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习大大总书记在视察唐山时的重要讲话:我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一,灾害种类多,分布地域广,发生频率高,造成损失重,这是一个基本国情。新中国成立以来特别是改革开放以来,大家不断探索,确立了以防为主、防抗救相结合的工作方针,国家综合防灾减灾救灾能力得到全面提升。要总结经验,进一步增强忧患意识、责任意识,坚持以防为主、防抗救相结合,坚持常态减灾和非常态救灾相统一,努力实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,从应对单一灾种向综合减灾转变,从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,全面提升全社会抵御自然灾害的综合防范能力。防灾减灾救灾事关人民生命财产安全,事关社会和谐稳定,是衡量执政党领导力、检验政府实行力、评判国家动员力、体现民族凝聚力的一个重要方面。当前和今后一个时期,要着力从加强组织领导、健全体制、完善法律法规、推进重大防灾减灾工程建设、加强灾害监测预警和风险防范能力建设、提高城市建筑和基础设施抗灾能力、提高农村住房设防水平和抗灾能力、加大灾害管理培训力度、建立防灾减灾救灾宣传教育长效机制、引导社会力量有序参与等方面进行努力。

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环境生态的另一个武林盟主级“杀手”:地震

  李佳威 蒋长胜   隗永刚

 

地震灾害会影响到大家的环境和生态吗?

能,而且可能很严重。

在不合适的时间、不合适的地点、不合适的暴露条件下,地震及其链生灾害除造成人员伤亡和经济损失等直接影响外,还可造成水污染、土壤污染、大气污染、固体废弃物污染等环境问题,也可造成土壤侵蚀、耕地退化、动物栖息地丧失、生物多样性退化等各级生态灾难

这篇小文总结了近年来造成环境生态影响的部分地震案例,先容了前人对相应的影响机制和机理研究的进展,面临的问题与减少影响的可能措施。供您一阅、思考。

地震灾害造成严重环境污染的案例

在造成固体废弃物污染上2011东日本9.0级大地震及其激发的海啸,造成18.7万多所房屋被严重损坏或摧毁,这些房屋和工厂残骸、废弃汽车、破碎的集装箱和油罐等形成约2300万吨的固体废弃物和超过1200万立方米的海啸沉积物,这些巨量的固体废弃物的清理需要数年以上时间(Inui et al., 2012)。实际上在不同类型的自然灾害和极端事件中,固体废弃物污染造成的环境灾难比比皆是,例如2005年卡特里娜飓风和丽塔飓风2001911日美国世贸中心遇袭等等Cruz and Krausmann, 2009。固体废弃物的处理极大地受到环境负载能力的限制(Tabata et al., 2019),对于环境技术欠发达的发展中国家,类似规模的固体废弃物的处理消化极为困难、或者将延续性的环境危害传递给几代人。

2011年东日本9.0级大地震和海啸在岩手县造成的堆积如山的固体废弃物

 

在造成土壤污染上,在2011东日本9.0级大地震海啸中摧毁的福岛第一核电站事故,造成地表土壤Sr-90Cs-137等放射性污染(Sahoo et al., 2016),以及大量的化工厂附近有毒化学品的局部泄漏污染,核电站周边的放射性水平达到400 mSv/hIrisawa, 2012,人们开始质疑在地震潜在危险区建立核电站的安全性,并导致了日本54个核电站中的42个处于关闭或者暂时下线的状态Kingston, 2012灾难后的几周内,日本毒性物质观测网络(Toxic Watch Network)确定了灾区附近130个左右的潜在工业污染单元,如岩手县海岸有许多渔业社区、水泥和胶合板制造商,宫城县海岸线上估计有1000家工厂,其中包括仙台一座日产量14.5万桶的炼油厂。炼油厂火灾形成的空气污染,下水道和煤气管道爆裂,含有多氯联苯的旧电器设备被冲走

 

2011年东日本9.0级大地震引发千叶炼油厂液化石油气罐火灾和爆炸,造成进一步的周边水污染和土壤污染

 

在造成水污染上,还是2011东日本9.0级大地震和海啸,泄露的石油、城市下水道污水等形成的液体垃圾随海水/雨水流动造成污染的进一步扩散Bird and Grossman, 2011; Krausmann and Cruz, 2013。福岛第一核电站核灾难被定为国际核事故级别中最高级别的7,自灾难发生以来,福岛第一核电站每天以冷却熔化的反应堆和燃料池而产生的核污水达400吨,20114月经日本政府批准东京电力企业向太平洋倾倒了1.1万吨低放射性水。就在本文完稿前几天,东京电力企业表示,福岛核事故中用于存储放射性污水的空间将在2022年耗尽,因此日本政府正在考虑再次向太平洋中排放污水。专家预计,清除核电站熔化的核废料并清理受辐射污染的大片区域可能需要40年以上,并可能耗资2000亿美金(Chernov and Sornette, 2016)。

地震灾害造成严重的生态影响的案例

在综合的生态破坏上2008年汶川8.0地震对生态环境造成了严重的影响,使得灾区林、草地受损,农田毁坏、野生动物生存坏境受到破坏,生物多样性和生态服务功能失稳(欧阳志云等, 2008; 徐新良, 2008)。汶川地震诱发的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生灾害在四川、山西、甘肃等境内造成至少1221km2的生态改变,导致岩土裸露、河流断塞、地貌改观,严重影响了灾区的水源涵养功能、土壤保持功能、生物多样性维持功能(如导致大熊猫栖息地丧失655km2,比例高达约6%)等,并形成了汶川、彭州、绵竹等10余县市的生态破坏重灾区欧阳志云, 2008

在对植被的破坏上,汶川8.0地震震中所在的岷山和邛崃山系,具有丰富的生物资源(包维楷和庞学勇, 2008)。在森林植被生态方面,此次地震在四川省就造成林地损失约500万亩、草地约250万亩,全省森林覆盖率因此下降0.5个百分点,其中45个林业重灾县市的森林覆盖率更是由震前的44.51%降为42.64%。由此测算的森林蓄水能力损失约22亿立方米。森林绿地覆盖率的减少使得地质环境失去浅表层植被的保护,由此导致的地质环境失稳形成了约5万个崩塌、滑坡,形成数十亿立方米的松散岩石碎屑物。

在对动物栖息地的破坏上汶川8.0震区附近有大熊猫、金丝猴等多种国家重点保护的野生动物主要栖息地。据估计,汶川灾区的生态系统需要十年左右才能恢复到震前水平。类似的生态破坏也发生在20041226日的苏门答腊9.0级大地震之后,在安达曼群岛北部和中部沿海湿地出现了数平方公里的红树林的死亡,这是由于此次地震在该地区造成数十厘米的静态地面隆升,进而潮汐水流入湿地的通道、造成湿地干燥和土壤盐度变化所导致(Ray and Acharyya, 2011

 

2004印度洋地震造成安达曼群岛沿海地表隆升,隔断部分潮汐间湿地的供水通道、造成大面积的红树林死亡

 

震后的生态恢复面临的问题上李璞等(20172008年汶川8.0级地震的研究表明,震后灾区的人均生态水平总体上呈下降趋势,在灾害衍生效应的作用下恢复程度缓慢,而恢复和重建过程中消耗了大量资源的基础设施建设,也造成一定程度的生态演变和强势干预下生态进化问题。高海拔的生态脆弱地区,地震灾害后的恢复重建往往受到可规划利用土地规模的局限(Yu et al., 2019),例如2017年九寨沟7.0级地震后的恢复重建,对大体量、高水平的重建带来较大困难,如缺乏对生态系统保护和环保型重建缺乏考虑,将对区域生态环境造成重大影响。1960年智利9.5级特大地震产生了最高达25米高的海啸,袭击了整个太平洋沿岸Talley and Cloud, 1960,海啸剥蚀土地,并将沉积大量的沙子、岩块以及珊瑚碎片堆积到太平洋沿岸诸多地区,造成大量可种植土地的沙化Bourgeois, 2009

地震灾害影响环境生态的机制机理

地震灾害链生机制是关键。在高海拔和高坡度地区的地震灾害,可能会显著改变滑坡、泥石流、岩崩等灾害链,造成区域内灾害环境变化和危险因素的增加(Han et al., 2019)。地震产生的大量的地表松散物极易引起泥石流,也可造成堰塞湖和洪水等灾害链。2008年汶川8.0级地震直接或间接造成了大约15000次滑坡、岩石崩塌泥石流地质灾害,由于滑坡及泥石流对河道的堵塞,导致了滑坡坝的形成(landslide dam阻碍河水流通对下游的低海拔区域构成直接威胁(Ying et al., 2009)。地震引起的地质灾害往往具有长期效应,在汶川地震发生5年后的2013710日,都江堰地区发生灾难性滑坡泥石流,造成166人死亡、4个城镇共15000余人受到影响(Hu et al., 2016; Gao et al., 2017)。

地震灾害链生机理的复杂性给影响环境生态的机制机理研究带来难度。从直接灾害、次生灾害和衍生灾害角度,给出了地震灾害及其灾害链影响环境与生态的示意图。由于链生机理和灾害作用形式的高度复杂性,一些研究甚至采用了复杂的网络模型进行描述(Zheng et al., 2017)。厘清带有区域特征性或者特定情境模式下的灾害网络/灾害链,可能对解决地震灾害和次生灾害对环境与生态的影响的科学分析可能是重要的分析途径。

对环境与生态的影响受到多种因素的制约地震作为自然干扰过程的原生灾害是生态环境改变的重要驱动力,而震区的地质地貌条件、气候特点和工业发展水平等是这种改变的重要条件。这类生态和环境的改变过程受原生灾害及次生灾害(如滑坡、泥石流、堰塞湖等地质灾害和污染源、放射源外泄等技术事故)发生强度、频率、持续时间等因素影响(包维楷庞学勇, 2008)。目前一些学者将生态和环境的这种改变视为一种间歇性突变(包维楷庞学勇, 2008),认为这种突变过程是诸多地震地质灾害突变过程在某一具体区域的叠加整合,表现出强度不同、区域差异的特点。正因如此,对地震及其链生灾害影响环境与生态的因素分析上,往往需要考虑不同的地域特点和不同的经济社会发展阶段,对区域性和时变性的影响因素研究正在成为相关课题研究的热点。

 

地震灾害对环境与生态影响的灾害链

 

遏制地震灾害对环境与生态影响的解决方案与措施

需要开展科学的城市和土地规划、充足的灾害风险准备,将针对性的风险防治措施做在灾前。包括减少地震灾害对生态和环境的影响避免化学品、放射源、城市污水等泄漏造成的技术事故导致的衍生灾害,需要有完整充分的风险准备、评估及应对策略。包括对即将规划为新工业基地对土地进行生态风险分析,对已经存在的工业基地进行改造以确保相应的防范措施足以应对潜在的工业风险,制定完善相应的风险应对应急计划等(Krausmann and Cruz, 2013)。然而受到一定局限性的是,由于自然灾害的偶发性,对高危化学品生产存储、核电站等重点设施的规划和灾害风险准备,往往面临着可用于危险事故和关键设备损坏模式分析的数据稀缺。在解决此类限制性数据缺失问题上目前已逐渐探索出不同的技术途径,例如,Renni等(2010通过制定评估此类风险的一般框架、收集过去事故设备预期损坏数据,并确定由地震等自然灾害引起的设备失效模式和损坏状态获得预期的遏制损失强度值(LOC的方式开展此类研究。

在震后恢复重建过程中需要科学规划和动态监控评价一是需要做好恢复重建中的环境与生态规划,二是做好对环境与生态风险的动态监控和评价。包括在震后恢复重建的规划上,需要科学有效的规划和分析技术支撑。例如,可进行地震灾害的社会脆弱性分析,尤其是考虑灾害的进程突变和空间区域差异等分析(Zhang et al., 2017)。可采用类似于以地震烈度衡量某一地区受灾害影响的程度大小,建立地震灾害对环境影响程度的评价方法,例如基于环境的地震烈度表(Environmental Seismic Intensity scale, ESI)。此外,生态系统的的生态足迹(ecological footprint,简称EF)和生态承载力(ecological carrying capacity,简称ECC也可为震后区域的可持续发展、灾后恢复程度和未来发展水平提供评估依据。在震后清理及恢复重建过程中对垃圾特别是潜在污染源的处理需要应对部门给予足够关注(Bird and Grossman, 2011),需要对大量从临时储存地转移到永久储存地的垃圾进行检测,以确保污染源和受污染的材料不会被简单回收或不当处置。对那些靠近工业园区的人类居住区和生态保护区,需要建立长效规范的土壤、地表水和地下水污染监测机制

强化管理措施同样是切实减少地震灾害对环境与生态影响的重要方面尽可能地减少甚至避免人为管理/操作失误,在遏制地震灾害对环境和生态的影响过程中同样有效。ChernovSornette2016调查表明,在2011日本9.0地震造成的福岛核危机中,事件初期未能采取果断有效的应急处置办法、核电站运行状况信息传递失真等问题,导致没能及时采取足够的危机应对措施。同样在这次地震中,KrausmannCruz2013发现由于人为失误导致地震引发的大火摧毁了千叶炼油厂的17个液化石油气储罐爆炸造成的碎片损坏了附近的沥青储罐导致沥青渗漏到海洋中。这些人为因素一定程度导致了严重危机的发生,并最终造成对环境和生态的不可逆影响。福岛核事故独立调查委员会作出的结论是,福岛第一核电站的事故不能被视为自然灾害。这是一场深刻的人为灾难,是本可以而且应该被预见和预防的。对灾害客观预判的失误、事件初期对小事故的忽视甚至隐瞒、政府内部及外部风险沟通的失败都是导致福岛核危机发生并影响生态和环境的重要人为因素。

不代表结束的结束

从这些震例可见,除直接造成重大人员伤亡和经济损失外,地震事件及其链生灾害还造成严重的水、土壤、大气和固体废弃物的环境污染,也可导致土壤侵蚀耕地退化动物栖息地丧失、生物多样性退化等生态灾难。由于环境和生态对人类经济社会的可持续发展极为关键,这种地震灾害及其链生灾害对环境和生态的影响应引起足够重视。

我国经济社会正处于高速发展阶段,快速的城市化和经济增长导致资产价值和暴露于地震灾害的GDP出现大规模的时空变化,即向地震高危险区快速集中。这种集中一方面造就了地震本身的高风险态势,也造成了对环境与生态影响的高风险。Wu等(2017研究表明,2010年中国资产价值的15.4%和中国国内生产总值的14.1%位于地震高风险区,分别为15.9万亿元人民币和6.2万亿元人民币,在1990-2010年的20年期间,这种集中的年均增长率分别高达14.4%和11.3。其中,这种暴露度增长率最快的是我国华北地区和地震发生率较高的青藏高原地区,这两个地区较为代表性的分别是经济规模和人口密集程度大、生态环境脆弱。由此,有效减轻地震灾害对环境与生态的影响,将成为今后一个时期我国经济社会可持续发展不得不面临的重要课题。

地震灾害及其链生灾害对环境与生态的影响机制机理具有高度复杂性,Sapountzaki2008在系统的分析社会本身对环境灾害的适应力(social reselience)后提出,环境风险、自然风险以及社会经济风险应是一个有组织的、互相联系且相互制约的整体,任何一个部分对风险承受力的降低,都会加大其它部分的压力。在关键环节问题上,尤其是对其中的人为因素研究目前尚未引起广泛的重视,对震区特有的地质地貌产生的环境与生态灾害的放大效应研究尚存在机理不明、致灾因素尚未厘清等诸多问题。减轻地震灾害,除开展地震孕育发生机理、监测预测预警技术、地震灾害风险评估评价、技术装备研发和减灾管理研究外,正确处理人与自然的关系,在自然科学与社会科学之间搭建桥梁、关注多学科领域的交叉融合,是有效降低地震灾害及其链生灾害对环境与生态影响的重要方面,需要更对地依赖社会管理和科技的发展。深刻地认识到地震灾害尤其是特大地震对环境与生态的破坏作用和链生机制,并科学开展监控、评价、规划、断链等措施,对经济社会的可持续发展极为关键。

 

致谢:本小文得到高孟潭研究员启发、引导,特别致敬!

 

 

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