第12卷 第4期 干 旱 区 资 源 与 环 境 Vol.12 No.41998年 12月 JournalofAridLandResourcesandEnvironment Dec.1998
西北地区生态环境的主要问题及其根源
吴新年
(中国科学院资源环境科学信息中心 兰州 73000)
提 要
首先分析了西北地区存在的主要生态环境问题,如水土流失、土地沙漠化、
土壤盐渍化、“三废”污染等的现状及发展趋势,接着分析了导致这些恶果的原
因。
关键词 生态环境问题 根源 西北
1 西北地区生态环境的基本特征与主要问题
西北地区地处欧亚大陆腹地,大部分地区属干旱、半干旱地区,且地形复杂多样,多山地,其生态环境的基本特征是:干旱少雨,水资源匮乏;森林稀少,植被覆盖率低;沙漠戈壁面积大,有超过半数以上的土地不能或暂难利用;黄土高原水土流失严重,土地沙漠化、盐渍化加剧;工业规模的不断扩大,特别是矿产资源的大规模开发,也带来了严重的环境问题。由此,在今后的地区开发过程中,西北地区将始终面临着如下一些突出的生态环境问题:
1.1 水土流失日益严重
西北地区水土流失主要分布在黄土高原、黄河上中游,水土流失面积约占黄河上中游流域总面积的2/3。水土流失最主要的地区是黄土丘陵沟壑区和黄土高原沟壑区,面积总计约25万多平方公里,一般侵蚀模数为每年每平方公里5000～10000吨,少数地区高达2～3万吨。其中黄土高原水土流失最严重的地区有两个:东区主要位于固原—彬县—华池—延安—乡宁—中阳—兴县—和林格尔—东胜—榆林—靖边—同心—固原范围内,该区面积约12万平方公里,年均产沙量14亿吨多;西区大致位于靖远—庄浪—天水—渭源—临夏—定西—靖远范围内,面积约3万平方公里,年均产沙量约2亿吨〔1〕。这些泥沙最终都输入了黄河。陕南的石灰岩山区一般具有山高、坡陡、谷深、河沟比降大、地表土层薄等特点,遇大暴雨,往往造成严重的水土流失,一般平均每年流失土壤厚度约0.5～1.0厘米,有的地区高达2～5厘米。该地区土壤一旦流失殆尽,则变成裸石山,很难恢复。
1.2 土地沙漠化加剧
我国是世界上沙漠及沙漠化土地分布较多的国家之一,沙漠、戈壁、沙漠化土地相互交错在一起,总面积估计仍达150万平公里,占全国土地面积的15.5%。西北地区是我国沙漠化土地主要分布区,在宁夏、陕西、甘肃、青海、新疆五省区都有大面积分布,另外就是内蒙古
第4期 吴新年 西北地区生态环境的主要问题及其根源99平方公里,潜在沙漠化土地面积约15万平方公里。西北的沙漠化土地主要有两种类型,一是半干旱地带沙漠化土地,主要分布在陕西北部及宁夏的东南部的干旱草原和荒漠草原地区;二是干旱荒漠地带的沙漠化土地,主要分布在狼山——贺兰山——乌鞘岭以西的广大干旱荒漠地带。沙漠化及风沙肆虐已经成为危及当地人类生存的巨大灾害。例如,1993年5月5日在西北地区发生的特大“黑风暴”就造成数十人死亡和5亿多元的直接经济损失。今年4月份又连续发生数次“沙尘暴”,造成了十分严重的损失。
西北地区不仅沙漠化土地分布面积广,而且近年来由于植被减少、草场退化等种种原因,沙漠向绿洲侵蚀的速度正一步步地加快。如新疆塔里木盆地南缘从米兰至莎车近800公里地带内,土地沙漠化面积已达近1.5万平方公里,风沙流每年正以3～10米或更高的速度逼近绿洲,被吞食耕地已达3万多公顷。1960年乌伦古河三角洲沙漠面积为117.8平方公里,1980年已发展到463.3平方公里,20年间扩大了三倍。石河子垦区受沙漠威胁农田达2万多公顷,其中沙漠化面积已经达0.43万公顷。精河县尘风暴的年发生次数由50年代的3次增加至现在的7、8次之多,扬尘严重影响了作物的生长发育,并污染牧草致使牲畜患病死亡〔2〕。据研究资料表明,整个西北地区沙漠化土地面积目前仍以每年2000～3000km2的速度在增加〔3〕。
1.3 土壤次生盐渍化日益蔓延
土壤盐渍化及其蔓延也是危及当地农业发展的大问题。造成这种后果的原因除气候干燥、蒸发强烈、地势低洼、排水困难、地下水位高等自然因素外,还与管理不善,排水不配套,作物插花布局,灌溉没有严格执行定额等有关。有研究资料表明,西北干旱地区盐渍化面积已达200多万hm2,占全国盐渍化土地的1/3以上〔3〕。例如据1979～1985年宁夏第二次土壤普查资料显示,引黄灌区12市县耕地面积中,轻、中、重盐渍化面积占41.5%,尤以银北地区(含银川市郊区)最为严重,盐渍化面积高达64%。清水河中下游平原和扬黄新灌区已发生或潜在有土壤盐渍化威协。新疆土地盐渍化也很严重,据1985年统计,全疆盐渍化土地面积已达125万hm,占其总耕地面积的30.6%;而南疆地区次生盐渍化面积已达32万hm2多,占其总耕地面积的48.8%〔3〕。土地次生盐渍化轻则影响农作物产量,重则导致土地弃荒。
另外,工业“三废”及农药、化肥的不合理利用对大气、土壤和水源造成污染的现象在西北地区也日趋严重,尤其随着地区工业的发展、城市化水平的提高和地区人口膨胀导致农业生产压力的增大,有日趋加重之势,今后应引起足够的重视。例如西北地区的工业,从总体上来说,是以能源、原材料、化工工业为主体,过去是,目前及今后很长一段时间内仍将维持如此局面。而这些工业的发展,本身就对当地及周围地区的生态环境具有破坏性的影响。再加上过去体制下实行的粗放式经营,重规模、轻效益,重产值、轻利润,重开发、轻治理,生产的产品技术含量不高,层次低,将即得的一些利益建立在对生态环境的掠夺式开发上。不论是从管理思想,还是生产技术实施手段上都没有把保护生态环境,维护生产与生态、环境持续协调发展放在必要的位置上。明显的例子就是许多企业只重视追求产值,对生产过程中产生的“三废”不处理或处理不充分,不是从整个大生产系统的角度考虑问题,而是只关注自身小集体眼前的狭隘利益。结果造成工业企业发展的同时,对当地及周围地区其他产业(如农牧业)和人民生活带来极其不利的影响。而近年来农业发展中对化肥的极端偏好,也导致了2
100干 旱 区 资 源 与 环 境第12卷2 西北地区生态环境恶化的主要根源
从总体上来讲,西北地区的生态环境问题主要有这样几种:(1)水土流失严重;(2)土地沙漠化、盐渍化日益加剧;(3)资源、原材料开采以及相应废弃物的堆积直接破坏生态环境;
(4)能源消费结构不合理造成极其严重的大气环境污染。这些问题在我国其他地区也存在,但在西北地区表现得则尤为严重。因为西北地区特殊的地理及人文环境为这些问题的出现及尖锐化提供了特殊的条件。
2.1 造成水土流失的主要原因
在前面的叙述中我们曾提到,西北地区是我国水土流失最严重的地区,而西北地区又是我国几大河流的发源地,因此该地区的水土流失不仅对本地区经济发展及人民生活造成灾难,而且还将危及和影响其他地区(几大河流的中下游地区)经济、社会的发展。所以研究和治理好西北地区水土流失问题不仅有助于本地区经济、社会的发展,也是关系到几大河流中下游地区社会、经济发展的大事。那么,造成西北地区水土流失恶化的主要原因是什么呢?通过我们的调查和研究,认为可主要归因于如下几个方面:
(1)在土地资源的认识问题上违背了自然规律。例如对于什么是宜农荒地,目前仍然只有很笼统和模糊的认识。一般说来,宜农荒地就是指那些宜于农垦的荒地。但是很明显,这里缺少了一个度的把握。同样都是宜农荒地,有些是现实宜农荒地,只要开垦就可用于农业生产;而有些则只是潜在宜农荒地,必须在条件(如气候条件、水利工程、生产耕作技术等)改善后才可转化为现实宜农荒地供农垦。而事实上西北的许多荒地都只能算是潜在宜农荒地,是轻易开发不得的。它们目前也许只适合于种草植树,用于改善气候条件和生态环境,作为地区农业发展的辅助系统存在,或者只能用于种植果树等经济作物,而不能直接用于发展农业,用于种植粮食作物。但是在我们过去的许多年里,将所有的荒地同等看待,条件好的,发展灌溉农业。条件不好的,也开垦来发展农业。这后一种农业,说得好听一点就是“雨养农业”,说得白一点,实际上就是“靠天吃饭”农业。因此,许多时候的结果都只是事与愿违,不但没能真正地发展农业,而且破坏了原有的植被,造成了生态环境的失衡与恶化。
(2)在日益增长的人口压力迫使下,狭隘、盲目地发展农业,造成植被破坏和水土流失。由于人口的不断增长,从而使发展农业生产、解决人民的吃饭问题就成为人们关心的头等大事。但是,由于过去生产技术条件所限,更主要的是因为指导思想上的错误,农业发展只是一味地走外延扩大发展之路——开荒。只要是荒地,不管条件如何,就胡乱开垦,有的甚至毁林开荒、毁草开荒,总以为只要开荒播种,到时候多少总能有点收获。正是这种广种薄收经农思想的左右,造成许多地区生态被破坏,水土无法涵养,水土流失日益严重,土壤质量日益低下,农作物产量极低。而越是单产低,越无法满足人们生活之需,于是愈加广泛地开荒,愈加严重地造成生态破坏,如此以至造成恶性循环,许多地区甚至严重到了无法恢复的境地。
(3)资源开发过程中的滥开乱挖、只开不治的作法,严重地破坏了生态环境,并造成严重的水土流失。例如陕西省靠近晋、蒙的“黑三角”地区,这里是我国重要的新兴能源基地,开发建设10多年来已经进入开采期,但是,仅这一地区的水土流失面积就占全区总面积的86.5%,土壤侵蚀模数高达1～3万t/a,向黄河输入沙量近4亿t/a左右,占向黄河总输沙量的1/4,为黄河粗泥沙的主要来源。全区人为破坏植被面积266000亩,弃土弃渣总量3.3亿吨,新增入黄泥沙3000万t/a,由于人为随意弃土弃渣,水土流失越来越严重〔4〕。据调查,神府、
第4期 吴新年 西北地区生态环境的主要问题及其根源101积,造成泄洪困难,带来严重的生态问题。
以上三点是造成本地区水土流失严重的人为因素。当然还有自然因素。由于西北特殊的地理环境,再加上长期的历史原因,造成了西北特殊的气候、生态基础。例如该地区降雨稀少,植被覆盖率低,而降雨又相对集中,且强度大,经常形成地面径流,在西北的坡度地势上造成强有力的水侵剥蚀,引发水土流失。因此,历史形成的自然因素也是造成西北地区水土流失严重的主要根源之一。
2.2 造成土地沙化、盐渍化的主要原因
与水土流失形成的原因相似,造成西北地区土地沙漠化的原因也是两方面的。人为的过度开发活动超过了环境资源的承载能力,于是就造成了意想不到的生态恶果。特别是人口数量的急剧增加,客观上加大了对土地资源的压力,造成土地资源的不合理开垦利用。而更为重要的是,西北绝大多数地区至今仍以传统农业为主,生产技术落后,仍维持着广种薄收和只种不养的掠夺式经营,采取了以破坏生态为代价的生产方式。一些不宜农耕的砂质草原被开垦成耕地后,经过几年翻耕,粘粒减少,粗粒增加,地表粗化至不能耕种就被弃耕撩荒。这种人为地毁草毁林,过度开垦,不合理的耕作方式,使本来就很脆弱的生态平衡遭到破坏,从而诱发了沙漠化的潜在因素,使大批的土地沙漠化。研究表明,人为作用沙漠化过程较自然沙漠化过程快10倍左右〔5〕。例如新疆塔里木盆地的胡杨林是现存世界上分布面积最大的胡杨林,由于滥伐乱砍、毁林开荒及过度放牧,林地面积迅速减少,比50年代末期减少了近50%,而木材蓄积量则减少了60%。50年代末,新疆的甘草面积是200万公顷,储量250吨,而今面积仅66万余公顷,储量仅50万吨。又如准噶尔盆地南部梭梭等荒漠林已后退20～30公里,塔里木盆地边缘红柳、胡杨等后退更多。和田绿洲与沙漠之间的乔、灌、草植被带几乎彻底崩溃。广大沙漠化地区逐步陷入了“人口增加——过度开垦——耕地沙化——生产力下降——可利用耕地丧失”这种愈演愈烈的恶性循环之中。
造成土地沙漠化的自然原因主要是大风和暴雨,它们也许正是土地沙漠化的重要动力来源。风是沙漠化地区的主要自然营力,而且随着风速增大,风蚀也愈强,呈正相关趋势。西北地区戈壁、荒漠面积多,很少天然防风林带,风力都较强,全年平均风速一般在3.3m/s～
5.5m/s。刮风的时间多以春季为主,而这一季节更是降雨稀少,植被覆盖率极低,干旱砂质地表的沙极易被风力所吹扬,造成沙化的蔓延。此外,本地区降雨集中,强度大,水蚀严重,水流带走粘沙土层,使粗沙层出露地表,也形成沙化土地。加上风蚀与水蚀相互促进,水蚀撕裂地表,为风蚀创造条件;风蚀吹走地面疏松物质,露出紧实底土,渗透性更差,又为水蚀创造了条件。这种相互促进作用,更加剧了土地的沙漠化进程。
土地沙漠化的结果,除了造成毁埋农田、淤寒渠道外,更为严重的就是加重沙尘暴的危害。例如最为严重的就是1993年5月5日发生在西北地区的沙尘暴。据调查资料表明,这次重灾区主要出现在农田防护林体系不够完善的老绿洲及其边缘林网化处于幼林阶段的新垦区。这次沙尘暴使景泰县农田受灾3万多hm2,禾苗被毁5006hm2,丢失死亡牲畜、羊只2947只,埋没农渠1.48×102km,死伤84人,造成直接经济损失3400多万元,是本次沙尘暴危害最为严重的地区之一。
土壤盐渍化问题也是制约西北经济发展的一大因素。例如甘肃省现有耕地5205万亩,其中灌溉面积只有1500万亩,而盐碱地就有168万亩(原生76.5亩,次生91.5万亩)有关:。 〔6〕
102干 旱 区 资 源 与 环 境第12卷研究结果表明,甘肃河西走廊自东向西土壤盐渍化显著加重,除干燥度和地形因素外,与河西走廊西部冲洪积平原潜水埋藏浅,地下水开采利用不当有关。在干旱荒漠气候作用下,潜水蒸发浓缩作用强烈,如地下水位高出临界深度,则会引起大量潜水蒸发,不仅浪费了宝贵的水资源,同时也加剧了土壤的盐渍化。故在干旱区内陆河流域适度开采地下水、控制地下水位埋深十分重要。另外,西北不合理的大水漫灌,致使大量水渗入地下,地下水位升高,也是导致土壤次生盐渍化的原因。
2.3 资源、原材料开采与开发造成生态环境破坏的主要原因
资源、原材料的开采与开发是西北地区经济发展的重要组成成分。但由于过去对资源的理解和认识以及开采开发技术手段落后等原因,其间也对西北地区脆弱的生态环境造成了极大的破坏。
首先,资源是泛指在一定技术经济条件下,能为人类利用的一切物质、能量及信息。根据资源的属性特征,可将其分为自然资源和社会资源两种。矿产资源、生物资源及环境资源作为一种日益短缺的经济、社会发展的物质基础,是人类的财富之源,是有价值的。但长期以来,由于缺乏环境是一种特殊而又非常重要的国有资产的思想认识,环境资源未被作为一种特殊的和基本的经济要素来认真看待,这就导致了环境资源的不断破坏和环境质量的下降。尤其是过去那种认为空气、水体、森林、土地、矿藏等环境资源是公共财物,可以无偿或微偿使用的指导思想,是导致环境资源衰竭和生态环境质量恶化的根本原因。
其次,管理体制上的不合理,也是造成一些资源、原材料开采、开发企业有意或无意地破坏当地生态环境的原因之一。由于经营资源与原材料开采、开发活动的企业大多属于中央部属、省属企业,中央及省对其有极大的影响力。作为中国企业所特有的企业“行政级别”大都为省级、市级,与所在城市级别相当,一些特大型企业的行政级别甚至还高于所在地政府,形成了“大企业、小政府”的格局。在这种情况下,所在地政府在对这些企业行使环境管理职能时就容易受到上一级的干预,形成所在地政府环境管理“失灵”。
第三,区域生态序的不公平,也是导致西北地区产业生态、环境破坏严重的原因之一。区域公平性包括人类活动对区域的影响,对资源产地和市场腹地的直接或间接环境影响。就世界范围来说,区域生态序不公平性体现在发达国家从事高附加值、低污染的加工产业,而将一些效益低、污染重的初级产品生产向发展中国家转移,使发展中国家环境问题更趋恶化。国内也存在类似情况。在过去计划经济体制下,资源型地区只能从事单一的资源开发及初级加工产业,其特征为“产品少、废物多”。而一些经济较发达地区则利用资源型地区提供的原料、半成品进行深加工,从事附加值高、利润大的产业,特征是“产品多、废物少”。资源型地区在全国经济、环境中处于不公平地位。
矿业因其工程特点而对环境、生态造成的影响是不容忽视的,这里仅以煤矿环境影响为例,其具体表现主要为:
(1)煤矿属矿产资源的开采业,煤炭开采的过程实际上是对上覆岩层、地表和自然环境的扰动、破坏过程,如果开采不合理,就很容易造成环境破坏和污染。
(2)煤矿生产的主要活动是煤炭开采和洗选加工。煤炭开采方式有矿井开采和露天开采两种形式,我国煤矿多以矿井开采为主,约占煤炭产量的96%,采煤方法多为长壁工作面开采,全部垮落式管理顶板,因而对上覆岩层和地表的破坏较为严重。
(3)矿井开采带来的环境问题主要是:工作面开采,引起煤层顶板垮落,形成“三带”(冒),,〔7〕
第4期 吴新年 西北地区生态环境的主要问题及其根源103国煤矿万吨煤的塌陷面积一般为0.2ha,矿井排矸率一般为10%～20%,吨煤矿井涌水量平均为4m3,吨煤甲烷气涌出量平均为1.0m3。
露天开采带来的环境问题主要是:露天开采剥离地表,破坏土地,排放大量的剥离物,增加水土流失,导致出现采场、排土场边坡的滑坡、凹陷,露天矿的粉尘积聚。我国露天矿每采万吨煤破坏土地的面积约为0.22ha。
(4)一个矿区,既有矿井、选煤厂等生产单位,又有机修厂、坑木场、化工厂、煤气厂、热电厂等辅助企业,此外,还有行政福利、生活居住、商业服务设施,从而使矿区成为一个相对独立、功能齐全的“小社会”,许多城市都是在矿区建设的基础上形成的,如陕西的铜川、宁夏的石嘴山市等,俗称“煤城”,从而决定了煤矿矿区的环境影响既有煤矿特有的环境问题,又有一般城市的环境问题,还有区域性和流域性的环境影响问题。
(5)煤矿建设具有建设周期长、开发规模大、范围广、服务年限长、占地面积大、人口集中,最终形成城镇的特点,对环境的影响主要体现在以生态破坏为主,兼有环境污染问题。“煤矸石堆积如山,塌陷坑比比皆是,黑水到处流”,是对我国煤矿环境问题的基本描述。
煤矿矿区存在的这些环境影响问题在其他矿区也不同程度的存在,这是由工矿业的工程特点所决定的。
另外还由于工矿业中的管理不善造成的生态、环境破坏也是极其严重的。如横穿甘、陕、川三省的白龙江一带的黄金滥采行为不仅造成当地极大的生态环境破坏,而且造成212国道被毁的恶果。再如号称长江第一县的青海曲麻莱县,由于人工采金泛滥,10年来毁坏植被的损失相当于两个大兴安岭火灾;目前由于生态被破坏,风沙威胁草原,如不采取措施,这个县的县城将在10年内被风沙吞噬〔8〕。再如一些油田任意排放的废水、废油、废弃物等也对生态环境有极大的影响,这还不包括开矿占地造成的毁林、毁草等破坏。另外,矿产资源综合利用率低,造成大量“三废”,也是形成生态、环境破坏的主要原因。
2.4 能源消费活动造成环境污染的主要原因
我国是世界上第一煤炭生产与消费大国,也是当前世界上唯一的一个以煤炭为基本能源的大国。近几年,虽然我们大力发展水电、核电、风电等清洁能源,煤炭用量比例虽逐年减少,但煤炭在能源中仍占70%左右。
1993年,我国原煤产量为11.51亿吨,煤炭消费量约为11.4亿吨,分别在能源生产与消费总量中占74.3%和72.8%。1995年,我国消费煤炭12亿吨,预计到2000到,将达14～15亿吨左右,燃煤引起的烟尘排放量将由1992年的1000万吨增加到2000年的2050万吨,SO2由1785万吨增加到3325万吨。在每年排入大气的污染物中,有87%的SO2、79%的粉尘、67%的NOx、71%的CO均源于燃煤。目前,国际上的矿产能源主要是石油、天然气,而我国石油、天然气勘探和钻探严重滞后,目前后备储量严重不足,储采比连年下降,新增可采储量低于当年采出量,使得煤炭在一次能源产品总产量和总消耗量中始终占有70%以上的比重,而且在今后若干年内,仍将维持这样的局面。然而,我国煤炭资源利用方式多数仍然是直接燃烧原煤或极低级的粗加工产品,因此其造成环境污染简直可以说是不可避免的。
总之,我国能源消费结构不合理,以及能源消费低级化的落后现状是造成我国能源消费环境破坏的主要原因。而这种现象在西北地区表现得又尤为突出。另外,其他能源物质如油品的消费,由于加工技术手段落后,油品质量等级上不去,使用后污染严重也是不容忽略的事实。,
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一。据甘肃省能源公司对黄土高原256.4万农户的调查,有82.3%的农户缺乏能源。为了弥补燃料不足,一些地区的农户已到了不择手段的地步。甘肃定西县调查测算,一个5口人之家,每年要铲草皮30亩左右,每挖尽3～4平方米草坡才能拾到0.5公斤草根,以致该县北部山区的荒地荒沟一年四季见不到绿色。农村能源中74.4%靠作物秸杆、畜粪,约有一半以上的秸杆、草根被送进灶火炕洞而不能还田。因此,如何通过改变农村能源消费结构来阻止其对生态环境的破坏,就成为目前必需解决的问题之一。
参考文献
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〔8〕风沙威胁长江第一县.光明日报,1996年7月8日,第四版.
ECOLOGICALANDENVIRONMENTALPROBLEMSANDTHEIRORIGININNORTHWESTERNCHINA
WuXinnian
(TheScientificInformationCentreforResourcesandEnvironment,CAS,Lanzhou730000)
Abstract
ThispaperdiscussedecologicalandenvironmentalproblemsinNorthwesternChina,suchassoilerosion,soilsalinization,desertificationandpolutionfromthethreewastesetc.,andanalysedtheirorigins.
KeyWords:ecologicalandenvironmentalproblems,origin,northwesternChina.