3658元，较1997年的887元净增2771元。

1999年来，国家退耕还林政策扶持下，吴起县计完成造林种草面积240多万亩，林草覆盖率由1997年的19．2%提高到62．9%，成为全国退耕还林启动最早、面积最大、成效最好、群众得到实惠最多的县。在最新的EOS卫星遥感上，一片浓绿的颜色清晰地勾勒出了吴起的地貌轮廓。 经过30多年的建设，位于黄土高原的安塞水土保持综合试验站已成为世界上最大的水保试验站。

安塞水土保持综合试验站位于陕西省延安市的安塞县，始建于1973年，是科技部国家重点野外台站、中国科学院生态系统研究网点重点站。

这个试验站已建成山地、川地试验场，其中包括农田水分平衡试验场、养分循环试验场、土壤侵蚀试验场等160个小区以及先进的山地自动气象站和农林旱地微气候观测站，占地75万平方米，成为世界上面积和规模最大的水土保持试验站。

安塞水土保持综合试验站，重点研究领域是水土流失规律及其对生态环境的影响、黄土丘陵区生态环境特征及演变规律、水土保持型生态农业系统结构功能及调控原理、流域健康诊断与管理理论及方法等多个方面。同时它还肩负研究合理开发和利用农业资源、改善生态环境、恢复和重建退化生态系统、为黄土高原水土保持与生态环境建设提供科学依据和途径等任务。

这个试验站利用身处黄土高原的特有条件，30多年来先后承担了国家和陕西省关于黄土高原水土流失综合治理与农业发展的科技攻关课题和中国科学院重大研究项目31项，获得国家科技进步一等奖、二等奖以及中国科学院和陕西省的各类奖项18项。这里还吸引了来自俄罗斯、日本、美国、澳大利亚等多个国家的同行开展合作研究。 小流域综合治理（以上措施之综合，外加农业技术和生物技术。农业技术：节水技术和提高单产量的技术。重点在保持水土）。黄土高原发生了可喜的变化。加大“三北”防护林的建设，加大植被的覆盖面积和覆盖率，改善天然草场的植被，压缩农业用地。尤其对于这个土质比较疏松的黄土高原来说，森林覆盖率一定要高于全国的平均水平22%，只有这样才能比较有效的防止水土流失。

黄土高原水土流失严重的面积约27万平方公里，有11万平方公里特严重面积。大部分地区的侵蚀模数在4000吨/平方公里，最严重的地区达3.57万吨/平方公里。从地球上来看，黄土主要分布于中亚到我国的西北、华北和东北一带，世界上最大的黄土高原就是位于黄河上中游地区的黄土高原。它的范围大致是北起阴山，南至秦岭，西抵日月山，东到太行山，横跨青海、宁夏、甘肃、陕西、山西、河南6省，面积64万平方公里。黄土覆盖厚度一般在100米以下，而以陇东、陕北、晋西黄土层最厚，六盘山以东到吕梁山西侧，黄土厚度在100米～200米之间，最厚在兰州，达300米以上。黄土分布的面积和厚度，都居世界之冠。

土壤盐渍化现状及其变化

国家重点基础研究发展计划和重大科学研究计划

2015年度项目申报指南

重要支持方向

农业科学领域

1.光合作用分子机制与作物高光效品种选育

针对提高作物光合作用效率的需求，以主要粮食作物与禾本科C4植物为材料，着重研究光合作用体系高效利用光能的分子机理、光合产物分配与运输的调控机理、C3与C4植物碳代谢与光呼吸的调节机理、C4植物特殊解剖结构形成的分子基础，获得光能利用效率显著提高的主要粮食作物新材料新品系,为农作物高光效遗传改良及育种实践提供理论指导和技术方法。

2.重要经济作物油菜或薯类的遗传改良

以油菜或薯类(马铃薯和甘薯)为材料，开展重要经济作物高产优质性状的培育研究。研究影响油菜高油分性状的关键基因及其调控网络、光合产物与油分积累的关系、环境和生育期对油分积累的影响，为油菜高油分育种与生产提供理论指导；研究马铃薯和甘薯高产、抗病、抗旱等性状相关的关键基因，阐明块茎和块根发育、淀粉合成与积累的调控机制，为马铃薯和甘薯高产优质多抗品种的设计育种提供科学指导。

3．重要农业动物扩繁与健康养殖研究

针对家畜良种扩繁和健康养殖的需求，从绵羊和山羊的不同品种资源、生理及遗传调控等途径入手，系统研究其生殖生物学特性，提出提高绵羊和山羊繁殖力的理论和措施；针对危害家畜生产的寄生虫疾病，研究其发病机制和传播途径，并提出有效的防控措施。

4．高产作物群体结构与气候、土壤等生态因子的匹配原理与调控机制

针对作物高产群体结构的形成和资源高效利用，重点研究：作物群体结构与功能和气候、土壤等生态因子的匹配原理与调控机制；高产高效作物生产体系地上群体与地下根系、根际微生物及土壤养分水分条件的互作机制与调控途径；高产农田土壤微生物区系的特征和演变规律；研究我国粮食主产区未来大面积高产高效的限制因子，为提升我国农田生产力提出可行措施和政策建议。

5．新型农业微生物制剂的基础研究

针对农业微生物制剂品种优化、换代升级的需求，开展农业微生物群体感应的基础研究，阐明新型微生物通讯系统的信号构成及传导途径，设计高效微生物制剂；进一步阐明微生物生防制剂合成与生态调控机制。为设计高效、速效、持效和多功能微生物制剂提供科学依据。

6．重要造林树种或竹子速生优质抗逆品系培育的生物学基础（C类）

针对主要造林树种或竹子，重点其研究生长周期调控及速生性状的遗传基础，以及适应和抵抗不良环境的分子机制；研究造林树种优良性状的固定及超级品系的品种化繁育途径，建立规模化繁育的方法和技术。

7．家禽或重要水产品种的可持续养殖研究（C类）

针对集约化的家禽和水产养殖可持续发展的需求，系统研究家禽氮磷吸收与沉积的调控原理，提出饲料氮磷高效利用的有效途径，建立家禽养殖高效、节粮和清洁生产的新模式；以1-2种重要的水产品种为对象，综合研究在可控水体内养殖的营养需求、病害防治、环境效应和产品安全等关键方面的生物学问题，提出相关品种养殖的标准化模式，为进一步拓展自然水体的可持续养殖提供基础。

8.人工草地功能调控研究（C类）

针对发展优质高效人工草地、提高我国草地畜牧业综合生产力的需求，重点研究人工草地的地带性分布格局和空间配置设计、人工草地生产力形成机理与调控途径、牧草生产与家畜饲养的关联系统集成与生产带耦合，为国家制定人工草地发展战略提供重要科学依据。

能源科学领域

1.低渗透与致密油气开发渗流理论和提高采收率新方法

针对低渗透与致密油气高效开发和提高采收率的重大需求，研究低渗基质-裂缝系统等复杂储层精细表征和预测新方法，发展非线性渗流理论，建立低渗透与致密油气藏高效开发的理论基础，研究提高低渗透与致密油气藏采收率新方法，发展提高采收率的新技术。

2.电压源型高压多端直流输电设备和系统

针对电压源型高压多端直流输电，研究系统的数学模型、仿真方法和控制规律；研究高压直流变换器新型拓扑结构，多变换器相互作用机理及与系统间的相互影响规律；研究不同拓扑结构高压直流断路器中短路电流的限制与开断机理。

3.新型高性能二次电池研究

重点支持金属锂等轻元素化合物的多电子反应体系理论和新型、高效电池储能研究，重点突破涉及离子传导膜材料和高效、安全的电解质材料、高性能催化材料的可控制备以及纳米碳结构电极材料，构建新型高容量二次电池新体系，为实现新型电池安全和工业化应用提供科学支撑。

4.海洋深水油气安全高效钻完井工程理论及方法

针对南海深水安全高效钻完井重大工程问题，研究海洋深水钻井地质灾害机理和预测模型，海底井口-隔水管-平台-海洋环境复杂载荷耦合动力学及安全控制原理，低温高压条件下井壁稳定和井筒压力控制机理等，建立完善海洋深水安全高效钻完井工程理论并发展相关先进方法。

5.规模储能和储热过程的基础研究（C类）

针对压缩气体储能，研究超临界气体的流动传热特性和过程耦合的能量传递与损失特性，研究高负荷压缩机和膨胀机内部流场结构，以及系统调试和优化算法；针对高效储热材料、单元及系统，研究储热材料性能的对流与流固耦合传热机理，解决中高温储热材料高效储、释热特性及多尺度多相传热机理。

6.典型过程工业优化和节能（C类）

以典型过程工业为研究对象，实现基于模拟的过程优化设计、调控、放大与强化，研究过程耦合，实现能量多级利用，提高能源利用效率并降低环境影响；针对过程工业节能中的无机膜高效分离技术，着重研究材料微结构控制方法、成膜机制和膜分离机理，建立高效膜材料和大型膜组件设计和集成的理论基础。

7.能源动力系统高效清洁利用的科学问题研究

围绕燃煤发电系统的能量转换效率，研究能源动力系统提高能效新理论与新方法；研究在过程设备、系统流程、热力循环等不同层面高效利用的新思路；研究高参数发电系统中高效热功转换的关键科学问题和高参数发电系统中燃料的高效燃烧及污染物控制机理；研究太阳能等可再生能源与化石能源互补发电的新方法。

8.我国西部生态脆弱区煤炭科学规模开发与水资源保护（C类）

围绕大规模煤炭开采对我国西部干旱-半干旱地区的生态环境，特别是水资源的重大影响，研究煤炭大规模机械化开采方式下，煤岩层结构与地应力场及地下水系统的动态变化规律和耦合关系，建立我国西部煤炭科学规模开采的新理论。

信息科学领域

1. 网络通信与计算的协同理论与方法

面对移动互联网、信息-物理融合系统（Cyber-Physical System）和大数据的应用及通信瓶颈的矛盾，研究通信能力与计算能力的协同机制、物理与认知的融合理论、异构组网和路由算法，研究适应业务时空分布多样性和基于虚拟化的多种资源按需调控方法，提出计算通信协作模型及可获得的网络增益上限，并完成实验验证。

2. 高级人机交互的计算理论及实验研究

研究脑机的计算与交互，包括视觉、听觉、触觉等感知的计算与交互、情感的计算与交互、动作计算与交互、人体参数的测量与认知，研究有关的理论模型、传感器件、传输方法、数据处理算法并开展实验验证。

3. 图像与视频数据的高效表示与处理

面向网络图像与视频数据的存储、管理与处理，研究基于人类视觉机理的视觉计算模型；探索网络环境下大规模图像与视频数据高效的表示、编码、传输、分析、理解、处030600.net理的新理论和新方法。面向一个重要应用领域，研究现实场境和虚拟景观混合呈现的理论、方法与高效算法。

4. 具有重要应用前景的原创性新型信息器件研究

开展纳米分辨力快速光学成像器件与技术研究，研究突破衍射极限、近场矢量光束调控、快速信号转换与探测、动态信息获取与表征等科学问题；研究可延展柔性无机电子器件的设计理论、转印实现及界面机理；开展新型存储器件和雪崩光电二极管（APD）单光子探测器件研究，研究忆阻器件的物理机制、新材料体系与器件结构，研究提高光存储密度和寿命的新机制。

5. 新型生化微传感器系统研究

针对持久性有机污染物和某些重金属痕量污染物检测重大需求，研究新型生化微传感器集成自治系统，主要研究难降解生化污染物的新型敏感机理、痕量生化物质富集机理与预处理方法、低维纳米催化反应机理与方法、敏感材料自更新机理与方法和多传感单元集成自治等科学问题，实现对痕量生化污染物的快速、在线、自动监测。

6. 基于开源代码的软件开发的原理与方法（C）

围绕发展软件服务业的国家需求，研究基于开源代码的软件开发的原理与方法；探索基于群体智慧的软件开发与维护的模型与方法；分析开源社区形成和发展的规律；探讨基于开源代码的软件安全缺陷的发现与修复的机理；研究基于开源代码的软件运行状态的感知机制及保证服务质量的方法；构建基于开源代码的软件开发及运行的实验平台。

7. 城市大数据的计算理论和方法 （C类）

面向公共安全领域以及智能城市的实际需求，研究空间信息数据、社会网络数据等的协同表示，研究面向信息空间、物理世界和人类社会三元空间的协同感知与群智认知理论，提出视觉计算模型，建立深度计算模型，研究三元空间虚拟交互与智能控制新的模式，适应社会管理、智能城市和工业化生产等方面应用需求。

8. 深空环境下的信息传输理论 （C类）

面向未来深空通信和探测的需求，研究深空网络编码理论，探索星际尺度时空强约束条件下信息传输能力的动态边界，研究空间多维稀疏资源的联合优化利用，提出星际通信技术体制与体系结构，分析关键问题，建立实验模型。

资源环境科学领域

1．中国特提斯域若干典型区（带）复合成矿系统及其深部驱动机制

选择我国特提斯构造-成矿域内若干典型区（带），重点研究复合成矿系统的形成演化规律，及其对国家急需金属矿产成矿的控制，研究若干代表性的复合成矿系统演化过程与金属超常富集机制，研究复合成矿系统形成的构造叠加与转换过程，探索可能的深部驱动机制，从理论上提高对国家急需矿种、特别是其大型-超大型矿床找矿勘查的预见性和目的性。

2．山地水土要素时空耦合过程、效应及其调控

研究我国典型山地水土要素时空耦合过程及其资源与生态效应，分析多尺度水土资源时空匹配的承载能力阈值；阐明山区生产、生活、生态可持续性国土空间开发格局、强度与调控原理；评估变化环境下水土作用失衡的山地脆弱性与区域灾害风险，阐释我国山区人地系统协调发展机制。

3．热带气旋精细化测报理论和技术与灾害风险评估研究

开展登陆热带气旋精细化结构的野外观测试验，研究登陆热带气旋精细化结构的多源资料分析理论和方法，探讨环境场对登陆热带气旋内中尺度系统发生发展及演变的影响，研究登陆热带气旋风雨分布的高分辨率数值预报关键技术，开展登陆热带气旋灾害影响预评估、影响评估和风险管理研究。

4．人类活动对海湾生态环境的影响

研究高强度人类活动影响下海湾生态环境的演变过程与机理、对海湾生态系统结构与服务功能的影响，探讨海湾生态环境修复的科学依据及实行生态补偿机制的可行性，为生态系统水平的海湾综合管理提供科学依据。

5．中国北方砂岩型铀矿的形成机理与潜力评价

厘定中国北方砂岩型铀矿成铀盆地的区域构造与动力学背景；充分利用各行业深部钻孔资料，研究不同类型成铀盆地构造和沉积相系、赋矿砂体形成的古沉积和古气候环境；研究盆地内铀的富集区，对比含矿地质体与不含矿地质体的差异，恢复含矿流体源、运、储的形成演化过程；建立砂岩型铀矿的成矿模型与找矿模型，预测找矿勘查区及新矿产地，评价中国北方砂岩型铀矿的资源潜力。

6．新型持久性有机污染物（POPs）的区域特征、健康风险与控制（C类）

通过区域尺度POPs远距离迁移与归宿研究，认识新型POPs的运移与演变规律；鉴定和识别对我国和全球环境具有潜在影响的污染物，推动我国POPs国际公约的超前研究；探讨新型POPs的分子毒理效应与健康影响机制，科学评估我国POPs暴露水平与风险；研究主要工业生产过程中POPs的生成与释放机理，发展并提出防控对策与技术。

7．延伸期天气预报理论与方法研究（C类）

研发适用于我国延伸期天气预报统计模式，建立先进的延伸期动力统计预报系统，分析影响我国降水季节内振荡的物理过程，研究厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）、季节内振荡和天气尺度运动的多尺度相互作用，分析触发热带麦登-朱利安震荡（MJO）对流活动的关键前期信号及可预报性，研究热带-中高纬相互作用过程及海-气、陆-气相互作用对季节内振荡的影响。

8．近海环境变化对海洋生物的影响及其资源效应（C类）

研究近海环境变化压力下我国重要渔业资源早期生活史生境的变迁特征、对补充过程的影响与机制、渔业种群对这些变化的适应性响应，为保护、修复渔业种群早期生活史关键栖息地提供科学依据。

健康科学领域

1. 环境因素引发呼吸道损伤的病理生理学机理与干预研究

研究大气细颗粒（含PM2.5）等环境因素引发呼吸道损伤的病理生理学机理，通过细胞、动物模型、患者表型与基因组变化的整合分析，系统解析其分子机制，遴选作为候选药物靶点的重要调控分子，为干预新策略提供依据。

2. 精神活性物质成瘾记忆的形成和消除

开展精神活性物质成瘾记忆相关神经元和神经环路研究，揭示成瘾记忆形成、保持、提取和强化的分子基础与信号通路，研究针对成瘾记忆的药物新靶点和前体化合物，探索选择性消除成瘾记忆的策略和手段，提高干预复吸的有效率。

3. 代谢综合征的分子营养学机理研究

研究营养、代谢稳态失衡与代谢综合征发生发展的关系，揭示特定营养、基因与代谢通路改变促发代谢稳态失调的机理，阐明营养感应与细胞应激调控网络在代谢稳态异常中的作用，提出代谢综合征的早期防治措施。

4. 老年骨骼相关疾病的发病机制及诊疗的基础研究（C类）

结合临床与流行病学的工作基础，研究骨质疏松、退行性骨关节病等老年骨骼相关疾病的发病机理，阐明骨骼发育、衰老和稳态保持的分子机制，为预防与诊疗老年骨骼相关疾病的新策略奠定理论基础。

5.炎-癌生物信号在肿瘤发生发展和肿瘤治疗中作用的研究

围绕炎-癌相互作用信号的研究，阐明肿瘤细胞死亡的方式对天然免疫细胞抑癌或促癌作用的影响，探讨免疫炎症细胞抗癌机能重塑的方法和机制；研究炎症反应与药物敏感性、抗药性产生的关系，为肿瘤治疗提供新的思路。

6.恶性肿瘤癌前病变和侵袭的早期分子事件研究

以1至2种恶性肿瘤为对象，研究癌前病变和肿瘤侵袭前期的早期分子事件，发现肿瘤诊疗新标志物，提出阻遏癌前病变和肿瘤侵袭的有效手段，提高肿瘤诊疗水平。

7.免疫细胞亚群在慢性炎症疾病中的调节与致病机理以及靶向治疗的基础研究（C类）

结合免疫细胞亚群产生与维持的工作基础，研究细胞亚群（如T细胞、B细胞或树突状细胞亚群）对炎症与免疫疾病的调节作用以及致病机理，提出靶向治疗的新思路新策略。

8. 器官移植免疫耐受研究（C类）

以1种重要脏器的移植为对象，研究免疫耐受发生的细胞分子机制，寻找免疫耐受标志物，探索器官移植免疫耐受诱导的新方案，降低植后器官的慢性免疫排斥、患者的机会感染或肿瘤发生，提高长期生存率。

中医理论专题

1. 基于临床的气血相关理论研究

基于脏象，研究气为血帅、血为气母的理论基础，阐明气虚血瘀、气滞血瘀、气不摄血的形成过程和机理，揭示临床有效病证气血论治的疗效机理。

2. 基于临床的灸法作用机理研究

以灸法临床疗效确切的病证为载体，系统揭示灸材、灸法作用的特点和生物学基础，阐明影响灸效的关键影响因素，比较研究艾灸与针刺作用的异同。

利用现代成像技术等手段，探索经络研究新方法，为研究中医经络的科学内涵奠定基础。

重要传染病基础研究专题

1.重要病原细菌关键生物学特性的进化机制

以肠杆菌科、分枝杆菌属和不动杆菌属等重要病原菌为研究对象，研究其关键生物特性，如致病性、自然生存与传播性、耐药性等的进化机制，为这些病原菌所致疾病的防治奠定基础。

2.慢性丙型病毒性肝炎免疫逃逸与免疫病理

研究丙型肝炎病毒（HCV）中国主要流行株感染、复制等病毒学特征和宿主细胞调控规律，阐述HCV不同流行毒株应答抗病毒治疗的异同性；分析自限性感染和持续性感染的免疫反应特征，阐述天然免疫识别与应答的信号机制，HCV建立持续性感染的免疫逃逸规律，以及丙型肝炎病理进展和糖脂代谢紊乱等主要肝外疾病机制，为针对HCV中国主要流行株的抗病毒药物、疫苗研制奠定理论基础。

材料科学领域

1.高储能密度无机电介质材料的关键问题

针对国家重大工程用能量存储器件对无机电介质材料及电容器的需求，研究电介质材料组分、微纳结构、异质界面对电极化、电荷存储及转移的影响规律，研究超高储能密度电容器电介质材料在高场下的介电性能变化及调控原理，探索提高电介质能量密度和容量的新机制，研究大容量超高储能密度电容器的制备科学、集成技术和服役特性。

2.高性能橡胶材料研究

围绕汽车轮胎用橡胶材料的高性能化，以小型汽车为重点，研究其分子设计和可控合成，以及其链结构、聚集态结构、橡胶复合体系的多层次多尺度结构对材料性能的影响规律，提高轮胎耐磨性，降低磨耗和微粒排放，改善滚动阻力、抗湿滑等服役性能。

3.高速重载轨道交通轮轨系统金属材料研究

研究高速、重载轨道交通在运营环境下轮轨系统轮辋金属材料约束致脆、高应变、疲劳伤损、动态衰退等导致安全性恶化和影响寿命周期的科学问题，发展新一代轮轨材料原型，建立轮轨金属材料服役评价体系。

4.新型功能材料显微组织和性能的原子尺度观测与表征（C类）

发展具有亚埃分辨的成像、皮米精度的位移测量、原子的元素分辨等先进表征手段，研究新型多铁材料的极化微区、畴和畴壁、晶界和相界等显微组织的晶体学特性、原子构型、电子结构、磁结构等特性和它们之间的耦合及在外场作用下的演变，阐明其与材料性能的关系。

5.高效率、低成本有机高分子发光材料研究

针对大尺寸、柔性和低成本加工为特征的有机显示器件，研究面向溶液加工工艺的蓝光、绿光、红光材料等高效率有机高分子发光材料和相关匹配材料的分子设计、能级调控与可控制备，探索新一代低成本有机发光材料的新理论和新结构，提出低成本全印刷显示屏和高性能柔性显示屏制作的新工艺与新途径。

6.严酷环境条件下混凝土材料与结构性能研究

研究在海洋与西部严酷环境下混凝土材料与结构的性能退化机理，长寿命混凝土材料微结构形成规律与性能优化，为重大基础工程安全服役与耐久性设计提供科学基础。

7.轻质热防护材料结构与性能演变规律（C类）

针对未来新型飞行器的发展需求，研究可重复使用轻质热防护材料设计及实现方法，揭示材料微观结构与性能关系，阐明服役过程中材料的演变规律，建立轻质热防护材料可重复使用的性能评价体系。

8.面向应用的高性能水处理膜设计与制备（C类）

以海水淡化等水处理膜高性能化和批量制备均匀化为研究目标，研究树脂分子结构和聚集态结构对纳米级孔的形成及调控机制，膜的缺陷形成及其控制原理，膜的批量制备均匀性和服役稳定性的影响规律，为全面提升我国水处理膜水平奠定科学基础。

制造与工程科学领域

人为驱动因素

一、土壤盐渍化现状（一）土壤盐渍化现状

松嫩平原是世界三大苏打盐碱土集中分布区之一，也是我国盐碱化最严重和对农业影响最大的地区之一。全区现有盐碱地124.8938×104hm2，占土地面积的6.82%，盐碱地主要分布在低平原闭流洼地中，有97.9620×104hm2，占盐碱地面积的78.4%。低平原南部土壤盐渍化常与沙化在地理上交错分布，在高平原的低洼地带和山前倾斜平原前缘也有少量盐碱地分布，其中轻度盐渍化面积为36.9684×104hm2，中度盐渍化面积为43.9599×104hm2，重度盐渍化面积为43.9655×104hm2，各自所占比例见图8—1。土壤盐渍化的总体分布规律是由周边高平原、倾斜平原及松辽分水岭向低平原的长岭、乾安、大安、安达、肇州、镇赉等低洼地带，盐碱地面积逐渐增大。随着潜水埋藏深变浅、径流变缓，土壤盐渍化由非盐渍化→轻度盐渍化→中度盐渍化→重度盐渍化，盐渍土类型由苏打型→苏打硫酸型→硫酸苏打型或氯化物苏打型→硫酸型或氯化物型，其中苏达型盐碱地分布最广。

图8—1 不同程度盐渍化土壤构成

盐碱地主要分布在嫩江以南的大安、乾安、通榆、长岭、镇赉、前郭尔罗斯等县市和嫩江以北的达、大庆、杜尔伯特等县市。这些市县盐碱地分布比较集中，面积均在5×104hm2以上（表8—1）。其中大安市盐碱地分布面积最大，达22.4932×104hm2，占该市土地面积的45.54%；其次是通榆县、镇赉县，盐碱地面积分别为15.0553×104hm2、10.0053×104hm2，分别占该市土地面积的27.06%、18.82%。从盐碱化程度上看，大安市盐渍化程度最重，重度盐碱化面积达10.3959×104hm2，占该市盐碱地总面积的46.22%；其次是乾安县、长岭县和大庆市，重度盐碱化面积化分别为6.6846×104hm2、4.7405×104hm2和3.7115×104hm2，分别占本市盐碱化总面积的92.34%、47.97%、42.7%。

（二）土壤盐渍化特征

松嫩平原盐渍土含盐量大部分大于0.30%，最高达0.69%，多为中度和重度盐渍土，占盐渍土的70%。盐渍土的化学类型以苏打型占绝对优势，土壤中代换性钠和残余碳酸钠含量较高，碱化程度较强，土壤的理化性质较差；其次是氯化物苏打型、硫酸苏打型和硫酸氯化物型，氯化物型和硫酸型分布较少，苏打型盐碱土主要组成了轻、中度盐渍土，其他类型盐渍土则主要组成了重度盐渍土。盐渍土的化学类型取决于盐渍化程度，当土壤含盐量小于0.75 g/100 g土时，多形成苏打型盐碱土；当土壤含盐量为0.75～1.5 g/100 g时，多形成氯化物苏打和硫酸苏打等混合类型盐渍土；当土壤含盐量大于1.5 g/100 g土时，多形成硫酸氯化物型、硫酸型和氯化物型盐渍土。

表8—1 主要市县盐碱地分布统计表

松嫩平原盐渍土盐分多累积于土壤表层，土壤盐剖面多呈“T”字形分布，属于积盐型盐渍土，盐分随着深度增加而减少，在地表下30 cm以内含盐量最高，30～50 cm以下迅速下降，1～1.5 m以下趋于稳定。另外，盐渍土随着土壤含盐量的增加，化学类型和各项可溶盐离子也随着变化。阴离子： 随着含盐量增加而增加；当含盐量达到0.4%以上时， 不再增加而开始下降，化学类型变得复杂，变为以硫酸盐型为主。阳离子：Ca2＋、Mg2＋与含盐量的增加变化不大，Na＋则随着含盐量的增加而升高（图8—2）。

图8—2 盐渍化土含盐量与离子含量关系

二、近20年来土壤盐渍化的变化

1950年以前，松嫩平原湖泊遍布，土壤肥沃，盐碱化面积并不大，程度也比较低，多以斑块状散布在低平原上。如今，许多湖泊消失，草地退化，盐碱化面积在不断扩大，土壤盐渍化程度日趋加重，生态环境逐渐恶化，土壤盐渍化已成为影响松嫩平原经济发展的严重阻碍因素之一。据1986年和2001年两期遥感影像解译的土地盐渍化结果显示，在过去的15年里，松嫩平原盐渍化土壤面积共增加了21.7112×104hm2，其中轻度盐渍化土地增加了0.8812×104hm2、中度盐渍化土地增加3.8306×104hm2，重度盐渍化土地增加最快，面积增加了16.9994×104hrm2（图8—3）。主要原因是许多湖泊干枯直接变成了重度盐碱地。从面积扩展的速度看，发展最快的地区是明水县，该县1986年盐碱地仅有0.75 hm2，到2001年发展到2405.23 hm2，其次是富裕县、齐齐哈尔市、龙江县和杜尔伯特蒙古族自治县，盐碱地面积分别增加了679.2%、510.36%、132.95%和120.51%，盐渍化程度发展最快的是大庆市和杜尔伯特蒙古族自治县。

图8—3 盐渍化程度变化图

面积变化坐标为右坐标

三、土壤盐渍化的影响因素

土壤盐渍化的形成是气候、地形地貌、水文地质等因素综合影响的结果，同时人类活动也会影响盐渍化发育的速度与程度。松嫩平原干旱的气候条件、岩石风化物作用于水和碳酸产生的苏打、黏重的母质、封闭或内闭流低洼地造成的排水不畅和地下水埋藏浅而累积盐分，是产生土壤盐渍化的主要因素。

（一）气候与地形地貌

松嫩平原盐渍土主要分布在干旱－半干旱地区，年降水量350～500 mm，年蒸发量1100～1850 mm，蒸发量是降水量的3～4倍。在强烈蒸发作用下低洼处潜水中的盐分不断运积地表，形成土壤盐渍化，特别是春季风沙大，积盐更为强烈，形成春季反盐期；夏季6～9月雨季，土壤中盐分淋滤下移，使潜水的TDS提高，形成脱盐期；脱盐反盐频繁交替进行。地形地貌控制着潜水径流，也决定着土壤中水盐运移。平坦低洼的低平原是地表水与地下水的汇集场所，也是土壤盐渍化发育的场地。另外土壤岩性及结构也影响地下水运动，进而影响土壤盐渍化。

（二）地下水对土壤盐渍化的影响

1.潜水埋深

潜水埋深大小，直接关系到土壤毛细管水能否达至地表使土壤产生盐渍化，也决定土壤盐渍化程度。潜水埋深越浅，土壤越容易发生盐渍化。根据野外调查，潜水埋深大于3.5 m区，土壤不产生盐渍化；潜水埋深2.3～3.5 m 区，土壤多呈轻度盐渍化；潜水埋深1.7～2.3 m区，土壤多呈中度盐渍化；潜水埋深小于1.7 m区，土壤多呈重度盐渍化，且常形成盐渍化与沼泽化随季节交替演变的盐沼洼地。

2.地下水循环条件

在补给区及径流区，因地形坡降较大，地下水径流条件较好，水化学作用以溶滤土壤中盐分为主，土壤一般不产生盐渍化；在排泄区，因地形低洼，地下水位浅藏、径流滞缓，排泄以垂直蒸发为主，土壤易产生盐渍化。

3.潜水的TDS

在潜水埋深小于返盐临界深度的相同条件下，潜水的TDS愈大，土壤盐渍化程度愈重，反之愈轻。当潜水的TDS小于500 mg/L时，土壤不产生盐渍化；潜水的TDS为500～1000 mg/L时，土壤多呈轻、中度盐渍化；潜水的TDS大于1000 mg/L时，土壤多呈重度盐渍化。

（三）人类活动的影响

不合理的人类活动触发并加速了土地盐碱化的形成，土壤次生盐碱化是人类不合理经济活动的结果，在人类活动影响因素中，垦荒耕种和过度放牧是加快土壤盐渍化最重要的原因。

1.垦荒耕种导致耕地次生盐碱化

区内盐碱草原多半为暗碱土，地表有厚7～20 cm 的脱盐（碱）层，适于地下走茎植物的羊草生长，但由于垦荒种植或其他田间作业，把碱土层翻至地表，造成脱盐层的移失，形成了大片光板地，寸草不生。调查显示，全区耕地比1986年扩大了17%，盐渍化土地面积增加了21.04%，同时草原面积减少了24.43%。耕地的扩大，毁草开荒是草地减少造成大片碱斑的直接原因之一，由草地退化变成难以利用的土地占新增未利用土地面积的85.82%。

2.过度放牧导致草地次生盐渍化

草地植被维持着土壤中盐分平衡，随着畜牧业的发展，草畜之间矛盾加剧，可用草地面积越来减少，超载放牧，牛羊啃食嫩草，牲畜反复践踏，加上耙耧车碾，伤害了草根，破坏了地表植被。植被覆盖度的减少增加了土壤表面水分的蒸发，土体中上升水流的数量和速度大大提高，从而增加了土体下层盐分向上层聚集。同时草地生态系统入不敷出，土壤有机质含量大幅度下降，破坏了土壤结构，造成土壤板结，土体下渗水流的数量和速度大大降低，从而导致土壤表层脱盐速率降低，相对地提高了土壤的积盐速率。

3.灌溉导致土壤次生盐渍化

1986年至2001年，区内水田面积增加了47.6382×104hm2，增长了107.3%。引渠灌溉抬升了潜水水位，引起土体和地下水中水溶性盐类随土壤毛细管上升水流向上运行，迅速在土壤表层累积，使原来非盐渍化的土壤发生了盐渍化，或使土壤原有盐渍化程度加重。

4.粗放经营加速盐渍化进程

受经济条件的限制，农业仍沿袭着广种薄收、粗放经营的生产方式。旱浇地大水漫灌、有灌无排、定额偏高、渠道渗漏及粗放耕作等原因造成耕地次生盐渍化。土地重用轻养、重产轻投，这种掠夺式的经营方式，使土壤肥力明显下降，缺乏科学经营方式加快了土地盐渍化的进程。

四、土壤盐渍化的地下水位阈值

土壤盐渍化的地下水位阈值，主要是根据包气带的岩性及其孔隙度发育程度而确定，因此，包气带和孔隙度不同其盐渍化形成的地下水位阈值也就不同。

（一）盐渍化形成的地下水位阈值

不同包气带岩性盐渍化形成的地下水位阈值等于包气带岩性的毛细管水上升高度加上表层植物根系活动深度（0.3～0.5 m）。据调查，包气带岩性为亚砂土分布区，盐渍化形成的地下水位阈值约为3.5 m，亚粘土地区约为3.3 m，亚砂土夹亚粘土地区约为2.8 m，黄土状亚砂土地区约为3.0 m，黄土状亚粘土地区约为3.1 m（表8—2）。

表8—2 产生盐渍化的地下水位阈值

（二）形成不同程度盐碱化的地下水位阈值

据前人资料，在包气带岩性为亚砂土分布的地区，地下水位在2.4～3.5 m 之间形成轻度盐碱化，水位在2·.0～2.4 m之间形成中度盐碱化，水位＜2.0 m的地区则形成重度盐碱化（见表8—3）。地下水位埋深＞3.5 m的地区，不易形成盐渍化。

在亚粘土分布的地区，形成轻度盐渍化的地下水位阈值约在2.2～3.3 m 之间，形成中度盐碱化约为1.7～2.2 m，地下水位＜1.7 m的地区一般形成重度盐碱化。地下水埋深＜1.7 m时常形成盐渍化与沼泽化随季节交替变化的盐沼地。水位埋深＞3.3 m时，则不易形成盐渍化。

表8—3 形成不同程度盐渍化的地下水位阈值

人类活动对地质环境的作用主要集中于地质环境的浅层部分，在此处岩石圈与大气圈、水圈、生物圈相互作用、相互联系最为活跃和紧密。地质环境变化的人为驱动因素主要包括农业活动、地质资源开发、工程建设和城市化。

(一)农业活动

农业是经济社会最基本的物质生产部门，以土地为生产对象，通过对植物、动物和微生物等有机体的生长过程及其所处的环境条件进行人工干预，从而取得经济社会所必需的食物和其他物质资料。农业生产的土地开发、耕作、施用化肥与农药、灌溉等农业活动对农村地区的地质环境产生了深远的影响。与传统农业相比，现代农业的基本特征可概括为:生产过程机械化、增长方式集约化、农业生产专业化等。生产过程机械化，表现为耕地、施肥、除草、灌溉、收获、加工等产前、产中、产后的各环节采用机械化，降低劳动强度，提高劳动效率。增长方式集约化，表现为从传统的粗耕简作转变为精耕细作，增加化肥、农药、灌溉等方面的投入，挖掘增长潜力。农业生产专业化表现为农业生产按照农产品的不同种类、生产过程的不同环节，在地区之间或农业企业之间进行分工协作，向专门化、集中化的方向发展。现代农业的发展提高了人们开发利用土地资源的能力，农业生产对地质环境的干扰程度随之增大，化肥、农药施用强度的不断加大严重威胁着当地地质环境。

农业活动对地质环境的影响主要表现为以下方面:

(1)改变当地自然地貌景观，致使地质环境边界条件发生变化。开荒、土地清理、耕地调整等活动使土地利用结构发生了很大的变化，原来的植被条件、动物栖息地、水文条件遭到破坏，原有的地质环境物质流、能量流均衡过程被打破，需要一定的时间建立起新的均衡过程。据联合国粮农组织统计，1961～2007年全球耕地与多年生作物面积从13.70亿hm2增长到15.54亿hm2，平均每年增长398万hm2;其中可灌溉耕地从1.39亿hm2增长到2.87亿hm2，平均每年增长321万hm2(图1-6)。随着耕地面积的不断增加，森林、草地、湿地面积不断减少，农业活动在地貌景观变化中发挥了重要作用。

图1-6 世界耕地与多年生作物面积变化示意图(1961～2007年)

(2)土壤地质环境退化。包括过度耕作、过度放牧诱发土壤流失，导致土壤营养元素大量流失，土壤肥力下降，并最终导致农作物、牧草产量和树木生产力下降;有机质供给不足导致土壤腐殖质含量不断减少，降低了土地的生产能力;不合理农田灌溉导致土壤盐化、碱化、渍涝等，土壤中盐碱含量或水分含量超过正常耕作土壤水平，作物生长受到伤害。据世界观察研究所估算，美国、俄罗斯、印度、中国4个世界主要粮食生产大国，其农田每年土壤流失量为132亿t，据此推算，全球农田每年土壤流失高达254亿t［23］。

(3)土壤和地下水污染。现代农业集约化生产突出地表现为以化肥和农药的广泛应用为主要内容的农业化学化，为了最大限度地提高农作物单位面积产量，农田化肥施用量持续增加。据美国农业部统计，1961～2007年美国农田尿素施用量从14.2万t增长到572.3万t，增加了40倍;磷酸氢二铵施用量从2.0万t增长到285.5万t，增加了143倍;氯化钾施用量从38.9万t增长到579.1万t，增加了15倍(图1-7)。过量施用化肥，导致部分地区地下水中硝酸盐浓度升高、土壤重金属含量增加，土壤和地下水遭受污染。

图1-7 美国农田典型化肥施用量变化示意图(1961～2007年)

(二)地质资源开发

地质资源开发，包括矿产开采、土壤开发利用、地下水开采、地貌景观开发利用等，是经济社会在经济活动中与地质环境相互作用最强烈的形式之一。以煤炭开采为例，自工业革命以来，经济社会对煤炭资源的需求迅速增大，煤炭开采规模急剧增大。自1750年至2007年，全球累计开采煤炭资源量已达3000亿t左右。从图1-8可以看出，煤炭产量与全球经济发展具有密切联系。1880年以来全球煤炭产量变化可大致划分为5个阶段:1913年以前煤炭产量稳定上升，年均增长率4.24%;1914～1945年煤炭产量波动较大，年均增长率0.49%;1946～1989年煤炭产量稳定增长，年均增长率2.97%;1999～2000年煤炭产量波动下行，年均增长率-0.97%;2001年以来煤炭产量急剧上升，年均增长率5.75%［24］。

图1-8 世界煤炭产量变化示意图(1880～2007年)

矿产开采是从地质环境中将可利用矿物开采出来并运输到矿物加工地点或使用地点的过程。就固态矿产而言，主要的开采方式包括露天开采和地下开采。露天开采有两种基本方法:台阶式开采和条带剥离式开采，前者主要用于开采金属矿床以及其他硬岩矿床，后者主要用于开采煤炭。由于露天矿具有生产规模优势，其在世界固态矿产开采中占主导地位，包括建材在内的固态矿产年开采总量中约80%为露天开采［25］。但是，随着开采深度的增加，地下开采的比重将会上升。为了适应不同的矿床赋存条件、矿石和围岩性质及开采环境，地下矿开拓和开采方法随着开采技术的进步不断演变，逐步形成了以竖井、斜井、平硐和斜坡道为基本方式的开拓方法，以及空场法、充填法、崩落法等采矿方法。

矿产开采不可避免地会扰动地质环境。为了获取所需的矿产，采矿和选矿过程中会产生大量的固体废弃物，包括剥离的覆盖层土壤和岩石、分离的废石和选弃的尾矿。这些固体废弃物不仅挤占大量农用土地，破坏地貌景观和植被，而且易于成为矿山酸性排放水的污染源，它们与矿产选冶加工过程中生成的有毒有害废水、废渣，对当地的土壤、地下水可能造成严重污染。矿山因采空或疏干排水，易于诱发地面沉降、地面塌陷、地裂缝、滑坡和泥石流等地质灾害。

为了满足经济社会日益增长的生活用水和工农业用水需求，地下水开采量随着经济发展而不断上升。据美国地质调查局(USGS)统计，1955～2005年美国地下水用水量总体上呈增加态势(图1-9);2005年美国总用水量为5664亿m3，其中地下水1141亿m3，占总用水量的20.1%;87.2%的家庭用水、54.0%的牲畜用水、37.2%的灌溉用水和29.4%的公共供水来自地下水。地下水资源开发，改变了天然水循环过程，使水量平衡在时间上和空间上形成新的动态均衡，对地质环境带来了一定的影响，包括正效应和负效应。过量开采地下水资源，可造成地下水位持续大幅度下降，易引起地面沉降、地裂缝等缓变型地质灾害。在部分地区，地下水开采还会导致地表泉水流量减少或消失，湿地退化，地下水的生态功能遭到削弱或破坏，诱发生态环境问题。在沿海地区过量开采地下水，可能会诱发海水入侵，地下水矿化度增高，地下淡水资源水质恶化。

图1-9 美国地下水年用水量变化示意图(1950～2005年)(据美国地质调查局)

(三)工程建设

工程建设是经济社会工农业生产、城镇建设、交通运输等各项事业发展的前提条件。工程建设是在地质环境的上界面上进行的，以各种方式对地质环境表层部分产生扰动，促使地质物质的运移和动态平衡的重新建立。工程建设对地质环境的扰动方式有工程荷载、岩石开挖、水流调节、地表处理、废物处置等。地质环境受到扰动后，从物质运移角度，可归结为岩土开挖、堆填与水的调节。平整地形、兴建基础、隧道开凿等工程活动均需要大量的岩土开挖及伴生的堆填，而水的调节常常是各种工程建设中不可避免的环节，主要方式包括蓄水、调水、抽水和注水。

工程建设主要类型有水利水电工程、交通工程、城市多层空间开发等。以水利水电工程为例，一般属于综合的工程项目，包括水利枢纽、水库工程、引水工程、下游灌溉工程及输变电工程等。为了满足经济社会供水、防洪、发电等需要，世界各国建设了大量的水利工程。据国际大坝委员会统计，1900～1999年世界累计投入运行大坝数量多达30226座，其中坝高60m以上的2674座，坝高15～60m的24518座(图1-10)。

工程建设通过人为结构、岩土开挖与堆填、水流调节、动静荷载等活动作用于地质环境，引起地质环境发生变化，如物质成分变化、结构松弛、特性参数变化、边界条件变化、赋存环境变化等［26］。地质环境的变化，始终伴随着岩、土、水等物质运移，形成地质环境的次生演化和工程建设的地质环境效应。而地质环境的恶化甚至地质灾害的发生不仅影响工程效益的发挥和工程安全，而且威胁工程地区的安全，间接影响社会经济的可持续发展(图1-11)。

图1-10 1900～1999年世界累计投入运行大坝数量变化示意图

图1-11 工程建设对地质环境的影响示意图

(四)城市化

城市数量在地域空间上的迅速增加和城市人口比重的急剧上升，是经济社会现代化进程的一个重要特征。据联合国经济社会局统计，1950～2007年世界城市人口从7.37亿人增长到32.9亿人，城市人口比重从29.1%增加到49.4%，增长了20.3%(表1-3)。100万人口以上的特大型城市数量在1975年仅为181座，到2005年迅速增加到410座［27］。城市化在全球范围内的迅猛发展，对经济社会的生活与生产产生了深远的影响。城市已成为国家和地区经济活动的中心，在国家和地区经济发展中越来越占据重要地位，城市经济建设成为了国民经济建设的主体。

表1-3 世界及主要大洲城市人口比重变化表单位:%

从人地关系的角度来看，城市化进程表现出以下基本特征:人口不断向城市地区集聚，城市人口密度不断增高;作为城市人口生活生产的物质基础，各种建筑物、构筑物和工程设施密集而建，城市地区成为地域空间上工程建设活动最集中、最活跃的地区;随着人口膨胀和城市建设，城市建成区不断向外蔓延，占用了越来越多的耕地或林地;由于承载了高密度人口和高强度经济活动，城市成为资源消耗和废物排放最为集中的地区，本地自然资源远远不能满足城市经济社会发展的需求，而需要更多地依赖于外来资源。例如，1950～2000年美国百万以上人口城市的人口从0.51亿增加到1.18亿，增长了约2.3倍;城市建成区面积从21700Km2增加到88400Km2，增长了4.1倍左右。由于以上基本特征，城市化地区已成为经济活动对地质环境影响最强烈、最集中的地区。

城市化对地质环境的作用，一般随着城市人口的增加和城市工业生产规模的扩大而加强。一般来说，人口多、工业生产规模大，对地质环境的索取就大，向地质环境排放的废弃物就多，环境负荷就大。城市化对地质环境的作用强度与城市人口和工业产值呈正相关。随着城市化进程的不断深入，城市地质环境受到的影响和压力与日俱增。工程建设的加载和开挖，破坏了地壳表层的应力平衡，易于诱发地面沉降、地裂缝、塌陷等地质灾害;城市过量抽取地下水会造成水位持续下降，引起地面沉降和岩溶塌陷;城市排出的大量排出废弃物，包括工业废水、生活污水、工业垃圾、建筑垃圾和生活垃圾，如果处置不当，可能会造成城市水土环境严重污染。

经济社会在生产、生活过程中往往会产生大量的固体废物。随着城市化和工业化的持续进行，工业固体废物和城市生活垃圾排放量逐年增大，固体废物处置已经成为世界各国面临的共同问题。以城市生活垃圾为例，1960～2008年美国城市生活垃圾产生量从8812万t增加到24961万t，人均排放量从1.22t增加到2.04t［28］(图1-12)。越来越多的固体废物排放对地质环境造成了严重的污染威胁。

固体废物露天存放或置于处置场，可能会通过各种途径进入土壤、地表水体或地下水中，间接对人们生产生活造成危害。固体废物排放对地质环境的影响主要包括:废物堆放或处置将占用大量的土地，对地貌和植被造成破坏，据我国专家估算露天堆放10000t废渣约要占用1亩土地;露天堆放的固体废物，在日照、雨淋作用下，其中的有害毒素进入土壤向周围扩散，不仅会影响植物根系的生长和发育，而且还会在植物体内积累，通过食物链危及人体健康;有害毒素一旦进入水体，将会造成水环境污染，从而影响淡水资源的开发利用。

图1-12 1960～2008年美国城市生活垃圾产生量变化示意图

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